PENENTUAN KAPASITAS TRANSFORMATOR DAYA PADA PERENCANAAN GARDU INDUK (GI) SISTEM 70 KV (STUDI KASUS PEMBANGUNAN GARDU INDUK ENDE - ROPA MAUMERE)

Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012) Kupang, 13 Nopember 2012

PENENTUAN KAPASITAS TRANSFORMATOR DAYA PADA PERENCANAAN GARDU INDUK (GI) SISTEM 70 KV (STUDI KASUS PEMBANGUNAN GARDU INDUK ENDE - ROPA – MAUMERE) Agusthinus S. Sampeallo Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains Teknik Universitas Nusa Cendana Jalan Adisucipto-Penfui Kupang, Telp. (0380) 881557, HP. 081339442255 E-mail : [email protected]

ABSTRAK Salah satu peralatan utama yang ada di dalam Gardu Induk (GI) adalah transformator daya. Pada GI pembangkit, tansformator daya (step up transformer) berfungsi menaikkan tegangan sesuai dengan tegangan sistem transmisi dan setelah mencapai pusat-pusat beban pada GI beban tegangan tersebut diturunkan melalui trafo step down sesuai dengan tingkat kebutuhan konsumen. Dalam perencanaan pembangunan sebuah GI, aspek penting yang harus diperhatikan adalah penentuan kapasitas dari transformator daya yang akan pakai sesuai dengan kebutuhan beban jangka pendek maupun jangka panjang. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kapasitas dari transformator daya pada perencanaan GI Ropa, GI Ende, dan GI Maumere sesuai kebutuhan beban 20 tahun mendatang. Berdasarkan hasil perhitungan dan analisis diperoleh kapasitas transformator daya yang akan digunakan pada GI Maumere, Ende, pusat pembangkit Ropa dan distribusi di daerah Ropa sesuai beban puncak masing-masing: 2 x 20 MVA,70/20 kV; 2 x 40 MVA,70/20 kV; 2 x 10 MVA,20/70 kV dan 5 MVA,70/20 kV. Kata Kunci: Kapasitas Trafo Daya, Gardu Induk, Sistem 70 kV.

1.

PENDAHULUAN Dalam rangka pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Ropa di Kabupaten Ende, Pulau Flores, Provinsi Nusa Tenggara Timur (NTT) dengan kapasitas 2 x 7 MW, tentunya akan dirancang sistem tenaga listrik secara menyeluruh. Dalam hal ini, termasuk unsur-unsur pembangkitan, transmisi, distribusi, dan bersamaan dengan itu dirancang pula Gardu Induk (GI) yang merupakan titik-titik simpul dalam jaringan sistem tenaga listrik. PLTU Ropa akan melayani kebutuhan beban untuk daerah Ropa, Ende dan Maumere, karena itu direncanakan tiga buah GI, yakni di pusat pembangkit Ropa, Ende, dan Maumere. GI sebagai sub pembangkit berperan penting dalam penyaluran energi Listrik ke beban atau konsumen. Pembangunan GI disesuaikan dengan kondisi dan tempat dimana GI tersebut akan dibangun. Penentuan kapasitas dari GI tergantung pada tegangan atau daya yang dibangkitkan serta berapa banyak yang akan dipakai (daya untuk pemakaian sendiri), kapasitas dari sebuah GI sama dengan kapasitas transformator (trafo) yang akan dipakai di GI itu sendiri. Untuk menentukan kapasitas dari transformator daya yang akan di gunakan pada GI, maka dibutuhkan data beban puncak dari sistem atau daerah yang akan dilayani. Data beban puncak untuk jangka waktu tertentu diperoleh dengan melakukan peramalan

berbasis data-data historis seperti PDRB, jumlah penduduk dan data-data statistik lainnya dengan menggunakan berbagai macam software diantaranya DKL. Data hasil peramalan tersebut bisa digunakan untuk menghitung dan menentukan kapasitas transformator daya yang dibutuhkan di dalam suatu GI . 2.

METODOLOGI

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah kajian deskriptif melalui wawancara dan studi pustaka. Wawancara dilakukan dengan bagian perencanaan PT PLN (persero) wilayah NTT untuk mendapatkan data primer dan sekunder. Data primer berupa lokasi pembangunan GI, kapasitas pembangkit, sedangkan data sekunder berupa data historis milik PLN (data statistik). Dalam penelitian ini digunakan asumsi cos φ = 0,85, pembebanan trafo yang efektif, yaitu rating 20% – 80% dari kapasitas trafo dan pertumbuhan ekonomi 6%. Data primer dan sekunder yang diperoleh, diolah dengan komputer (simulasi) menggunakan software DKL 3.01 untuk mendapatkan prakiraan beban puncak dan kebutuhan energi listrik kota Ende, Maumere dan daerah Ropa. Berdasarkan data hasil simulasi, dilakukan perhitungan kapasitas trafo daya sesuai dengan beban puncak 20 tahun kedepan pada tiga gardu induk dimaksud.

T-197


3.

HASIL DAN DISKUSI

3.1 Gardu Induk Gardu Induk (GI) adalah suatu instalasi yang terdiri dari rel daya, peralatan hubung bagi, transformator, reaktor, peralatan ukur dan pengaman, yang merupakan bagian dari suatu sistem tenaga listrik yang fungsinya yaitu : menaikkan dan menurunkan tegangan sistem, memutus atau menyambungkan jaringan listrik dan melayani beban disekitar GI. Dilihat dari fungsinya, jenis gardu induk dibagi atas: gardu induk pembangkit, gardu induk hubung dan gardu induk beban. Berdasarkan konstruksinya, GI diklasifikasikan atas dua bagian, yaitu: GI pasangan luar (outdoor), yakni peralatan utama seperti trafo, peralatan hubung bagi, dan lain – lain semuanya dipasang diluar ruangan atau udara terbuka. Hanya peralatan kontrol, relai – relai, dan peralatan bantu saja yang dipasang didalam ruangan atau bangunan. Jenis pasangan luar memerlukan tanah yang luas, namun biasanya konstruksinya murah, dan pendinginannya murah. Karena itu GI ini biasa dipakai di pinggir kota di mana harga tanah murah. GI pasangan dalam (indoor), yakni peralatan utama maupun kontrolnya di pasang di dalam ruangan. Jenis GI pasangan dalam dipakai di pusat kota, dimana harga tanah mahal, dan di daerah pantai di mana ada pengaruh kontaminasi garam. Penentuan konstruksi apa yang yang akan di pakai bagi suatu GI tertentu, di tentukan oleh beberapa faktor seperti: keadaan lingkungan, estetika, biaya, keamanan dan keandalan. Susunan peralatan dalam suatu gardu induk seperti ditunjukkan pada Gambar 1, (Tobing, 2003).

Penggunaan trafo dalam sistem tenaga listrik memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap – tiap keperluan, misalnya : kebutuhan untuk tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh ( Zuhal, 1992). Dalam instalasi industri, transformator biasanya digunakan untuk menaikkan dan menurunkan tegangan dari suatu tingkat tegangan ke tingkat tegangan lainnya, misalnya dari tegangan menengah atau dari tegangan tinggi ke tegangan rendah. Bagian utama dari suatu trafo adalah inti, dua set atau lebih kumparan dan isolasi seperti diperlihatkan pada gambar 3,(Tobing, 2003). Transformator daya merupakan trafo dengan kapasitas pemindahan daya yang besar, misalnya trafo daya pada Gardu induk 5MVA, 70/20kV. Pada sistem tenaga listrik transformator daya biasa diklasifikasikan menjadi dua yaitu: transformator daya pada pusat-pusat pembangkit dan gardu induk yang disebut transformator distribusi. Transformator daya adalah titik awal penyaluran tenaga listrik yang tersebar ke pusat – pusat beban, disamping harganya mahal serta membutuhkan waktu yang lama dalam pemasangan atau pergantian bila terjadi kerusakan.

Gambar 2 Untai Ekivalen Transformator

Gambar 1 Diagram Satu Garis Suatu Gardu Induk

3.2 Transformator Daya Transformator (Trafo) adalah piranti listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik dan untai ekivalen dari suatu transformator diperlihatkan pada gambar 2, (Faulkenberry, et.all, 1996).

Gambar 3 Konstruksi Transformator

Persamaan dasar untuk tegangan induksi yang dibangkitkan di sisi primer dan sekunder adalah: (1) E1 = 4,44 fN1Ø (2) E2 = 4,44 fN2Ø Dengan : E1 = ggl kumparan primer

T-198


E2 = ggl kumparan sekunder N1 = jumlah belitan kumparan primer N2 = jumlah belitan kumparan sekunder f = frekuensi tegangan sumber Ø = fluks magnetik pada inti 3.3 Penentuan Kapasitas Transformator Penentuan kapasitas dari sebuah transformator harus berdasarkan beban yang dilayani. Dalam hal ini persentasi pembebanan transformator harus mendekati 80% kapasitas transformator. Transformator umumnya mencapai efisiensi maksimum (rugi – rugi trafo minimum ) dan persamaan 3 merupakan formula yang dapat digunakan untuk perhitungan rating transformator yang dipilih, (Warman, 2004):

(3)

Rating trafo = Pada pembebanan transformator adalah :

80%,

maka

kapasitas

Menurut Karmiata (2003), secara umum ada empat kelompok besar metode peramalan yang biasa digunakan perusahaan-perusahaan listrik dewasa ini, yaitu: analitis, ekonometri, kotak hitam (black box) dan gabungan analitis dan ekonometri (DKL 3.01) Peramalan beban dilakukan setelah peramalan kebutuhan energi listrik dilakukan. Pada dasarnya laju pertumbuhan kebutuhan energi sama dengan laju pertumbuhan beban rata-rata. Setelah peramalan kebutuhan energi listrik dan laju pertumbuhannya di peroleh, maka selanjutnya adalah meramalkan kondisi beban untuk beberapa tahun ke depan. Laju pertumbuhan energi listrik mempunyai harga yang sama dengan pertumbuhan energi rata-rata dengan demikian jika laju pertumbuhan energi listrik diketahui, maka laju pertumbuhan beban rata-rata juga diketahui. Peramalan beban yang terpenting adalah peramalan beban puncak pada kurva beban, baik pada kurva beban harian,mingguan, bulanan dan seterusnya. Hubungan antara beban puncak ( BP ) dan beban rata-rata ( BR ) adalah: BP ( n )

(4)

(5 )

LF = BR (n)

Dengan : MVA = beban transformator X = kapasitas transformator

Dengan : LF = Load Factor n = Tahun pengamatan

3.4 Model untuk Peramalan Model yang digunakan dalam peramalan harus dapat menggambarkan kaitan antara penjualan energi listrik dengan variabel lain yang ada dalam masyarakat seperti variabel pendapatan dan tingkat konsumsi masyarakat. Ada dua macam model pendekatan yakni: Model Mikro, model ini adalah model yang meninjau secara terperinci setiap komponen atau variabel yang mempunyai penjualan energi listrik. Model Makro, model ini adalah model yang meninjau secara umum dengan menyederhanakan variabel yang mempengaruhi penjualan energi listrik, dalam penyusunan ramalan ini dilakukan pembagian kebutuhan energi listrik secara sektoral yang meliputi: sektor rumah tangga, sektor komersial, sektor publik, dan sektor industri, (Sabri, 1991 ). 3.5 Peramalan Beban Peramalan pada dasarnya merupakan suatu dugaan atau perkiraan mengenai terjadinya suatu kejadian atau peristiwa di masa yang akan datang. Ramalan di bidang elektrifikasi pada dasarnya merupakan kebutuhan energy listrik (Watt jam) dan ramalan baban (Watt).

Pada kenyataannya harga LF tidaklah konstan dari tahun ke tahun karena berubah-ubahnya bentuk kurva bebannya. Apabila pertumbuhan faktor beban rata-rata tiap tahun ( mulai dari awal perhitungan sampai tahun yang pada saat itu besarnya faktor beban telah ditargetkan ) bisa dinyatakan dengan statu formulasi matematis, maka kondisi beban puncak tiap tahun bisa diramalkan. Faktor beban tiap tahun dapat dinyatakan dengan persamaan: (6) LF(n) = LF (O) . ( 1+ α )n dengan : LF(n) = Faktor beban pada tahun n, dimana pada tahun tersebut besarnya faktor beban telah ditargetkan. LF(0) = Faktor beban diawal tahun pengamatan α = Laju pertumbuhan faktor beban rata-rata mulai dari tahun awal pengamatan sampai tahun n. Sehingga besarnya beban puncak setiap tahun dan laju pertumbuhan biasanya bisa ditentukan jika persamaan beban rata-rata tiap tahun telah diperoleh. Karena pertumbuhan beban rata-rata persis sama dengan pertumbuhan kebutuhan energi listrik, maka rata-rata tiap tahun dapat dinyatakan dengan persamaan:

T-199


BR(n) = BR (0) (1+i )n

BP(n) = BP(0) . ( 1+ φ )

(7)

dengan i menyatakan pertumbuhan beban rata-rata tiap tahun atau pertumbuhan kebutuhan energi listrik ratarata tiap tahun. Kondisi beban puncak tiap tahun bisa dinyatakan dengan persamaan : BR(0) . ( 1+i ) n BP(n) =

(8)

(11)

Beban Puncak dan Load Faktor Beban puncak adalah beban tertinggi suatu sistem kelistrikan yang di capai dalam periode waktu tertentu sedangkan Load factor atau faktor beban adalah perbandingan beban rata – rata terhadap periode beban puncak dan dapat dinyatakan sebagai berikut :

LF(0) . ( 1+ α ) n

atau : BP(O) . ( 1 + φ ) =

Load factor = average load x T Peak load x T

BR(0) . ( 1+ i ) n _____________ (9) LF(0) . ( 1+ α ) n

Dimana T adalah waktu dalam perhari, minggu, bulan atau tahun.

dengan menyatakan laju pertumbuhan beban puncak rata-rata adalah : ( 1+ i ) n (10)

φ =

(12)

( 1+ α ) n Dengan diperolehnya laju pertumbuhan rata-rata beban puncak setiap tahun, maka besarnya beban puncak untuk beberapa tahun ke depan bisa diperoleh melalui persamaan berikut :

3.6 Hasil Simulasi Hasil simulasi software DKL (hasil prakiraan kebutuhan beban dan energi listrik sistem Maumere dan Ende) dan hasil perhitungan kapasitas trafo yang dibutuhkan sesuai beban puncak di Ende dan Maumere serta kebutuhan daya di GI Ropa dan sekitarnya untuk 20 tahun mendatang disajikan pada Tabel 1 sampai dengan 5.

Tabel 1 Hasil Prakiraan Kebutuhan Beban dan Energi Listrik Sistem Maumere Tahun 2007-2028 ========================== ======= ======== ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======== ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= Calendar Year 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 ========================== ======= ======== ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======== ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= Total Population (10^3) - Growth Rate (% ) Growth of Total GDP (% ) Electrification Ratio (%)

286.5 0.9 6.0 29.6

289.1 0.9 6.0 30.9

291.7 0.9 6.0 32.3

294.3 0.9 6.0 33.7

297.0 0.9 6.0 35.3

299.7 0.9 6.0 36.8

302.4 0.9 6.0 38.5

305.1 0.9 6.0 40.2

307.9 0.9 6.0 42.1

310.7 0.9 6.0 44.0

313.5 0.9 6.0 45.9

316.3 0.9 6.0 48.0

319.2 0.9 6.0 50.2

322.0 0.9 6.0 52.5

325.0 0.9 6.0 54.8

327.9 0.9 6.0 57.3

330.9 0.9 6.0 57.1

333.9 0.9 6.0 56.9

336.9 0.9 6.0 56.6

339.9 0.9 6.0 56.4

343.0 0.9 6.0 56.2

346.1 0.9 6.0 56.0

Energy Sales (GWh) - Growth Rate (% ) -- Residential -- Commercial -- Public -- Industrial

22.7 6.6 14.0 4.8 3.0 0.9

24.2 6.6 14.9 5.3 3.1 0.9

25.8 6.6 15.7 5.8 3.3 1.0

27.5 6.7 16.7 6.4 3.4 1.1

29.4 6.7 17.7 7.0 3.5 1.2

31.4 6.7 18.8 7.7 3.6 1.3

33.5 6.8 19.9 8.5 3.7 1.4

35.8 6.8 21.1 9.3 3.8 1.5

38.2 6.8 22.3 10.2 4.0 1.7

40.8 6.8 23.7 11.2 4.1 1.8

43.6 6.9 25.1 12.3 4.2 1.9

46.6 6.9 26.6 13.5 4.4 2.1

49.9 6.9 28.2 14.9 4.5 2.3

53.3 7.0 29.9 16.3 4.7 2.5

57.1 7.0 31.7 17.9 4.8 2.6

61.1 7.0 33.6 19.6 5.0 2.9

67.7 10.8 35.6 22.8 5.5 3.9

75.3 11.2 37.7 26.4 5.9 5.2

84.1 11.7 40.0 30.6 6.5 7.0

94.4 12.2 42.4 35.5 7.0 9.5

106.5 12.8 44.9 41.2 7.7 12.7

120.7 13.4 47.6 47.7 8.3 17.1

Power Contracted (MVA) -- Residential -- Commercial -- Public -- Industrial

18.8 12.5 3.2 2.7 0.5

19.8 13.2 3.4 2.8 0.5

20.9 13.9 3.6 2.9 0.5

22.0 14.7 3.7 3.0 0.6

23.2 15.5 4.0 3.1 0.7

24.4 16.3 4.2 3.2 0.7

25.7 17.2 4.4 3.3 0.8

27.1 18.2 4.6 3.4 0.8

28.5 19.2 4.9 3.5 0.9

30.0 20.2 5.1 3.7 1.0

31.6 21.3 5.4 3.8 1.1

33.3 22.5 5.7 3.9 1.2

35.1 23.7 6.0 4.1 1.3

36.9 25.0 6.3 4.2 1.4

38.9 26.4 6.7 4.4 1.5

41.0 27.8 7.0 4.5 1.6

41.6 27.9 7.4 4.6 1.6

42.2 28.1 7.8 4.7 1.6

42.9 28.2 8.2 4.8 1.6

43.6 28.4 8.7 4.9 1.6

44.3 28.5 9.1 5.1 1.6

45.1 28.7 9.6 5.2 1.6

Number of Customer -- Residential -- Commercial -- Public -- Industrial

18,392 16,930 716 727 19

19,383 17,854 755 753 21

20,428 18,829 796 780 22

21,529 19,857 840 808 25

22,690 20,940 885 837 27

23,913 22,083 933 867 29

25,202 23,289 984 898 32

26,562 24,560 1,037 930 35

27,995 25,900 1,093 963 38

29,505 27,314 1,152 998 41

31,097 28,805 1,214 1,034 45

32,776 30,377 1,279 1,071 49

34,545 32,035 1,347 1,109 53

36,410 33,784 1,420 1,149 57

38,375 35,628 1,496 1,190 62

40,448 37,573 1,576 1,232 67

40,754 37,767 1,660 1,260 67

41,066 37,962 1,748 1,288 67

41,384 38,158 1,841 1,317 67

41,709 38,356 1,939 1,347 67

42,041 38,554 2,042 1,377 67

42,379 38,754 2,151 1,408 67

26.1 26.1 13.0 53.0 6

27.8 27.8 12.8 53.3 6

29.5 29.5 12.6 53.5 6

31.4 31.4 12.4 53.8 7

33.5 33.5 12.2 54.1 7

35.6 35.6 12.0 54.3 7

38.0 38.0 11.8 54.6 8

40.4 40.4 11.6 54.9 8

43.1 43.1 11.4 55.2 9

45.9 45.9 11.2 55.4 9

49.0 49.0 11.0 55.7 10

52.3 52.3 10.8 56.0 11

55.8 55.8 10.6 56.3 11

59.5 59.5 10.4 56.6 12

63.5 63.5 10.2 56.8 13

67.9 67.9 10.0 57.1 14

75.0 75.0 9.8 57.4 15

83.3 83.3 9.6 57.7 16

92.8 92.8 9.4 58.0 18

104.0 104.0 9.2 58.3 20

117.0 117.0 9.0 58.6 23

132.4 132.4 8.8 58.9 26

Total Production (GW h) Energy Requirement (GWh) Station Use (% ) T & D Losses (% ) +) Load Factor (% ) Peak Load (MW)

========================== ======= ======== ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======== ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= ======= Skenario pertumbuhan 6%

T-200


Tabel 2 Hasil Prakiraan Kebutuhan Beban dan Energi Listrik Sistem Ende Tahun 2007-2028

Skenario pertumbuhan ekonomi 6% Tabel 3 Hasil Perhitungan Kapasitas Trafo yang Dibutuhkan Sesuai dengan Puncak di Maumere 20 Tahun Mendatang

No.

Tahun

Beban Puncak (MW)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

6,00 6,00 6,00 6,00 7,00 7,00 7,00 8,00 8,00 9,00 9,00 10,00

Cos φ

MVA

0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85

7,06 7,06 7,06 7,06 8,24 8,24 8,24 9,41 9,41 10,59 10,59 11,76

Kapasitas trafo yg dibutuhkan berdasarkan pembebanan maksimum 80% 100% 8,824 7,059 8,824 7,059 8,824 7,059 8,824 7,059 10,294 8,235 10,294 8,235 10,294 8,235 11,765 9,412 11,765 9,412 13,235 10,588 13,235 10,588 14,706 11,765

No.

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

T-202

Tahun

2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028

Beban Puncak (MW)

Cos φ

MVA

11,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 18,00 20,00 23,00 26,00

0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85

12,94 12,94 14,12 15,29 16,47 17,65 18,82 21,18 23,53 27,06 30,59

Kapasitas trafo yg dibutuhkan berdasarkan pembebanan maksimum 80% 100% 16,176 12,941 16,176 12,941 17,647 14,118 19,118 15,294 20,588 16,471 22,059 17,647 23,529 18,824 26,471 21,176 29,412 23,529 33,824 27,059 38,235 30,588


Tabel 4 Hasil Perhitungan Kapasitas Trafo yang Dibutuhkan Sesuai dengan Beban Puncak di Ende 20 Tahun Mendatang

No.

Tahun

Beban Puncak (MW)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

6,00 6,00 7,00 8,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00

Cos φ

MVA

0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85

7,06 7,06 8,24 9,41 9,41 10,59 11,76 12,94 14,12 15,29 16,47


No.

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Tahun

2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028

Beban Puncak (MW)

Cos φ

MVA

15,00 17,00 19,00 21,00 24,00 27,00 31,00 35,00 40,00 45,00 52,00

0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85

17,65 20,00 22,35 24,71 28,24 31,76 36,47 41,18 47,06 52,94 61,18


Tabel 5 Hasil Perhitungan Kebutuhan Beban di Ropa dan Pembebanan Transformator

Tahun

Pertumbuhan beban (%)

2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028

5 5 5 5 5 5 5 5

Beban puncak (MW)

Cos φ

MVA

2 2,1 2,205 2,31525 2,431013 2,552563 2,680191 2,814201

0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85

2,352941 2,470588 2,594118 2,723824 2,860015 3,003015 3,153166 3,310825

3.7 Penentuan Kapasitas Transformator Daya Gardu Induk Maumere Berdasarkan data hasil simulasi pada Tabel 1, beban puncak Maumere tahun ke – 20 atau tahun 2028 mencapai 26 MW atau 30,59 MVA. Pada pembebanan transformator 80%, maka dapat ditentukan kapasitas transformator :

sehingga kapasitas transformator daya yang butuhkan 20 tahun mendatang adalah 40 MVA,70/20 kV atau 2 X 20 MVA, 70/20 kV. Tetapi bila ditinjau dari load factor tahun 2028 yaitu : 58,9% maka kapasitas transformator yang dibutuhkan adalah : 18,01 MVA, 70/20 kV atau 20 MVA,70/20 kV atau 2 X10 MVA, 70/20 kV.

T-203

Kapasitas transformator yang dibutuhkan berdasarkan pembebanan maksimum Pembebanan Pembebanan 80% 100% 2,941176471 2,352941176 3,088235294 2,470588235 3,242647059 2,594117647 3,404779412 2,723823529 3,575018382 2,860014706 3,753769301 3,003015441 3,941457767 3,153166213 4,138530655 3,310824524

3.8 Analisis Pembebanan Transformator Daya Gardu Induk Maumere Pada tahun 1 (tahun 2008) beban puncak mencapai 6,00 MW atau 7,06 MVA. Bila diinginkan pembebanan maksimum trafo 80%, maka kapasitas trafonya 10 MVA, sehingga pembebanan trafo pada tahun 1 adalah :

Bila di lihat dari load factor tahun 2008 53,3%, maka kapasitas transformator yang dibutuhkan adalah 5MVA. Dengan cara yang sama, maka dapat ditentukan besarnya pembebanan transformator dan kapasitas transformator pada tahun ke-2 sampai dengan tahun ke20 dan hasilnya diperlihatkan pada Tabel 3. Pada Gambar 4 ditunjukkan kurva kapasitas trafo yang dibutuhkan di GI Maumere sesuai dengan beban puncak di Maumere.


berarti transformator bekerja dalam rating kerja efektif. Pada Tahun 2008 Load factor nya 49,2%, maka kapasitas trafo yang dibutuhkan hanya 5 MVA. Dengan cara yang sama, maka dapat ditentukan besarnya pembebanan trafo dan kapasitas trafo pada tahun ke-2 sampai dengan tahun ke-20 dan hasilnya diperlihatkan pada Tabel 4. Pada Gambar 5 ditunjukkan kurva kapasitas trafo yang dibutuhkan sesuai beban puncak di Ende. Gambar 4 Kurva Kapasitas Trafo Sesuai Beban Puncak GI Maumere

Dari Gambar 4 dapat dilihat bahwa dengan adanya kenaikan beban di Maumere, maka kapasitas trafo yang dibutuhkan juga harus ditambahkan. Sumbu y menunjukkan kapasitas trafo (MVA), dan sumbu x menunjukkan beban puncak yang terjadi sampai Tahun 2028. Persamaan y = 1,9958x2 -5,063x + 12,647, menunjukkan bahwa jika beban puncak tetap tidak mengalami pertumbuhan sejak awal tahun, maka kapasitas trafo yang dibutuhkan, yaitu 12,647 MVA, sedangkan bila ada pertumbuhan beban, maka kapasitas trafo harus ditambahkan. Pada tahun ke ke – 20 yaitu Tahun 2028 beban di Maumere mencapai 26 MW atau 30,59 MVA, maka kapasitas trafo yang dibutuhkan, yaitu 38,235 MVA atau mendekati 40 MVA. Penentuan Kapasitas Transformator Daya Gardu Induk Ende Berdasarkan data hasil simulasi pada tabel 2, beban puncak Ende tahun ke – 20 atau tahun 2028 mencapai 52 MW atau 61,18 MVA. Pada pembebanan transformator 80%, maka dapat ditentukan kapasitas transformator yaitu :

sehingga kapasitas transformator daya yang dipakai 20 tahun mendatang adalah 80 MVA atau 2 X 40 MVA. Tetapi bila dilihat load factor pada tahun tersebut yaitu sebesar 54,4%, maka kapasitas trafo yang dibutuhkan adalah : 33,28 MVA atau 35 MVA. 3.9 Analisis Pembebanan Transformator Daya pada Gardu Induk Ende Pada tahun ke-1 (2008) beban puncak mencapai 6 MW atau 7,06 MVA, jika diinginkan pembebanan maksimal transformator 80%, maka kapasitas transformator yang dibutuhkan 10 MVA. Kemudian pembebanan transformator pada tahun ke - 1 adalah :

Gambar 5 Kapasitas Trafo sesuai Beban GI di Ende

Dari kuva pada Gambar 5, sumbu y menunjukkan kapasitas trafo yang dibutuhkan pada GI Ende, sedangkan sumbu x menunjukkan beban puncak yang terjadi di Ende sampai 20 tahun mendatang. Dari persamaan y = 5,1471x2 – 14,853x + 20,294, terlihat bahwa angka 20,294 merupakan konstanta dan ini menunjukkan bahwa bila tidak terjadi pertumbuhan beban di Ende, maka kapasitas trafo yang di butuhkan yaitu 20,294 MVA. Pada tahun ke 20 beban puncak di Ende mencapai 52 MW maka kapasitas trafo yang dibutuhkan pada GI Ende yaitu 76,5 MVA atau mendekati 80 MVA. 3.10 Penentuan Kapasitas Transformator Daya Gardu Induk Ropa Untuk menentukan kapasitas tansformator daya pada GI Ropa, maka dilihat dari kapasitas pembangkit. Kapasitas transformator di GI Ropa dapat di tentukan berdasarkan kapasitas pembangkit yaitu, 2 x 7 MW, maka kapasitas transformator di G I Ropa adalah 2 x 10 MVA. Sedangkan untuk menentukan kapasitas transformator daya untuk distribusi di Ropa caranya sama dengan penentuan kapasitas transformator daya pada G I Maumere dan G I Ende. Data yang di dapat dari PLN Wilayah NTT, beban puncak untuk Ropa tahun 2021 adalah 2 MW atau 2,353 MVA. Hasil perhitungan pertumbuhan beban Ropa 20 tahun mendatang dapat dilihat dari Tabel 5 di atas. Dari tabel tersebut di dapat beban puncak Ropa tahun ke – 20 atau Tahun 2028 mencapai 2,814 MW atau 3,310 MVA dengan Cos φ 0,85. Pada pembebanan transformator 80%, maka dapat ditentukan kapasitas transformator =

T-203


sehingga kapasitas transformator daya yang dipakai 20 tahun mendatang adalah 5 MVA, 70/20 kV. Pada Gambar 6 ditunjukkan kurva kebutuhan kapasitas trafo sesuai beban puncak yang terjadi di Ropa.

Gambar 6 Kapasitas Trafo sesuai Beban GI di Ropa

Dari Gambar 6 dapat dilihat bahwa dengan adanya kenaikan beban di Ropa, maka kapasitas trafo nya pun harus di tambahkan. Persamaan y = 0,0042x2 + 0,1334x + 2,8043 menunjukkan bila tidak ada pertumbuhan beban di Ropa, maka kapasitas trafo yang dibutuhkan 2,8043 MVA. Pada tahun ke -20 atau Tahun 2028 beban puncak di Ropa mencapai 2,8 MW, maka kapasitas trafo yang dibutuhkan adalah : 4,1 MVA atau 5 MVA. Sumbu y adalah kapasitas trafo yang dibutuhkan bila beban bertambah sedangkan sumbu x menyatakan beban puncak yang terjadi di Ropa. Jumlah beban puncak total untuk sistem Ropa-Enda- Maumere 20 tahun mendatang adalah : 80,8 MW atau 95 MVA. 4.

SIMPULAN

Berdasarkan hasil analisis, maka disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1. Beban puncak dan faktor beban (load factor) di Maumere sampai Tahun 2028 mencapai 26 MW atau 30,59 MVA dan 58,9 %. Kapasitas transformator daya pada GI Maumere sesuai kebutuhan beban 20

tahun mendatang yaitu: 40 MVA, 70/20 kV atau 2 X 20 MVA, 70/20kV. Pada tahap awal dipasang sebuah trafo 20 MVA sampai pada Tahun 2021 karena pada tahun tersebut dibutuhkan kapasitas trafo 19,118 MVA. 2. Beban puncak dan faktor beban (load factor) di Ende sampai Tahun 2028 mencapai 52 MW atau 61,18 MVA dan 54,4 %. Kapasitas transformator daya yang dibutuhkan pada GI Ende sesuai pertumbuhan beban 20 tahun mendatang adalah 74,471 MVA, sehingga disiapkan trafo dengan kapasitas 80 MVA atau 2 X 40 MVA, 70/20 kV. 3. Kapasitas transformator daya pada GI Ropa sesuai kapasitas pembangkitnya, yaitu 2 X 10 MVA sedangkan untuk distribusi listrik di daerah Ropa, disiapkan trafo dengan kapasitas 5 MVA, 70/20 kV, sesuai dengan kebutuhan beban puncak 20 tahun mendatang. 4. Jumlah total beban puncak sistem 70 kV Ropa – Ende – Maumere 20 tahun mendatang adalah : 80,8 MW atau 95 MVA (dibutuhkan kapasitas trafo 100 MVA). 5.

PENGHARGAAN DAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih disampaikan kepada PT. PLN (Persero) wilayah NTT khususnya bagian perencanaan dan Andy W. Njola yang telah banyak membantu dalam pengambilan dan pengolahan data sehingga makalah ini dapat diselesaikan dengan baik. DAFTAR PUSTAKA Faulkenberry, L.M., Coffer W, Electrical Power Distribution and Transmission, Prentice-Hall Inc., New Jersey : 108-131. 1996. Kadir, Abdul, Transformator, PT Alex Media Competindo, Jakarta : 85-90. 1989. Karmiata, Putu, Prakiraan Daftar Kebutuhan Listrik (DKL) 3.01, 2003, PT. PLN (Persero), Jakarta, 15-20. Sabri, Yusra, Konsep Perencanaan Sistem Distribusi dan Peramalan Beban, Kerjasama PLN – ITB. 1991. Tobing, L. Bonggas, Peralatan Tegangan Tinggi, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta : 2-4. 2003. Warman, Eddy, Penentuan Rating Transformator, USU, Medan : 15-20. 2004. Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, Gramedia, Jakarta : 43-45. 1991.

T-204

PENENTUAN KAPASITAS TRANSFORMATOR DAYA PADA PERENCANAAN GARDU INDUK (GI) SISTEM 70 KV (STUDI KASUS PEMBANGUNAN GARDU INDUK ENDE - ROPA MAUMERE)

Recommend Documents