ANALISIS KUALITAS DAYA DAN CARA PENINGKATANNYA PADA JARINGAN DISTRIBUSI TEGANGAN MENENGAH DAN RENDAH EDTL TIMOR LESTE DI SISTEM PLTD KABUPATEN BAUCAU REINALDO GUTERRES DA CRUZ - 2208100627
Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya-60111 Email:
[email protected] ABSTRAK Timor leste adalah salah satu negara termuda yang terpisah dengan Indonesia pada tahun 1999, yang saat ini sedang membangun infrastruktur baru disegala bidang baik secara administrasi maupun secara fisik namun tidak terlepas dari banyak kendala dan kekurangan yang dihadapi dan salah satu kendalanya adalah dibidang kelistrikan tentang kualitas daya listrik yang kurang baik dan tidak stabil sehingga sering terjadi pemadaman listrik tiba-tiba dan tegangan listrik yang fluktuatif yang mempengaruhi aktivitas masyarakat, karena sistem tenaga yang andal dan kualitas daya listrik yang baik mempunyai kontribusi yang sangat penting bagi kehidupan masyarakat Timor Leste untuk melakukan aktivitas sehari-hari. Sistem pembangkit tenaga listrik di kabupaten Baucau adalah Pembangkit Listrik Tenaga Diesel dengan daya 2.953 MW, 400 V dan 20 KV untuk tegangan Primer dan 380/220 V untuk tegangan sekunder, dari tiga buah generator yang tersedia yang dapat dijalankan secara bersamaan maupun secara sendiri-sendiri tergantung dari besarnya beban yang ada, dan pembangkit ini dapat menyalurkan daya kekonsumen di kota Baucau dan kebeberapa Desa yang jaraknya belasan kilometer yang tersambung dengan pembangkit dan jaringan tersebut. Apabila penurunan tegangan yang terjadi melebihi batas toleransi yang diijinkan, maka secara teknis akan mengakibatkan terganggunya kinerja peraltan listrik konsumen. Berdasarkan hubungan tegangan dan daya rekatif tersebut, maka tegangan dapat diperbaiki dengan mengatur aliran daya reaktif. Kapasitor pada sistem daya listrik menimbulkan daya reaktif, sehingga pemasangannya pada sistem distribusi menjadikan losses akibat aliran daya reaktif pada saluran dapat dikurangi sehingga kebutuhan arus menurun dan tegangan mengalami kenaikan. Salah satu metode yang digunakan untuk analisa aliran daya dengan menggunakan software Etap 4. Kata Kunci: Daya, Tegangan dan kapasitor 1.
Pendahuluan Dalam menyalurkan daya listrik dari tempat pengirim atau pusat pembangkit listrik ke konsumen di Timor Leste saat ini menggunakan sistem tenaga listrik dengan penyaluran tenaga listrik tegangan menenggah (Primer) dan sistem distribusi tegangan rendah (sekunder). Dalam sistem distribusi selalu pokok permasalahan tegangan muncul yang tidak terlepas dari besarnya tegangan peralatan yang dipakai oleh konsumen yang telah ditentukan. Bila tegangan sistem distribusi terlalu tinggi atau terlalu rendah dan melewati nilai-nilai batas toleransi yang telah ada maka tegangan tersebut akan mengganggu stabilitas tegangan kerja dari pada peralatan listrik bahkan bisa merusak peralatan konsumen. Selain dari pada turun naiknya tegangan pada sistem distribusi yang mengganggu kualitas daya, lebih fatal lagi jika terjadi pemadaman listrik yang terlalu sering dengan waktu padam yang lama dan tegangan listrik yang tidak stabil, merupakan refleksi dari keandalan dan kualitas listrik yang kurang baik, dimana akibatnya dapat dirasakan secara langsung oleh pelanggan. Sistem tenaga listrik yang andal dan energi listrik dengan kualitas yang baik dan memenuhi standar, mempunyai kontribusi yang sangat penting bagi kehidupan masyarakat.
Perusahaan dan kantor-kantor yang bergerak diberbagai bidang akan mengalami kemacetan, kegiatan administrasi akan terganggu dan kerugian cukup besar jika terjadi pemadaman listrik tiba-tiba atau tegangan listrik yang tidak stabil, dimana aktifitasnya akan terhenti dan produk yang dihasilkannya dari suatu usaha menjadi rusak atau gagal diproduksi. Beban sistem bervariasi dan besarnya berubah-ubah sepanjang waktu. Bila beban meningkat maka tegangan diujung penerimaan menurun dan sebaliknya bila beban berkurang maka tegangan di ujung penerimaan naik. Faktor lain yang ikut mempengaruhi perubahan tegangan sistem adalah rugi daya yang disebabkan oleh adanya impedansi seri penghantar saluran, rugi daya ini menyebabkan jatuh tegangan. Oleh karena itu konsumen yang letaknya jauh dari titik pelayanan akan cenderung menerima tegangan relatif lebih rendah, bila dibandingkan dengan tegangan yang diterima konsumen yang letaknya dekat dengan pusat pelayanan. Perubahan tegangan pada dasarnya disebabkan oleh adanya hubungan antara tegangan dan daya reaktif. Jatuh tegangan dalam penghantar sebanding dengan
daya reaktif yang mengalir dalam penghantar tersebut. Berdasarkan hubungan ini maka tujuan dari Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui kualitas daya dengan menganalisa sistem jaringan distribusi, analisa kapasitas generator pembangkit dan transformator distribusi terhadap daya pelanggan terpasang, dan analisa aliran daya dengan software Etap 4 guna mengetahui seberapa besarnya rugi tegangan, rugi daya aktif dan reaktif yang ada yang mengakibatkan menurungnya kualitas daya dan efisiensi kerjanya dan Bagaimana cara menangulanginya untuk meningkatkan kualitas daya pada system tersebut. 2. Teori Penunjang 2.1 Pengertian Kualitas Daya
dan listrik seperti: generator, transformator,jaringan tenaga listrik dan beban-beban listrik atau pelanggan. Pendistribusian tenaga listrik adalah bagian dari suatu proses sistem tenaga listrik yang secara garis besar dapt dibagi menjadi tiga tahap yaitu: 1. Pusat pembangkit tenaga listrik (di Timor Leste saat ini semuanya masih menggunakan Pusat pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ) 2. Proses penyaluran daya distribusi dengan tegangan primer (20 KV) dari pusat pembangkit ke transformator-transformator distribusi 380/220 Volt. 3. Proses pendistribusian tenaga listrik dengan tegangan rendah melalui jaringan Distribusi sekunder (misal 380/ 220 Volt). 220/380 V
Kualitas daya listrik adalah tenaga listrik yang andal, energi listrik dengan kualitas yang baik dan memenuhi standar, mempunyai kontribusi yang sangat penting bagi kehidupan masyarakat jaman sekarang. Pengertian ini didasarkan dari tiga komponem penting tentang kualitas daya listrik, yaitu: a. Kontinuitas Adalah keadaan yang memberikan lamanya waktu bagi konsumen dapat menggunakan energi listrik tanpa terganggu maupun terputus yang dapat memuaskan konsumen maka pembangkit dan penyaluran tersebut dapat dikatakan memiliki tingkat kualitas daya listrik yang baik. b. Level tegangan Tegangan yang baik adalah tegangan yang tetap stabil pada nilai yang telah ditentukan. Walaupun terjadinya fluktuasi (ketidak stabilan) pada tegangan ini tidak dapat di hindarkan, tetapi dapat di minimalkan sesuai variasi tegangan yang dapat diatur dalam suatu standar tertentu. c. Efisiensi Adalah nilai yang menunjukkan tingkat penggunaan energi listrik yang dimanfaatkan oleh konsumen secara optimal. Secara umum nilai kualitas daya listrik yang diinginkan oleh konsumen, antara lain: a. Terjaminnya kualitas daya yang disalurkan kepihak konsumen. b. Terdapat regulasi tegangan yang ketat. c. Harmonisa tegangan yang serendah mungkin. d. Jika terjadi fluktuasi tegangan, tidak boleh berdampak negative terhadap peralatan listrik yang ada. 2.2. Sistem Distribusi Daya Listrik Sistem tenaga listrik merupakan suatu sistem yang tersusun dari beberapa macam peralatan
400 V
20 kV
20 kV Beban
Generator
Trafo Step up
Jaringan primer
Trafo distribusi
Gambar 2. Susunan sistem distribusi Daya Listrik Primer dan Sekunder Peralatan-peralatan jaringan distribusi adalah Transformator induk untuk menaikan tegangan dari 400 V ke 20 kV, jaringan Distribusi sekunder suatu jaringan dengan sistem tegangan 380 volt ke 220V. Klasifikasikan Jaringan distribusi menurut strukturnya 1. struktur jaringan radial 2. struktur jaringan loop 3. struktur jaringan spindle 2.3 Sistem Regulasi Tegangan Jatuh tegangan adalah selisih antara tegangan ujung pengiriman dan tegangan ujung penerimaan, jatuh tegangan disebabkan oleh hambatan dan arus, pada saluran bolak-balik besarnya tergantung dari impedansi dan admitansi saluran serta pada beban dan faktor daya. Jatuh tegangan relatif dinamakan regulasi tegangan dan dinyatakan dengan rumus: Vreg =
…………………………(1)
Vs = Tegangan ujung pengiriman (volt) Vr = Tegangan ujung penerimaan (volt) Saluran daya umumnya melayani beban yang memiliki faktor daya tertinggal. Faktor-faktor yang mendasari bervariasinya tegangan sistem distribusi adalah: - konsumen pada umumnya memakai peralatan yang memerlukan tegangan tertentu. - Letak konsumen tersebar, sehingga jarak tiap konsumen dengan titik pelayanan tidak sama - Pusat pelayanan tidak dapat diletakkan merata atau tersebar. - Konsumen yang letaknya jauh dari titik pelayanan
akan cenderung menerima tegangan relatif lebih rendah dibandingkan dengan konsumen yang letaknya dekat dengan pusat pelayanan. Metoda-metoda yang digunakan untuk memperbaiki kualitas tegangan agar regulasi tegangan saluran distribusi tidak terlalu besar adalah - pemasangan kapasitor paralel dalam saluran distribusi primer - pemakaian transformator berpeubah sadapan (tap changing transformer) 2.4 Kapasitor pada Jaringan Distribusi Kapasitor pada sistem daya listrik menimbulkan daya reaktif untuk memperbaiki tegangan dan factor daya, karenanya menambah kapasitor sistem akan mengurangi kerugian. Pemasangan peralatan kapasitor parallel pada jaringan distribusi mengakibatkan losses akibat aliran daya reaktif pada saluran dapat dikurangi sehingga kebutuhan arus menurun dan tegangan mengalami kenaikan sehingga kapasitas sistem bertambah.
2.5 Jaringan Pada Sistem Distribusi Primer Jaringan Pada Sistem Distribusi tegangan menengah (Primer, (20KV) dapat dikelompokkan menjadi beberapa model diantaranya, yaitu Jaringan Radial, Jaringan hantaran penghubung (Tie Line), Jaringan Lingkaran (Loop),Jaringan Spindel 1.
Jaringan Radial Sistem distribusi dengan pola Radial seperti Gambar 5. Adalah sistem distribusi yang paling sederhana dan ekonomis. Pada sistem ini terdapat beberapa penyulang yang menyuplai beberapa gardu distribusi secara radial.
Gambar 5. Sistem distribusi jaringan radial
Gambar 3. Kapasitor dengan Sumber Bolak – Balik
Pelayanan tenaga listrik pada suatu daerah beban tertentu dilakukan dengan memasang transformator stepdown pada sembarang titik pada jaringan yang sedekat mungkin dengan daerah beban yang dilayaninya. Transformator ini berfungsi untuk menurunkan tegangan sistem agar dapat dikomsumsikan pada beban konsumen. Namun keandalan sistem ini lebih rendah dibanding dengan sistem lainnya. Kurangnya keandalan disebabkan karena hanya terdapat satu jalur utama yang menyuplai gardu distribusi, sehingga apabila jalur utama tersebut mengalami gangguan, maka seluruh gardu akan ikut padam. Kerugian lain yaitu mutu tegangan pada gardu distribusi yang paling ujung kurang baik, hal ini dikarenakan jatuh tegangan terbesar ada diujung saluran.
Gambar 4. Paralel kapasitor terhadap beban
2.6 Jaringan Hantaran Penghubung (Tie Line) Sistem distribusi Tie Line seperti Gambar 6 digunakan untuk pelanggan penting yang tidak boleh padam (Bandar Udara, Rumah Sakit, dan lain-lain
Manfaat penggunaan kapasitor paralel: - mengurangi kerugian - memperbaiki kondisi tegangan - mempertinggi kapasitas pembebanan jaringan Kapasitor paralel membangkitkan daya reaktif negatif (panah kebawah) dan beban membangkitkan daya reaktif positif (panah keatas), jadi pengaruh dari kapasitor adalah untuk mengurangi aliran daya reaktif di dalam jarigan sehingga daya reaktif yang berasal dari sistem menjadi Q2 (total) = Q1 (beban) – Qc. Qc adalah daya reaktif yang dibangkitkan oleh kapasitor paralel.
Gambar 6. Sistem Jaringan Distribusi Radial dengan Tie dan Switch Pemisah
Bentuk ini merupakan modifikasi bentuk dasar radial dengan menambahkan Tie dan switch pemisah, yang diperlukan untuk mempercepat pemulihan pelayanan bagi konsumen, dengan cara menghubungkan areaarea yang tidak terganggu para feeder bersangkutan, dengan feeder di sekitarnya. Dengan demikian bagian feeder yang terganggu dilokalasir dan bagian feeder lainya yang sehat segera dapat dioperasikan kembali, dengan cara melepas switch terhubung ketitik gangguan dan menhubungkan bagian feeder yang sehat ke feeder di sekitarnya. 3. Jaringan Lingkaran (Loop) Pada Jaringan Tegangan Menengah Struktur Lingkaran (Loop) seperti Gambar 7. dimungkinkan pemasokannya dari beberapa gardu induk,sehingga dengan demikian tingkat keandalannya relatif lebih baik.
Gambar 7. Sistem distribusi Lingkaran (Loop) Sistem ini disebut rangkaian tertutup karena saluran primer yang menyalurkan daya listrik sepanjang daerah beban yang dilayani membentuk suatu rangkaian tertutup. 4. Jaringan Spindel Sistem Spindel seperti pada Gambar 8. adalah suatu pola kombinasi jaringan dari pola Radial dan Ring. Spindel terdiri dari beberapa penyulang (feeder) yang tegangannya diberikan dari Gardu Induk dan tegangan tersebut berakhir pada sebuah Gardu Hubung (GH).
Pada sebuah spindel biasanya terdiri dari beberapa penyulang aktif dan sebuah penyulang cadangan (express) yang akan dihubungkan melalui gardu hubung. Pola Spindel biasanya digunakan pada jaringan tegangan menengah (JTM) yang menggunakan kabel tanah/saluran kabel tanah tegangan menengah (SKTM). Namun pada pengoperasiannya, sistem Spindel berfungsi sebagai sistem Radial. Di dalam sebuah penyulang aktif terdiri dari gardu distribusi yang berfungsi untuk mendistribusikan tegangan kepada konsumen baik konsumen tegangan rendah (TR) atau tegangan menengah (TM). 2.7 Transformator Distribusi Trasformator adalah salah satu alat listrik yang memegang peranan sangat penting dalam sistem distribusi yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik kerangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksielektromagnetik. Transformator dapat digunakan baik dalam bidang elektronik maupun dalam bidang tenaga listrik, dalam pemakaiannya transformator dapat dikelompokan menjadi: 1.Transformator daya. 2.Transformator distribusi yaitu mengubah tegangan menengah menjadi tegangan rendah. 3.Transformator pengukuran yaitu transformator arus dan transformator tegangan. Perbandingan lilitan dan perbandingan Ggl induksi pada kumparan primer dan sekunder dapat ditulis sebagai berikut: a=
………………...………………..
(2)
a = adalah nilai perbandingan lilitan transformator (turn ratio) e p = Ggl induksi pada kumparan primer e s = Ggl induksi pada kumparan sekunder N p = Jumlah lilitan kumparan primer N s = Jumlah lilitan kumparan sekunder 2.8 Perumusan Daya Listrik Arus Bolak-Balik Dalam sistem listrik Arus Bolak-Balik ada tiga jenis daya yang dikenal, khususnya untuk beban yang memiliki impedansi (Z), yaitu: 1. Daya aktif (P)
Daya aktif adalah daya yang digunakan untuk melakukan usaha sebenarnya, satuan adalah watt (W) dan rumus dapat ditulis sebagai: P = V. I. Cos θ (watt)…………………….…………..……..(3)
Gambar 8 sistem distribusi Spindel
2. Daya semu (S, VA, Volt Amper) Sedangkan daya semu dinyatakan dengan satuan Volt Ampere (disingkat, VA), menyatakan
kapasitas peralatan listrik, seperti yang tertera pada peralatan generator dan transformator. S = P +jQ……….……………..……..….………..(4) Dimana daya semu (S) merupakan hasil penjumlahan daya aktiv (P) dengan daya reaktif (jQ) secara vektoris. Daya semu merupakan hasil perkalian langsung antara tegangan kerja dengan Arus konsumsi peralatan listrik yang terpasang. S = V x I……….……….........................................(5) 3. Daya reaktif (Q, VAR, Volt Amper Reaktif) Daya reaktif adalah daya yang digunakan untuk menghasilkan fluks magnetik. Satuannya adalah Volt Ampere Reaktive (VAR). Beban yang bersifat induktif akan membutuhkan daya reaktif sedangkan beban kapasitif menyumbangkan daya reaktif. Q = V.I. Sin θ (Var)……………………… ……..(6) Hubungan dari ketiga daya di atas dapat digambarkan melalui segitiga daya berikut:
Gambar 8. Segitiga Daya Ada juga yang dikenal dengan faktor daya atau faktor kerja, yaitu perbandingan antara daya aktif (watt) dengan daya semu/daya total (VA), atau cosinus sudut antara daya aktif dan daya semu/daya total.
Cos
……………….…………(7)
2.9 ETAP (Electrical Transient Analysis Program) E T A P (Electrical Transient Analysis Program) PowerStation adalah software untuk power sistem yang bekerja berdasarkan plant (project). Setiap plant harus menyediakan modelling peralatan dan alat - alat pendukung yang berhubungan dengan analisa yang akan dilakukan. Misalnya generator, data motor, data transformator data kabel dll. Sebuah plant terdiri dari sub-sistem kelistrikan yang membutuhkan sekumpulan komponen elektris yang
khusus dan saling berhubungan. Dalam PowerStation, setiap plant harus menyediakan data base untuk keperluan itu. ETAP PowerStation dapat melakukan penggambaran single line diagram secara grafis dan mengadakan beberapa analisa/studi yakni Load Flow (aliran daya), Short Circuit (hubung singkat), motor starting, harmonisa, transient stability, protective device coordination, dan cable derating. ETAP PowerStation juga menyediakan fasilitas Library yang akan mempermudah desain suatu sistem kelistrikan. Library ini dapat diedit atau dapat ditambahkan dengan informasi peralatan bila perlu. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam bekerja dengan ETAP PowerStation adalah : 1. One Line Diagram, menunjukkan hubungan antara komponen/peralatan listrik sehingga membentuk suatu sistem kelistrikan. 2. Library, informasi mengenai semua peralatan yang akan dipakai dalam sistem kelistrikan. Data elektris maupun mekanis dari peralatan yang detail/lengkap dapat mempermudah dan memperbaiki hasil simulasi/analisa. 3. Standar yang dipakai, biasanya mengacu pada standar IEC atau ANSI, frekuensi sistem dan metode – metode yang dipakai. 4. Study Case, berisikan parameter – parameter yang berhubungan dengan metode studi yang akan dilakukan dan format hasil analisa. 2.10 Load Flow Analisa aliran daya (Load Flow Analysis) dilakukan untuk mengetahui besarnya tegangan bus, faktor daya dari cabang, arus dan aliran daya yang terjadi pada saluran dalam sistem. ETAP PowerStation Load Flow Analysis adalah program simulasi untuk tujuan analisa aliran daya. Sistem yang dapat dianalisa adalah sistem radial maupun loop. Studi aliran daya adalah studi yang memberikan analsis aliran daya pada suatu sistem tenaga listrik yang bertujuan untuk: 1. Memeriksa tegangan dan pengaturan tegangan 2. Memeriksa semua peralatan (transformator dan saluran distribusi) apakah mampu untuk mengalirkan daya yang diinginkan. 3. Memperoleh kondisi awal (eksisting) untuk memperoleh studi – studi operasi ekonomis, hubung singkat, stabilitas dan perencanaan pengembangan sistem. Untuk memulai load flow analysis maka single line diagram (SLD) sistem tenaga listrik digambarkan terlebih dahulu dengan memperhatikan komponen AC dan DC serta peralatan yang digunakan. 2.11 Single line Diagram Single line diagram adalah suatu sistem kelistrikan terdiri dari beberapa peralatan listrik
dalam satu sistem yang digambar menjadi satu garis. Sebagai contoh dapat dilihat pada single line sederhana yang berisi sebuah generator, bus, pengaman transformator, jaringan dan beban pada gambar 9 berikut:
tengangan (step up) 400 volt ke 20 kV berkapasitas 630 KVA, dan mesin dua dan tiga adalah mesin bermerek CUMMINS dengan daya dan tegangan generator masing-masing 1005 KW dan 400 Volt. Generator dua disambung ke transformator distribusi penaik tegangan (step up) dari tegangan rendah 400 volt ke tegangan menengah 20 KV yang besar dayanya 1500 KVA sedangkan generator tiga disambungkan dengan transformator distribusi penaik tegangan (step up) 400 volt ke 20 KV yang besar dayanya 1000 KVA. Dari ketiga mesin/generator ini dapat menghasilkan daya sebesar 2510 kW (2.51 MW) yang mensuplai beban melalui tiga feeder sistem distribusi tegangan menengah (primer) dan tegangan rendah (Sekunder) yang beroperasi sesuai dengan fungsi dan lokasi masing-masing. Tabel 1 Data transformator distribusi kabupaten Baucau
Gambar 9. Single Line Diagram No
III. KONFIGURASI SISTEM DISTRIBUSI TEGANGAN MENENGAH DAN TEGANGAN RENDAH EDTL BAUCAU 3.1 Konfigurasi Sistem Konfigurasi generator pembangkit dan sistem distribusi tegangan menengah dan rendah EDTL Baucau pada masing-masing feeder yaitu feeder I, feeder II dan feeder III yang merupakan pokok pembahasan dari tugas ini:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Gambar 10 Single line diagram PLTD di Central Baucau Sistem pembangkit yang ada di kabupaten Baucau adalah Pembangkit listrik Tenaga Diesel (PLTD) yang terdiri dari empat buah mesin namun yang beroperasi saat ini hanya tiga buah mesin seperti yang terlihat pada single line diagram pada gambar 10 diatas. Pada gambar diatas terlihat bahwa mesin / generator 1 adalah mesin bermerek KATERPILAR dengan kapasitas 500 KW dengan tegangan generator yang dibangkitkan 400 volt antara fasa-fasa yang disambungkan ke transformator distribusi penaik
16 17 18 19 20 21 22
No Gardu BC.0 1 BC.0 2 BC.0 3 BC.0 4 BC.0 5 BC.0 6 BC.2 7 BC.3 2 BC.2 8 BC.3 0 BC.1 1 BC.1 2 BC.1 2 BC.1 4 BC.1 5 BC.1 6 BC.1 7 BC.1 8 BC.1 9 BC.2 0 BC.2 1 BC.2 5
Kap. Trafo (KVA) 120 250 100 315
Lokasi
Jumlah pelangan tiap gardu
Jumlah daya pelanga n (VA)
Z%
Bugati
212
381600
4
438
860400
4
197
347400
4
326
577350
4
Es.No.1 Bcu Correus Bcu EP.No.1 Bcu
160
Ualia
206
332325
4
160
C.Uaimua
300
410625
4
212
336825
4
207
301050
4
100 100
Terminal KB EPS.No.3 Bcu
160
RSS
294
335700
4
160
Uainiki
43
109350
4
50
Teulale
99
136350
4
50
Tasi
77
88200
4
50
C.Macasa e
50
56925
4
100
Buruma
164
146700
4
50
Prizao
29
23850
4
50
Bela Vista
75
80550
4
160
Uailili
116
146700
4
50
Nunulu
19
17100
4
160
Gariuai
195
223650
4
50
Cairiri
43
54450
4
50
Fatumaca
20
36450
4
50
Uaibiana
51
44100
4
23 24 25 26 27 28 29 30 31
BC.2 3 BC.1 9 BC.2 7 BC.2 9 BC.2 1 BC.0 8 BC.0 7 BC.3 3 BC.2 3
50
Seical
94
74250
4
100
Sama diga
221
269550
4
100
Vila Nova
180
243550
4
200
FDTL
1
150000
4
200
SAS
1
50
Laga Vila
227
347400
4
100
L.Tekino mata
57
156200
4
50
Laga M.
96
74650
4
50
L.Novo Seical
40
54650
4
3.3 Reisstansi (R) Besarnya tahanan sebuah tergantung dari konduktifitas penampang q sehingga
…………………..……….(7)
4
Dimana 20 = 2.83 mikro-ohm-cm untuk aluminium pada temperature 200c dan 20 = 1.773 mikro-0hmcm untuk tembaga (cu) Tahanan ini bertambah dengan bertambahnya temperature sehingga tahanan pada temperature adalah: R dc = R 20 (1 +
Transformar terbuat dari besi dan tembaga maka besarnya rugi-rugi inti besi dan rugi-rugi belitan tembaga untuk transformator distribusi tiga fasa tegangan menengah 20 kV dan 400 volt menurut standar SPLN dapat terlihat pada tabel 2 berikut. Tabel 2 SPLN Standar Losses No Load dan Load SPLN Standar Losses in Watt KVA
penghantar dan luas
ohm/km……. ……………(8)
= 0.00403/0c, untuk aluminium ( AL
Dimana 61%)
Tabel 3. Harga-harga T 0 dan konduktor standar Materi al
To0 C
untuk bahan-bahan
Koefisien temperature dari tahanan x 10-3 0
20
25
50
75
80
10 0
Impedansi %
No Load
Load
25
130
700
4
50
190
1100
4
100
320
1750
4
160
460
2350
4
200
550
2850
4
250
650
3250
4
315
770
3900
4
400
930
4600
4
500
1100
5500
4
630
1300
6500
4
800
1950
10200
4
1000
2300
12100
4
Cu 100% Cu 97.5% Al 61%
234. 5 241. 0 228. 1
4.2 7 4.1 5 4.3 8
Suatu saluran distribusi mempunyai bebarapa parameter yang mempengaruhi kemampuan untuk berfungsi sebagai bagian dari suatu sistem tenaga, yaitu diantaranya Resistansi dan induktansi.
3.8 5 3.7 6 3.9 5
3.5 2 3.4 4 3.6 0
3.2 5 3.1 6 3.3 0
3.1 8 3.1 3 3.2 5
2.9 9 2.9 3 3.0 5
Tabel 4. Resistivitas dari bahan – bahan konduktor standar untuk berbagai temperatur. Material Cu 100% Cu 97.5% Al 61%
Mikro-Ohm-cm 0
20
25
50
75
80
1.58
1.72
1.75
1.92
2.09
2.12
2.26
1.63
1.77
1.80
1.97
2.14
2.18
2.31
2.60
2.83
2.89
3.17
3.46
3.51
3.74
100
3.4 Induktansi (L) Besarnya induktansi pada suatu penghantar dengan radius r 1 dan berjarak Dm dari penghantar kedua terdiri dari L 1ext = 0.2 x 10-7 ln
3.2 Impedansi Saluran Udara
3.9 3 3.8 3 4.0 3
H/m …………………….(9)
Untuk fluks internal saja L 1,int = 0.5 x 10-7 H/m…………………………..(10) Sehingga induktansi total rangkaian yang disebabkan oleh arus pada penghantar 1 saja menjadi =
x 10-7 H/km
= 0.2 ln
H/km…......…(11)
Grafik Arus Bulanan Feeder II Tahun 2009
Pada sistem 3 phasa yang simetris harga Dm = d, harga ……….…….…………(12)
3.5 Impedansi urutan Positif, Negatif dan Nol
Amper
Dm =
60 40 Siang
20
Malam
0
Pada sistem 3 phasa besarnya tahanan induktif untuk urutan positif dan negative adalah X = ωL ohm/km…………….………………….(13) Sedangkan urutan untuk positip dan negative dari tahanan resistensi adalah Ra 20
=
Rac
=
…………………………………………(3.14)
Sehingga impedansi urutan positif dan negative menjadi Z 1 = Z 2 = Z 3 = Ra + j(Xa + Xd) = Ra + j0.1447 log …..…………………………………………(3.15) Dimana Ds = geometric means radius yaitu Ds = 0.4345
…………………………...…..(3.16)
3.6 Pemodelan Karekteristik Beban Salah satu parameter yang dapat diperoleh dari data lapangan yang menjelaskan mengenai karakteristik beban adalah kurva beban. Kurva beban merupakan fungsi perubahan beban dalam sistem dalam waktu tertentu, satuan beban yang digunakan dapat dalam kilowatt, kilovar, kilovoltampere atau ampere. Sedangkan selang waktu yang yang dimaksud dapat beragam mulai dari 15 menit, 30 menit, 1 jam atau mungkin bisa lebih, yaitu harian, mingguan, bulanan sampai tahunan Tabel 6. Arus Beban tertinggi Bulanan Sistem distribusi feeder II PLTD Baucau No
Bulan
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember
Beban siang (Amper) 20 25 26 28 30 33 27 30 29 23 33 35
Beban Malam (Amper) 49 52 51 53 56 54 50 53 54 50 52 55
Gambar 11 Grafik Arus bulanan Feeder II 3.7 Rugi-rugi pada transformator distribusi Rugi-rugi pada transformator distribusi dapat dikelompokan menjadi dua macam yaitu rugirugi keadaan transformator tanpa beban (No load losses) dan rugi-rugi keadaan transformator berbeban (Load losses). Data yang diperoleh dari transformator distribusi jaringan tegangan memengah di PLTD Baucau adalah: Data transformator dalam KVA, No load losses, Rated load losses. Sehingga rugi-rugi daya pada transformator distribusi dapat dihitung dengan persamaan berkut: Rugi Trafo (KW) =
x KW Losses ……(3.17)
Dimana: KVA load = beban yang diterima transformator KW Losses = Rugi-rugi transformator keadaan berbeban KVA Rated = daya (Kapasitas) transformataor (KVA) Rugi P CU pada Pembebanan = Rugi inti + Rugi Tembaga(Rugi Trafo) 3.8 Peningkatan Kualitas Daya Melihat pada data pembebanan yang diperoleh untuk setiap transformator melebihi kapasitas transformator yang terpasang pada jaringan distribusi di PLTD kabupaten Baucau sehingga pada sistem tersebut mengalami rugi-rugi teknis yang sangat besar, maka perlu adanya peningkatan kualitas pada sistem tersebut dengan cara penambahan kapasitor bank dan mengubah tap changer pada transformator atau menganti transformator yang kapasitasnya lebih besar unuk melayani beban terpasang pada jaringan distribusi tersebut. 3.9 Penambahan Kapasitor Bank Kapasitor bank berfungsi untuk mengatur aliran daya reaktif sehingga dapat menaikan faktor daya, menurunkan rugi-rugi dan menaikan tegangan. Pemasangan kapasitor bank dilakukan pada sistem yang mengalami rugi-rugi dan penurunan tegagangan serta kenaikan arus yang besar pada bus. Rating kVar kapasitor ditentukan dengan metode perbaikan faktor daya pada sistem distribusi tersebut .
Faktor daya awal : Q 1 = P tanθ 1 .................(3. 18)
terpasang pada sistem distribusi tidak sebanding karena jumlah daya pelanggan untuk satu transformator melebihi kapasitas transformator yang terpasang, salah satunya seperti terlihat pada tabel 7 dibawah yaitu transformator BC.01diketahui kapasitas 120 kVA dengan jumlah pelangan 212 sambungan dan jumlah daya pelanggan 381.6 kVA atau 381600 VA sehingga pada transformator BC.01 tersebut tidak mampu memikul besarnya beban yang diberikan secara bersamaan. Hal ini menyebabkan transformator bekerja pada kondisi abnormal, beban lebih (overload) akan menyebabkan arus yang mengalir pada jaringan listrik menjadi besar akan menimbulkan panas yang berlebihan akhirnya akan menyebabkan life time dari transformator menjadi pendek atau mempercepat proses kerusakan isolasi dari pada kumparan transformator yang menyebabkan hubung singkat antara lilitan satu dengan lilitan yang lain akhirnya transformator tidak bisa berfungsi bahkan terbakar atau meledak.
Faktor daya yang diinginkan: Q 2 = P tanθ 2 …..(3.19) Maka, Rating kapasitor yang dibutuhkan ; Q c = Q 1 – Q 2 IV. ANALISA DAN SIMULASI SISTEM DISTRIBUSI PLTD BAUCAU 4.1 Sistem yang digunakan Pada tugas akhir ini sistem yang dianalisa dan disimulasi adalah sistem distribusi PLTD milik EDTL Timor Leste di kabupaten Baucau yang ada satu pembangkit yang terdiri dari tiga buah generator dan tiga Feeder dimana masing-masing feeder mempunyai beberapa buah transformator distribusi step down dan sistem aliran daya menggunakan metode Newton Rhapson dengan software Etap4. Sistem distribusi PLTD yang ada di kabupaten Baucau adalah sistem distribusi radial seperti pada gambar Feeder I berikut.
Untuk mengetahui lebih jelas kapasitas semua transformator dan berapa besarnya beban pelanggan yang disuplai untuk satu transformator distribusi di PLTD Baucau dapat dilihat pada tabel 7 berikut.
FEEDER I
A 859 m
B 852 m
A850 m
B 900 m
BC.14 Buruma BC SPL Tipo Grafia Diosecs
1.3 km
P. Station Baucau 3.6 km BC.13 C. Macasae A 658 m
BC.15 Prison 3.6 km
A282 m
Tabel 7. Kapasitas transformator dan jumlah daya pelanggan terpasang PLTD Baucau bulan januari 2010.
LG 04 Laga N. seical B847 m
A 914 m
2.3 km
4.1 km
LG 01 A1100 m Laga/Soba
LG 02 Tecnomata
BC.23 Seisal 2.5 km
2.0 km
LG 27 Vila Nova
No
3.3 km 1.6 km LG 03 Mulia
1
BC.01
120
Bugati
212
Jumlah Daya Pelangan ( VA) 381600
2 3
BC.02 BC.03
250 100
438 197
860400 347400
4
BC.04
315
326
577350
5 6
BC.05 BC.06
160 160
206 300
332325 410625
7 8
BC.07 BC.08
100 100
212 207
336825 301050
9 10 11 12
BC.09 BC.10 BC.11 BC.12
160 160 50 50
294 43 99 77
335700 109350 136350 88200
13
BC.13
50
80
56925
14 15 16
BC.14 BC.15 BC.16
100 50 50
164 29 75
146700 23850 80550
17 18 19 20 21 22 23
BC.17 BC.17 BC.19 BC.20 BC.21 BC.22 BC.23
160 50 160 50 50 50 50
ES.No1 Correus Bcu EP.No.1 Bcu Ualia C. Uaimua Terminal EPS.No.3 Bcu RSS Uaniki Teulale Diwake/ Tasi C. Macasae Buruma Prizao Bela Vista Uailili Nunulu Gariuai Cairiri Fatumaca Uaibiana Seical
116 19 195 43 20 51 494
146250 17100 223650 54450 36450 44100 74250
B 629 m
No Trafo
Daya trafo (kVA)
lokasi
Jumlah Pelangan Tiap Trafo
B453 m
A 889 m B 896 m A 894 m
B 689 m
Gambar 12 single line Feeder I 4.2 Analisa Daya Pelanggan Terdapap kapasitas Transformator Distribusi Terpasang Dari data yang diperoleh dari EDTL (PLTD Baucau) untuk bulan januari 2010 menunjukkan bahwa meningkatnya pelanggan semakin besar sehingga pembebanan yang diberikan kepada pelanggan terhadap kapasitas transformator yang
24 25 26
BC.24 BC.25 BC.26
100 100 100
27
BC.27
100
28
BC.28
100
29 30
BC.29 BC.30
200 200
31
Laga 1 Laga 2
50
31
32 34
Laga 3 Laga 4 Total
100
50 50
3695
Samadiga UIR Bcu Tirilolo Uma 5 Vila Nova-1 Vila Nova-2 FDTL SAS /Uailia Laga/Sob a L. teknomat a Laga Mulia Laga novo seical
221 10 50
269550 31950 8565
40
3916
25
56000
1 1 227 57
No
Kode Trafo
180000 149200
1 2
BC.01 BC.02
Daya trafo lama (kVA ) 120 250
102150
3
BC.03
100
51300
96
43300
40
18000
4235
Tabel 8 Pengantian Kapasitas transformator lama dengan baru sesuai dengan jumlah daya pelanggan pada masimg-masing transformator
6035381
4.3 Mengatasi Ketidakseimbangan beban pelanggan terhadapap kapasitas transformator Terpasang Melihat pada tabel 7 diatas bahwa ada beberapa buah transformator distribusi mengalami pembebanan yang berlebihan terhadap kapasitas transformator step down pada jaringan distribusi di lokasi masing-masing dan transformator step up di pembangkit dan generator diesel yang terpasang oleh karena itu untuk meningkatkan kualitas daya yang baik dan semua peralatan listrik yang ada tidak mengalami life time yang pendek maka perlu adanya penambahan atau pengantian beberapa buah transformator distribusi yang mengalami beban lebih dan perlu adanya penambahan generator untuk memperbesar kapasitas pembangkit yang selama ini beroperasi. 4.4 Menganti Transformator Distribusi Untuk mengatasi ketidakseimbangan beban pelanggan terhadap kapasitas transformator yang terpasang yaitu untuk lokasi Tirilolo Bugati dengan jumlah daya pelanggan 381.6 kVA sudah melebihi transformator BC.01 berkapasitas 120 kVA yang telah terpasang maka perlu diganti dengan transformator yang kapasitas lebih besar yang mampu melayani daya pelanggan tersebut yaitu 400 kVA. Sedangkan untuk transformator BC.02 berkapasitas 250 kVA dengan jumlah pelanggan 860.4 kVA diganti dengan transformator yang lebih besar kapasitasnya yaitu 800 kVA, begitu seterusnya untuk pengantian transformator lain yang kapasitas kVAnya kecil ke kapasitas transformator lebih besar pula dapat dilihat pada tabel 8 berikut.
4
BC.04
315
5 6 7 8
BC.05 BC.06 BC.07 BC.08
160 160 100 100
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
BC.09 BC.10 BC.11 BC.12 BC.13 BC.14 BC.15 BC.16 BC.17 BC.18 BC.19 BC.20 BC.21 BC.22
160 160 50 50 50 100 50 50 160 50 160 50 50 50
23 24 25
BC.23 BC.24 BC.25
50 100 100
26
BC.26
100
27
BC.27
100
28
BC.28
100
29 30 31
BC.29 BC.30 Laga 1 Laga 2 Laga 3 Laga 4
200 200 50
32 33 34 Total
100 50 50
Lokasi
Jumlah Pelanga n tiap Trafo
Jlh Daya Pelangga n (VA)
Bugati ES.No.1 Bcu Correus Bcu EP.No.1 Bcu Uailia C.Uaimua Terminal EPS.No.3 Bcu RSS Uainiki Teulale Tasi C.Macasae Buruma Prizao Bela Vista Uailili Nunulu Gariuai Cairiri Fatumaca Uaibiana/7 45 Seical Samadigar UIR Baucau Tirilolouma5 Vila Nova 1 VilaNova 2 FDTL SAS/Uailia Laga vila/Soba L.Tekinom ata Laga Mulia L. Novo seical
212 438
381600 860400
197
Daya trafo baru (kVA) 400 800 400
347400 325 206 300 212 207
630 577350 332325 410625 336825
400 400 400 400
294 43 99 77 50 164 29 75 116 19 195 43 20 51
301050 335700 109350 136350 88200 56925 146700 23850 80550 146700 17100 223650 54450 36450 44100
400 160 160 100 100 160 50 100 160 50 250 100 50 50
94 221 10
74250 269550 31950
100 315 100
50
8565
100
40
18000
100
25
56000
100
1 1 227
180000 149200 102150
200 200 100
57
51300
100
96
43300
50
40
18000
50
3695
6049915
7235
Bagian kolom yang diberi warna pada tabel 8 merupakan transformator yang tidak perlu diganti karena tidak mengalami overload. 4.5 Daya pelanggan Feeder I Jumlah transformator yang disuplai feeder I sebanyak 10 buah transformator dan jumlah daya pelanggan untuk setiap transformator pada feeder I seperti terlihat pada tabel 9 berikut.
Tabel 9 Kapasitas Transformator dan Jumlah Daya pelanggan feeder I
4.7 Daya pelanggan Feeder III Jumlah transformator yang disuplai feeder III sebanyak 15 buah transformator dan jumlah daya pelanggan untuk setiap transformator pada feeder III seperti terlihat pada tabel 11 berikut. Tabel 11. Kapasitas Transformator dan Jumlah Daya pelanggan feeder III.
Jadi jumlah daya pelangan untuk feeder I sebesar 0.53 MVA. 4.6 Daya pelanggan Feeder II Jumlah transformator yang disuplai feeder II sebanyak 9 buah transformator dan jumlah daya pelanggan untuk setiap transformator pada feeder II seperti terlihat pada tabel 10 berikut. Tabel 10. Kapasitas Transformator dan Jumlah Daya pelanggan feeder II. N o
1
BC.01
Day a Tra fo kV A 120
2
BC.02
250
SMA1
1.1
438
860400
3
BC.03
100
Correo s
1.1
197
347400
4
BC.04
315
SD1
0.26
326
577350
5
BC.05
160
Uailia
0.83
206
332325
6
BC.06
160
1.7
300
410625
7
BC.11
50
C. Uaimu Teulale
0.96
99
136350
8
BC.12
50
Tasi
1.1
77
88200
9
BC.30
200
SAS
0.5
1
149200
8.45
1855
3283450
Total
No. Trafo
1205
Lokasi
Bugati
Jarak trafo (km)
Jumlah pelangg an tiap Trafo
Jlah daya pelangga n (VA)
1.4
212
381600
Jadi jumlah daya pelangan untuk feeder I sebesar 3.29 MVA
No
No. Trafo
Daya Trafo kVA
Lokasi
Jarak trafo (km)
1 2 3 4 5
BC.07 BC.08 BC.09 BC.10 BC.16
100 100 160 160 50
6 7 8
BC.17 BC.18 BC.19
160 50 160
Terminal SMA3 RSS Uainiki Bela Vista Uailili Nunulu Gariuai
9 10 11 12
BC.20 BC.21 BC.22 BC.24
50 50 50 100
13 14 15
BC.25 BC.30 BC. SPL
100 200 100
Cairiri Colegio EX.745 Samadig a UIR FDTL Diocese
Total
1590
Jlh daya pelangga n(VA)
0.89 0.23 0.5 3.4 0.83
Jlh pelangga n tiap Trafo 212 207 294 43 31
2.3 2.5 3.5
116 19 195
146250 17100 223650
4.2 1.4 3 0.57
43 20 51 221
54450 36450 44100 269550
0.5 4.2 1.5
10 1 25
31950 180000 56000
29.52
1488
2222975
336825 301050 335700 109350 80550
Jadi jumlah daya pelangan untuk feeder III sebesar 2.23 MVA 4.8 Jadwal Pola Operasi yang diusulkan Pola pemadaman bergilir yang diusulkan untuk feeder I, feeder II dan Feeder III beroperasi secara bersamaan di PLTD Baucau pada malam hari agar pelanggan beban tidak mengalami pemadaman yang berkepanjangan maka dilakukan jadwal rutin pemadaman sesuai dengan waktu yang ditentukan adalah seperti pada tabel berikut:
Dengan demikian untuk sistem distribusi Baucau tegangan yang sampai pada sisi terima dapat diperoleh dengan load flow calculation pada keaadan berbeban dalam kondisi normal (sebelum pemasangan kapasitor) untuk setiap feeder tegangan pada sisi kirim jaringan tegangan menengah PLTD Baucau 20 kV, dan sampai pada sisi terima yang paling ujung yaitu untuk:
Tabel 12. Usulan jadwal Pola Pengoperasian Feeder I, II dan III Secara Bersamaan
a.
Feeder I. Tegangan sumber sampai pada transformator BC.31 (Laga) yang paling ujung tegangan terukur 18.56 kV, jadi besar penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh: Vreg =
Keterangan: Pada siang hari ketiga feeder bisa beroperasi secara bersamaan tanpa mematikan beban kelompok pada feeder II dan feeder III karena pemakaian beban pada siang hari tidak secara total.
Rugi – rugi daya yang terjadi pada sistem distribusi feeder I, feeder II dan feeder III saat beroperasi sesuai dengan load flow calculation sebelum dan sesudah penambahan kapasitor bank pada titik yang mengalami cos θ rendah dan lossesnya tinggi dapat dilihat pada tabel 13 berikut. Tabel 13. Rugi daya sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor Kondisi Feeder II III
I
O N O N
Losses daya kW dan kVar
Klp 1
Klp 2
Klp 1
Klp 2
OF F ON
ON
ON
OFF
OFF
OFF
ON
Sebelum Penambah an Kapasitor (A) 90.5+j523
Sesudah penambaha n kapasitor (B)
112.4+j64 4
102+j554.9
85.1+j485
Jadi rugi daya setelah pemasangan kapasitor pada tabel 13 turun sebesar: Penurunan Rugi daya =
=
Vreg =
= 7.76 %
b. Feeder II . Tegangan sumber sampai pada transformator BC.03 (Tasi) yang paling ujung tegangan terukur 18.494 kV (operasi pada kondisi pertama), jadi besar penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh: Vreg = Vreg =
= 8.1 %
Tegangan sumber sampai pada transformator BC.03 (correios yang paling ujung tegangan terukur 18.914 kV (operasi pada kondisi kedua), jadi besar penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh: Vreg = Vreg =
= 5.7 %
c. Feeder III . Tegangan sumber sampai pada transformator BC.22 (Uaibiana) yang paling ujung tegangan terukur 18.832 kV, jadi besar penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh:
= 6.35 % Vreg =
4.9 Regulasi Tegangan Pada Kondisi Normal ( Sebelum Penambahan Kapasitor Bank ) Rugi-rugi tegangan jaringan distribusi disebabkan oleh tahanan penghantar, penampag penghantar dan panjang penghantar semakin panjang penghantar semakin besar pula rugi tegangan.
Vreg =
= 5.7 %
4.10 Regulasi Tegangan penambahan Kapasitor Bank
Pada
Kondisi
Tegangan yang diperoleh dengan load flow calculation pada keadaan berbeban dalam kondisi Penambahan kapasitor bank yaitu tegangan pada sisi
kirim jaringan tegangan menengah PLTD Baucau 20 kV, dan sampai pada sisi terima yang paling akhir yaitu untuk: a. Feeder I. Tegangan sumber sampai pada transformator BC.31 (Laga) paling ujung tegangan terukur 19.227 kV, jadi besar penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh: Vreg = = 4.1 %
b. Feeder II . Tegangan sumber sampai pada transformator BC.12 (Tasi) paling ujung tegangan terukur 19.023 kV(operasi pada kondisi pertama), jadi penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh:
Tabel 14. Penggunaan Daya dan Arus Pelanggan Pada Malam Hari Feeder I Jam 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 01.00 02.00 03.00 04.00 05.00
Vreg =
Kurva Daya 5:00 AM
2:00 AM
Kurva Arus 17 PM
Vreg = = 3.3 %
c. Feeder III. Tegangan sumber sampai pada transformator BC.22 (Uaibiana) paling ujung tegangan terukur 19.48 kV, jadi penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh: Vreg = Vreg =
500 400 300 200 100 0 23 PM
= 5.1 %
Tegangan sumber sampai pada transformator BC.03 (correios )paling ujung tegangan terukur 19.36 kV(operasi pada kondisi kedua), jadi penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh:
Vreg =
Arus Pelanggan (A) 5 6 9 12 18 19 15 11 10 6 5 4 4
Kurva Daya dan Arus pada Malam Hari Daya kW
Vreg =
Daya Pelanggan (kW) 138 156 225 300 460 476 370 308 262 159 100 95 95
20 PM
Vreg =
tanggal 24 desember 2009 jam 5 sore sampai 5 pagi seperti terlihat pada tabel 14 berikut.
= 2.7 %
4.11 Kurva Daya dan Arus pelanggan pada Malam Hari Daya yang digunakan masyarakat di PLTD kabupaten Baucau yang paling besar umumnya pada malam hari sedangkan pada siang hari tidak begitu menggunakan karena mengingat begitu mahalnya tarif listrik perkwh di Timor-Leste dan daya pelanggan pada setiap feeder pada malam hari naik seperti pada kurva daya dan kurva arus di setiap feeder, data tersebut diambil pada malam hari
Gambar 10. Kurva penggunaan daya dan Arus Pelanggan Feeder I 4.11 Mengimbangi Jumlah Daya Pelanggan Terpasang Melihat jumlah daya pelanggan yang terpasang saat ini secara keseluruhan pada tabel 8 diatas jika dibandingkan dengan daya pembangkit PLTD Baucau sudah melebihi kapasitasnya, karena jumlah daya pembangkit dari tiga generator seperti pada single line diagram gambar 13 terlihat bahwa Generator 1 (Cummins Putih 1005 kW, cos θ = 0.85), Generator 2 (Cummins hijau 1005 kW, cos θ = 0.85) dan generator 3 (Cater-Pillar 500 kW, cos θ = 0.85) dan generator 4 (Deutzba 6 M) tidak beroperasi karena panelnya hubung singkat (trouble shooting), jika daya dari generator 1, generator 2 dan generator 3 kapasitasnya dijumlahkan hanya mencapai 2.953 MVA jadi Jumlah Daya Pelanggan lebih besar dari pada Jumlah kapasitas pembangkit yaitu jumlah daya pelangan 6.05 MVA, untuk mengimbangi jumlah daya pelanggan yang ada saat ini supaya pada malam hari para pelanggan
Dari hasil Pelanggan (B L ) yang belum mendapatkan listrik diperhitungkan untuk mendapatkan listrik rata-rata diasumsikan 900 VA Per pelanggan maka daya untuk pelanggan baru adalah:
menerima energi listrik secara continue dan tidak melakukan pola pemadaman secara bergilir untuk feeder II dan feeder III seperti pada tugas akhir ini, maka harus melakukan penambahan generator pembangkit baru, sedangkan untuk menentukan kapasitsas generator tambahan adalah: jumlah daya pelanggan 6.05 MVA kurangi jumlah daya pembangkit 2.953 MVA ditambah daya cadangan 10 % maka didapat 3.7 MVA
Daya B L. baru = 10457.1 x 900 VA = 9411390 VA atau, = 9.42 MVA Jadi kapasitas generator pembangkit baru yang diusulkan dan disediakan untuk menambah kapasitas generator lama yang sedang beroperasi saat ini adalah: 9.42 MVA
FEEDER I 300 KW
COPLING
INCOMING
FEEDER II
EX. FEEDER II COPLING
COPLING
INCOMING
EX. FEEDER II INCOMING
INCOMING
COPLING
FEEDER I COPLING
INCOMING
MERLIN GERIN
NUSANTARA
BORO-BORO JAYA
INCOMING
UNINDO
FEEDER III
UNINDO
FEEDER II 750 KW
FEEDER III 500 KW
{(6.05 MVA - 2.953MVA) + 0.605 MVA} = 3.7 MVA
MODALEK
20 KV
20 KV
1500 KVA
630 KVA
400 V
20 KV
20 KV
SHORT PRESISA TROKA HO MARCA UNINDO
320 KVA
400 V
1000 KVA
400 V
400 V
G
G
G
G
CATER-PILLAR 500 KW
CUMMINS PUTIH 1005 KW
DEUTZ BA 6 M 200K
CUMMINS HIJAU 1005 KW
Gambar 13. Single line diagram Pembangkit PLTD Baucau 4.12 Memperbesar kapasitas sistem Pembangkit Menurut manager EDTL Baucau mengatakan bahwa masyarakat kabupaten Baucau dari enam Kecamatan kurang lebih 50 % dari jumlah masyarakat mencapai 104.571 jiwa (menurut sensus penduduk 2004) yang ada belum teraliri listrik, karena kapasitas dari pada sumber pembangkit PLTD yang tersedia dan beroperasi saat ini sudah tidak mampu untuk melayani permintaan beban dari pelanggan baru oleh karena itu perlu adanya penambahan kapasitas pembangkit baru yang sesuai dengan banyaknya masyarakat yang ada di kabupaten tersebut agar semua masyarakat bisa teraliri listrik. Untuk mengetahui berapa besarnya kapasitas pembangkit yang diperlukan dapat ditentukan sesuai dengan jumlah masyarakat yang belum teraliri listrik saat ini. Jika dari 104.571 jiwa satu kepala keluarga terdiri dari 5 orang maka kepala keluarga (KK) atau pelanggan yang belum mendapatkan listrik (B L ) adalah: BL
= 10457.1 Pelanggan
Sedangkan jumlah kapasitas pembangkit untuk PLTD Baucau yang harus disediakan untuk mencukupi Jumlah daya pelanggan (kebutuhan listrik masyarakat) keseluruhan di kabupaten Baucau dapat ditentukan sesuai dengan jumlah daya pelanggan Lama yang sudah teraliri listrik dan jumlah daya pelanggan baru yang belum teraliri listrik ditambah dengan beban cadangan yang diharapkankan 10 % dari daya total yang ada. Menentukan besar daya atau kapasitas pembangkit PLTD untuk pelanggan beban listrik di Baucau secara kesluruhan adalah: Daya pelanggan Total = Daya pelanggan lama + Daya Pelanggan baru + Daya cadangan 10 %. = 6.05 MVA + 9.42 MVA + 1.55 MVA = 17 MVA Kapasitas generator pembangkit yang harus disediakan untuk melayani daya Pelanggan masyarakat di PLTD kabupaten Baucau seluruhnya adalah sebesar 17 MVA. 5. Kesimpulan Dari hasil perhitungan dan analisa terhadap jaringan distribusi tegangan menengah 20 kV dan jaringan tegangan rendah 380/220 volt di PLTD kabupeten Baucau Timor leste didapatkan kesimpulan sebagai berikut: 1. Pembebanan yang diberikan kepada beberapa buah transformator distribusi mengalami over load sehingga perlu diganti dengan transformator yang kapasitasnya lebih besar atau sebanding dengan besarnya beban yang diberikan. 2. Kapasitas pembangkit generator PLTD Baucau tidak cukup untuk melayani besarnya beban pelanggan yang terpasang secara serempak pada malam hari sehingga harus melakukan pola pemadaman bergilir untuk setiap penyulang, ratarata pemadaman kurang lebih 3 jam. 3. Jumlah daya pelanggan terpasang saat ini di PLTD Baucau sebesar 6.05 MVA sedangkan total kapasitas pembangkit PLTD Baucau hanya mencapai 2.953 MVA.
4. Rugi-rugi daya yang diperoleh sesudah penambahan kapasitor lebih kecil dari pada rugirugi daya sebelum pemasangan kapasitor dan penurunannya rugi daya setelah pemasangan kapasitor adalah 6.35 %. DAFTAR PUSTAKA
1. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, Ph.D, 2. 3. 4.
5. 6.
Hand Out Analisis Sistem Tenaga. Stevenson Jr. Analisa Sistem Tenaga Listrik Edisi ke Empat. Prof. Ir. T.S Hutahuruk, M.Sc. Transmisi Daya Listrik. T.S Hutahuruk, Jaringan Tegangan Menengah,” Team Pelaksana Prokema PLNITB Pendidikan Sarjana Elektro Teknik ITB,1985. Ir. Sjamsul Anam, MT, Diktat kuliah distribusi Sistem Tenaga Listrik. Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, penerbit ITB.
BIOGRAFI PENULIS Reinaldo Guterres da Cruz dilahirkan di ossu – Viqueque Timor Leste 7 juli 1968 merupakan anak ke-3 dari 9 bersaudara. Penulis memulai sekolah di SDN 01 Ossu, kemudian pada tahun 1984 melanjutkan studi di SLTP Santo Antonius Baucau. Pada tahun 1987 melanjutkan studi ke SMK Don Bosco Fatumaca Baucau dan lulus pada tahun 1990. Pada tahun 1995 penulis melanjutkan studinya di Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Undip Semarang dan lulus pada tahun 1998. Kemudian bekerja selama 10 tahun (1998-2008). Pada tahun 2009 penulis melanjutkan studinya di ITS dengan Nrp 2208 100 627 sampai dengan saat ini. Penelitian ini diajukan sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di bidang Studi Teknik Sistem Tenaga jurusan Teknik Elektro bidang studi Sistem Tenaga Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
