STUDI PERENCANAAN KEBUTUHAN TRANSFORMATOR

STUDI PERENCANAAN KEBUTUHAN TRANSFORMATOR dan PROTEKSINYA di GARDU INDUK 150 kV/120 MVA BUDURAN II/SEDATI Arif Kurniadhi Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember peningkatan keandalan Kampus ITS Gedung Bupaya dan C Sukolilo Surabaya 60111 sistim penyulang ke Surabaya. Telp. (031)5947302, 5994251-54 Pes. 1206, 1239, Fax. (031)5931237 start

Abstrak Berdasarkan analisa proyeksi kebutuhan daya listrik menurut kelompok pelanggan perumahan, industri, sosial dan bisnis di kota Surabaya Khususnya Surabaya Selatan, dan menganalisa pertumbuhan ekonomi (PDRB) dan pertumbuhan penduduk Surabaya Selatan dan sekitarnya. Dengan pertumbuhan ekonomi rata-rata 6,2% per tahun, kenaikan beban puncak sistem 9,4%, dan target penurunan losses 9,2% menjadi 7,5% per tahun maka hasil peramalan daya listrik 2003 sampai dengan 2012 diperlukan pembangunan GI baru yaitu GI 150 KV / 120 MVA Buduran II/Sedati berlokasi di daerah Sedati. Tugas akhir ini merencanakan spesifikasi trafo yang akan digunakan dalam pembangunan Gardu Induk 150 KV / 120 MVA Buduran II/Sedati. Diharapkan dengan perencanaan yang baik maka didapat spesifikasi yang sesuai untuk pembangunan dan kebutuhan beban, berdasarakan peramalan beban yang dilakukan sebelumnya. Dengan pembangunan Gardu Induk Buduran II/Sedati maka keandalan distribusi listrik ke bandara internasional Juanda semakin lebih terjamin dan konsumen PLN di daerah sekitar Sedati lebih terlayani dengan baik. Kata kunci : peramalan beban, proteksi

Pengumpulan Data

Studi Literatur

Data Primer

Data Sekunder

Analisa Peramalan Beban untuk Pembangunan GI Analisa Hubung Singkat Untuk Pengamanan Trafo Daya

Hasil Peramalan beban Setting Rele Pengaman

Kesimpulan

I. PENDAHULUAN Kawasan rungkut dikelola oleh PLN unit APJ Surabaya Selatan yang melayani pelanggan di kecamatan rungkut dengan total (data 2010) sebanyak 141.689 pelanggan daya tersambung, 410,34 MVA dan 434,98 KWh jual. Kebutuhan tenaga listrik di kawasan rungkut dan sekitarnya saat ini di suplai dari GI Rungkut (240 MVA 43 penyulang) sebagai pensuplai utama, sebagian dari GI Waru (260 MVA) dan dari GI Buduran (130 MVA), namun kondisi GI 150 KV tersebut pembebanannya rata-rata telah mendekati 70% atau dalam waktu dekat akan melebihi 70%, serta kapasitasnya yang besar sudah sulit menambah trafo juga mengeluarkan penyulang baru dari GI-GI tersebut padahal pertumbuhan kebutuhan tenaga listrik di kawasan rungkut dan sekitarnya yang merupakan kawasan industri, bisnis dan perumahan. Dengan metode peramalan beban baik saat normal maupun saat beban puncak diharapkan kita dapat merencanakan spesifikasi trafo yang akan digunakan dalam pembangunan Gardu Induk 150 KV / 120 MVA Buduran II/Sedati. Diharapkan dengan perencanaan yang baik maka didapat spesifikasi yang sesuai untuk pembangunan Gardu Induk Buduran II/Sedati, dalam

End

Strategi pengambilan data dan analisis II. TEORI PENUNJANG 2.1 Pengertian Umum Gardu Induk Gardu Induk (GI) merupakan sub sistem dari sistem penyaluran (transmisi) tenaga listrik, atau merupakan satu kesatuan dari system penyaluran (transmisi) . Berarti, gardu induk merupakan subsub sistem dari sistem tenaga listrik. Sebagai sub sistem dari sistem penyaluran (transmisi), gardu induk mempunyai peranan penting, dalam pengoperasiannya tidak dapat dipisahkan dari sistem penyaluran (transmisi) secara keseluruhan. 2.1.1 Fungsi Gardu Induk  Mentransformasikan daya listrik, dengan frekwensi tetap (di Indonesia 50 Hz)  Dari tegangan ekstra tinggi ke tegangan tinggi (500 KV/150 KV).  Dari tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah (150 KV/ 70 KV).  Dari tegangan tinggi ke tegangan menengah (150 KV/ 20 KV, 70 KV/20 KV).  Untuk pengukuran, pengawasan operasi serta pengamanan dari system tenaga listrik.

1

 Pengaturan pelayanan beban ke gardu indukgardu induk lain melalui tegangan tinggi dan ke gardu distribusi-gardu distribusi, setelah melalui proses penurunan tegangan melalui penyulangpenyulang (feeder- feeder) tegangan menengah yang ada di gardu induk.  Untuk sarana telekomunikasi (pada umumnya untuk internal PLN), yang kita kenal dengan istilah SCADA. 2.2 Jenis Gardu Induk Jenis gardu induk dapat dibedakan menjadi beberapa bagian, yaitu : GI berdasarkan tegangannya  Gardu Induk Tegangan Ekstra Tinggi (GITET) 275 KV, 500 KV.  Gardu Induk Tegangan Tinggi (GI) 150 KV dan 70 KV. GI berdasarkan Pemasangan Peralatan  Gardu Induk Pasangan Luar :.  Gardu Induk Pasangan Dalam :  Gardu Induk kombinasi pasangan luar dan pasangan dalam : GI berdasarkan Fungsinya  Gardu Induk Penaik Tegangan.  Gardu Induk Penurun Tegangan :  Gardu Induk Pengatur Tegangan  Gardu Induk Pengatur Beban :  Gardu Induk Distribusi : GI berdasarkan Isolasinya  Gardu Induk yang menggunakan isolasi gas SF 6 Perbedaannya adalah :  Pada GIS peralatan-peralatan utamanya berada dalam suatu selubung logam tertutup rapat, yang di dalamnya berisi gas bertekanan, yaitu gas SF 6 (Sulphur Hexafluorida).  Gas SF 6 berfungsi sebagai isolasi switchgear dan sebagai pemadam Gas SF 6 berfungsi sebagai isolasi switchgear dan sebagai pemadam busur api pada operasi Circuit Breaker (CB).  Dengan demikian cara pemasangan GIS berbeda dengan GI Konvensional. Pengembangan GIS :  Pada mulanya GIS didesain dengan sistem selubung phasa tunggal.  Dengan semakin majunya teknologi kelistrikan, maka saat ini sebagian besar GIS memakai desain selubung tiga phasa dimasukkan dalam satu selubung.  Keuntungan sistem selubung tiga phasa adalah : lebih murah, lebih ringan lebih praktis dan pemasangannya lebih mudah meminimalkan kemungkinan terjadinya kebocoran gas dan lebih sederhana susunan isolasinya.

 Kekuatan dielektrik tinggi, yaitu pada tekanan udara normal sebesar 2,5 kali dielektrik udara.  Tidak mudah terbakar dan tidak berbau.  Tidak beracun dan tidak berwarna.  Mengikuti sistem gas-gas pada umumnya.  Berat molekul 146 (udara 29).  Kepekaan ± 6 kg/m pada 0,1 MFA dan 100 C. GIS-GIS yang terpasang di Indonesia, adalah GIS 150 KV. Dipasang di kota-kota besar dan terbatas hanya di Pulau Jawa. Sistem penyaluran (transmisi) menggunakan kabel tanah (SKTT). Hampir semua komponen GIS terpasang (ditempatkan) dalam gedung, kecuali transformator tenaga, pada umumnya dipasang (ditempatkan) di luar gedung. Komponen listrik pada GIS merupakan suatu kesatuan yang sudah berwujud rigid (kompak) Untuk pemasangannya tinggal meletakkan di atas pondasi. GI berdasarkan Sistem Rel (busbar)  Gardu Induk ring busbar  Gardu Induk single busbar

Gambar 2.1 Single Line Diagram GI Single Busbar  Gardu Induk double busbar

Gambar 2.2 Single Line Diagram GI Double Busbar  Gardu Induk sistem satu setengah (on half) busbar

Pertimbangan penggunaan gas SF 6 dalam GIS, adalah :

Gambar 2.3 Single Line Diagram GI One Half Busbar

2

2.3 Komponen Elektrikal Penyusun Gardu Induk Komponen elektrikal dari suatu gardu induk pada umumnya adalah sebagai berikut : Switchyard (switchgear) Transformator Daya Neutral Grounding Resistance (NGR) Circuit Breaker (CB) Disconnecting Switch (DS) Lightning Arrester (LA) Current Transformer (CT) Potential Transformer (CT) Transformator Pemakaian Sendiri (TPS) Rel (Busbar)  Konduktor (AAAC, HAL, THAL, BC, HDCC).  Insulator String & Fitting (Insulator,Tension Clamp, Suspension Clamp, Socket Eye, Anchor Sackle, Spacer). Gedung Kontrol

 Penyulang 20 KV. 2.3.3.1 Proteksi Transformator Daya Alat – alat yang digunakan untuk mengamankan, atau proteksi transformator daya, sbb :  Relay Arus Lebih  Relay Differensial  Relay Gangguan Tanah Terbatas  Relay Gangguan Tanah  Relay Tangki Tanah  Relay Suhu  Relay Jansen  Relay Bucholz  Relay Tekanan Lebih : 2.3.3.2 Proteksi Penghantar/ SUTT  Relay Jarak :  Relay Differential Pilot Kabel  Relay Arus Lebih Berarah  Relay Arus Lebih  Relay Tegangan Lebih  Relay Gangguan Tanah  Relay Penutup Balik Proteksi Busbar dan Penyulang 20 KV Proteksi Busbar Untuk mengamankan busbar terhadap gangguan yang terjadi digunakan relay differential. Proteksi Penyulang 20 KV, digunakan : Relay Arus Lebih. Relay Arus Lebih Berarah. Relay Hubung Tanah. 2.4Metode Peramalan Kebutuhan Listrik 2.4.1. Model Regresi Model regresi adalah suatu model matematika yang memanfaatkan data masa lalu untuk menganalisa bentuk formulasi suatu variabel terhadap variabel yang lain, yang dapat digunakan dalam memprediksi pola kejadian di masa yang akan datang. Ada beberapa kategori regresi, diantaranya adalah regresi linear. 2.4.2. Regresi Linear Pendekatan kuadrat terkecil yang paling sederhana adalah persamaan garis lurus terhadap suatu himpunan ((x1,y1), (x2,y2),(x3,y3),….(xn,yn)), yang persamaan matematisnya adalah :

Panel Kontrol  Transmission line Panel Kontrol  Transformator Panel Kontrol  Fault recorder Panel Kontrol.  KWh meter dan fault recorder panel.  LRT Panel Kontrol.  Bus couple Panel Kontrol.  AC/DC Panel Kontrol.  Syncronizing Panel Kontrol.  Automatic FD switching panel.  D/L Panel Kontrol. Panel Proteksi (panel relay proteksi) Relay panel tediri dari :  Transmission line relay panel (relay panel TL).  Transformator relay panel (relay panel TR).  Busbar protection relay panel. Sumber DC Gardu Induk  Baterai  Rectifier : Panel Kubikal 20 KV. . Komponen dan rangkaian cubicle, antara lain :  Panel penghubung (couple).  Incoming cubicle.  Circuit breaker (CB) dan  Current Transformer (CB).  Komponen Proteksi dan pengukuran.  Bus sections.  Feeder atau penyulang. 2.3.1 Sistem Proteksi Beberapa peralatan listrik pada gardu induk yang perl diamankan adalah :  Transformator Daya.  Rel (busbar) Rel (busbar).  Penghantar : - Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT). - Saluran Kabel Tegangan Tinggi (SKTT). - Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET).

y = a0 + a1 x + ……………………….………………...(2.7)

E

2.4.4. Model DKL 3.01 DKL (Dinas Ketenagalistrikan) adalah suatu software yang digunakan oleh PLN dalam memperkirakan kebutuhan energi listrik untuk tahuntahun mendatang. Perkiraan kebutuhan energi listrik tersebut dapat dilakukan pada tiap sektor rumah tangga, sektor komersil, sektor publik dan sektor industri. 2.4.4.1 Sektor rumah tangga Persamaan :

Pt  pt 1 x(1  it ) Dimana : Pt = Jumlah penduduk pada tahun t (jiwa) Pt-1 = jumlah penduduk pada tahun t-1 (jiwa)

3

it = tingkat pertumbuhan penduduk (%) pada tahun

ETSt  ERTt  EKt  EPt  EISt ERTt 2.5.1 Energi produksi Perkiraan energy produksi ditentukan dengan rumus sebagai berikut:

Pel.Rt  REt xH t 2.4.4.2 Sektor komersil Persamaan :

EPTt 

Pel.K t  RPKxPel.Rt Dimana : Pel.Kt RPK

: jumlah pelanggan komersil pada tahun t (jiwa) : Rasio pelanggan komersil (%)

2.5.2 Faktor beban Realisasi factor beban ditentukan dengan rumus sebagai berikut : EPT LF  8.76 xBP 2.5.3 Beban puncak Perkiraan beban puncak ditentukan dengan rumus sebagai berikut :

EKt  EK t 1 x(1  Gt ) Dimana : EKt

:Konsumsi energi listrik pelanggan komersil pada tahun t (jiwa) EKt-1 :Konsumsi energi listrik pelanggan komersil pada tahun t-1 (jiwa) Gt :Tingkat pertumbuhan konsumsi energi listrik pelanggan komersil pada tahun t (%) 2.4.4.3 Sektor Publik Persamaannya :

BPt = Dimana : BPt : Beban puncak pada tahun t (tahun) EPTt : Energi produksi pada t (tahun) LFt : Faktor beban pada t (tahun) IV.SISTEM KETANAGALISTRIKAN di RUNGKUT dan SEDATI 3.1 Kondisi kelistrikan Rungkut dan Sedati

Pel.Pt  RPPxPel.Rt Dimana : Pel.Pt RPP

ETSt 1  ( LTt  PS t )

: jumlah pelanggan publik pada tahun t (jiwa) : Rasio pelanggan publik (%)

EPt  EPt 1 x(1  Gt ) Dimana : EPt

:Konsumsi energi listrik pelanggan publik pada tahun t (jiwa) EPt-1 :Konsumsi energi listrik pelanggan publik pada tahun t-1 (jiwa) Gt :Tingkat pertumbuhan konsumsi energi listrik pelanggan publik pada tahun t (%) 2.4.4.4 Sektor Industri Persamaannya :

Gambar 3.1 Single Line Diagram Distribusi Surabaya 3.1.1 Suplai Tenaga Listrik Kawasan Rungkut dan Sedati. Kebutuhan tenaga listrik di kawasan rungkut dan sekitarnya (rungkut, gunung anyar, tenggilis mejoyo, waru, gedangan) saat ini di suplai dari GI Rungkut sebagai pensuplai utama, sebagian dari GI Waru dan GI Buduran , yang rata-rata GI 150 kV tersebut pembebanannya telah mendekati 70% dan terus bertambah melebihi 70%, kapasitasnya yang besar serta area yang ada di GI terbatas maka sulit menambah trafo dan mengeluarkan penyulang baru dari Gi-Gi tersebut untuk mengimbangi perkembangan kawasan Rungkut dan sekitarnya yang merupakan kawasan Industri, Bisnis, dan perumahan yang tumbuh cukup pesat. 3.1.2 Kondisi GI Rungkut GI Rungkut sekarang berkapasitas 240 MVA dengan 43 penyulang, terdiri dari 4x50 MVA dan 1x60 MVA dengan beban trafo –trafo rata-rata 179 MVA (69%), dengan data lengkap dapat dilihat pada tabel_berikut.

Pel.I t  Pel.I t 1 x(1  Gt ) Dimana : Pel.It Pel.It-1 Gt

: jumlah pelanggan industri pada tahun t (jiwa) : jumlah pelanggan industri pada tahun t-1 (jiwa) : Pertumbuhan PDRB sektor industri (%)

EI t  EI t 1 x[1  ( Dimana : EIt EIt-1 e1

e1 xGt )] 100

:Konsumsi energi listrik pelanggan industri pada tahun t (jiwa) :Konsumsi energi listrik pelanggan industri pada tahun t-1 (jiwa) :Elastisitas pelanggan terhadap sektor industri (%)

2.5 Energi terjual Perkiraan energi terjual PLN diperoleh dengan menjumlahkan energi terjual pada sektor rumah tangga, sektor komersil, sektor publik dan sektor industri dengan rumus sebagai berikut:

4

Gambar 3.6 Single Line Diagram GI Waru 3.2 Kotamadya Surabaya Surabaya terletak di Provinsi Jawa Timur yang merupakan ibukota Provinsi Jawa Timur memiliki luas wilayah + 326,81 Km2 yang terbagi dalam 31 kecamatan dan 163 desa/kelurahan. Terbagi dalam 5 wilayah yaitu : Surabaya Pusat ( Kec. Tegalsari, Genteng, Bubutan, Simokerto) Surabaya Utara ( Kec. Pabean Cantikan, Semampir, Krembangan, Kenjeran, Bulak) Surabaya Timur ( Kec. Tambaksari, Gubeng, Rungkut, Tenggilis Mejoyo, Gunung Anyar, Sukollilo, Mulyorejo) Surabaya Selatan ( Kec. Sawahan, Wonokromo, Karangpilang, Dukuh Pakis, Wiyung, Wonocolo, Gayungan, Jambangan) Surabaya Barat ( Tandes, Sukomanunggal, Asemrowo, Benowo, Pakal, Lakarsantri, Sambikerep)

Tabel 3.1 Kapasitas GI Rungkut No Uraian Th 2010 1. Jumlah Pelanggan 98.105 (2%) 2. MVA Tersambung 434.98 (2%) 3. MWH Jual 924.75 (0.25%) 4. Pendapatan(Milyar_Rp) 206.12 (5%) 5. Susut Distribusi (%) 6,92

Gambar 3.3 Single Line Diagram GI Rungkut 3.1.3 Kondisi GI Buduran GI Buduran sekarang berkapasitas 130 MVA, terdiri dari 4x60 MVA dan 1x50MVA dengan pembebanan rata-rata 70 % dari kapasitasnya, dengan 24 penyulang.

Gambar 3.7 Peta Kecamatan di Surabaya 3.2.1 Penduduk Surabaya Penduduk Surabaya pada tahun 2010 berjumlah 2.599.796 jiwa yang terdiri dari 1.288.118 laki-laki dan 1.311.878 perempuan. Komposisi penduduk laki-laki dan perempuan tidak jauh berbeda dengan tahun sebelumnya. Dilihat dari tingkat kepadatan, mayoritas penduduk Surabaya berada di kecamatan Simokerto menempati urutan pertama dengan tingkat kepadatan penduduk 30.571 jiwa per km². 3.2.2 Perekonomian Surabaya Pertumbuhan ekonomi sektor hotel dan restoran (PHR) pada tahun 2010 sebesar 8,47% jauh lebih tinggi dibandingkan pertumbuhan pada tahun 2009 sebesar 5,66%. Pertumbuhan ekonomi kota Surabaya pada tahun 2010 sebesar 7,09% lebih tinggi dibandingkan dengan pertumbuhan ekonomin pada tahun sebelumnya yang mencapai sebesar 5,53%. Pencapaian pertumbuhan ekonomi kota Surabaya pada tahun 2010 diatas 7% merupakan pertumbuhan ekonomi tertinggi yang dicapai kota Surabaya dalam kurun waktu lima tahun terakhir.

Gambar 3.5 Single Line Diagram GI Buduran 3.3.4 Kondisi GI Waru GI Waru sekarang berkapasitas 250 MVA, terdiri dari 3x60MVA dan 2x50 MVA dengan pembebanan trafo rata-rata 60% kapasitasnya, GI waru memiliki 30 penyulang aktif.

5

. Daya beli masyarakat Surabaya relatif stabil, konsisten dengan peningkatan PDRB per kapitanya yang pada tahun 2010 mencapai Rp 74,19 juta. Inflasi implisit/produsen pada tahun 2010 yang terjadi di kota Surabaya relatif stabil yaitu sebesar 72,9%, tertinggi pada sektor jasa yang mengalami inflasi 10,71% dan inflasi terendah di sektor listrik, gas dan air sebesar 5,53%. 3.3 Lokasi GI Sedati Rencananya GI sedati akan dibangun di lahan milik PLN yang berada di Jl. Rajawali desa Wedi Kecamatan Gedangan, Sidoarjo, berikut gambar peta lokasinya. Exisiting penyulang GI sedati diperkirakan seperti gambar 3.8, yang mana sasaran utama penyulangnya adalah penyulang angkasa pura (bandara internasional Juanda) yang merupakan obyek penting dan terus berkembang, serta penyulang –penyulang ke real estate daerah sedati (kepuh kiriman, angkasa pura, tropodo, ngingas, delta sari).

Gambar 3.10 Rencana Penyulang GI Sedati IV.ANALISA BEBAN ,CAPACITY BALANCE DAN PENGAMAN TRANSFORMATOR 4.1 Peramalan Kebutuhan Energi Listrik dengan Metode DKL 3.01 Model yang digunakan dalam metode DKL 3.01 untuk menyusun prakiraan adalah model sektoral. Adapun alur yang di gunakan untuk analisa DKL ini dapat di lihat pada Gambar 4.5 : Data Eksisting Konsumsi Energi per kelompok konsumen serta data jumlah penduduk

Mencari pertumbuhan penduduk: Pt  Pt -1 (1   t 1 )

Analisis peramalan Kebutuhan Energi Rumah Tangga dengan mencari parameter-parameter dengan rumus sebagai berikut: P



Rumah Tangga Total : H  t t 4 UKRt = Pel t / Pel (t-1) ER = Pel.Rt X Ukr(t-1)

 

Lokasi GI Sedati

Analisis Peramalan Kebutuhan Energi Listrik Sektor Bisnis dengan mencari parameter-parameter dengan rumus sebagai berikut: Pel . K t



RPK 



Pel.Kt

= Pel.Rt . RPK

Gt



EKt

= [EKt (1+Gt)]

Pel . Rt



Lokasi GI Sedati



EK t

1

EK t

1 Analisis Peramalan Kebutuhan Energi Listrik Sektor Industri dengan mencari parameter-parameter dengan 1 rumus sebagai berikut: Pel.It = Pel.It-1 (1 + Gt-1)

Gambar 3.9 Lokasi GI Sedati





 EI t  100   1  EI  t 1  Gt 1   Gt 1  e EI t   EI t 1  1   100  

e 

  

Analisis Peramalan Kebutuhan Energi Listrik Sektor Publik dengan mencari parameter-parameter dengan rumus sebagai berikut: Pel . S t



RPS 



Pel.P2008

Pel . R t

 

Gt 

EPt

= Pel.R2008 . RPP

ES 2007

1

ES 2006

= [ EPt-1 (1+G t-1)]

Mencari konsumsi energi total dengan formula:  ETt = ERt + EKt + EIt + EPt

Dari Analisa DKL di buat neraca daya sehingga dapat menentukan kapasitas Daya yang di butuhkan

6

UKR

Gambar 4.1 Alur Metode DKL 3.01 Prakiraan kebutuhan tenaga listrik model sektoral digunakan untuk menyusun prakiraan kebutuhan tenaga listrik pada tingkat wilayah/ distribusi. Metodologi yang digunakan pada model sektoral adalah metode gabungan antara kecenderungan, ekonometri dan analitis. Pendekatan yang digunakan dalam menghitung kebutuhan listrik adalah dengan mengelompokkan pelanggan menjadi empat pelanggan yaitu : 1. 2. 3. 4.

Pelanggan Rumah Tangga Pelanggan Bisnis Pelanggan Industri Pelanggan Publik

Metode DKL 3.01 menggunakan pendekatan yang memadukan analisa data statistik penjualan tenaga listrik dan pertumbuhan ekonomi yang dipresentasikan dengan Product Domestic Regional Brutto (PDRB). Karena perkiraan GI akan beroperasi untuk membackup beban daerah perbatasan Sidoarjo(kec. waru, sedati, gedangan) dan Surabaya(kec. rungkut, tenggilis, gunung anyar) dimana untuk wilayah Sidoarjo(kec. waru, sedati, gedangan) yaitu kecamatan (waru, gedangan, dan sedati) dan wilayah Surabaya(kec. rungkut, tenggilis, gunung anyar) adalah kecamatan (rungkut, gunung anyar, tenggilis mejoyo), maka perhitungan dilakukan secara terpisah menurut PDRB masing-masing baru hasilnya akan dijumlah. 4.1.1. Pertumbuhan Kebutuhan Energi Listrik daerah Rungkut & Sedati Berdasarkan populasi penduduk yang ada di EKt (kecamatan rungkut, gunung anyar, tenggilis mejoyo, Gt waru, gedangan,dan sedati) dan pertumbuhannya setiap tahun maka akan dapat diprediksikan jumlah penduduk pada tahun berikutnya. Persamaan yang bisa digunakan ialah persamaan 4.4.

Pt  Pt -1 (1   t 1 ) ………………………..... ......……(4.4) dimana: Pt = Pt-1

=

a. b. c. d.

Jumlah penduduk yang diprediksikan (jiwa) Jumlah penduduk pada tahun sebelum tahun yang diprediksikan (jiwa).

t 1 =

Jumlah tingkat pertumbuhan penduduk pada tahun sebelum tahun yang diprediksikan (%). 4.1.2. Kebutuhan Energi Sektor Rumah Tangga Untuk menentukan energi terjual untuk rumah tangga dapat di cari dengan rumus 4.5 berikut: ERt = Pel.Rt X UKR(t-1)..........................................(4.5) dimana : ERt : Energi Konsumsi Untuk rumah tangga pada tahun t Pel Rt : Jumlah pelanggan pada tahun t

: Unit konsumsi rata-rata per pelanggan rumah tangga pada tahun t Parameter-parameter yang di gunakan dalam perhitungan kebutuhan energi untuk sektor Rumah Tangga adalah sebagai berikut: a. Penduduk (Pt) b. Pertumbuhan Penduduk (it) c. Rata-Rata Anggota Rumah Tangga (x) d. Jumlah Rumah Tangga Total (Ht) e. Jumlah Pelanggan Rumah Tangga (ΔPel.Rt) f. Jumlah Pelanggan Rumah Tangga Baru(Pel.Rt) g. Rasio Elektrifikasi (ERt) h. Tingkat pertumbuhan konsumsi energi listrik pelanggan Rumah Tangga (Gt) i. Konsumsi Spesifik Pelanggan Rumah Tangga (KSt) Untuk penghitungan peramalan kebutuhan energi listrik pada pelanggan sektor rumah tangga dilakukan terlebih dahulu dengan menghitung jumlah rumah tangga dari jumlah penduduk total pertahun. Diasumsikan bahwa jumlah rata-rata anggota keluarga dalam sebuah rumah tangga adalah 3 orang untuk beberapa tahun kedepan dengan jumlah rata-rata anggota keluarga pada tahun 2010 4.1.3 Kebutuhan Energi Sektor Komersil Untuk menentukan energi terjual sektor bisnis dapat di cari dengan persamaan 4.6 berikut: EKt = [EKt (1+Gt)]……………………..……….(4.6) dimana : : Energi Konsumsi Untuk sektor bisnis pada tahun t : Jumlah pelanggan pada tahun t Parameter-parameter yang digunakan untuk menghitung perkiraan kebutuhan energi listrik pada pelanggan sektor bisnis atau komersil adalah sebagai berikut: Jumlah pelanggan rumah tangga (Pel.Rt) Pelanggan komersil baru (Pel.Kt) Rasio pelanggan komersil (RPK) Tingkat pertumbuhan konsumsi energi listrik pelanggan komersil (Gt) 4.1.4. Kebutuhan Energi Sektor Sektor Industri Untuk menghitung proyeksi perhitungan energi konsumsi untuk sektor pelanggan Industri adalah sebagai berikut:   G  e  EIt   EIt 11  t 1  ………………………..(4.7) 100   

a. b.

7

Perhitungan perkiraan kebutuhan energi listrik pada pelanggan sektor industri dilakukan dengan menggunakan parameter- parameter. Pelanggan Industri (Pel.It) Pertumbuhan PDRB sektor industri (Gt) Elastisitas pelanggan Industri (e1) 4.1.5. Kebutuhan Energi Sektor Publik

8329 14842 3 62470 1999 660 2 8381 14940 2018 0 62858 2011 721 0 8432 15038 2019 7 63245 2024 787 3 8484 15137 2020 4 63633 2036 860 3 Tabel 4.10 Proyeksi Jumlah Pelanggan Listrik Total per Kelompok Pelanggan di Sidoarjo(kec. waru, sedati, gedangan)

4.1.5.1 Wilayah Surabaya(kec. rungkut, tenggilis, gunung anyar) Perhitungan perkiraan kebutuhan energi listrik pada pelanggan sektor Publik dapat dihitung dengan rumus 4.8 sebagai berikut:

2017

EPt = [ EPt-1 (1+Gt)]...........................................(4.8) Dimana parameter-parameter yang digunakan: a. Jumlah pelanggan rumah tangga (Pel.Rt) b. Pelanggan Publik (Pel.Pt) c. Rasio pelanggan Publik (RPP) d. Tingkat pertumbuhan konsumsi energi listrik pelanggan Publik (Gt) Untuk penghitungan peramalan kebutuhan energi listrik pada pelanggan sektor publik dilakukan terlebih dahulu dengan menghitung rasio pelanggan publik terhadap pelanggan rumah tangga pada tahun 2010 kemudian dilanjutkan dengan perhitungan jumlah pelanggan publik baru dari jumlah pelanggan rumah tangga pertahun dengan mengasumsikan bahwa rasio pelanggan publik relatif sama untuk beberapa tahun kedepan sampai tahun 2020 dengan rasio pelanggan publik tahun 2010. 4.1.6. Perhitungan Total Pelanggan dan Kebutuhan Energi Listrik Jumlah pelanggan listrik total dapat dihitung dengan persamaan 4.9 berikut :

t 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

RT Pel.R t 7967 5 8019 2 8070 9 8122 6 8174 3 8226 0 8277 6

Komersi l

Publi k

Industr i

Total

Pel.K

Pel.Pt

Pel.Pt

Pel.Tt

59756

1901

356

60144

1925

389

60532

1937

425

60919

1949

464

61307

1962

507

61695

1974

554

62082

1987

604

RT

t

Pel.Rt

Komersi l Pel.K

Publi k Pel.Pt

Industr i Pel.Pt

Total

Pel.Tt 13428 2010 58508 271 336 75168 3 16251 2011 79160 364 451 82534 0 19146 2012 99812 459 569 90623 3 12046 22120 2013 4 554 687 99504 8 14111 10925 25182 2014 6 649 804 5 4 16176 11996 28339 2015 8 744 922 2 6 18242 13171 31601 2016 0 839 1040 8 7 20307 14462 34979 2017 2 934 1158 7 0 22372 15880 38482 2018 4 1029 1275 0 8 24437 17436 42125 2019 6 1124 1393 2 5 26503 19145 45921 2020 0 1219 1511 0 0 Kebutuhan atau konsumsi energi listrik total dapat dihitung dengan persamaan 4.10 berikut ETt = ERt + EKt + EIt + EPt ………………………(4.10) Secara lengkap proyeksi total kebutuhan atau konsumsi energi listrik hingga tahun 2020 disajikan dalam bentuk Tabel 4.12 Tabel 4.11 Proyeksi Konsumsi Energi Listrik per Kelompok Pelanggan (GWh) Surabaya(kec. rungkut, tenggilis, gunung anyar) Tahun RT Bisnis Publik Industri Total t ERt EKt EPt EIt ETt 2010 1.15 143432 40.36 271.21 456.15 2011 1.16 151894.5 43.75 281.94 478.74 2012 1.16 160856.3 47.42 293.09 502.53 2013 1.17 170346.8 51.40 304.69 527.61 2014 1.18 180397.2 55.72 316.74 554.04 2015 1.19 191040.7 60.40 329.27 581.90 2016 1.19 202312.1 65.48 342.30 611.28 2017 1.20 214248.5 70.98 355.84 642.26

Pel.Tt = Pel.Rt + Pel.Kt + Pel.It + Pel.Pt ..................(4.9) Perhitungan yang sama dilakukan untuk menghitung jumlah pelanggan listrik total pada tahuntahun berikutnya hingga tahun 2020. Pada Tabel 4.9 dapat dilihat prediksi jumlah pelanggan sampai tahun 2020. Tabel 4.9 Proyeksi Jumlah Pelanggan Listrik Total per Kelompok Pelanggan di Surabaya(kec. rungkut, tenggilis, gunung anyar) Tahu n

Tahu n

14168 9 14265 0 14360 3 14455 9 14551 8 14648 2 14745 0

8

2018 1.21 226889.2 76.94 369.91 674.95 2019 1.22 240275.6 83.40 384.55 709.44 2020 1.22 254451.9 90.41 399.76 745.84 4.2 Demand Forecast Dari data PDRB Surabaya(kec. rungkut, tenggilis, gunung anyar) dan Sedati apabila berdasarkan perhitungan Energy and Load Demand Forecast PLN distribusi Jawa Timur menggunakan metode simple-e maka untuk beban tahun 2010-2013 untuk area Rungkut dan Sedati sebagai berikut : Tabel.4.12 Demand Forecast Area Rungkut Sedati s/d 2018

tahun berikutnya untuk daerah Rungkut dan Sedati dan untuk keandalan sistem maka GI Sedati direncanakan menjadi 2 x 60 MVA. 4.3 Capacity Balance Akibat penambahan GI Sedati baru maka capacity balance untuk GI Rungkut diperkirakan sebagai berikut: Tabel 4.13 Capacity Balance Area Rungkut Sedati

Dapat dilihat dengan adanya GI sedati maka dapat mengatasi kebutuhan penyaluran beban daerah rungkut dan sedati hingga tahun 2018, apabila tidak dibantu dengan GI sedati maka pembebanan GI rungkut bisa mencapai 100% bahkan lebih, atau perlu penambahan kapasitas trafo. Maka dengan penambahan 120 MVA GI Sedati, setidaknya dapat membackup beban hingga tahun 2014 apabila ydaerah beban (Kec. Rungkut, gunung anyar, tenggilis, sedati, waru dan gedangan)hanya di suplai GI Rungkut dan GI Sedati saja, pada pelaksanaannya di lapangan daerah ini juga mendapat suplai dari GI Buduran dan GI Waru. 4.4 Perhitungan Hubung Singkat Dalam perencanaan GI Sedati 120 MVA ini untuk keandalan sistem maka GI Sedati dibuat menjadi 2x60 MVA sehingga apabila terjadi gangguan maka separuh dari kapasitas GI masih dapat mensuplai daerah pelanggan yang tidak terkena gangguan.

Maka melihat kapasitas GI Rungkut dengan tegangan operasi 150/20 kV apabila akan dikembangkan dengan menaikkan kapasitas atau menambah trafo di GI Rungkut mengalami kendala karena jumlah trafo yang ada sudah 4 unit dengan 36 buah penyulang, demikian pula dengan GI lain di sekitarnya yaitu GI Waru dan GI Buduran sehingga alternatifnya adalah membangun GI baru di sekitar Sedati dengan tegangan operasi 150/20 kV. Penentuan kapasitas GI 120 MVA sudah tepat melihat forecast ke

MVA base

= 100

Zb 20

=

= 4 pu

Zb 150

=

= 225 pu

Ib 20 2,887.103 A lb 150

=

=

=

= 384,9 A

1.

Data Trafo Kapasitas : S = 60 Mva Impedansi : 12,5 (% reaktansi) Xt = = = 0,125 Xt1 = Xt0 Xtt0

9

= Xt. = 0,104

= 0,125.

= 0,208 = Xt2

2.

Data CT CT sisi 150

=

CT sisi 20

=

kV Tap Aktual Iset NCT Tds Waktu Kurva

CT penyulang : CTp = Arus nominal trafo :

5.

6.

Sisi 150 kV  ln 150 =

= 230,94 A

Sisi 20 kV  ln 20 =

= 1,732.103 A

3.

Data NGR Besar NGR = 500 

4.

Impedansi Sumber (Zs) Imp urutan (+)  R1 = 0,0028, X1 = 0,0102 Zs1 = Zs2 = 0,0028 + 0,0102i Imp urutan (0)  R0 = 0,0017, X0 = 0,0134 Zs0 = 0,0017 + 0,0134i

0,1 5A

kV 0,1 5A

0,15 60 A

50/5 50/5 400/5 0,25 0,25 1,0 0.5 dtk 0.8 dtk 2 dtk Standart Long Time Standart Invers Invers Invers 4.7 Setting Rele Differensial Tabel 4.16 Tabel Setting Rate Differensial Sisi Tegangan Sisi Tegangan Tinggi (HV) Rendah (LV) Kapasitas Kerja 150 20 Teg (kV) 231 1732 Arus Nominal 400/5 2000/5 (A) Is CT HV = 231. = 2,8875 A Karena dihubung dengan  sehingga = 2,8875. 5,00129 A Is CT LV = 1732. = 4,33 A

Data Penyulang 20 kV (ZI) Imp urutan (+) penyulang  ZI1 = 0,141 + 0,141i = 0,2 45o Imp penyulang dengan panjang diperhitungkan : ZI1p = Zl1. P : diasumsikan panjangnya 0 sampai 20 K m

=

Karena dihubung dengan  sehingga = 4,33. = 7,499 A CT bantu (ACT) : (5  10 x 0,25) / 5 A Matching Tap =5A Tap ACT HV = . 5 = 5,00129 dipilih 5,5 Tap ACT LV = . 5 = 7,499 dipilih 7,5

Data SUTT 150 kV (Zsutt) Zsutt = 0,137 + 0,3966i Imp urutan (+) SUTT  Zsutt 1 = = = 0,000661 + 0,00176i = Imp urutan (0) SUTT  Zsutt0 =

Mis matching = =

= 9,95%

Min Tap = Mis Match (%) + Tap Trafo + Error CT (%) + Toleransi (%) = 9,95 % + x 100 % + 5 % + 5 % = 9,95 % + 11,67 % + 5 % + 5 % = 31,62 % dipilih 45 %

= 0,000008074 + 0,0000234i In SUTT = 600 Zsutt1 = Zsutt2 = 0,000661 + 0,00176i Zsutt0 = 0,000008074 + 0,0000234i 4.5.Setting OCR Tabel 4.14 Tabel Setting OCR OCR Sisi OCR Sisi OCR Sisi Penyulang 20 Incoming 20 150 kV kV kV Tap 1,2 1,0 0,7 Aktual 480 A 2000 A 280 A Iset NCT 400/5 2000/5 400/5 Tds 0,225 0,275 0,375 Waktu 0,5 dtk 1 dtk 1,5 dtk Kurva Standart Standart Standart Invers Invers Invers 4.6 Setting GFR Pada setting GFR sisi penyulang 20 kV mempe Tabel 4.15 Tabel Setting GFR GFR Sisi GFR Sisi GFR Sisi Penyulang 20 Incoming 20 150 kV

Slope (Bias Precentage) Pemilihan harga slope ditentukan oleh perbedaan sifat kurva magnetisasi CT, dimana harga slope : Slope = . 100 % =

. 100 %

. 100 % = 39,962 % dipilih 40 % = 4.8 Setting CB Untuk perhitungan kapasitas breaking dari CB digunakan analisa gangguan simetri seperti di bawah: Perhitungan kapasitas CB di sekunder transformator : Rating MVA CB = P K = konstanta sebesar 1,1 P = k.I3f20.20. 103 = 1,1 . 13230,98 . 20 . 103 . = 504,16 MVA

10

Rating kA CB = Im Im = K.I3f20 = 1,1 . 13230,98 = 14554,078 A sehingga dipilih 25 kA Pada perhitungan di atas dipilih CB dengan rating 25 kA. Ini menyesuaikan dengan kapasitas CB yang ada. Perhitungan kapasitas CB di primer transformator : Rating MVA CB = P K = konstanta sebesar 1,1 P = k.I3f150.150. 103 = 1,1 . 1764 . 150 . 103 . = 504,1 MVA Rating kA CB = Im Im = K.I3f150 = 1,1 . 1764 = 1940,4 A sehingga dipilih 2 kA Pada perhitungan di atas dipilih CB dengan rating 2 kA. Ini menyesuaikan dengan kapasitas CB yang ada. 4.9 Perhitungan Kabel Pada perhitungan kabel perlu diketahui kapasitas arus yang melewati dan media yang dilalui oleh kabel tersebut. Untuk penggunaan di udara kabel dapat menghantar arus lebih tinggi daripada kabel yang ditanam dalam tanah. Kapasitas arus yang terlewatkan pada kabel dipengaruhi oleh besarnya inti, untuk kabel yang digunakan kelas XLPE dengan tipe N2XSY, dimana kabel ini mempunyai kemampuan thermal isolasi sampai 90oC adapun untuk konduktivitas tembaga dengan diameter 400 mm2 mempunyai kapasitas hubung arus dalam tanah sebesar 652 A pada pemasangan posisi sejajar dengan jarak minimal 7 m dengan begitu untuk penggunaan arus nominal sebesar 1730 A maka dibutuhkan kabel sebanyak 4 x dengan koreksi sebesar 0,73. Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan dan analisis yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain : 1. Pembangunan 1 GI baru di daerah sedati menjadi salah satu solusi untuk mengimbangi pertumbuhan daerah ini yang cukup pesat ditambah dengan adanya satu objek vital bandara internasioanal Juanda. 2. Penentuan kapasitas GI sedati 120 MVA dirasa sudah tepat melihat hasil peramalan beban maka kapasitas tersebut masih dapat membackup hingga 5 tahun ke depan, untuk membantu kinerja GI Rungkut. 3. GI sedati kapasitas 120 MVA direncanakan menjadi 2x60 MVA untuk keandalan sistem, sehingga terbagi menjadi 2 trafo distribusi masingmasing 60 MVA 4. Pengamanan Transformator Distribusi menggunakan secara elektrikal menggunakan :  OCR (over current rele)  GFR (ground fault rele)  Rele differensial  CB(Circuit Breaker)

1.

Saran Pembangunan GI sedati bisa menjadi alternatif jaringan distribusi sebagai pengganti GI Surabaya Selatan yang sampai sekarang masih belum terealisasi pembangunannya. DAFTAR PUSTAKA

1. 2.

3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

William D. Stevenson Jr, 1983, “Analisis Sistem Tenaga Listrik”, Erlangga, Jakarta Zuhal, 2000, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika daya”, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta Abdul Kadir, 1998, “Transmisi Tenaga Listrik”, Universitas Indonesia, Jakarta Djiteng Marsudi Ir, 2005, “Pembangkitan Energi Listrik”, Erlangga, Jakarta. Ferianto Raharjo, 2007, “Ekonomi Teknik Analisis Pengambilan Keputusan”, ANDI, Yogyakarta. BPS Propinsi Jatim,2010 Departemen ESDM, RUKN 2008, Jakarta 2008. Syariffuddin, Mahmudsyah, 2011, “Peramalan Beban”, Surabaya. http://www.toshibatds.com/tandd/pdf/giswitchgear/5410-3.pdf http://www.toshibatds.com/tandd/products/trans/en/m_gitrans.htm http://www.plnkalselteng.co.id/webpln/book/Buku %20Kelistrikan/TRANSMISI.pdf http://dunialistrik.blogspot.com/2009/03/perlengka pan-gardu-induk.html PT PLN , Revisi RUPTL 2008-2018, Jakarta 2008.

14. http://dunialistrik.blogspot.com/2009/03/perlengka pan-gardu-induk.html 15. PT PLN , Revisi RUPTL 2008-2018, Jakarta 2008. BIOGRAFI PENULIS Lahir di Surabaya – Jawa Timur pada 20 Maret 1987 dengan nama Arif Kurniadhi sebagai putra ketiga dari pasangan Subadi D dan Yanti W. Penulis memulai pendidikan di SDN Rungkut Menanggal II Surabaya, kemudian melanjutkan studi di SLTP Negeri 35 Surabaya. Pada tahun 2002 melanjutkan studi ke SMA Negeri 17 Surabaya dan lulus pada tahun 2005. Pada tahun yang sama penulis melanjutkan studinya di Diploma 3 Jurusan Teknik Elektro Industri ITS hingga lulus pada tahun 2008. Penulis hingga saat ini bekerja di PT. Philips Lighting Indonesia sebagai teknisi sejak Januari 2009 hingga sekarang. Kemudian sejak Agustus 2009 hingga sekarang penulis melanjutkan pendidikan di Jurusan Teknik Elektro ITS dan mengambil bidang studi teknik sistem tenaga hingga sekarang. Penulis dapat dihubungi pada alamat e-mail: [email protected]

11

12