BAB III BIAYA SALURAN DISTRIBUSI 3.1. BIAYA SALURAN Biaya saluran terdiri dua komponen utama yaitu biaya investasi dan biaya operasional, termasuk dalam biaya operasional adalah biaya pemeliharaan dan rugirugi (susut) teknis. Biaya-biaya tersebut harus dinilai dengan memperhitungkan faktor diskon selama selang waktu umur ekonomisnya. Untuk itu perhitungan biasanya didasarkan pada harga sekarang atau harga rata-rata pertahun. Dalam penulisan ini digunakan biaya rata-rata pertahun. Biaya terbagi atas beberapa komponen sesuai ketergantungannya dengan penampang konduktor, karena ukuran konduktor diambil sebagai variabel, maka komponen-komponen biaya tersebut antara lain sebagai berikut: a. Biaya-biaya tetap yang sama sekali tidak tergantung pada ukuran penampang konduktor, yaitu: -
Biaya investasi, seperti harga tiang, travers, isolator dan ongkos pemasangan, kecuali harga konduktor.
-
Biaya pemeliharaan.
b. Biaya rugi-rugi listrik yang berbanding terbalik dengan penampang konduktor. Maka persamaan biaya saluran adalah sebagai berikut: H = Ho + Hq + Hr
(3.1)
dimana: H
: biaya saluran per satuan panjang per tahun (Rp/km/th)
Ho
: biaya tetap yang bukan konduktor per satuan panjang per tahun (Rp/km/th) terdiri dari: -
Harga material, antara lain: tiang, isolator dll.
-
Biaya pemasangan
-
Biaya pemeliharaan 16
Hq
: harga konduktor per satuan panjang per tahun
Hr
: harga rugi-rugi listrik (energi dan daya) per tahun (Rp/km/th)
3.1.1. Biaya Tetap Biaya tetap meliputi biaya investasi dan biaya pemeliharaan yang dikeluarkan untuk pengadaan jaringan, yang terdiri dari: -
Biaya pemasangan
-
Biaya material
-
Biaya pemeliharaan
Maka biaya tetap dapat dinyatakan dalam persamaan: Ho = Hi + Hh
(3.2)
dimana: Ho
: biaya tetap
Hh
: biaya pemeliharaan (Rp/km/th)
Hi
: biaya investasi tetap (Rp/km/th), dengan Hi = (Ha + Hp) x Fc
(3.3)
dimana: Ha
: biaya investasi awal/harga material (diluar konduktor) [Rp/km]
Hp
: biaya pemasangan, 20% dari Ha (Rp/km)
Fc
: faktor cicilan tahunan (unit/th), dengan Fc =
(3.4)
dimana: i
: faktor diskon
n
: cacah tahun masa manfaat ekonomis dari saluran (25 th)
Dengan mensubtitusi persamaan (3.3) ke persamaan (3.2) didapat: Ho = {(Ha + Hp) x
} + Hh 17
(3.5)
3.1.2. Biaya Penampang Konduktor Biaya penampang konduktor dapat dirumuskan sebagai berikut: Hq = kq x q
(3.6)
dimana: q
: penampang konduktor (mm²)
kq
: faktor diskon penampang konduktor
kq diperoleh dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: kq = N x hq x Fc
(3.7)
dimana: N
: cacah konduktor
hq
: harga konduktor per km per luas penampang (Rp/km/mm²)
3.1.3. Biaya Rugi Listrik Biaya rugi (susut) listrik terdiri dari harga rugi-rugi listrik dan rugi-rugi energi pada saluran, diformulasikan pada persamaan sebagai berikut: Hr = hr x Er
(3.8)
dimana: hr
: harga rugi-rugi listrik (daya + energi) per satuan energi (Rp/kwh)
Er
: energi rugi-rugi per km per tahun (kwh/km/th)
Er didapat dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: Er = p x r x I² x Fr x T
(3.9)
dimana: p
: cacah konduktor yang dilewati arus seimbang per sirkuit (kawat)
I
: arus beban puncak (A)
T
: jumlah jam dalam setahun, 24 jam/hari x 365 hari/th (8760 jam/th)
Fr
: faktor rugi-rugi
r
: resistansi konduktor per km per kawat (ohm /km/kawat) 18
nilai r didapat dari: r=
(3.10)
dimana: ρ
: tahanan jenis konduktor (ohm/mm²/km)
q
: penampang konduktor
Fr didapat dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: Fr = 0,3 Fb + 0,7 (Fb)²
(3.11)
dimana: Fb
: faktor beban
maka didapat: Er = p x
x I² x Fr x 8,76 kwh/km/th
(3.12)
3.2. PENGARUH DISTRIBUSI ARUS DAN PERTUMBUHAN BEBAN Karena hampir tidak mungkin membuat diameter konduktor mengikuti besarnya arus dan mengganti konduktor setiap ada pertumbuhan arus tertentu, maka untuk perhitungan ditentukanlah arus ekivalen (Ieq) yang nilainya tetap dan pengaruhnya terhadap biaya sama dengan pengaruh arus yang sebenarnya yang bervariasi dari ujung sumber sampai ujung hilir saluran, dari saat awal operasi sampai mencapai batas umur ekonomis saluran. 3.2.1. Pengaruh Distribusi Arus Arus yang mengalir sepanjang saluran umumnya tidak merata, melaikan makin mengecil kearah ujung hilir atau beban saluran, lihat gambar 3.1. Asumsi distribusi arua yang biasa dipakai yang mendekati kenyataan di lapangan ialah linier sepanjang saluran.
19
Is
I1 1 L Gambar 3.1. Profil arus sepanjang saluran
+
I₁ =
(3.13)
dimana : I₁
: arus beban puncak pada jarak 1 dari sumber atau pangkal saluran (A); arus sebagai fungsi dari variable jarak 1
Is
: arus beban puncak pada sisi sumber atau pangkal saluran (A)
Ib
: arus beban puncak pada ujung sisi beban atau hilir saluran (A)
L
: panjang saluran (km)
1
: jarak 1 dari pangkal saluran (km); 1 sebagai variabel
Guna mempermudah perhitungan dalam menentukan ukuran konduktor yang optimum, ditentukanlah arus ekivalen (Ieq) yang nilainya tetap dan mengalir sepanjang saluran yang memberikan pengaruh rugi-rugi yang sama dengan pengaruh arus sebenarnya yang nilainya menurun secara linier dari pangkal menuju hilir saluran. Ieq² =
/3
Ieq² =
.(1 + b + b²) / 3 , dan
(3.14)
atau:
Ieq = .D
(3.15)
20
dengan: (3.16)
D= dimana : D
: faktor distribusi
b
:
= perbandingan arus pangkal saluran terhadap arus ujung hilir
3.2.2. Pengaruh Pertumbuhan Beban Arus beban puncak yang melalui saluran tidak akan selalu tetap selama operasinya, melaikan tumbuh menurut garis persamaan tertentu, asumsi yang lazim digunakan ialah pertumbuhan menurut eksponensial: It = Ia.
(3.17)
dimana : It
: arus beban puncak pada tahun ke-t (A)
Ia
: arus beban puncak awal pada tahun ke-0 (A)
g
: laju pertumbuhan per tahun
t
: selang waktu
Kenaikan arus beban menimbulkan pula kenaikan rugi-rugi yang perlu diper hitungkan dalam biaya tahunan saluran untuk menentukan ukuran konduktor yang optimum. Untuk memperhitungkan pengaruh rugi-rugi karena kenaikan beban selama masa operasi (umur ekonomis) saluran, dapat diambil suatu nilai arus yang tetap (I ekivalen), yang menimbulkan rugi-rugi karena arus yang sebenarnya selama masa operasi saluran. Ieq² = Ia² .
(3.18)
dengan memasukkan: a=
=
=
21
dan: (3.19)
G= maka: Ieq = Ia.G dimana : G
: faktor pertumbuhan
a
: perbandingan antara arus prakiraan yang ada pada tahun ke-n dengan arus pada saat awal tahun ke-0
3.2.3.
Arus Ekivalen Akibat Pengaruh Distribusi Arus
dan Pertumbuhan
Beban Bila arus beban tersalur sepanjang saluran menurut faktor distribusi D dan mengalami pertumbuhan dari awal sampai akhir masa ekonomis saluran menurut faktor pertumbuhan G, maka perhitungan arau ekivalen (Ieq) yang berlaku secara bersamaan untuk kedua kondisi tersebut adalah sebagai berikut: 1. Ieq karena pengaruh distribusi arus saja, maka sesuai dengan persamaan (3.15). 2. Ieq karena pengaruh distribusi arus sekaligus pertumbuhan beban, yaitu:
Ieq =
.D.G
(3.20)
dan: =
(3.21)
dimana: a=
=
=
22
3.3. JATUH TEGANGAN (ΔV) DAN FAKTOR DISTRIBUSI (kb) Rumus dasar jatuh tegangan ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut: V = I x Z x L x kb
(3.22)
dimana: I
: arus pada konduktor (A)
Z
: impedansi jatuh tegangan (ohm/km)
L
: panjang saluran (km)
atau: ΔV =
x 100%
(3.23)
dimana: kb = ½.
= faktor distribusi jatuh tegangan
3.4. ARUS BEBAN EFEKTIF Arus beban total rata-rata per tahun sepanjang umur ekonomis (n th) atau Ieff dapat dihitung dengan rumus: = Isn atau: Ieff = Isn
(3.24)
23
3.5. POLA PENYALURAN Ada beberapa pola perencanaan penyaluran yang perlu diperhitungkan: a. Dari awal tahun ke-0 operasi sampai tahun ke-25, hanya direncanakan ada satu sirkuit saluran. Dalam hal ini, laju pertumbuhan (g) sangat kecil atau beban pada awal operasi sangat kecil. -
Dari kasus pertama. arus beban awal (Isa) lebih besar atau sama dengan separuh arus beban tahun ke-25 (Isn), atau 1≤ a ≤ 2. Dalam hal demikian, konduktor saluran cukup efisien.
-
Pada kasus kedua, ≥a 4 dengan g ≥ 6 %. Dalam hal ini pemakaian konduktor pada saluran secara keseluruhan kurang efisien.
b. Pada awalnya hanya ada 1 sirkuit, kemudian pada pertengahan umur ekonomisnya (tahun ke-12,5) dibangun sirkuit kedua paralel dengan yang pertama dan bebannya dibagi dua. Pola ini profil arus sebagai fungsi dari waktu, dimana a = 2 untuk tiap selang waktu n = 12.5 tahun. Untuk faktor pertumbuhan: = 1,4711
G=
c. Faktor distribusi yang terlalu rendah dimana b = Ib/Is < ½, penggunaan konduktor saluran kurang efisien. Dengan demikian agar efisiensi penggunaan konduktor cukup baik, perlu dirancang agar: 1 ≤ G ≤ 1,5 - 1,9
atau
1≤a≤2
serta: 1 ≥ D ≥ 0,7 - 0,75 atau 1 ≥ b ≥ ½ sehingga: 1 ≤ G.D ≤ 1,25 – 1,33
24
3.6. LANGKAH-LANGKAH UNTUK MENGHITUNG RUGI RATA-RATA TOTAL PER TAHUN Adapun langkah-langkah untuk menghitung rugi rata-rata total per tahun adalah sebagai berikut: a. Menghitung rugi per tahun rata-rata (Eu) dengan menggunakan persamaan berikut: Eu = 3.(Ieq)². r . L . Fr . 8,76 kWh
(3.25)
b. Menghitung arus efektif (Ieff) dengan menggunakan persamaan (3.24) c. Menghitung energi rata-rata per tahun (U) dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: U = √3.V.
.cos θ . Fb . 8,76
(3.26)
d. Menghitung rugi total rata-rata per tahun (Et %) dengan menggunakan persamaan berikut: Et % =
x 100%
(3.27)
25
