Jurnal Cartenz, Vol.4, No. 6, Desember 2013
ISSN 2088-8031
PERHITUNGAN JATUH TEGANGAN SUTM 20 KV PADA PENYULANG SOKA DI PT. PLN ( PERSERO ) CABANG JAYAPURA
Parlindungan Doloksaribu Dosen Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Cenderawasih
Abstrak Jatuh tegangan biasanya paling besar terjadi pada saluran distribusi. Hal ini diakibatkan arus dan impedansi saluran. Besar kecilnya jatuh tegangan sangat mempengaruhi kualitas layanan ke beban atau pelanggan. Jatuh tegangan yang terlalu besar akan mengakibatkan gangguan pada peralatan pelanggan. Oleh karena itu PLN telah membuat ambang batas jatuh tegangan (SPLN No. 1/ 1995) yaitu 10 % dari tegangan nominal. Penelitian bertujuan untuk mengetahui seberapa besar jatuh tegangan yang terjadi pada Penyulang Soka. Metode yang dilakukan adalah menggunakan data sekunder dari pihak PLN Cabang Jayapura dan data primer berdasarkan pengukuran langsung dan kemudian dilakukan perhitungan jatuh tegangan. Hasil dari perhitungan jatuh tegangan menunjukkan total jatuh tegangan penyulang Soka adalah 84,37 Volt atau sekitar 0,42 % dari tegangan nominal. Itu artinya jatuh tegangan yang terjadi masih jauh dari ambang batas Standard PLN. Besar jatuh tegangan bervariasi untuk setiap seksi dalam saluran. Jatuh tegangan terbesar terjadi pada seksi III – IV yaitu 25,52 Volt sedangkan nilai jatuh tegangan terkecil terjadi pada seksi IV – E yaitu 0,07 Volt, Kata kunci: jatuh tegangan, saluran distribusi, tegangan nominal
I.
PENDAHULUAN Perkembangan sistem kelistrikan saat ini telah mengarah pada peningkatan efisiensi dalam penyaluran energi listrik. Salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi yaitu dengan mengurangi rugi daya dan meminimalkan drop tegangan pada jaringan. Drop tegangan pada sistem distribusi dapat terjadi pada jaringan tegangan menengah (JTM), transformator distribusi, jaringan tegangan rendah (JTR) dan saluran rumah. Ada kalanya, kualitas tegangan yang diterima pelanggan tidak maksimal. Tegangan yang terlalu rendah akan mengakibatkan alat-alat listrik tidak dapat beroperasi sebagaimana mestinya. Salah satu mutu dari pelayanan adalah kondisi tegangan yang terjaga guna mendapatkan mutu daya dan energi semaksimal mungkin. Penyulang Soka SUTM 20 kV merupakan salah satu penyulang yang sumbernya dari PLTD Waena. Pemilihan penyulang ini adalah dikarenakan penyulang
ini meyuplai daerah beban yang cukup padat penduduk yaitu daerah Waena sampai Abepura. Hal ini memungkinkan terjadinya jatuh tegangan dan rugi-rugi yang cukup besar pada ujung jaringan. II. JATUH TEGANGAN Jatuh tegangan merupakan besarnya tegangan yang hilang pada suatu penghantar. Besarnya jatuh tegangan dinyatakan baik dalam persen atau dalam besaran Volt. Perhitungan jatuh tegangan praktis pada batas-batas tertentu dengan hanya menghitung besarnya tahanan masih dapat dipertimbangkan, namun pada saluran tegangan menengah masalah indukstansi harus diperhitungkan karena nilainya cukup berarti. Rangkain ekivalen jaringan satu phasa dapat ditunjukkan pada gambar berikut :
51
Jurnal Cartenz, Vol.4, No. 6, Desember 2013 R
XL
ISSN 2088-8031
3. DATA PENELITIAN
P+jQ
3.1 DIAGRAM SATU PENYULANG SOKA Vk
Vt
GARIS
Beban
Gambar 1. Rangkaian Ekivalen Jaringan satu phasa.
Penyebab Terjadinya Jatuh Tegangan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu: a. Tahanan saluran b. Arus saluran c. Faktor daya ( Cos φ ) Besar jatuh tegangan pada saluran dapat dirumuskan dengan: ∆V = I ( R . cos φ + X . sin φ ) L dimana: I = Arus beban ( Ampere ) R = Tahanan rangkaian ( Ohm ) X = Reaktansi rangkaian ( Ohm ) L = Panjang Saluran (Meter) Perusahaan listrik Negara ( PLN ) mengeluarkan ketentuan mengenai batas standard tegangan yang aman untuk pelanggan (SPLN No. 1 Tahun 1995), yaitu maksimum ± 5 % dan minimum – 10 % dari tegangan nominal.
Gambar 2. Diagram satu garis penyulang Soka
52
Jurnal Cartenz, Vol.4, No. 6, Desember 2013
ISSN 2088-8031
2.2 Data Hasil Pengukuran pada Gardu Distribusi Tabel 1. Hasil pengukuran di setiap Gardu Distribusi No
No. gardu
Kode gardu (Huruf)
KVA Nominal
Arus Beban (A)
Cos φ
Sin φ
1
46
B
RS Dian Harapan
200
5,8
0,98
0,19
2
49
C
Komp. SPG
50
1,4
0,9
0,43
3
132
D
Depan.Taruna Bhakti
100
2,9
0,94
0,34
4
41
E
Komp.Zipur X
100
2,9
0,97
0,24
5
19
F
Den intel Waena
250
7,2
0,95
0,31
6
139
G
Depan karang P.bln
100
2,9
0,97
0,24
7
146
H
Rudy dom P.bln
200
5,8
0,95
0,31
8
150
I
Hola plaza
800
5,8
0,95
0,31
9
39
J
Jl. Sosial P. bulan
200
5,8
0,96
0,28
10
136
K
SMP advent
100
2,9
0,93
0,36
11
67
L
Lapangan trikora
160
4,6
0,97
0,24
12
20
M
PLN P. bulan
200
5,8
0,95
0,31
13
21
N
Perumnas IV luar
100
2,9
0,88
0,47
14
22
O
Perumnas IV dalam
400
11,5
0,93
0,36
15
23
P
Akes P. bulan
100
2,9
0,97
0,24
16
114
Q
Organda 2
160
4,6
0,93
0,36
17
24
R
Organda 1
100
2,9
0,92
0,39
Alamat gardu
2.3 RESISTANSI PENGHANTAR Penghantar yang digunakan pada saluran distribusi (penyulang) Soka adalah jenis AAAC dengan ukuran penampang 2 penghantar 70 mm dan 150 mm2. Besar resistansi dan reaktansi penghantar AAAC adalah:
No.
1 2
Jenis Penghantar AAAC 70 mm2 AAAC 150 mm2
Resistansi Penghantar Pada 300C ( Ohm/Km )
Reaktansi pada F = 50 Hz (Ohm/Km)
0,455
0,340
0,234
0,300
Penghantar yang menggunakan ukuran penampang 70 mm2 dan penghantar yang menggunakan penampang 150 mm2 ditunjukkan Gambar 4 berikut yang merupakan penyederhanaan dari diagram satu garis peyulang Soka.
53
Jurnal Cartenz, Vol.4, No. 6, Desember 2013
ISSN 2088-8031
Gambar 4. Penyederhanaan kedua Diagram Satu Garis Penyulang Soka
Gambar 3. Penyederhanaan pertama diagram satu garis penyulang Soka
Gambar 3 menunjukkan penyulang Soka dapat dibagi menjadi 14 bagian/seksi (I sampai dengan XIV) berdasarkan letak dan banyaknya gardu distribusi. Garis biru merupakan penyulang yang menggunakan penghantar ukuran 150 mm2, sedangkan garis merah merupakan penyulang yang menggunakan penghantar ukuran 70 mm2. 4. PERHITUNGAN BESAR JATUH TEGANGAN 4.1 MENGHITUNG ARUS SALURAN Setelah arus beban di setiap gardu diketahui seperti ditunjukkan pada pada tabel 1, maka selanjutnya adalah menghitung nilai arus saluran di tiap seksi dengan menyederhanakan kembali diagram satu garis penyulang Soka seperti ditunjukkan pada gambar 5 berikut.
Dalam perhitungan arus pada rangkaian listrik paralel seperti pada umumnya, maka perhitungan diawali dari ujung saluran (I14 ), seterusnya sampai diperoleh arus I1. Besarnya arus-arus tersebut dapat dapat diurutkan sebagai berikut: I14 = IR I13 = IQ + I14 I12 = IP+ I13 I11 = IN + IO + I12 I10 = IM + I11 I9 = IJ + IK + IL + I10 I8 = II + I9 I7 = IH + I8 I6 = IG + I7 I5 = IF + I6 I4 = IE + I5 I3 = ID + I4 I2 = IC + I3 I1 = IB + I2 I15 = IK + IL Contoh perhitungan: I14 = IR = 2,9 Ampere I13 = IQ + I14 = 4.6 (0,93 + j0,37) + 2,9 (0,92 + j0,39) = (4.278 + jl,702) + (2,668 + j1,131) = 6.946 + j2,833 = 7,50∟22,18º Ampere (cosφ 0,92) Dengan menggunakan cara yang sama maka akan diperoleh nilai arus yang lain seperti ditunjukkan pada Tabel 2 berikut.
54
Jurnal Cartenz, Vol.4, No. 6, Desember 2013 Tabel 2. Hasil Perhitungan Arus N o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Seksi A– I I– II II – C II – III III – IV IV – E IV – V V– F V– VI VI – VII VII – VIII VIII –I VIII – IX IX – K K– L IX – X X– XI XI – O XI XII XII XIII XIII XIV
Arus Salura n
Besar Arus (Amper e)
I1
78,21
0,92
0,39
I2
72,61
0,92
0,39
IC
1,4
0,9
0,43
I3
71,28
0,92
0,39
I4
68,34
0,93
0,36
IE
2,9
0,97
0,24
I5
65,43
0,93
0,36
IF
7,2
0,95
0,31
I6
58,22
0,93
0,36
I7
55,32
0,93
0,36
Panjan g Salura n (Km) 0,234 0,244 0,182 0,171 1,147 0,03
49,50
0,93
0,36
II
5,8
0,95
0,31
I9
43,69
0,93
0,36
I15
7,48
0,95
0,31
IL
4,6
0,97
0,24
I10
30,51
0,92
0,39
I11
24,75
0,92
0,39
IO
11,5
0,93
0,36
I12
10,36
0,93
0,36
I13
7,50
0,92
0,39
0,155 0,845
2,9
0,92
0,39
( ) Contoh perhitungan: ΔV XIII – XIV = 2,9 [ (0,455 x 0,92) + ( 0,340 x 0,39) ] x 0,2 = 0,32Volt Dengan cara yang sama, maka diperoleh besar jatuh tegangan untuk setiap seksi yang ditunjukkan pada Tabel 3 berikut. Tabel 3. Hasil Perhitungan Jatuh Tegangan
No
Seksi
Jarak (Km)
ΔV (Volt)
1
A–I
0,234
6,08
2
I – II
0,244
5,88
3
II – C
0,182
0,14
0,04
0,03
4
II – III
0,171
4,05
0,156
5
III – IV
1,147
25,52
0,53
6
IV – E
0,08
0,07
0,296
7
IV – V
0,293
6,12
8
V–F
0,155
0,60
0,38
9
V – VI
0,845
16,01
0,345
10
VI – VII
0,04
0,72
0,32
11
VII – VIII
0,126
2,03
12
VIII – I
0,08
0,15
13
VIII– IX
0,156
2,22
14
IX – K
0,530
1,25
15
K–L
0,296
0,40
16
IX – X
0,380
3,85
17
X – XI
0,345
4,70
18
XI – O
0,320
2
19
XI - XII
0,2
1,13
20
XII - XIII
0,36
1,49
21
XIII - XIV
0,2
0,32
TOTAL
84,73
0,20 0,36 0,20
I14
4.2. PERHITUNGAN JATUH TEGANGAN Perhitungan jatuh tegangan di tiap seksi dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan:
0,293
0,126 I8
ISSN 2088-8031
Perbedaan jatuh tegangan yang signifikan tiap seksi, dapat diperlihatkan pada gambar grafik sebagai berikut :
55
Jurnal Cartenz, Vol.4, No. 6, Desember 2013
ISSN 2088-8031
30 25.52 25 20 16.01 15 10 6.12
6.085.88
4.05
5
0.14
2.22 2.03 1.25 0.4 0.72 0.15
0.6
0.07
3.85 4.7 2 1.131.49 0.32 XIII - XIV
XII - XIII
XI - XII
XI – O
X – XI
IX – X
K–L
IX – K
VIII– IX
VIII – I
VII – VIII
VI – VII
V – VI
V–F
IV – V
IV – E
III – IV
II – III
II – C
I – II
A–I
0
jatuh tegangan
Gambar 5.Grafik Jatuh Tegangan
Gambar 5 menunjukkan, jatuh tegangan paling besar terjadi pada seksi III – IV yaitu 25,52 Volt. Hal ini disebabkan karena panjang penghantar dari III – IV merupakan penghantar terpanjang dari semua seksi yaitu 1,147 Km. Sedangkan untuk nilai jatuh tegangan terkecil berada pada seksi IV – E yaitu 0,07 Volt. Walaupun seksi IV – E bukan merupakan penghantar terpendek tapi seksi ini memiliki nilai jatuh tegangan yang terkecil dari semua seksi. Hal ini disebabkan arus pembebanan di seksi IV – E hanya 2,9 Ampere, selain itu kecilnya jatuh tegangan juga disebabkan oleh resistansi penghantar, karena pada seksi ini digunakan penghantar ukuran 150 mm2 yang nilai resistansinya lebih kecil dari penghantar ukuran 70 mm2. Apabila dibandingkan dengan seksi terpendek yaitu seksi VI – VII dengan jarak 0,04 Km, akan tetapi seksi ini memiliki arus pembebanan yang besar yaitu 55,32 Ampere. Jadi selain pengaruh jarak penghantar, nilai jatuh tegangan juga dapat dipengaruhi oleh arus pembebanan. Dari hasil perhitungan jatuh tegangan pada penyulang Soka, didapat nilai jatuh tegangan total yaitu 84,73 Volt. Jadi persentase jatuh tegangan adalah: x 100% = 0,42 % ΔV % =
Persentase jatuh tegangan di ujung jaringan kurang lebih 0,42 % masih dibawah 10 % yang merupakan standar yang diizinkan SPLN. 5. KESIMPULAN Berdasarkan pembahasan dan hasil perhitungan yang diperoleh, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Nilai jatuh tegangan terbesar terjadi pada seksi III – IV yaitu 25,52 Volt. Sedangkan nilai jatuh tegangan terkecil terjadi pada seksi IV – E yaitu 0,07 Volt. 2. Seksi III – IV merupakan daerah dengan nilai jatuh tegangan tertinggi, hal ini utamanya disebabkan jarak penghantar yang merupakan penghantar terpanjang diantara seksi-seksi lainnya, yaitu 1,147 Km. 3. Seksi IV – E adalah daerah dengan nilai jatuh tegangan terendah dengan nilai arus pembebanan yang kecil serta nilai resistansi penghantar yang kecil 4. Dari hasil perhitungan total jatuh tegangan, didapat nilai jatuh tegangan yang relativ kecil yaitu 84,73 Volt atau dalam persentase yaitu 0,42 %. Artinya jatuh tegangan tersebut masih memenuhi Standard PLN. 56
Jurnal Cartenz, Vol.4, No. 6, Desember 2013
ISSN 2088-8031
DAFTAR PUSTAKA Arismunandar A, Kuwahara S. 1979. Teknik Tenaga Listrik . Jakarta: Penerbit Pradya Paramitha. Hutauruk ,TS. 1985. Transmisi Daya Listrik . Jakarta :Erlangga. Kadir, Abdul. 2000. Distribusi dan Utilisasi Tenaga Listrik. Jakarta: Universitas Indonesia (UI Press). PT.PLN (PERSERO).1998, “Pembekalan Uji Kompetensi Bidang Distribusi”. Sulawesi Selatan: DIKLAT Makassar. Utama, Satriya, NP. 2008 “Memperbaiki Profil Tegangan Distribusi Primer Dengan Kapasitor Shunt“ Jurnal Teknologi Elektro. 7 (1),48 Syukri, Mahdi. 2005,” Perhitungan Drop Tegangan Pada Jaringan Distribusi Primer Banda Aceh”. Jurnal Rekayasa Kuala.
Elektrika
Universitas
Syiah
57
