BADAN PERGURUAN NASRANI MEDAN Jl.Kapten Pattinrura hlo.16 Telp.05'l - 4536234 Med*n AS r-tlt * "":ei! :
bpnm?***@gmai!.e*m website : nasra n i-bp.co,icl
PENGELCILA BULLETIN PENDIDIKAN
BADAN PERGURUAN NASRANI MEDAN Pembina Kartini B. Sirait/Ketua BPNM
-
ex Officio
Penasehat PH. BPNM Penanggung Jawab Anggota BPNM Ketua Dewan Redaksi Prof. DR. lr. Bilter Sirait, MS
Wakil Ketua Dewan Redaksi Drs. A. S. Panjaitan Sekretaris Dewan Redaksi lr. T. M. Napitupulu
Anggota Dewan Redaksi Prof. DR. lr. Edison Purba Prof. Drs. Motlan Sirait, MSc, PhD Drs. R. Malau Drs. J. Sitohang, MPAK D. A. Saragih, SE, Ak Dra. R. Sidebang, PAK Kepala-kepala Sekolah BPNM
Penerbit Badan Perguruan Nasrani Medan Sekretariat Jhonson Panjaitan T. Simamora Alamat Redaksi No. L6 Telp. 4536234 Medan Kapt. Pattimura Jln. Pencetak USU Press
Gedung jl. Universitas No. 9 kampus F
USU, Medan, lndonesia Telp. (061) 8213737, Fax (0.51) 8213737
BULETIN PENDIDIKAN Volume 2, Nomor 2, Oktober 2Ot2 ISSN ISSN
:2088 - 1819
elektronik : 2088 - L827
DAFTAR ISI
lll
Pengaruh Penanggulangan Kemiskinan Terhadap Kehidupan Sosial dan Ekonomi Masyarakat untuk Pengembangan Pendidikan Asmina Herawaty Sinaga
47
Korelasi Antara Sikap Ilmiah dengan Penguasaan Konsep Fisika pada Materi Pokok Fluida Statis Siswa Kelas XI IPA SMA Nasrani I Medan Semester Genap Tahun Pelajaran 201312014 The Correlation Between Scientific Attitude with Physics Concepts Mastery on The Subject Matter of Static Fluid Class XI IPA SMA Nasrani I Medan of Even Semester of Academic Year 201312014 Bajongga Silaban
5l
Perolehan Kembali Kitosan Terkompleks Besi (II) Menggunakan Pengkelat Sitrat dan Oksalat Recovery Complexes Chitosan of Feurum (II) using Chelating Citric and Oxalic Pantas Silaban
Mutu Pendidikan Tanggungjawab Bersama K Br Sirait, R.Malau, dan Bilter A. Siruit
69
Perhitungan Pendekatan Rugi-Rugi Daya dan Tegangan pada Jaringan Tegangan Rendah
Leonardus Siregar ......
74
Implementasi Komunikasi Interpersonal Pimpinan di Perguruan Tinggi Cendana Medan
Mangihut Tampubolon ................
Mineral Tubuh, Fungsi dan Efeknya Agnes Imelda
Manurung
..
93
Penjadwalan Utang Menurut Undang-Undang No. : 37 Tahun 2004Tentang Kepailitan Sada
Arih
Sembiring
Petunjuk Penulisan Naskah untuk Buletin Pendidikan
97
BPNM.
103
ill
Buletin Pendidikan Badan Perguruan Nasrani Medan
PERIIITUNGAN PENDEKATAN RUGI.RUGI DAYA DAN TEGANGAN PADA JARINGAN TEGAI\GAN RENDAH Leonardus Siregar Dosen Tetap Prodi Teknik Elektro Univ. HKBP Nommensen Medan
Ahstract the Calculate the losses in the secondary distribution network is very complicated, because the current flowing along formula this on Based assumptions. some using by formula in the a decline that created great. For network is not as in the power losses in the network can be calculated. If the loads are connected to the three-phase system is not causing flows, balance, then the sum ofthe three phase currents are no longer equal to zero, or the zero wire current power losses in the wire. This is what makes the overall power loss in the network are getting more than is allowed' in this study of the current measured at each phase wire and also large currents in wires zero. The measurement results are used of course is the result recorded by the District Sibolga Branch PLN Buts Tapian Nauli.
Keywords: unbalqnced loading, power losses, voltage drop, load evenly distributed 1.
PENDAHULUAN
2. TINJAUAN PUSTAKA
Sistem daya listrik tiga phasa selalu 2.1. Pembebanan Jaringan Distribusi Tegangan Rendah dirancang sedemikian rupa, sehingga beroperasi Dari sekunder transformator dihubungkan dalam dengan beban-beban setimbang. Namun jaringan sepanjang beban yang dilayani' dengan prakteknya hal itu tidak dijumpai, terutama untuk Jaringan ini ditopang dengan tiang-tiang listrik beban-beban satu fasa seperti beban rumah tangga. Dengan demikian dapat dinyatakan bahwa pembebanan dari suatu trafo sekunder adalah sistem tidak setimbang.
dengan
jarak tertentu dan
beban'beban
dihubungkan ke jaringan di tiang-tiang penopang tersebut.
Beban yang dihubungkan ke jaringan Pada sistem tidak setimbang, jumlah ketiga arus fasa tidak sama dengan nol, sehingga tegangan rendah adalah beban rumah tanggayang ada arus yang mengalir pada kawat netral. Arus dihubungkan dari tiang penopang. Tentu beban ini tentu menimbulkan rugi-rugi daya pada kawat yang terhubung ke setiap fasa dibuat sedemikian sehingga pembebanan dari masing-masing kawat netral tersebut. fasa menjadi sama atau setimbang. sepanjang yang di mengalir Besar arus Ada dua macam pembebanan dari kawat kawat jaringan tidaklah sama, karena beban-beban jaringan ini yaitu pembebanan terpusat dimana hanya dihubungkan pada tiang-tiang penopang jaringan saja. Jidi dapat dikatakan bahwa besar semua beban yang ada dihubungkan pada satu u*, pada plong pertima lebih besar dari besar titik. Jenis pembebanan yang kedua adalah beban terdistribusi merata, artinya bahwa beban-beban arus di plong tedua, dan seterusnya semakin kecil dihubungkan pada titik tertentu dengan jarak yang rugibesarnya hingga plong terakhir. Sementara jaringan adalah sama. Secara umum bahwa pembebanan dari *gi-yuttg terjadi di sepanjang jaringan tegangan rendah adalah pembebanan jaringan. tcuaOrat arus dikali tahanan total kawat Karena besar arus berbeda-beda di sepanjang terdistribusi merata. jaingan, maka sangat sulit menghitung rugi-rugi 2.2. Rugi-Rugi Daya dan Jatuh Tegangan daya keseluruhan dari kawat tersebut. Bila semua kawat jaringan terdiri dari dalam Untuk menghitung rugi-rugi daya dan ukuran yang sama dengan tahanan penelitian ini akan diturunkan suatu rumus dengan bahan menggunakan beberapa asumsi. Dengan kawat Rp, maka rugi-rugi daya pada jaringan demikiam sebagai hasil perhitungan yang distribusi tiga fasa dapat ditulis dalam bentuk : diperoleh bukanlih hasil sebenarnya akan tetapi lP: Ifr Rk + I3 & + I+ Rk + Is2 R............. (1) merupakan hasil
pendekatan.
dimana AP : rugi-rugi daya total pada jaringan (watt) R1 : resistansi kawat jaringan (Ohm) Ip, Is, 11, Ie = besar arus pada masingmasing
kawat (A)
74
Buletin Pendidikan Badan Perguruan Nasrani Medan
setimbang, maka jumlah arus fasa sama dengan nol, atau arus Is : 0, sehingga rugirugi daya pada kawat netral sama dengan nol dan besar arus pada ketiga fasa adalah sama. Bila Ip : Is : Ir: I, maka :
Y*Yt _ x-)(1 Yz-Vt xz-xt y-lr : *-o In-lr L-0
Bila beban
AP:
3I2
atau
v:
Rk
Q) Jatuh tegangan (drop voltage) pada jaringan dari masing masing phasa adalah -h
- Ir) L
*Ir
:
AvR: Lzk
AVr: I, Zo .Vr:
x(ln
maka Zu
(4)
dengan
AVr, AVn, AV* :
jatuh tegangan pada pasa R,
S
dan T
Rumus rugi-rugi pada jaringan distribusi sekunder seperti dinyatakan dalam persamaan (2) dan (3) berlaku untuk beban hubungan bintang 4 kawat, hubungan bintang 3 kawat maupun hubungan delta.
Rugi-rugi daya dan rugi-rugi tegangan pada jaringan distribusi yang dinyatakan pada gambar 1, dapat diturunkan seperti di bawah ini. Perubahan rugi-rugi daya sebagai fungsi perubahan tahanan (dr) adalah dAP : I(x)z dr dengan
-dx p; dr:
2.3. Beban Setimbang Terdistribusi Merata Pada gambar I diberikan contoh distribusi
sehingga
arus pada fasa R dari sistem distribusi tiga fasa,
dAP
dimana beban yang terhubung adalah beban-
Dengan mengintegrasikan persamaan (5), maka rugi-rugi daya total pada jaringan sepanjang L
beban satu fasa setimbang terdistribusi merata.
Gambar
i't
I(*)'p
..................... (s)
*
adalah
L+ i,
:
m: i.
dx
ot'r1x;'z 'A
r' x]2dx : ltt i L.-lrrtr'-!+ : p# (112 + I11,, + Ifr)
in
1. Contoh Distribusi Arus
Beban Setimbang Terdistribusi Merata
maka
oP:i(ri+ rlrn+ rfr)R
(6)
di mana
R:pi
Distribusi arus yang mengalir melalui jaringan sepanjang L dari contoh yang diberikan pada gambar 1, dapat dianggap sebagai mana dinyatakan persamaan garis y : I(x), seperti ditunjukkan pada gambar 2. v
Karena beban setimbang dan jika tahanan kawat jaringan dari ketiga kawat fasa adalah sama, sehingga rugi-rugi daya total pada jaringan distribusi yang beban-bebannya terdistribusi merata adalah
(r?
+
j
fl? + Iltn + Ii) R Ilrn + ril R........... (7)
APtotur::.
:
dimana
Gambar
2.2. Asumsi Distribusi Arus
Pada
Jaringan Fasa R Garis lurus y: I(x) melalui titik (0,Ir) dan titik (L,I"). Dengan menggunakan persamaan garis lurus melalui dua titik, maka persamaan garis y: I(x) dapat diturunkan sebagai berikut.
APtot6 : rugi-rugi daya total dari satu jurusan pembebanan suatu trafo 11 : arus pada plong pertama (A) In : arus pada plong terakhir (A) R: tahanan kawat jaringan sepanjang L (Ohm) Jika impedansi dari jaringan hanya terdiri dari resistansi, maka perubahan jahrh tegangan sebagai fungsi perubahan tahanan adalah: dAV : I(x) dr atau
75
Buletin Pendidikan Badan Perguruan Nasrani Medan
d^v:
r(x)af
....(8)
Dengan mengintegrasi persamaan (8), maka rugi rugi tegangan pada jaringan sepanjang L adalah
^v
aPR: J tre, *
aPs: i 43, * aPr: i A?, *
:it'[Ill!ju]0.
LV:%(Ir+I")R..............
APo: i(to2r+ Iorlor,+ Io'")nn
(9)
dengan
dengan
jatuh tegangan pada jaringan sepanjang L
(Volt) 2. 4. Beban Tidak Setimbang Terdistribusi Merata Pada gambar 3 diberikan contoh distribusi arus pembebanan yang terdistribusi merata pada masing-masing fasa R, S, T dan kawat nol0.
**m-*--] r"
f^
lo,
lo.
f"
loa
lo"
r"
r"
R,:p?
f1
n':of
dimana
:
Lt,Lz,Lz,Lo
panjang jaringan fasa R, S, T dan
kawat netral
Rr, Rz, R3, Ro : tahanan kawat fasa R, S, T dan kawat netral Rugi-rugi daya total pada jaringan dari sistem distribusi merata beban tidak setimbang adalah APtotul: APp + APs + APr + APo Ipllpn + Ifr,') Rr + 5 Ufrt
+
IsrtR,,
:i
f1
Iorlor,
+
1_
+
i Oir *
I11Ia,,
+ ri,) n,
+
! 5
I02J R{ ............ (10)
Jatuh tegangan total pada masing masing jaringan fasa R, S dan T adalah
lt. Ia
0ffi----------{AA tl
+
*
+ I("; n,
r.
(l3r lt,
;
*,:o* ; n":of
(t3,
1..
lsr
+ Ifrn) Rr Isrtnn + I3,) n, Irrtr,, + Ir2n) R3 Inrtn,,
Dan rugi-rugi daya pada kawat nol adalah
maka
r"
day a pada masing-masing fasa adalah
: t'11*1 ,.f
:zpf,t'+t.; 4y :
Dengan cara yang sama seperti dilakukan pada beban setimbang terdistribusi merata, rugi-rugi
V'l,V--J
In. In, ln. Inr Gambar 3. Contoh Distribusi Arus Beban Tidak Setimbang Terdistribusi Merata
Bila diasumsikan faklor kerja dari beban yang terhubung pada setiap fasa sama, bahan dan luas penampang kawat jaringan sama, distribusi arus yang melalui penghantar untuk setiap fasa dari sistem yang diberikan pada gambar 3, adalah seperti ditunjukkan pada garnbar 4.
avR:%(I^t+In")Rr
AVs :
Yz (I"t + Is") & AVr:%(Irt+Ir")&
di mana
AVp, AVs, AVr fasa R, S dan T 3. METODE
:
(11)
tegangan efektif pada jaringan
PENELITIAN
3.t. Pengamatan di Lapangan Rugi-rugi daya pada jaringan distribusi sekunder di kawasan PLN Wilayah II Cabang Sibolga Kecamatan Tapian Nauli dapat dipelajari dari data yang ada di lapangan, yaitu : 1. Pengukuran (timbangan) arus beban pada terminal sekunder trafo untuk setiap jurusan pembebanan
2. Jenis konduktor yang digunakan
sebagai
jaringan
3. Panjang (d)
q
Gambar 4. Asumsi Distribusi Arus Beban Pada Kawat Jaringan
jaringan per satu jurusan.
Dari data di atas dapat dihitung rugi-rugi daya padajaringan fasa dan pada jaringan kawat netral. Untuk mencapai hasil yang dimaksud diperlukan beberapa asumsi-asumsi mengenai keadaan jaringan yang sudah ada di lapangan. Dengan adanya asumsi tersebut kemudian
76
Buletin Pendidikan Badan Perguruan Nasrani Medan
diturunkan flImus rugi-rugi pada satu kawat, dan dengan menggunakan rumus ini rugi-rugi daya total dari sistem dapat diperoleh. 3.2. Asumsi-Asumsi
Dalam perhitungan rugi-rugi daya pada jaringan dengan adanya arus yang mengalir pada kawat netral di kawasan PLN kota Sibolga, diambil beberapa asumsi, antara lain 1. Distribusi arus beban yang terhubung pada jaringan adalah seperti ditunjukkan pada gambar 5, dimana pada tiang akhir beban (ujung jaringan) tidak ada arus. v (o,lr)
Gambar 5. Distribusi Arus Pada Jaringan
2.
Faktor kerja dari semua beban yang
Wilayah II Cabang Sibolga. Kecamatan Tapian Nauli, secara umum dapat dinyatakan bahwa : o Kawat penghantar yang dipakai sebagai jaringan adalah jenis aluminium conductorHard Drawn o Ukuran diameter konduktor : 2 AWG : 35 mm' . Panjang jaringan dari pembebanan trafo untuk satu jurusan terdiri dari 12 plong o Panjang satu plong ataujarak antara satu tiang ke tiang lainnya rata-rata 50 meter . Banyak jurusan per satu gardu rata-rata 2 jurusan Dari data di atas, tahanan kawat jaringan dari setiap jurusan pembebanan trafo dapat dihitung sebagai berikut. Panjang jaringan L : l2 plong x 50 m/plong : 600 m, tahanan dari aluminium conductor hard drawn dengan ukuran 2 AWG:0,960 Ohm/km, sehingga tahanan kawat jaringan sepanjang L adalah
R:600mx0,960Ohrr/km
:
terhubung ke jaringan adalah sama
3.
Konduktor yang digunakan sebagai kawat jaringan terbuat dari bahan yang sama Ukuran diameter dari setiap kawat jaringan adalah sama Panjang jaringan dari setiap jurusan
4. 5.
0,576 Ohm Dari persamaan 12, rumus rugi-rugi daya
pada satu kawat jaringan dari setiap kawat jaringan dari setiap jurusan pembebanan trafo yang digunakan di kawasan PLN Cabang Sibolga, Kecamatan Tapian Nauli adalah
m
pembebanan adalah sama.
3.3. Rumus Rugi-Rugi
dan
Berdasarkan gambar
5, dan asumsi-
asumsi yang disebutkan pada sub-bab 3.2, rumus rugi-rugi pada satu kawat jaringan dapat diturunkan sebagai berikut. Arus di ujung jaringan In : 0, sehingga persamaan (7) dan (8) ditulis
APtotur
:
:lrf
n :t o,r9211 watt
0,192(tfr, + t!, + If, + I3r) ....... (14)
Dan rugi-rugi tegangan pada masing-masing fasa adalah
:
AV:
%
Ir R
0,288Ir
(1
s)
n
.............. (12)
4. ANALISA PBRIIITUNGAN
AV: j rt n
............... (13)
4.1. Data Pengukuran Arus Pengukuran (timbangan) arus beban pada
m:Irf dan
dimana
AP
:
AV :
Ir : R
Rugi-rugi daya pada satu kawat jaringan (watt)
jatuh tegangan di ujung jaringan dari masing-masing fasa (Volt)
terminal sekunder trafo untuk setiap jurusan pembebanan di kawasan PLN Wilayah II Cabang Sibolga, Kecamatan Tapian Nauli adalah seperti dinyatakan pada tabel l. Tabel
Tahanan kawat jaringan sepanjang L
(ohm) Dari pengam atan y ang dilakukan terhadap pembebanan trafo distribusi sekunder, yang tercantum dalam Rayon Card di kawasan PLN
Sekunder
Trafo
Arus pada plong pertama atau terminal sekuder trafo (Arnp)
1. Timbangan Arus Terminal
No. I 2
Kode
trafo
ML 04 ,N{L 0s
I* (A) Is (A) Ir (A) h (A) 20 45 20 20
30 30 30 30
20 30 45 30
l5
15
l0
6 8
8.5
t0 6 77
Buletin Pendidiksn Badan Pergtruan Nasrani Medan
ML 06
-t
4
PG OI
5
PG 02
PG 03
6
50
20
50 30. 35 60 43 22
20 25
40
48 20
15
MT
7
PR OI
8
I
PR 02
t0
RS
2A
30 30 50
6s 28 45
KL
l1 4.2.
30
15
20 40 30 50
14
40
5
20 25 30 30 20 20
B
8
,| ,7
6
t0
7
15
10
20 40
20 20 20
5
55 43
6,9 5 1
1.8
18.3
6,5 4
In:20A I Is:30A Ir:20A ; Is=6A Apto,ur : 0,192(202 + 302 + 202 + 62) : 0,192(17 36) : 333,312 W att
Jatuh tegangan sepanjang jaringan dari masing5,76 Volt 8,64 Volt 5,76 Volt
AVr : 0,288 ir: 0,288 (20) : Dengan cara yang sama seperti di atas dilakukan perhitungan untuk setiap jurusan pembebanan trafo distribusi, dan hasilnya dinyatakan pada tabel 2. dan
n
1
Kode
APror"t
AVn
AVs
AVr
trafo
(Watt)
(Volt)
(Volt)
ffolt)
5.76
8.64
ML 04
333.312 746.688 6s2.272
t2.96
l12,512
s.76 5.76 4.32
8.64 8.64 8,64 4-32
5.76 8,64
732.6',
r4.4
5"76
1074.4
14.4
5.76
2.88 8.64 14.4
"1.2
!1,52
2
ML 05
J
ML 06
4
78
PG OI
441.6
PR 02
7.2
6.336
14.4
11,52
203,7r"
13.824 s.76
8,64 8,64 5.76 5.76 2.88 4"32
2t6
4.32 8.64 5.76
331.2 565,94
8.64 8"64
tl.52
5;76
723.07',.
t4.4
8.352
s.76
1591 .5
18.72 8.064 12"96
8.64
15.84
10
RS
787.s84
11
KL
1004.7 283-3',
fllR^,^r :
t4.4 5;76 5;16
5.76
r0.944 t2.384
4.32
14.4
7.430
8,64
s.270
t4.930,522 W4tt
kawasan PLN Cabang Sibolga Kecamatan Tapian Nauli adalah 14'930,522 watt atau sekitar 15 KW. Jatuh tegangan pada setiap jaringan paling besar terjadi pada jaringan sekunder trafo PR 02 sebesar L8,'72 Volt. Sesuai dengan
Oistribusi
di
peraturan
PLN, bahwa toleransi
kenaikan
o/o
daitegangan nominal (220 i.guttgun adalah I0 Vottl, yaitu sebesar 22 volt. Menurut perkiraan perhitungan yang dilakukan bahwa tegangan jatuh
yang terjadi masih dalam batas toleransi yang diizinkan. 5.
KESIMPULAN listrik tiga fasa yang dibebani dengan beban setimbang, jumlah ketiga arus fasa sama dengan nol. Akan tetapi bila dibebani dengan beban tidak setimbang, maka jumlah ketiga arus fasa tidak sama dengan nol atau ada arus yang mengalir pada kawat netral. Besarnya arus yang
1. Sistem tenaga
mengalir pada kawat netral tergantung pada
Tabel2. Hasil perhitunga rugi-rugi daya No.
9
5.76
Dari tabel 2, diperoleh bahwa jumlah rugi-rugi daya total pada seluruh jaringan trafo
rugi-rugi pada jaringan trafo distribusi di kawasan PLN Wilayah II Cabang Sibolga Kecamatan Tapian Nauli. Data yang digunakan adalah data arus beban puncak pada pukul 20.00 Wib. Timbangan arus pada terminal sekunder trafo ML 04 adalah:
AVs:0,288Is:0,288 (30):
PR OI
5
25-8
: 0,288 (20) :
8
s.76
755.1 831.1 681,401
MT
5
Ilasil Perhitungan Berikut ini diberikan contoh perhitungan
masing fasa adalah AVR: 0,288 IR
PG 03
6
10.08 17.28
Lt.52 lr37, 8.64 t2.384 7t2.8t
PG 02
5
10
50 20
29 30 38 50 30
401.0t
4
30 50
610,6t 8,784
t2.96 8^64
ketidak-setimbangan beban
2. Pertiraan perhitungan rugi-rugi daya pada jaringan tegangan rendah di kawasan PLN Cabang Sibolga Kecamatan Tapian Nauli adalah 15 KW. 3. Jatuh tegangan padajaringan trafo distribusi
sekunder masih dalam batas diperbolehkan.
Yang
Buletin Pendidikan Badan Perguruan Nasrani Medan
DAFTAR PUSTAKA
Pabla, 1981, Electrical System Distribution,
Aris Munandar, A. DR dan Kuwahara, S. DR. 1997, Teknik Tenaga Listrik, Pradya
Stevenson, W.D. Jr, 1984, Analisa Sistem Tenaga, Erlangga, Jakarta.
McGraw-Hill Book Company.
Pratama, Jakarta. Examples in Electrical Power. I.J. Nagrath, D.P. Kothari, Modern Power System
Analysis, McGraw-Hill Company.
Publishing
h.
1993, Analisa Sistem Tenaga Listrik, Satya Wacana, Semarang.
Sulasno,
Gupta, A.P. 1983, Third Edition, Worked
Theraja B.L. 1980, Electrical Technologi. Westinghouse Elektrical Corporation. 1964, Fourth Edition. Elektrical Transmis-sion and Distribution refrence Book.
79
