Evaluasi Jaringan Listrik Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Cokro Tulung Kabupaten Klaten

Media Elektrika, Vol. 6 No. 1, Juni 2013

ISSN 1979-7451

Evaluasi Jaringan Listrik Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Cokro Tulung Kabupaten Klaten Maimun1), Suharyanto2), M. Isnaeni BS(3) 1,2,3)

Jurusan Teknik Elektro FT UGM Jln. Grafika 2 Yogyakarta 55281 INDONESIA E-mail: [email protected]

ABSTRAK Evaluasi yang dilakukan pada jaringan listrik PLTMh Cokro Tulung bertujuan untuk mengetahui karakteristik jaringan listrik tersebut, khususnya rugi-rugi daya, drop tegangan dan faktor daya sistem. Proses evaluasi dilakukan dengan membuat studi aliran daya pada jaringan listrik PLTMh Cokro Tulung dengan bantuan program ETAP 7.0. Studi aliran daya pada jaringan listrik tersebut dilakukan pada saat beban penuh kondisi tidak standar (tegangan sistem 230/400 V) dan kondisi standar (tegangan sistem 220/380 V). Dari hasil simulasi dapat disimpulkan bahwa rugi-rugi daya total (∆P T) yang timbul pada jaringan listrik PLTMh Cokro Tulung saat beban penuh sebesar 241,768 W atau 0,673 % dari daya total keseluruhan (37,54 kW) pada kondisi tidak standard dan 268,442 W atau 0,715 % dari daya total keseluruhan (37,58 kW) pada kondisi standar. Drop tegangan yang timbul pada Saluran Kabel Tegangan Rendah (SKTR) sebesar 1,07 V atau 0,268 % dari tegangan keja atau tegagan nominalnya (400 V) pada kondisi tidak standard dan 1,123 V atau 0,295 % dari tegangan nominalnya (380 V) pada kondisi standar. Drop tegangan yang timbul pada Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR) masing-masing sebesar 6,198 V atau 2,683 % dari tegangan nominalnya (230 V) pada kondisi tidak standar dan 6,994 V atau 3,193 % dari tegangan nominalnya (220 V) pada kondisi standar. Perbaikan faktor daya sampai dengan 90 % yang dilakukan pada jaringan listrik SKTR PLTMh Cokro Tulung dapat mengurangi rugi-rugi daya aktif total (∆P T) sebesar 12,017 % dan juga dapat mengurangi kebutuhan daya reaktif (Q) dan daya semu (S) masing-masing sebesar 35,66 % dan 11,27 %. Selain analisis aliran daya, juga dilakukan analisis-analisis lainnya. Dari hasil analisis tersebut dapat disimpulkan bahwa tegangan dan frekuensi sistem yang sedang beroperasi sekarang ini tidak standar dan kemampuan PLTMh Cokro Tulung sudah maksimal, dimana daya yang disalurkan kebeban-beban sudah mencapai 37,6 kW atau 80 % dari kapasitas tepasang 47,34 kW dengan efesiensi 79,8 % (motor induksi dioperasikan sebagai generator). Hasil analisis akan dijadikan data rujukan (rekomendasi) untuk perbaikan, sehingga jaringan listrik PLTMh Cokro Tulung dapat beroperasi dengan baik dan sesuai dengan standar yang berlaku di Indonesia (PUIL 2000). Kata kunci: PLTMh, Program ETAP, Jaringan listrik, Studi aliran daya

ekonomi dan pola konsumsi energi itu

PENDAHULUAN Kebutuhan akan energi, baik di

sendiri yang cenderung terus meningkat.

Indonesia khususnya maupun di dunia pada

Sedangkan sumber energi utama yang

umumnya, terus meningkat seiring dengan

berasal dari energi fosil, ketersediaannya

pertambahan

sangat

penduduk,

pertumbuhan

Evaluasi Jaringan Listrik Pembangkit.....

terbatas

dan

terus

mengalami 13


ISSN 1979-7451

penyusutan atau menipis. Usaha-usaha

PLTMh. Walaupun pada awalnya di desa

untuk mencari sumber energi alternatif

Cokro Tulung telah dibangun PLTMh

sebagai

terus

dengan menggunakan kincir air, tegangan

diupayakan oleh para peneliti di berbagai

sistem 110 Volt pada masa itu (Tahun

Negara. Energi alternatif sebagai pengganti

1980). Namun baru pada tahun 2006,

energi posil disebut dengan istilah energi

dengan

terbarukan.

Kabupaten

pengganti

Energi

energi

fosil

terbarukan

dapat

adanya

proyek

Klaten

dalam

Pemerintah Pekerjaan

didefinisikan sebagai energi yang secara

Pendampingan Pembangunan Pembangkit

cepat dapat diproduksi kembali melalui

Listrik Tenaga Mikrohidro (P3PLTMh)

proses alam. Energi terbarukan meliputi

melalui APBD Kabupaten Klaten, maka

energi air, panas bumi, matahari, angin,

dibangunlah PLTMh Cokro Tulung dengan

biogas, biomassa, gelombang laut dan lain

menggunakan turbin air moderen (turbin

sebagainya. Salah satu energi terbarukan

propeller open flume).

yang paling banyak terdapat di Indonesia

Pada kondisi saat ini PLTMh Cokro

adalah energi air. Energi potensial air (pada

Tulung beroperasi selama 24 jam dalam

air terjun) dan energi kinetik air (pada air

sehari, kecuali kalau ada perbaikan, dengan

yang mengalir) dapat dimanfaatkan untuk

menggunakan dua unit generator induksi

menghasilkan energi listrik melalui proses

berkapasitas masing-masing 30 kW dengan

konversi energi.

tegangan sistem 230/400 V. PLTMh Cokro

Pembngkit

Tenaga

Tulung merupakan pembangkit listrik yang

Mikrohidro (PLTMh) merupakan salah

beroperasi sendiri (stand alone) atau off

satu sistem konversi energi potensial dan

grid. Energi listrik yang dihasilkan oleh

energi kinetik air menjadi energi listrik

PLTMh Cokro Tulung dipergunakan untuk

berskala keci (mikro). Potensi sumber air

keperluan wisata air (water boom) Umbul

untuk PLTMh cukup banyak terdapat di

Ingas dan empat buah rumah yang berada

Indonesia. Salah satu sumber mata air yang

dilokasi wiasata air tersebut. Energi adalah

cocok dibangun PLTMh adalah sumber

daya kali waktu. Daya listrik tersebut

mata air yang berasal dari pegunungan

disalurkan ke beban-beban yang ada pada

Brunyah

Kecamatan

wisata air water boom dan empat buah

Tulung, Kabupaten Klaten, Jawa Tengah.

rumah yang ada di area wasata air tersebut,

Untuk memenuhi kebutuhan listrik di desa

melalui jaringan listrik tegangan rendah,

Cokro Tulung sejak dahulu telah digunakan

baik Saluran Udara Tegangan Rendah

14

di

desa

Listrik

Cokro,

Maimun, Suharyanto, M. Isnaeni BS


ISSN 1979-7451

(SUTR) maupun Saluran Kabel Tegangan

Pada prinsipnya Pembangkit Listrik

Rendah (SKTR). Dalam pendistribusian

Tenaga

daya listrik dari pembangkit (PLTMh) ke

memanfaatkan beda ketinggian jatuh air

pusat beban melalui jaringan listrik, daya

dan jumlah debit air per detik yang ada

listrik tersebut mengalami susut atau rugi-

pada aliran air saluran irigasi, sungai atau

rugi sehingga efesiensi jaringan listrik akan

air

menurun. Jaringan listrik yang sudah lama

memiliki tiga komponen utama yaitu air

dioperasikan perlu di evaluasi kembali

(sumber energi), turbin dan generator. Air

untuk meningkatkan kehandalannya agar

yang

dapat beroperasi dengan baik.

ketinggian tertentu dialirkan menuju turbin

TINJUAN PUSTAKA

yang terdapat pada rumah pembangkit

1

(power house). Dirumah pembangkit air

Pembangkit Listrik Tenaga

terjun.

Secara

mengalir

(PLTMh)

teknis,

dengan

mikrohidro

kapasitas

dan

tersebut akan menumbuk susdu-sudu turbin,

Mikrohidro (PLTMh) Pembangkit

Mikrohidro

Tenaga

dimana turbin itu sendiri dipastikan akan

merupakan

menerima energi potensial air tersebut dan

air

yang

mengubahnya menjadi energi mekanik

menghasilkan ke luaran daya listrik kecil.

berupa putaran poros turbin. Poros turbin

Berdasarkan istilah bahasa mikro artinya

yang berputar ditransmisikan atau dikopel

kecil sedangkan hidro artinya air. Jadi

ke generator dengan mengunakan kopling.

mikrohidro

listrik

Kopling tersebut akan menghubungkan

tenaga air berskala kecil. Dalam prakteknya

poros turbin dengan poros rotor dari

istilah ini tidak merupakan sesuatu yang

generator. Dengan berputarnya poros turbin

baku

bahwa

maka akan ikut berputar poros generator

mikrohidro, akan mengunakan air sebagai

sehingga akan menghaslikan energi listrik.

sumber

membedakan

Persamaan umum yang dipakai untuk

antara istilah mikrohidro dengan minihidro

menghitung daya ke luaran bersih (daya

adalah

real) dari sistem PLTA/PLTMh adalah:

Mikrohidro

(PLTMh)

pembangkit

listrik

tenaga

adalah

namun

out-put

pembangkit

bisa

energinya.

Mikrohidro

Listrik

dipastikan

Yang

daya

yang dihasilkan.

menghasilkan

daya

lebih

Pnet = g × Q × He × ηT

(1)

rendah dari 100 kW, sedangkan untuk

dengan:

minihidro daya ke luarannya berkisar antara

Pnet = daya bersih sistem atau daya total

100 kW sampai 1 MW.

sistem (kW)

1.1

g

Prinsip Kerja PLTMh


= gaya grafitasi bumi (9,8 m/detik2)

15


He = tinggi jatuh air (head) efektif (m)

ISSN 1979-7451

4.

3

Q

= debit air (m /detik).

Saluran

Pembawa

(Headrace

Channel)

ηT = efisiensi total sistem.

5.

Saluran Pelimpah (Spillway)

1.2

6.

Bak Penenang (forebay)

energi

7.

Saringan (filter)

sehingga

8.

Pipa Pesat (Penstock)

menghasilkan energi listrik yang baik, suatu

9.

Rumah Pembangkit (Power House)

PLTMh secara teknis terdiri dari tiga

10. Saluran

Komponen-Komponen PLTMh Untuk

potensial

air

memanfaatkan dengan

tepat

komponen utama yaitu air sebagai sumber energi,

turbin

dan

generator

serta

11. Jaringan listrik (Electrical Line) b.

pendukungnya.

dan Elektrikal

garis

besar

komponen-komponen PLTMh dapat dibagi kepada dua bagian, yaitu:

(b). Komponen-Komponen Mekanikal dan Elektrikal. Komponen-Komponen Sipil Komponen-komponen

sipil

yang

diperlukan untuk membangun suatu sistem PLTMh

tergantung

dimana

PLTMh

tersebut akan dibangun karena bentuk dan jumlah komponen yang dibutuhkan pada suatu

sistem

PLTMh

berbeda-beda

tergantung kebutuhan dan letak geografis tempat PLTMh tersebut akan dibangun. Komponen-komponen sipil PLTMh yang dibangun pada aliran sungai terdiri dari: 1.

Bendung Pengalihan (Diversion Weir)

2.

Saluran Pemasukan (Intake)

3.

Bak Pengendap (Sand Trap)

16

Komponen-Komponen Mekanikal

Komponen

mekanikal

dan

elektrikkal merupakan komponen yang

(a). Komponen-Komponen Sipil.

a.

(Tailrace

Channel)

dilengkapi dengan komponen-komponen Secara

Pembuang

sangat penting pada suatu sistem PLTMh karena komponen-komponen tersebut yang dipergunakan

untuk

potensial

menjadi

air

Komponen-komponen

merubah

energi

energi

listrik.

mekanikal

dan

elektrikal pada sebuah sistem PLTMh terdiri dari: 1.

Turbin Air

2.

Generator

3.

Panel Listrik dan Alat Kontrol

4.

Beban Penyeimbang (Ballast Load)

2.

Jaringan Listrik Tegangan Rendah (JTR) PLTMh Untuk menyalurkan daya listrik

yang dihasilkan oleh pembangkit ke bebanbeban atau pelanggan, biasanya PLTMh yang bersekala kecil, (letak beban dekat dengan pembangkit) menggunakan Jaringan Maimun, Suharyanto, M. Isnaeni BS


ISSN 1979-7451

Tegangan Rendah (JTR) dengan sistem tiga

pembumian. Penghantar jenis NYY dapat

fasa-empat kawat atau satu fasa-dua kawat.

juga dipakai dengan persyaratan, bila

Berdasarkan konstruksi JTR PLTMh terdiri

ditanam didalam tanah penghantar tersebut

dari dua macam, yaitu: Saluran Kabel

harus dimasukkan dalam pipa pelindung

Tegangan Rendah (SKTR) dan Saluran

sebagai penahan tekanan mekanis dan

Udara Tegangan Rendah (SUTR).

ditanam sedalam lebih kurang 60 cm. Luas

2.1

penampang penghantar jenis NYY yang

Saluran Kabel Tegangan Rendah

sering dipergunakan adalah 2,5 mm2, 6

(SKTR) PLTMh Saluran Kabel Tegangan Rendah

mm2, 16 mm2, 25 mm2, 35 mm2, 50 mm2

(SKTR) merupakan jaringan atau saluran

dan 70 mm2.

listrik

2.2

tegangan

rendah

bawah

tanah,

dimana penghantarnya ditanam didalam

Saluran Udara Tegangan Rendah

(SUTR) PLTMh

tanah. SKTR biasanya dipakai untuk daerah

Saluran Udara Tegangan Rendah

yang tidak dapat memakai saluran udara,

(SUTR)

sebagai jaringan distribusi tegangan rendah

tegangan rendah dengan menggunakan

pada daerah tertentu atau sesuai permintaan

penghantar

pelanggan (perumahan real estate dan

dibentangkan pada tiang-tiang penyangga.

daerah komersil

SUTR

khusus) dan sebagai

merupakan

jaringan

saluran

biasanya

udara

listrik

yang

dipergunakan

untuk

jaringan listrik tegangan rendah untuk

menyalurkan daya listrik dari pembangkit

industri terutama untuk keperluan instalasi

ke beban-beban tegangan rendah atau

motor-motor listrik. SKTR menggunakan

pelanggan tegangan rendah, daerah yang

sistem

tidak

tiga fasa-empat

kawat

dengan

bisa

dipasang

SKTR

(misalnya

tegangan 220/380 V atau sistem satu fasa-

menyeberangi sungai) dan sebagai SUTR

dua kawat dengan tegangan 220V. Jenis

penbangkit listrik berskala kecil, tegangan

penghantar untuk SKTR adalah kabel

rendah,

tanah,

dengan

menggunakan sistem tiga fasa-empat kawat

pelindung metal, berisolasi PVC dan berinti

dengan tegangan 380/220 Volt atau sistem

tembaga atau alumunium, misalnya jenis

satu fasa-dua kawat dengan tegangan 220

NYFGbY dengan luas penampang 16 mm2,

Volt. Jenis penghantar untuk SUTR adalah

25 mm2, 35 mm2, 50 mm2, 70 mm2 dan 95

kabel udara tegangan rendah atau Low

yaitu

jenis

penghantar

2

mm . Pelindung metal dipergunakan

sebagai

(metal

shield)

penghantar


Voltage

(misalnya

Twisted

PLTMh).

Cable

(LVTC)

SUTR

jenis

penghantar pilin berisolasi atau Twisted

17


Isolated

Cable

NFA2X,

(TIC),

PVC

dan

jenis

impedansi

(Z

dalam

satuan

Ohm).

berinti

Perubahaan tegangan sebesar (ΔV dalam

alumunium, dengan luas penampang 16

satuan Volt) diakibatkan adanya tahanan

mm2, 25 mm2, 35 mm2, 50 mm2 dan 70

dan reaktansi dalam suatu rangkaian. Jatuh

mm2.

tegangan atau drop tegangan (voltage drop)

2.3

berisolasi

misalnya

ISSN 1979-7451

Jatuh Tegangan (Votage Drop),

adalah selisih antara tegangan kirim (Vk)

Rugi-Rugi Daya dan Perbaikan

atau tegangan sumber dengan tegangan

Faktor pada JTR PLTMh

diujung terima (Vt) atau tegangan pada

Jatuh tegangan atau drop tegangan

beban dan dapat dirumuskan (Hasan Basri,

(voltage drop) yang diizinkan pada jaringan

1997) sebagai berikut :

listrik menurut Standar Perusahaan Listrik

V  Vk  Vt

(2)

Nasional (SPLN 72 : 1987) mengenai spesifikasi desain untuk Jaringan Tegangan Menengah (JTM) dan Jaringan Tegangan

Jatuh atau drop tegangan pada JTR dibolehkan sampai 4% dari tegangan nominalnya

(tegangan

kerja)

Jatuh

tegangan

pada

Sambungan

Rumah (SR) dibolehkan l % dari

nilai mutlak tegangan sisi kirim

Vt

=

nilai mutlak tegangan sisi terima

(V) Jatuh atau drop Tegangan pada Jaringan Listrik Tegangan Rendah PLTMh Sistem

tegangan nominal. 3.

(V)

(V)

a.

tergantung kepadatan beban. 2.

∆V = jatuh atau drop tegangan Vk =

Rendah (JTR) adalah sebagai berikut: 1.

dengan:

penyaluran

daya

listrik

Drop tegangan yang diizinkan untuk

PLTMh menggunakan Jaringan Tegangan

sistem spindel tidak boleh melebihi 2

Rendah (JTR) dengan sistem tiga fasa-

%

empat kawat, tegangan 220380 V. JTR

dari

tegangan

nominalnya,

sedangkan untuk sistem radial drop

tersebut

tegangan yang di izinkan mencapai 5

sebagai

%.

(komsumen atau pelanggan). Beban-beban

Jatuh tegangan atau drop tegangan

menghubungkan sumber

tersebar

di

daya

sepanjang

pembangkit

dengan

jaringan

beban

listrik

listrik

tersebut. Pelanggan (beban) yang dilayani

disebabkan oleh adanya arus (I dalam

oleh PLTMh adalah pelanggan (beban)

satuan Amper) yang mengalir melalui

rumah tangga dan ada juga pelanggan

(voltage

18

drop)

pada

jaringan



ISSN 1979-7451

industri kecil. Untuk menganalisis jaringan

atau secara umum persamaan (6) dapat

listrik tegangan rendah PLTMh, maka

ditulis menjadi:

jaringan tersebut dibuat dalam bentuk

n

( Vtot ) 

diagram satu garis (one line diagram)

 (r cos   x sin  ) x ( I

(7)

n xl n )

n 1

seperti terlihat pada Gambar 1(Hasan Basri,

Drop tegangan dalam persen (%), dapat

1997) berikut ini:

ditentukan dengan persaman berikut:  V  V  t

V  Vt 0  0 k X 100 0 0  Vt 

(8)

atau:  V   VD

V  VD 0  0  A X 100 0 0 VD 

(9)

dengan: VA Gambar. 1 Diagram segaris JTR PLTMh Pada Gambar 1 terlihat bahwa JTR

= tegangan sisi kirim atau tegangan

sumber (V) VD = tegangan ujung terima atau tegangan

PLTMh yang mempunyai beban-beban

pada beban (V)

tersebar di sepanjang saluran dengan letak

∆Vtot = ∆VAD = drop tegangan total (V)

masing-masing bebannya berada pada titik

∆VAB = ∆VBC =∆VCD = drop tegangan pada

B, C dan D.

setiap titik beban (V)

Drop tegangan penghantar

pada

penyulang atau

A–D dapat dihitung dengan

persamaan berikut:

I1 = I2 = I3 = arus pada setiap saluran (A) i1 = i2 = i3 = arus pada setiap beban (A) L1 = L2 = L3 = panjang saluran/penghantar

(V AB )  I 1 x l1 (r1 cos  A  x1 sin  A )

(3) (m)

(  V BC )  I 2 x l 2 ( r2 cos  B  x 2 sin  B )

(4) l1 = l2 = l3 = pangjang setiap

(  V CD )  I 3 x l 3 ( r3 cos  C  x 3 sin  C )

saluran/penghantar (m) (5)

Bila faktor daya dari beban-beban tersebut sama, demikian sama, maka

juga penghantar A-D

drop tegangan A-D dapat

ditulis sebagai berikut: ( V AD )  ( r cos   x sin  ) x (( I 1 xl1 )  ( I 2 xl 2 )  ( I 3 xl 3 ))

(6)


r1 = r2 = r3 = tahanan setiap penghantar (Ω/km/fasa) x1 = x2 = x3= reaktansi induktif setiap penghantar (Ω/km/fasa). φA = φB = φC = sudut daya masing-masing beban (derajat).

19


b.

Rugi-Rugi Daya pada Jaringan

ISSN 1979-7451

Rugi-rugi daya relatif =

Listrik Tegangan Rendah PLTMh Rugi-rugi

daya

(∆P)

pada

PxrxL V xCos 2 2

(18)

x 100 %

dengan:

penghantar disebabkan oleh arus beban

∆P = rugi-rugi daya aktif (W)

yang mengalir pada penghantar tersebut.

P

= daya aktif (kW)

Nilai rugi-rugi daya pada penghantar dapat

S

= daya semu (kVA)

dihitung berdasarkan persamaan (Hasan

V

= tegangan sistem (kV)

Basri, 1997) berikut ini:

I

= arus yang mengalir pada penghantar

(A)

∆P3Ф = 3 x I2 x R

L

∆P3Ф = 3 x I2 x r x L Bila bebannya S, maka arus yang mengalir pada penghantar adalah:

(km) r

3x V

Perbaikan faktor daya (PF) adalah

atau: I 

= tahanan penghantar (Ohm/km)

Cosφ = faktor daya beban. (12) c. Perbaikan Faktor Daya

S

I 

(10) = panjang penghantar atau saluran (11)

memperbaiki perbedaan besar sudut daya (13) aktif (W) dengan daya semu(VA) yang

P 3 xVCos

atau:

mengalir

Rugi-rugi daya dapat juga dinyatakan

dinyatakan dalam cos φ. Perbaikan faktor

dengan persamaan berikut ini:

daya menjadi persoalan penting didalam

P3 

jaringan

listrik,

biasa

masalah kelistrikan, karena semakin besar (14) nilai cos φ berarti semakin tinggi efesiensi

S 2 xrxL V2

atau: P3 

pada

jaringan listrik tegangan rendah tersebut. P 2 xrxL

(15) daya

V xCos 2 2

Untuk lebih jelas perbaikan faktor pada

jaringan

listrik

Perbandingan rugi-rugi daya (∆P) terhadap

diilustrasikan

daya (P) yang disalurkan ke beban disebut

(Hasan Basri, 1997) berikut ini:

seperti

rugi-rugi daya relatif. Rugi-rugi daya relatif =

P3

(16)

P3

1

2

pada

dapat

Gambar

2

P

S2

Q2 Q1

Rugi-rugi daya relatif =

SxrxL V2

x 100 %

(17)

QC

S1

atau: Gambar. 2 Perbaikan faktor daya 20


Media Elektrika, Vol. 6 No. 1, Juni 2013 Gambar

cara

Bila sebagaian besar beban-beban

memperbaiki faktor daya pada jaringan

PLTMh adalah beban bersifat induktif yaitu

listrik. Bila pada jaringan listrik dipasang

berupa motor-motor induksi maka timbul

kapasitor daya maka kapasitor daya tersebut

permasalahan

diasumsikan sebagai sumber daya reaktif-

(starting). Permasalahannya adalah pada

kapasitif dan akan menekan daya reaktif

saat diasut dengan sistem Direct On Line

dari beban. Misalkan bahwa daya aktif

(DOL), motor yang berkapasitas besar, akan

beban adalah sebesar P (kW), daya reaktif

menimbulkan arus asut yang besar bisa

beban sebesar Q (kVAR) dan daya semu

mencapai 5 - 7 kali arus nominal beban

beban sebesar S (kVA). Bila diasumsikan

penuh motor tersebut dan juga akan timbul

beban disuplai dengan daya semu (S1), daya

drop tegangan sesaat (kedip tegangan) yang

reaktif tertinggal (Q1), dengan faktor daya

besar,

beban tertinggal, maka faktor daya adalah

merusak

Cos 1 

Cos 1 

2

menunjukkan

ISSN 1979-7451

P

P  Q12



1

peralatan-peralatan

dapat

elektronika

asut dari sistem DOL ke sistem bintang-

faktor dayanya diperbaiki menjadi: P  S2

P P  Q22 2

P 2  Q1  QC 2

Cos  1 dan

Cos  2 maka

besarnya

Cara Pengasutan (Starting) Direct dengan atau cara

DOL,

yang diperlukan dapat ditentukan sebagai berikut:

akan menarik arus dari jaringan atau tegangan

5-7

kali

dari

arus

nominalnya (arus beban penuh) dan hanya menghasilkan torsi 1,5 sampai 2,5 kali torsi beban penuh. Proses pengasutan (23) berlangsung selama lebih kurang 7 detik.

QC  P tan 1  tan  2 

Induksi

saat dioperasikan motor induksi tersebut

sumber

daya reaktif-kapasitif (QC) dari kapasitor

Motor

3.1

dimana motor induksi dihubungkan lasung (22) dengan jaringan listrik atau jala-jala. Pada

P

diperbaiki menjadi

segitiga (Y-∆).

On Line (DOL) (21) Pengasutan

Bila faktor daya semula disebut

3.

tersebut

(20) dengan salah satu cara, yaitu merubah cara

(kVAR) dipasang pada sisi beban maka

Cos  2 

tegangan

pengasutan

2

Bila kapasitor shunt dengan kapasitas QC

Cos  2 

saat

yang terhubung dengan sistem. Untuk (19) mengatasi masalah tersebut dapat dilakukan

P S1

2

kedip

pada

Sebagai

Beban

PLTMh


Arus pengasutan yang besar tersebut dapat mengakibatkan

drop

tegangan

sesaat 21


ISSN 1979-7451

(voltage sag) pada jaringan sehingga akan mengganggu

peralatan

yang

Dimana, E1 adalah tegangan catu saluran ke

dihubungkan pada jaringan yang sama.

saluran dan  R adalah negatif untuk faktor

Cara pengasutan langsung tersebut biasanya

daya beban tertinggal dan positif untuk

dilakukan

induksi

faktor daya beban mendahului. Dapat

berkapasitas kecil. Besarnya arus yang

diambil bahwa faktor daya motor akan

timbul pada saat pengasutan (starting)

sekisar 0,3 pada saat pengasutan dan arus

dapat dihitung dengan persamaan berikut

pengasutan (IST) dengan sistem DOL akan

pada

lain

(26)

motor-motor

ini:

berkisar antara 5 sampai 7 kali arus (24) nominal (In) beban penuh motor (biasanya

IST = (5 atau 7) x In dengan: IST = arus pengasutan (starting)

diambil 6 bila tidak diketahui). (A) atau

(%)

3.2

Cara

Pengasutan

(Starting)

Bintang-Segitiga

In = arus nominal motor beban penuh (A).

Pengasutan (starting) dengan cara

Sedangkan besarnya tegangan pada saat

bintang-segitiga

pengasutan motor dapat dihitung dengan

penurunan tegangan yang dicatu ke motor

persamaan (AS Pabla, 1994) berikut ini:

saat stator motor induksi terhubung dalam

E S  E R  IR Cos  R  IX Sin  R

adalah

memanfaatkan

(25) rangkaian bintang (star). Pada waktu

dengan:

pengasutan, yakni saat terhubung bintang,

ES =

maka

tegangan antara fasa dengan netral

tegangan

masing-masing

fasa

pada jaringan (V)

dikurangi sebesar 1/√3 (57,7 %) dari

ER =

tegangan saluran, oleh karena itu torsi yang

tegangan antara fasa dengan netral

pada beban (V)

timbul menjadi 1/3 dari torsi awal atau

I = arus pengasutan (starting) motor (A)

Locked

R = tahanan sistem (Ohm)

pengasutan

X = reaktansi sistem (Ohm)

kelebihan

Cos  R = faktor daya beban pada saat

dibandingkan dengan cara DOL karena arus

pengasutan

pengasutan akan turun menjadi 1/3 dari

Maka drop tegangan (%) sesaat pada saat

arus pengasutan cara DOL. Besar arus yang

pengasutan motor dapat dihitung dengan

timbul pada saat pengasutan motor dengan

persamaan (AS Pabla, 1994) berikut ini:

cara pengasutan bintang-segitiga (Y-∆)

Vd (%) 

22

Rotor

Torque

(LRT).

bintang-segitiga atau

Cara

mempunyai

keunggulan

bila

3 ( IR Cos  R - IX Sin  R ) x 100 E1



ISSN 1979-7451

dapat dihitung dengan persamaan berikut

13. Kesimpulan dan rekomendasi untuk

ini:

perbaikan

I ST 

14. Tahap terakhir menulis laporan (27) Diagram alir penelitian seperti

I DOL 3

ditunjukkan pada gambar 3 berikut ini:

III. METODELOGI PENELITIAN

Adapun tahapan penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut: 1.

Merumuskan masalah.

2.

Studi literatur .

3.

Melakukan

survei

lapangan

dan

pengambilan data di lapangan. 4.

Membuat gambar di agram segaris (one line diagram) jaringan listrik PLTMh Cokro Tulung pada halaman kerja program ETAP.

5.

Masukan data-data untuk simulasi.

6.

Melakukan studi aliran daya dengan menggunakan

program

komputer

ETAP pada saat beban penuh kondisi tidak standar dan kondisi standar. 7.

Melakukan analisis perbaikan faktor daya.

8.

Melakukan

analisis

pada

Gambar. 3 Diagram alir penelitian

saat

pengasutan (starting) motor 9.

Mengolah

dan

menganalisis

hasil

simulasi dalam bentuk tabel dan grafik. 10. Menganalisis kemampuan pembangkit. 11. Menganalisis tegangan dan frekuensi

1.

Studi Aliran Daya (Load Flow Study)

sistem 12. Membandingkan

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

hasil

penelitian

dengan standar yang berlaku.

Jaringan

Listrik

PLTMh Cokro Tulung. Untuk khususnya


pada

mengetahui

rugi-rugi

daya

karakteristik, dan

drop 23


ISSN 1979-7451

tegangan yang timbul pada jaringan listrik PLTMh Cokro Tulung maka dilakukan studi aliran daya pada jaringan listrik tersebut dengan bantuan program ETAP (Electrical Transient Analysis Programs). Ada beberapa tahapan studi aliran daya yang

dilakukan

pada

jaringan

listrik

tersebut, antara lain sebagai berikut: 1.

Studi aliran daya pada saat beban penuh dengan kondisi tidak standar dan kondisi standar.

2.

Analisis perbaikan faktor daya.

3.

Analisis starting motor. Sebelum dilakukan studi aliran daya

maka terlebih dahulu membuat gambar

Gambar. 4 Diagram segaris SKTR PLTMh Cokro Tulung

diagram segaris pada halam kerja program ETAP. Adapun bentuk gambar diagram segaris jaringan listrik PLTMh Cokro Tulung seperti diperlihatkan pada Gambar 4 dan 5 berikut ini:

Gambar. 5 Diagram segaris SUTR PLTMh Cokro Tulung

24



ISSN 1979-7451

Studi Aliran Daya pada Saat Beban

mm2.

Penuh Dengan Kondisi Tidak Standar

menghubungkan

dan Kondisi Standar

generator dengan rel daya (bus/panel)

SUTR

digunakan rel

daya

untuk

(bus/panel)

Studi aliran daya dilakukan pada

utama motor, sedangkan SKTR digunakan

jaringan PLTMh Cokro Tulung pada saat

untuk menyalurkan daya dari bus/panel

beban penuh dengan kondisi tidak standar,

utama motor ke bus/panel motor listrik

dimana tegangan sistem fasa-fasa atau

(motor pompa air). Hasil simulasi seperti

tegangan tiga fasa sebesar 400 V dan

ditunjukkan pada Tabel 1 dan Tabel 2

tegangan sistem fasa-netral atau tegangan

berikut ini:

satu fasa sebesar 230 V. Sedangkan studi aliran daya pada saat beban penuh dengan kondisi standar, dimana tegangan sistem

TABEL 1 Data Hasil Simulasi Sistem Tiga Fasa pada SKTR (Kondisi Tidak Standar)

fasa-fasa atau tegangan tiga fasa sebesar 380 V dan tegangan sistem fasa-netral atau tegangan satu fasa sebesar 220 V.

Unit Cabang Nama Penghantar

a.

Analisis Hasil Simulasi Sistem Tiga Fasa pada SKTR PLTMh Cokro Tulung Untuk

mendistribusikan

atau

Penghubung

l (m)

Rugi-Rugi

Drop

Daya

Tegangan

∆P

∆P

Vd

Vd

(W)

(%)

(V)

(%)

Penghantar 1

Bus 1

Bus 3

15

136,74

0,364

1,070 0,268

Penghantar 2

Bus 3

Bus 4

8

20,459

0,054

0,600 0,150

Penghantar 3

Bus 3

Bus 5

8

4,371

0,012

0,250 0,063

Panghantar 4

Bus 3

Bus 6

8

20,459

0,054

0,600 0,150

Penghantar 5

Bus 3

Bus 7

8

4,371

0,012

0,250 0,063

Penghantar 6

Bus 3

Bus 8

12

12,419

0,033

0,550 0,138

198,819

0,529

Tolal rugi- rugi daya pada SKTR

menyulurkan daya dari pembangkit ke

TABEL 2

beban-beban induktif berupa motor-motor

Data Hasil Simulasi Sistem Tiga Fasa pada

listrik,

PLTMh

Cokro

Tulung

SKTR (Kondisi Standar)

menggunakan dua macam saluran, yaitu Unit Cabang

Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR) Nama

dan Saluran Kabel Tegangan Rendah

Penghantar

Penghubung l (m)

Rugi-Rugi

Drop

Daya

Tegangan

∆P

∆P

Vd

Vd

(W)

(%)

(V)

(%)

(SKTR) dengan sistem tiga fasa-empat

Penghantar 1 Bus1

Bus3

15

151,65

0,403 1,123

0,295

Penghantar 2 Bus3

Bus4

8

22,688

0,061 0,625

0,165

kawat (Gambar 4). Jenis penghantar untuk

Penghantar 3 Bus3

Bus5

8

4,847

0,013 0,267

0,070

Panghantar 4 Bus3

Bus6

8

22,688

0,061 0,625

0,165

Penghantar 5 Bus3

Bus7

8

4,847

0,013 0,267

0,070

Penghantar 6 Bus3

Bus8

12

13,773

0,037 0,571

0,150

220,493

0,588

SUTR adalah kabel Twisted Isolated Cable 2

(TIC) dengan luas penampang 35 mm dan

Tolal rugi- rugi daya pada SKTR

jenis penghantar untuk SKTR adalah jenis kabel tanah NYY dengan luas penampang 6


25


ISSN 1979-7451

Berdasarkan data-data pada Tabel 1 dan 2

penghantar untuk SUTR adalah jenis kabel

dapat diketahui bahwa rugi-rugi daya total

udara TIC NFA2X dengan luas penampang

(∆Pt) yang timbul pada SKTR adalah

16 mm2. SUTR dihubungkan dari bus

sebesar 198,82 W atau 0,0,53 % dari total

generator (bus 2) ke beban-beban dengan

daya keseluruhan (37,54 kW) (kondisi tidak

titik sambung pada tiang-tiang dan jaringan

standar) dan 220,493 W atau 0,59 % dari

listriknya dibentangkan di atas tiang. Tiang

total daya keseluruhan (37,58 kW) (kondisi

listrik yang digunakan berupa tiang lampu

standar). Drop tegangan (∆V) yang lebih

dengan konstruksi tiang besi dengan tinggi

besar timbul pada penghantar 1, sebagai

tiang 5 meter. Hasil simulasi pada masing-

penghantar

masing fasa SUTR seperti ditunjukkan pada

utama

SKTR,

nilai

drop

tegangan (∆V) yang timbul pada penghantar

Tabel 3 dan Tabel 4 berikut ini:

tersebut sebesar 1,07 Volt atau 0,27 % dari

TABEL 3

tegangan keja atau tegagan nominalnya

Hasil Simulasi pada Setiap Fasa SUTR

(400 V) (kondisi tidak standar) dan 1,123 V

PLTMh Cokro Tulung (Kondisi Tidak

atau 0,3 % dari tegangan nominalnya (380

Standar)

V) (kondisi standar). Rugi-rugi daya dan drop tegangan pada SKTR lebih besar pada kondisi

Unit Fasa SUTR

l (m)

Rugi-Rugi

Drop

Daya

Tegangan

∆P

∆P

Vd

Vd

(W)

(%)

(V)

(%)

standar bila dibangdingkan kondisi tidak

Penghantar fasa A 172

7,045

0,019

1,003

0,434

standar, hal ini disebabkan pada kondisi

Penghantar fasa B

228

16,563

0,044

2,301

0,996

Penghantar fasa C

270

19,341

0,051

2,894

1,253

42,949

0,144

6,198

2,683

tidak standar tegangannya lebih besar bila

SUTR

dibandingkan kondisi standar. b.

Tolal rugi- rugi daya

TABEL 4

Analisis Hasil Simulasi pada Setiap Fasa SUTR PLTMh Cokro Tulung Untuk

menyalurkan

daya

dari

Hasil Simulasi pada Setiap Fasa SUTR PLTMh Cokro Tulung (Kondisi Standar)

pembangkit ke beban-beban rumah tangga dan lampu penerangan jalan menggunakan

Unit Fasa SUTR

l (m)

Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR) sistem

tiga fasa-empat

kawat

dengan

tegangan sistem 400/230 V untuk kondisi

Drop

Daya

Tegangan

∆P

∆P

Vd

Vd

(W)

(%)

(V)

(%)

Penghantar fasa A

172

7,935

0,021

1,06

0,484

Penghantar fasa B

228

18,456

0,049

2,885

1,317

Penghantar fasa C

270

21,558

0,057

3,049

1,392

47,949

0,127

6,994

3,193

Tolal rugi- rugi daya

tidak standar dan tegangan sistem 380/220

Rugi-Rugi

SUTR

V untuk kondisi standar (Gambar 5). Jenis 26



ISSN 1979-7451

Berdasarkan data-data pada Tabel 3

faktor daya direncanakan pada SKTR

dan Tabel 4 dapat diketahui bahwa rugi-

PLTMH Cokro Tulung dengan memasang

rugi daya total (∆Pt) yang timbul pada

kapasitor pada bus/panel 3 yang merupakan

SUTR masing-masing sebesar 42,949 Watt

bus atau panel utama motor-motor pompa.

atau 0,144 % dari total seluruh daya (37,54

Berdasarkan persamaan (23) dapat dihitung

kW) yang mengalir pada jaringan listrik

daya

PLTMh Cokro Tulung (kondisi tidak

dibutuhkan, yaitu sebesar 8,746 kVAR

standar) dan 47,95 Watt atau 0,127 % dari

perfasa dan nilai kapasitas kapasitor (C)

total seluruh daya (37,58 kW) yang

yang dibutuhkan sebesar 194 µF perfasa.

mengalir pada jaringan listrik PLTMh

Hasil simulasi seperti ditunjukkan pada

Cokro Tulung (kondisi standar). Drop

Tabel 6, 7 dan 8 berikut ini:

reaktif-kapasitif

(QC)

yang

tegangan total (∆V t) yang timbul pada

TABEL 5

SUTR masing-masing sebesar 6,198 V atau

Hasil Simulasi Sebelum Perbaikan Faktor

2,683 % dari tegangan nominalnya (230 V)

Daya pada SKTR PLTMh Cokro Tulung

(kondisi tidak standar) dan 6,994 V atau

(Standar)

3,193 % dari tegangan nominalnya (220 V) (kondisi standar).

Unit Bus

Data Pada Setiap Bus

Nama

Vt

P

Bus

(kV)

(kW)

Bus 1

0,3800

32,786

Berdasarkan data-data hasil simulasi

Bus 3

0,3789

32,634

Bus 4

0,3783

pada Tabel 5 dapat diketahui bahwa faktor

Bus 5

1.2

Analisis Perbaikan Faktor Daya

daya atau Power Factor (PF) pada SKTR PLTMh Cokro Tulung sebesar 79,941 %

S

FD

I

(kVA)

(%)

(A)

24,639

41,012

79,941

62,375

24,639

40,891

79,807

62,375

9,412

6,569

11,478

81,999

17,519

0,3786

4,023

3,464

5,309

75,782

8,096

Bus 6

0,3783

9,412

6,569

11,478

81,999

17,519

Bus 7

0,3786

4,023

3,464

5,309

75,782

8,096

Bus 8

0,3783

5,696

4,570

7,302

78,000

11,145

TABEL 6

(kondisi standar). Niali faktor daya sebesar 79,941 % atau 80 % tersebut sudah bagus untuk sistem pembangkit yang berskala

Hasil Simulasi Setelah Perbaikan Faktor Daya pada SKTR PLTMh Cokro Tulung (Standar)

kecil, terutama untuk PLTMh, karena PLTMh yang bersekala kecil biasanya menggunakan

motor

induksi

untuk

generatornya. Namun untuk meningkatkan efesiensi sistem, terutama efesiensi jaringan listrik PLTMh Cokro Tulung maka perlu dilakukan perbaikan faktor daya. Perbaikan


Q (kVAR)

Unit Bus

Data Pada Setiap Bus

Nama

Vt

P

Q

S

FD

I

Bus

(kV)

(kW)

(kVAR)

(kVA)

(%)

(A)

Bus 1

0,3800

32,753

15,852

36,388

90,011

55,287

Bus 3

0,3789

32,635

24,639

40,891

79,808

62,312

Bus 4

0,3783

9,412

6,569

11,478

82,000

17,519

Bus 5

0,3786

4,023

3,464

5,309

75,782

8,096

Bus 6

0,3783

9,412

6,569

11,478

82,000

17,519

Bus 7

0,3786

4,023

3,464

5,309

75,782

8,096

Bus 8

0,3783

5,696

4,57

7,302

78,000

11,145

27


TABEL 7

ISSN 1979-7451

Watt atau 12,017 % dari 268,442 Watt

Jumlah Total Rugi-Rugi Daya Sebelum Perbaikan Faktor Daya

menjadi 236,181 Watt 4.1.3 Analisis Pengasutan (Starting)

Uraian

∆Pt (Watt)

∆Pt (%)

Total rugi-rugi daya pada SKTR

220,493

0,5867

Total rugi-rugi daya pada SUTR

47,949

0,1276

Jumlah Total Rugi-Rugi Daya

268,442

0,7143

Motor Analisis

pengasutan

motor

dilakukan pada salah satu motor pompa (motor induksi) yang berkapasitas besar

TABEL 8

yaitu pada motor pompa 1, motor tersebut

Jumlah Total Rugi-Rugi Daya Setelah

mempunyai daya sebesar 4 kW (5,5 HP).

Perbaikan Faktor Daya

Simulasi dilakukan ketika motor pompa 1

Uraian

∆Pt (Watt)

∆Pt (%)

diasut pada saat beban penuh kondisi standar tegngan 380 Volt dengan frekuensi

Total rugi-rugi daya pada SKTR

188,235

0,501

Total rugi-rugi daya pada SUTR

47,946

0,1276

236,181

0,629

Jumlah Total Rugi-Rugi Daya

50 Hz. Waktu asut yang dibutuhkan sampai motor

mencapai

putaran

nominalnya

Berdasarkan data-data pada Tabel 5

selama 7 detik. Berdasarkan hasil simulasi

dan Tabel 6 dapat diketahui bahwa setelah

dapat digambarkan hubungan grafik arus

perbaikan

asut, tegangan bus dan kebutuhan daya

faktor

daya,

maka

terjadi

peningkatan faktor daya pada bus 1 yang

motor

merupakan bus utama SKTR sebesar 10,06

diperlihatkan pada Gambar 6, 7 dan 8

% dari 79,941 % menjadi 90 % dan juga

berikut ini:

semu (S) masing-masing sebesar 8,787 kVAR atau 35,66 % dari 24,639 kVAR menjadi 15,852 kVAR dan 4,6242 kVA atau 11,27 % dari 41,012 kVA menjadi 36,388 kVA.

waktu

asut

seperti

600 525 450 375 300 225 150 75 0

Arus Asut (%)

terjadi penurunan daya reaktif (Q) dan daya

terhadap

Waktu Asut (detik)

Berdasarkan data-data pada Tabel 7 dan Tabel 8 dapat diketahui juga bahwa setelah perbaikan faktor daya, rugi-rugi

Gambar. 6 Grafik hubungan arus pengasutan motor terhadap waktu asut

daya aktif total (∆P t) pada PLTMh Cokro

Pada Gambar 6 terlihat bahwa arus

Tulung dapat dikurangai sebesar 32,259

yang timbul pada saat pengasutan (starting) tinggi sekali mencapai 5,54 (554 %) dari

28



ISSN 1979-7451

arus nominal motor beban penuh atau 48,25

Pada Gambar 8 terlihat bahwa pada

A bila motor tersebut diasut (start) dengan

saat pengasutan, daya reaktif (Q) lebih

sistem DOL (Direct On Line). Waktu

besar dibutuhkan oleh motor dari pada daya

pengasutan lebih kurang 7 detik.

aktif (P), karena motor berupa lilitan atau bersifat induktif. Daya aktif (P) dan daya

Tegangan Bus (%)

102

reaktif (Q) yang dibutuhkan motor pada

99 96

saat pengasutan masing-masing sebesar

93 90

16,91 kW atau 4,2 kali (420 %) dari daya

87 84 81

aktif (P) nominalnya (4,7 kW) dan 22,28 kVAR atau 6,8 kali (680 %) dari daya

Waktu Asut (detik)

Gambar. 7 Grafik hubungan tegangan bus

Pada Gambar 7 terlihat bahwa timbul drop tegangan sesaat yang besar waktu

pengasutan

(3,28 kVAR)

selama periode waktu pengasutan dari 0 – 7

terhadap waktu asut

selama

reaktif (Q) nominalnya

detik. 2

Analisis Kemampuan Pembangkit

motor

Pembangkit

Listrik

Tenaga

Mikrohidro

tegangan sesaat (kedip tegangan) yang

menggunakan dua buah generator induksi

timbul sebesar 45,6 V atau 12 % (dari 100

untuk menghasilakn energi listrik. Masing-

% menjadi 88 %), dimana tegangan pada

masing generator mempunyai kapasitas

bus turun dari 380 V menjadi 334,4 V.

sebesar 30 kW, tegangan 380 V (hubungan

Drop tegangan sesaat tersebut dinamakan

Y), efisiensinya sebesar 0,789 (78,9 %)

dengan kedip tegangan (Voltage dip).

(motor

Daya

berlangsung lebih kurang 7 detik. Drop

24 21 18 15 12 9 6 3 0

P (kW)

(PLTMh)

induksi

Cokro

dioperasikan

Tulung

sebagai

generator) dan faktor dayanya sebesar 0,87 (87 %). Berdasarkan data-data tersebut maka dapat dihitung kemampuan generator bila dioperasikan pada beban penuh kondisi standar.

Waktu Asut (detik)

Gambar. 8 Grafik hubungan kebutuhan daya motor terhadap waktu asut

Masing-masing generator mempunyai daya keluaran (Pout) sebagai berikut: POut  PIn x  POut  30000 x 0,789


29


POut 

23670

Watt

POut = 23, 67

kW

Jadi

kapasitas

ISSN 1979-7451

antar fasa atau fasa ke fasa) dengan frekuensi sistem 55 Hz.

pembangkit

2.

seluruhnya

Untuk

sambungan

satu

adalah

menggunakan

POut = 2 x 23, 67 kW

(tegangan antara fasa dengan netral)

POut = 47,34

dengan frekuensi sistem 55 Hz.

kW

tegangan

fasa

230

V

Dari hasil simulasi dapat diketahui bahwa

Berdasarkan data-data tersebut di atas dapat

kapasitas seluruh beban yang dilayani oleh

disimpulkan bahwa tegangan dan frekuensi

PLTMh Cokro Tulung adalah sebesar 37,58

sistem pada PLTMh Cokro Tulung tidak

kW. Jadi persentase kemampuan generator

standar, karena berdasarkan PUIL 2000

seluruhnya adalah:

tegangan

POut 

frekuensi

untuk

sistem

tegangan rendah yang berlaku di negara

37,6  0,795 47,34

POut

dan

Indonesia adalah sebagai berikut:

= 0,795 x 100 % = 79,5 % atau 1.

80 %

Untuk sambungan tiga fasa menggunakan tegangan 380 V (tegangan antar fasa atau

Dengan

pembebanan

generator

sudah

mencapai 80 %, maka tidak mungkin lagi di

fasa ke fasa) dengan frekuensi sistem 50 Hz.

tambah beban yang berkapasitas besar dan 2. berdasarkan PUIL 2000 besarnya

menggunakan tegangan 220 V (tegangan

pembebanan generator rata-rata 80 persen

antara fasa dengan netral) dengan frekuensi

dari kapasitas maksimalnya. Jadi generator

sistem 50 Hz.

Untuk

sambungan

satu

fasa

tidak dibebani 100 % agar umur ekonomis 4

dari generator menjadi lebih lama. 3

Analisis Tegangan dan Frekuensi

Sistem

lapangan pada bus atau panel generator, tegangan dan frekuensi sistem PLTMh 1. Cokro Tulung yang sedang beroperasi sekaranga ini adalah sebagai berikut: Untuk

sambungan

tiga

dilakukan, maka dapat diberikan beberapa

sistem PLTMh Cokro Tulung Kabupaten Klaten sebagai berikut: Kemampuan

PLTMh

Cokro

Tulung

sudah maksimal (80 %) tidak bisa ditambah lagi beban yang besar. Untuk meningkatkan

fasa

menggunakan tegangan 400 V (tegangan 30

Berdasarkan dari analisis yang telah

rekomendasi dan saran untuk perbaikan Berdasarkan data-data pengukuran

1.

Rekomendasi Untuk Perbaikan

kapasitas

daya

terbangkit

hanya

bisa

dilakukan dengan menambah ketinggian Maimun, Suharyanto, M. Isnaeni BS


2.

ISSN 1979-7451

jatuhnya air (head) (bedasarkan data hasil

KESIMPULAN DAN SARAN

penelitian sebelumnya)

Kesimpulan

Sebaiknya motor-motor yang berkapasitas besar diasut

(starting) dengan sistem

bintang-delta (Y-∆) agar arus start (IST) dan drop tegangan sesaat (kedip tegangan) yang

3.

dilakukan,

maka

dapat

ditarik

beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1.

Rugi-rugi daya aktif total (∆P T) yang timbul pada jaringan listrik PLTMh

Sebagaian besar beban PLTMh Cokro

Cokro Tulung saat beban penuh

Tulung adalah beban-beabn induktif berupa

sebesar 241,76 W atau 0,64 % dari

motor-motor induksi sehingga faktor daya

daya total keseluruhan (37,54 kW)

sistem

(kondisi tidak standar). Dan 268,442

menjadi faktor

rendah. daya

Untuk dan

juga

W

atau 0,714 % dari daya total

meningkatkan efesiensi jaringan listrik

keseluruhan

PLTMh Cokro Tulung bisa dilakukan

standar).

dengan menambah kapasitaor pada bus

5.

telah

timbul tidak terlalu besar.

meningkatkan

4.

Berdasarkan hasil penelitian yang

2.

(37,58

kW)(kondisi

Drop tegangan yang timbul pada

utama motor pompa (bus/panel 3).

SKTR sebesar 1,07 V atau 0,268 %

Untuk mengatasi kompensasi lebih (over

dari tegangan keja atau tegagan

compensaation) akibat perubahan beban

nominalnya (400 V) (kondisi tidak

maka perlu dipasang alat pengatur faktor

standar) dan 1,123 Volt atau 0,295 %

daya atau APFR (automatic power factor

dari tegangan nominalnya (380 V)

Regulator) pada panel pembangkit.

(kondisi standar). Drop tegangan

Berdasarkan

pengamatan

lapangan

yang timbul pada SUTR masing-

tegangan dan frekuensi sistem PLTMh

masing sebesar 6,198 Volt atau 2,683

Cokro

berjalan

% dari tegangan nominalnya (230 V)

sekarang ini tidak standar. Sebaiknya

(kondisi tidak standar) dan 6,994 V

tegangan dan frekuensinya disesuaikan

atau

dengan stardar yang berlaku di Indonesia

nominalnya (220 V)(kondisi standar).

(standar PUIL 2000).

Jadi rugi-rugi daya (∆P) dan drop

Tulung

yang

di

sedang

3,193

%

dari

tegangan

tegangan (∆V) yang timbul pada jaringan listrik PLTMh Cokro Tulung masih


kecil,

sehingga

efesiensi

31


ISSN 1979-7451

jaringan listrik tersebut masih cukup

3.

sisi

power

quality,

hasil

pengamatan dilapangan menunjukkan

Perbaikan faktor daya sampai dengan

bahwa tegangan (V) dan frekuensi (f)

90 % yang dilakukan pada jaringan

sistem yang

listrik SKTR PLTMh Cokro Tulung

tidak standar ( 230/400 V dan 55

dapat mengurangi rugi-rugi daya aktif

Hz). 7.

beroperasi

saat

ini

Rekomendasi yang diberikan untuk

dapat mengurangi daya reaktif (Q)

meningkatkan kehandalan jaringan

dan daya semu (S) masing-masing

listrik PLTMh Cokro Tulung agar

sebesar 35,7 % dan 11,3 %.

dapat

Pengasutan (starting) motor dengan

Tegangan

dengan

baik.

frekuensi

agar

sistem DOL akan menimbulkan arus

disesuaikan dengan standar

yang

pengasutan (IST) yang besar mencapai

berlaku di Indonesia (standar PUIL

5,54 kali atau 554 % dari arus

2000) dan juga rekomendasi yang

nominal motor beban penuh (48,3 A)

diberikan kiranya dapat memberi

dan menimbulkan drop tegangan

jawaban atas tujuan dari evaluasi

sesaat (kedip tegangan) sebesar 45,6

jaringan listrik PLTMh Cokro Tulung

V atau 12 %, dimana tegangan pada

Kabupaten Klaten, Propinsi Jawa

bus turun dari 380 V menjadi 334,4

Tengah.

V. Arus start (IST) dan drop tegangan dengan merubah cara start dari sistem DOL ke sisistem bintang-segitiga (Y∆). Kemampuan PLTMh Cokro Tulung sudah maksimal, dimana daya yang disalurkan

kebeban-beban

sudah

mencapai (35,7 kW) atau 80 % dari kapasitas

tepasang

(47,34

kW)

beroperasi dan

Saran

yang besar tersebut dapat dikurangi

5.

Dari

baik.

total (∆P T) sebesar 12 % dan juga

4.

6.

Diharapkan

adanya

penelitian

lanjutan tentang tegangan dan frekuensi sisistem PLTMh Cokro Tulung yang tidak standar. Penyebab tidak standar, akibat yang

ditimbulkan

frekuensi

sistem

oleh

tegangan

yang

tidak

dan

standar

terhadap beban-beban yang dilayani oleh PLTMh Cokro Tulung.

dengan efesiensi 79,8 % (motor induksi

dioperasikan

sebagai

generator).

32



ISSN 1979-7451 Ion, C.P and Marinescu, “Micro Hydro

UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih penulis sampaikan

Power Plant With Induction Generator

kepada bapak Suharyanto dan M Isnaeni

Supplying

Single

Phase

Loads,”

BS yang telah banyak membantu penulis

Bulletin of the Transilvania University

dalam melakukan penelitian ini, dan tak

of Brasov , Vol. 2 (51), Series I, 2009.

lupa juga penulis ucapakan banyak terima

Irianto Gagarin Chairul, “Suatu Studi

kasih kepada bapak Risanuri Hidayat yang

Penggunaan Motor Induksi sebagai

telah banyak membantu dan membimbing

Generator: Penentuan Nilai Kapasitor

penulis dalam hal pembuatan paper ini.

Untuk Penyedia Daya Reaktip”, Jurnal JETri, Tahun Volume 3, Nomor 2,

Daftar Pustaka

Februari 2004, Jurusan Teknik Elektro-

Basri, Hasan, Sistem Distribusi Daya

FTI, Universitas Trisakti.

Listrik, Jakarta : ISTN, 1997.

Mahalla, “Evaluasi Kinerja IMAG pada

Basuki Kurniawan, “Mengapa Mikrohidro,” Seminar Nasional

Teknologi

2007

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Cokro Tulung Kabupaten Klaten,”

(SNT 2007) ISSN : 1978 – 9777,

M.Eng,

Yogyakarta, 2007.

Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta,

Cekdin Cekmas, Sistem Tenaga Listrik:

tesis,

Fakultas

Teknik

2012.

Contoh Soal dan Penyelesaiannya

Maher Phillip and Smith Nigel, Pico Hydro

Menggunkan MATLAB, penerbit ANDI

For Village Power, UK Department for

Yogyakarta, 2010.

International

Ion Bostan Han, Dr, Prof, Bostan Viorel and

Digheru

May 2001. Murty P. S. R, “Operation and Control in

“Conceptual Design Of The Electrical

Power Systems,” SSP BS Publications:

Micro-Hydro-Power Station For The

4-4-309, Giriraj Lane, Sultan Bazar,

Conversion Of Flowing Water Kinetic

Hyderabad - 500 095 A. P, India,

Energy

ISBN: 978-81-7800-181-0, 2008.

Electrical,”

Dr,

(DfID),

Prof,

Into

Valeriu,

Development

Mechanical

University

Of

And Galati

Natural Resources Canada. Renewable and

Fascicle XIV Mechanical Engineering,

Electrical Energy Division. Energy

ISSN 1224-5615, 2006.

Resources Branch, Micro-Hydropower


33


Systems: A Buyer’s Guide. Ottawa, 2004.

ISSN 1979-7451

Shidiq

Mahfudz,

“Penurunan

Jatuh

Tegangan Dan Rugi Daya Pada Sistem

Operation technology, inc, ETAP 7.0 User Guide, Southern California, U.S.A, May 2005.

Tenaga Listrik Mikrohidro,” Jurnal EECCIS Vol. IV, Juni 2010. Smith Nigel, Motors as Generators for

Pabla A.S, Sistem Distribusi Daya Listrik,

Micro-Hydro Power, London, U.K.:

Erlangga, Jakarta, 1994.

Intermediate Technology Publications,

Pai, M.A., Computer Technigues in Power

ISBN 1 85339 286 3, 2001.

System Analysis, Tata McGraw-Hill

Standar Perusahaan Listrik Negara (SPLN)

Publishing Company Limited, New

72 : 1987, Jakarta: PT PLN (Persero),

Delhi, 1984.

1997.

Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL

2000),

Nasional

Badan

(BSN),

Standarisasi

Yayasan

PUIL

Suartika Made dan Arta I Wayan Wijaya, “Rekonfigurasi

Jaringan

Tegangan

Rendah (JTR) Untuk Memperbaiki Drop Tegangan Di Daerah Banjar

Jakarta, 2000. Porate Kishor and Raisoni. G.H, “Voltage Stability Enhancement of Low Voltage Radial Distribution Network Using

Tulangnyuh

Klungkung,”

Jurnal

Teknologi Elektro Vol. 9, No.2, Juli Desember 2010.

Static VAR Compensaator: A Case Study”, Wseas Transactions On Power Systems, ISSN: 1790-5060-Issue 1, Volume 4, January 2009. PRYSMIAN Cables and Systems, Catalogue Cables and Wires for the Installation, Berlin, Germany. PT.PLN(Persero),

Standar

Konstruksi

Sambungan Tenaga Listrik, buku 2, PT PLN

(PERSERO),Jalan

Trunojoyo

Blok M-I / 135, Kebayoran Baru, Jakarta Selatan, tahun 2010.

34


Evaluasi Jaringan Listrik Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Cokro Tulung Kabupaten Klaten

Recommend Documents