BAB III PENGERTIAN SUSUT DAYA DAN ENERGI 3.1 UMUM Parameter yang digunakan dalam mengukur tingkat penyaluran/penyampaian tenaga listrik dari penyedia tenaga listrik ke konsumen adalah efisiensi, efisiensi yang tinggi menandakan bahwa penyaluran tenaga listrik berlangsung secara murah. Perbedaan antara energi yang diterima dengan energi yang dikirim terjadi karena adanya penyusutan. Penyusutan ini dapat berupa susut teknis maupun non teknis. Susut teknis berupa susut daya atau energi terjadi mulai dari pembangkit (generator), saluran transmisi, dan jaringan distribusi.Susut non teknis seperti pencurian atau konsumsi tenaga listrik yang tidak terdeteksi melalui pencatatan meter mungkin mempunyai besaran yang cukup berarti pada beberapa sistem dan hal ini segarusnya dikurangi. Prinsip umum untuk menganalisis susut dijelaskan sebagai berikut: a. Penyusutan tanpa beban. Karena nilainya konstan, maka suatu alat ukur harus diberikan pada sistem untuk mengukur tambahan kebutuhan pada waktu beban puncak. Nilai susut tanpa beban ini umumnya kecil. b. Penyusutan beban. Susut ini terdiri atas 2 (dua) bagian yaitu: •
Susut daya, dan
•
Susut energi .
3.2 SUSUT DAYA Jaringan tegangan rendah merupakan salah satu media penghantar arus listrik dari sisi pengirim menuju sisi penerima. Penghantar yang dipakai pada jaringan
tegangan rendah mempunyai hambatan (resistan), dimana besar hambatan tersebut berbanding lurus dengan panjang penghantar, sehingga semakin panjang suatu penghantar, maka semakin besar pula hambatan yang timbul. Besar hambatan yang ditimbulkan oleh penghantar akan berpengaruh terhadap susut daya dan energi yang ditimbulkan. Untuk itu perlu diupayakan cara mengurangi susut daya dan energi yang diakibatkan oleh penghanar yang terlalu panjang. Adapun upaya yang dapat dilakukan untuk mengurangi susut daya dan energi pada jaringan tegangan rendah akibat penghantar yang terlalu panjang maka dilakukan pemecahan beban jaringan menjadi dua bagian dan membuatkan jurusan-jurusan baru untuk mensuplai jaringan baru tersebut. Dengan adanya pemecahan beban tersebut, arus beban yang dipikul oleh masing-masing penghantar akan berkurang sera panjang penghantar pada masing-masing jurusan akan menjadi pendek, sehingga disamping mutu teganaga akan menjadi baik, rugi-rugi daya yang ditimbulkan penghantar akan lebih kecil.
3.3 SUSUT ENERGI Pada susut energi dalam menentukannya ialah dengan cara membandingkan energi yang disalurkan oleh gardu induk dengan energi yang terjual dalam selang waktu tertentu. Selisih energi (kwh) yang disalurkan GI dan energi (kwh) yang terjual dianggap susut energi. Adapun bila dituliskan dalam bentuk persamaannya adalah sebagai berikut ;
Susut Energi = Jumlah energi yang dikirim – jumlah energi yang diterima (3.1) Persentase Susut = (Jumlah Susut / Jumlah energi yang dikirim) x 100% (3.2) Nilai rata-rata susut = Total susut/ Jumlah waktu (3.3) Jumlah Susut energi = Jumlah waktu x Nilai rata-rata susut (3.4) Total susut energi rata-rata = Total energi yang dikirim x Nilai prosentase ratarata susut (3.5) Salah satu upaya yang bisa dilakukan untuk mengurangi susut energi pada jaringan tegangan rendah, dimana penghantar yang terpasang yang terlalu panjang maka dilakukan penggantian penghantar dengan memakai penghantar yang luas penampangnya lebih besar. Hal ini untuk memperoleh nilai resistan yang lebih kecil. Dengan nilai resistan yang lebih kecil, maka mutu tegangan akan menjadi lebih baik dan susut energi yang ditimbulkan akan lebih kecil.
3.4 EVALUASI SUSUT
Penyebaran beban merumitkan evaluasi kebutuhan yang didasarkan pada biaya susut beban puncak. Beban puncak tahunan sistem berubah dari tahun ke tahun dan pembebanan rata-rata juga berubah-ubah pada tiap-tiap daerah begitupula peraktek pembebanan dari tiap-tiap utilitas juga berubah-ubah. Waktu beban puncak suatu sistem mungkin tidak bersamaan dengan waktu beban puncak sistem keseluruhan (pembangkitan). Pada susut ini, biaya kebutuhan tergantung pada faktor puncak (k) yang merupakan perbandingan antara beban suatu sistem distribusi pada saat puncak untuk keseluruhan sistem dengan beban puncaknya. Nilai k ini berkisar antara 0,2 dan 0,8 untuk sistem distribusi dan antara 0,8 sampai 0,95 untuk sistem transmisi. Karena k merupakan perbandingan beban, maka susut merupakan fungsi dari k2 yang dipakai untuk menentukan biaya kebutuhan. Jika suatu sistem distribusi mempunyai susut pada saat beban puncak sebesar S p kW, maka susut pada saat beban puncak keseluruhan sistem adalah S p k 2 [1] yang biayanya didasarkan pada kebutuhan. Karena itu, kebutuhan susut
S p k 2 kW harus disiapkan oleh pembangkit atau Gardu Induk.
Untuk susut yang didasarkan pada energi, maka faktor susut ( Fs ) sangat penting diperhatikan. Faktor susut ini merupakan perbandingan antara susut daya rata - rata dan susut daya pada beban puncak dalam periode tertentu. Umumnya bentuk kurva beban versus waktu atau kurva lamanya pembebanan untuk periode tertentu tidak dapat diduga secara pasti, karenanya perlu diperkirakan bentuk kurva pembebanannya (tipikal kurva beban dan kurva lamanya pembebanan dapat dilihat pada gambar 3.3)[1].
Gambar 3.1 Kurva beban dan kurva lamanya pembebanan Meskipun faktor susut dapat dihitung melalui prosedur yang panjang cara yang termudah ialah mengasumsikan langsung besarnya faktor susut ini. Jika hal ini dilakukan, maka didapatlah bentuk umum kurva beban untuk faktor susut yang diasumsikan tadi untuk setiap nilai dari faktor beban. Meskipun faktor susut tidak langsung sebagai fungsi dari faktor beban. Namun ada batasan hubungan antara faktor susut dengan faktor beban[2]. Faktor susut tersebut terletak antara dua limit, yaitu Fb dan Fb2 . Sebagai contoh, bila faktor bebannya ( Fb ) 0,5 maka faktor susutnya ( Fs ) harus terletak antara limit 0,5 dan 0,25. Pada gambar-gambar 3.4 a sampai c[1] diperlihatkan bentuk yang ekstrim dari hubungan antara faktor susut dengan faktor beban. Pada gambar 3.4 d[1] diperlihatkan batas atau limit hubungan kedua faktor tersebut, sedangkan pada gambar 3.5[1] diberikan kurva yang menyatakan hubungan antara faktor susut energi dengan faktor beban. Dengan menurunkan atau mengasumsikan nilai faktor susut, maka susut energi dalam periode tertentu didapat dari hubungan berikut ini[7] : S e = S p xFs x Jumlah jam dari periode tersebut
(3.5)
Dimana : Se
= Susut energi pada periode tertentu (kWh)
Sp
= Susut daya pada beban puncak (kW)
Fs
= Faktor susut
Sebagai contoh, bila susut tembaga = 1200 kW, faktor susut = 0,33 untuk selang waktu 1 tahun, maka susut energi selama satu tahun = 1200 x 0,33 x 8760 kWh.
(a)
(c)
(b)
(d)
Gambar 3.2 Hubungan faktor beban dan faktor susut
Gambar 3.3 Hubungan faktor susut energi dan faktor beban
Secara empiris, faktor susut ( Fs ), diaproksimasi sebagai berikut[7]: Fs = Fb1,732
(3.6) dimana Fb = faktor beban (load factor) Cara lain yang mudah adalah[7]: Fs = cFb + (1 − c ) Fb2
(3.7) dimana c = 0,3 untuk sistem transmisi dan 0,15 untuk sistem distribusi.
Kedua hubungan pada (3.1) dan (3.2) dianggap tepat bila kebutuhan minimum selama periode tersebut tidak kurang dari 0,2 pu dari kebutuhan puncak. Bila faktor beban sistem di bawah 0,8, hubungan di bawah ini lebih tepat[7]: Fs = Fb2 + 0,273( Fb − K ) 2
(3.8) dimana K = kebutuhan puncak minimum (pu). Nilai K tersebut diperoleh dari perbandingan antara kebutuhan minimum dengan kebutuhan puncak. Seperti pada persamaan dibawah ini[7]:
K
=
Kebutuhan minimum Kebutuhan maksimum
(3.9) Dengan demikian susut total ( St ) pertahun dapat didefinisikan sebagai berikut[1]:
S t = Fs x susut maksimum yang didasarkan pada arus puncak yang kontinyu (3.9,1) Jika susut telah diperoleh, maka dapat dihitung biaya energi dari susut beban. Biaya ini sama dengan 8760 kali perkalian faktor susut, susut beban puncak sistem distribusi dan biaya energi. Angka 8760 merupakan jumlah jam dalam setahun. Susut pada beban puncak adalah[8]:
S p = 3I 2 R
(3.9.2)
Sedangkan I =
Beban puncak 3 × V × Cosϕ
(3.9.3)
dimana: I = Arus pada saat beban puncak (A) R = Resitansi rangkaian sistem yang terdiri atas saluran-saluran, transformadortransformator, dan sebagainya (R) Algorithma yang didasarkan pada formulasi di atas dapat disiapkan dan dengan batuan suatu program computer kemudian susut sistem dapat dihitung dengan mudah. Studi aliran daya (load flow) dapat dilaksanakan sampai dengan meter konsumen dengan suatu software yang sesuai untuk memproses keseluruhan susut sistem. Untuk studi seperti ini, data lapangan yang akurat dari peta jaringan, besaran-besaran saluran, peralatan-peralatan dan beban termasuk pelayanan konsumen menjadi sangat penting. Arus (I) di atas didasarkan pada pengukuran nyata terhadap jaringan.
3.5. REDUKSI SUSUT
Hasil penelitian losses pada masing-masing bagian dari suatu sistem tenaga listrik dapat dilihat pada tabel 3.[2]. Tabel 3.1 Persentase susut pada sistem tenaga listrik No.
Bagian
1
Seluruh sistem
2
Transformator step up pada generator dan transmisi di
% Susut 100,00 11,58
substasion 3
Saluran transmisi dan substransmisi
20,66
4
Subtransmisi substasion
12,85
5
Peralatan saluran dan distribusi primer
25,27
6
Transformator distribusi
17,22
7
Saluran distribusi sekunder dan saluran rumah
11,82
8
Meter-meter
Pengurangan kuantiti susut sistem berarti penghematan energi yang berarti peningkatan kapasitas daya. Bermacam-macam cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi susut sistem seperti yang diurakan berikut ini: a. Mengoptimalkan kapasitas saluran dengan cara: •
Memilih kapasitas kVA/km yang sesuai berdasarkan pada persyaratan regulasi tegangan dan foktor daya normal untuk penghantar yang digunakan pada jeringan tegangan rendah.
0,60
•
Memilih kapasitas MW-km yang sesuai untuk standar konduktor yang digunakan atau dengan kata lain membatasi panjang saluran.
b. Mengoptimalkan kapasitas transformator, tempat dan penggunaannya dengan cara: •
Memilih kapasitas transformator yang sesuai dengan pasokan untuk konsumen untuk menjaga agar jatuh tegangan minimum.
•
Menempatkan transformator distribusi yang tepat sesuai dengan pasokan untuk konsumen untuk menjaga agar jatuh tegangan minimum.
•
Mengoptimalkan penggunaan transformator
berdasarkan pada faktor
bebannya. c. Menjaga tingkat tegangan. d. Memasang kapasitor-kapasitor paralel pada: •
Tiap beban induktif.
•
Pada tempat yang optimum di saluran untuk mengurangi susut saluran dan memperbaiki tegangan.
e. Memilih sistem SWER (Single Wire Earth Return) untuk daerah pedesaan yang berpenduduk jarang dan perkembangan beban yang kecil. f. Membatasasi ketidakseimbangan beban antara fasa. g. Merubah sistem yang sudah ada dimana susut yang tinggi dapat terjadi karena: •
Konstruksi dan pemeliharaan jaringan/transformator yang tidak sesuai.
•
Ukuran penghantar yang tidak ekonomis
•
Ketidakcukupan layout saluran
•
Pembebanan lebih transformator distribusi
•
Kondisi tegangan yang rendah pada jaringan
•
Faktor daya yang buruk karena ketidakcukupan kompensasi reaktif
•
Penggunaan material untuk konsrtruksi yang berkualitas jelek.
•
Distribusi beban yang tidak seimbang pada beberapa saluran (penyulang) dan gardu distribusi.
Pengukuran yang dapat diadopsi untuk menurunkan susut dan memperbaiki tegangan regulasi adalah: a. Perbaikan faktor daya dibuat dengan menyediakan kapasitor dekat pusat beban. b. Mendistribusikan ulang beban di anatara berbagai penyulang. c. Merutekan kembali penyulang atau menambah beberapa gardu distribusi. d. Tap-setting yang sesuai dari trafo penghubung e. Menyediakan pembagian jaringan yang sesuai. f. Menshift trafo ke pusat beban g. Trafo yang berbeban lebih seharusnya dibesarkan kapasitasnya atau diberikan trafo tambahan. h. Pengunaan konduktor ukuran besar untuk penyulang dengan beban berat. i. Penggunaan material yang bagus dan sambungan yang sesuai dan pelaksanaan pemeliharaan yang bagus,
