UAS MPTA - PROPOSAL - EVAN UMBU NGGAMA PINGU NDJANJI - 1806030204-Dikonversi [PDF]

Citation preview

ANALISIS RUGI DAYA DAN TEGANGAN JARINGAN DISTRIBUSI DI UNVERSITAS NUSA CENDANA PROPOSAL



Oleh : EVAN UMBU NGGAMA PINGU NDJANJI 1806030204



PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK UNIVERSITAS NUSA CENDANA KUPANG 2020



ANALISIS RUGI DAYA DAN TEGANGAN JARINGAN DISTRIBUSI DI UNIVERSITAS NUSA CENDANA PROPOSAL



Oleh: EVAN UMBU NGGAMA PINGU NDJANJI 1806030204



PROPOSAL Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Gelar Sarjana Teknik Strata Satu (S-1)



PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK UNIVERSITAS NUSA CENDANA KUPANG 2020



i



KATA PENGANTAR 1. Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan proposal yang berjudul “Analisis Rugi Daya Dan Tegangan Jaringan Distribusi Di Universitas Nusa Cendana” dengan baik tepat pada waktunya. Adapun tujuan dari penulisan proposal ini adalah untuk mengetahui pengaruh diameter kabel yang mempengaruhi rugi-rugi distribusi, meminimalisir kerugian yang terjadi pada distribusi, dan cara untuk menanggulangi masalah rugi-rugi distribusi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik. Dalam penulisan proposal ini, penulis di bantu oleh berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimkasih kepada: 1. Bpk. Prof.Ir. Fredrik L. Benu, M.Si, Ph.D, Selaku Rektor Universitas Nusa Cendana Kupang. 2. Bpk. Drs. Hery Leo Sianturi, M.Si, Selaku Dekan Fakultas Sains Dan Teknik Universitas Nusa Cendana Kupang. 3. Bpk. Don E.D.G. Pollo, S.T, M.T, Selaku Ketua Prgoram Studi Teknik Elektro Universitas Nusa Cendana Kupang. 4. Ibu Dr. Sri Kurniati, S.T, M.T, Selaku Dosen Pembimbing yang banyak meluangkan waktu, membantu memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis dalam penusunan Proposal. 5. Ucapan terima kasih kepada kedua orang tua dan teman-teman seperjuangan dan Semua pihak yang telah mendukung baik secara langsung maupun tidak langsung sehingga penulis dapat menyusun Proposal ini dan dapat diselesaikan dengan baik. Akhir kata penulis mengharapkan kritik dan saran yang bermanfaat dan semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca.



Kupang, Desember 2020



Penulis



ii



DAFTAR ISI Halaman RINGKASAN ................................................................................................. i KATA PENGANTAR .................................................................................... ii DAFTAR ISI................................................................................................... iii 1. PENDAHULUAN ................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah..................................................................................2 1.3 Tujuan ............................................................................................. 2 1.4 Manfaat ........................................................................................... 2 11. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 2.1. Definisi sistem distribusi energi listrik ..................................................... 2.2. Daya .......................................................................................................... 2.3. Rugi-Rugi Daya pada Trafo saluran Distribusi ........................................ 2.4. Jatuh Tegangan ......................................................................................... 2.4. Pertumbuhan beban ..................................................................................



3 4 4 6 7 7



111. METODE PENELITIAN ......................................................................



8



3.1. Tempat dan Waktu Peneilitian .................................................................



8



3.2. Alat dan Bahan Penelitian .........................................................................



8



3.3. Metode Penelitian .....................................................................................



8



3.4. Review Jurnal............................................................................................



9



IV. PENUTUP.................................................................................................



20



4.1. Kesimpulan.................................................................................................



20



DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................



21



iii



BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dewasa ini Indonesia sedang melaksanakan pembangunan di segala bidang. Seiring dengan laju pertumbuhan pembangunan maka dituntut adanya sarana dan prasarana yang mendukungnya seperti tersedianya tenaga listrik. Saat ini tenaga listrik merupakan kebutuhan yang utama, baik untuk kehidupan sehari-hari maupun untuk kebutuhan industri. Hal ini disebabkan karena tenaga listrik mudah untuk ditransportasikan dan dikonversikan ke dalam bentuk tenaga yang lain. Penyediaan tenaga listrik yang stabil dan kontinyu merupakan syarat mutlak yang harus dipenuhi dalam memenuhi kebutuhan tenaga listrik. Dalam memenuhi kebutuhan tenaga listrik tersebut, terjadi pembagian beban-beban yang pada awalnya merata tetapi karena ketidakserempakan waktu penyalaan beban-beban tersebut maka menimbulkan ketidakseimbangan beban yang berdampak pada penyediaan tenaga listrik. Ketidakseimbangan beban antara tiap-tiap fasa (fasa R, fasa S, dan fasa T) inilah yang menyebabkan mengalirnya arus di netral transformator. Distribusi energi listrik yang berawal dari pembangkit dan diakhiri dengan penggunaan oleh konsumen haruslah bersifat efektif, efisien dan dapat diandalkan. Melihat dari kriteria tersebut maka dalam pembangkitan energi listrik serta distribusi energi listrik haruslah dilakukan secara rasional dan ekonomis. Pada jaringan distribusi Jumlah energi listrik yang sampai ke beban tidak sama dengan jumlah energi listrik yang dibangkitkan karena terjadi susut atau rugi-rugi (losses) energi. Hal ini disebabkan oleh berbagai hal yaitu jarak antara pembangkit dan konsumen yang berjauhan sehingga pada peralatan listrik jaringan distribusi mengalami rugi-rugi serta peralatan yang sudah berumur. Rugi rugi pada jaringan sistem tenaga listrik juga disebabkan oleh pembebanan yang tidak seimbang antara ketiga fasa system, panas yang timbul pada konduktor saluran maupun transformator, serta panas yang timbul pada sambungan konduktor yang buruk (losscontact). Rugi energi listrik juga diperngaruhi oleh penurian listrik yang dilakukan oleh oknum tertentu Penentuan jumlah rugi-rugi yang tepat setiap bulan merupakan kebutuhan pengoprasian system tenaga listrik yang paling mendesak atau dengan kata lain menggunakan rugi energi sama dengan rugi daya pada beban puncak dikalikan faktor rugi dikalikan dengan jumlah jam dari periode tersebut.



Tegangan distribusi primer yang dipakai PLN adalah 20 kV. Pada penyaluran energi listrik, mulai dari unit pembangkit sampai ke konsumen, energi listrik yang disalurkan tidak seluruhnya diterima oleh konsumen. Hal ini disebabkan karena terdapatnya rugi – rugi tegangan sepanjang saluran distribusi. Untuk sistem penyampaian tenaga listrik diperlukan saluran daya yang efektif, ekonomis, stabil, efisien dan kualitas yang baik. Secara umum, baik buruknya sistem penyaluran dan distribusi tenaga listrik terutama adalah ditinjau dari kualitas daya yang diterima oleh konsumen. 1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang diatas maka rumusan masalah tugas akhir ini adalah : 1. Bagaimana mengetahui pengaruh diameter kabel rugi daya dan tegangan atau losses



distribusi Universitas nusa Cendana 2. Bagaimana meminimalisir kerugian yang terjadi pada distribusi Universitas Nusa



Cendana 3. Bagaimana cara untuk menanggulangi masalah rugi-rugi distribusi Universitas Nusa



Cendana 1.3.Tujuan 2. Untuk mengetahui pengaruh diameter kabel yang mempengaruhi rugi-rugi distribusi 3. Untuk meminimalisir kerugian yang terjadi pada distribusi Universitas Nusa Cendana 4. Untuk menanggulangi masalah rugi-rugi distribusi Universitas Nusa Cendana 1.4.Manfaat Mafnaat dari penelitian ini untuk mengetahui masalah-masalah kerugian yang terjadi pada distribusi Universitas Nusa Cendana.



BAB 11 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Definisi Sistem Distribusi Energi Listrik Sistem distribusi tenaga listrik dapat diartikan sebagai sistem sarana penyampaian tenaga listrik dari sumber ke pusat beban. Sementara untuk sistem instalasi listrik adalah cara pemasangan atau penyaluran tenaga listrik atau peralatan listrik untuk semua barang yang memerlukan tenaga listrik, dimana pemasangannya harus sesuai dengan peraturan yang telah ditetapkan di dalam Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL). Secara umum, baik buruknya sistem penyaluran dan distribusi tenaga listrik terutama adalah ditinjau dari hal-hal berikut ini: 1. Kontinyuitas pelayanan yang baik, tidak sering terjadi pemutusan, baik karena gangguan maupun hal-hal yang direncanakan. 2. Kualitas daya yang baik, antara lain meliputi : - Kapasitas daya yang memenuhi. - Tegangan yang selalu konstan dan nominal. - Frekuensi yang selalu konstan (untuk sistem AC). 3. Perluasan dan penyebaran daerah beban yang dilayani seimbang. 4. Fleksibel dalam pengembangan dan perluasan daerah beban. 5. Kondisi dan Situasi Lingkungan. 6. Pertimbangan Ekonomis. Jaringan distribusi pada umumnya terdiri dari dua bagian, menurut susunan rangkaiannya adalah sebagai berikut: a. Jaringan Distribusi Primer Yaitu jaringan tenaga listrik yang menyalurkan daya listrik dari gardu induk sub transmisi ke gardu distribusi. Jaringan ini merupakan jaringan tegangan menengah atau jaringan tegangan primer.



b. Jaringan Distribusi sekunder.



Yaitu jaringan tenaga listrik yang menyalurkan daya listrik dari gardu distribusi ke konsumen. Jaringan ini sering disebut jaringan tegangan rendah.



2.2. Daya \Pada sistem tenaga listrik terdapat perbedaan antara daya atau kekuatan (power) dan energi; energi adalah daya dikalikan waktu sedangkan daya listrik merupakan hasil perkalian tegangan da arusnya, dengan satuan daya listrik yaitu Watt yang menyatakan banyaknya tenaga listrik yang mengalir per satuan waktu [joule/s]. daya listrik [P] yang dihasilkan oleh arus listrik [i] pada tegangan [V] dinyatakan dalam persaman : P = I.V Dimana : P = daya [Watt] I = arus [Ampere] V = tegangan [Volt] Dan untuk penyusutan daya listrik dengan besaran daya yang sama, maka penurunan tegangan akan sejalan dengan kenaikan arus pada sistem. 2.3. Rugi-rugi Daya Pada Saluran Trafo Distribusi Yang dimaksud rugi-rugi daya/ losses adalah perbedaan antara energi listrik yang disalurkan (PS) dengan energi listrik yang terpakai (PP) Losses = (PS – PP) / PS (2.87) Dimana: PS = Energi yang disalurkan (watt) PP = Energi yang dipakai (watt) a. Losses Pada Penghantar Phasa1 Jika suatu arus mengalir pada suatu penghantar, maka pada penghantar tersebut akan terjadi rugi-rugi energi menjadi panas karena pada penghantar tersebut terdapat resistansi. Rugi-rugi dengan beban terpusat di ujung dirumuskan sebagai berikut : ΔV = √3 I (R Cos φ + X Sin φ) l ΔP = 3 I2 R l Dengan : I = Arus per phasa (Ampere) R = Tahanan pada penghantar (Ohm / km)



X = Reaktansi pada penghantar (Ohm / km) Cosφ = Faktor daya beban l = Panjang penghantar (km)



b. Losses pada Transformator Transformator merupakan suatu alat listrik yang mengubah tegangan arus bolak-balik dari satu tingkat ke tingkat yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip-prinsip induksi-elektromagnet. Transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Penggunaan transformator yang sederhana dan handal memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan serta merupakan salah satu sebab penting bahwa arus bolak-balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik. Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan hukum Ampere dan hukum Faraday, yaitu: arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Jika pada salah satu kumparan pada transformator diberi arus bolakbalik maka jumlah garis gaya magnet berubah-ubah, sehingga pada sisi primer terjadi induksi dan sisi sekunder menerima garis gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya berubah-ubah pula. Maka di sisi sekunder juga timbul induksi, akibatnya antara dua ujung terdapat beda tegangan. Daya transformator bila ditinjau dari sisi tegangan tinggi (primer) dapat dirumuskan sebagai berikut: S = √3 . V . I dimana: S = daya transformator (kVA) V = tegangan sisi primer transformator (kV) I = arus jala-jala (A) Sehingga untuk menghitung arus beban penuh (full load) dapat menggunakan rumus: IFL = S / √3 V dimana: IFL = arus beban penuh (A) S = daya transformator (kVA) V = tegangan sisi sekunder transformator (kV)



Sebagai akibat dari ketidakseimbangan beban antara tiap-tiap fasa pada sisi sekunder trafo (fasa R, fasa S, fasa T) mengalirlah arus di netral trafo. Arus yang mengalir pada penghantar netral trafo ini menyebabkan losses (rugi-rugi). 2.4. Jatuh Tegangan Perhitungan jatuh tegangan pada jaringan distribusi adalah selisi antara tegangan pangkal pengirim (sending end) dengan tegangan pada ujung penerima (receiving end). Jatuh tegangan terjadi karena ada pengaruh dari tahanan dan reaktansi saluran, perbedaan sudut fasa antara arus dan tegangan serta besar arus beban, jatuh tegangan pada arus bolak-balik tergantung pada impendansi, beban dan jarak. Suatu sistem arus bolak-balik, besar jatuh tegangan dapat dihitung berdasarkan diagram fasor tegangan jaringan distribusi sekunder. 2.5. Pertumbuhan Beban Pertumbuhan beban pada gardu distribusi Universitas Nusa Cendana pelayanan akan selalu di temui sepanjang tahun. Hal ini akan memerlukan studi khusus dalam memperkirakan pertumbuhan beban dari daerah pelayanan yang di rencanakan ruang lingkupnya dapat mencakup perencanaan mendapatkan beban yang di butuhkan beberapa tahun mendatang. Kecepatan pertumbuhan beban di masa lampau perlu di analisa untuk kemudian di rencanakan di masa mendatang. Ada 2 faktor yang dapat mempengaruhi pertumbuhan beban di masa mendatang yaitu: - Adanya perbaikan mutu tegangan - Adanya pertambahan jumlah gedung Berdasarkan hasil pengamatan terhadap pertumbuhan beban pada gardu distribusi untuk mensuplai beban ke ruang lingkup Universitas Nusa Cendana: Tahap pertama ketika seluruh komponen pendukung penyaluran listrik ke ruang lingkup Universitas Nusa Cendana di bangun dengan estimasi 100 % konsumen di angap akan menyambung listrik, namun pada kenyataannya setelah instalasi listrik di operasikan hanya 30-50 % dari jumlah seluruh konsumen yang langsung menyambung. Sedangkan sisanya akan tersambung seluruhnya setelah 5-10 tahun kemudian.



BAB III METODOLOGI PENELITIAN



3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Universitas Nusa Cendana kota kupang. Penelitian berlangsung selama 1 bulan terhitung sejak bulan November 2020 sampai dengan Desember 2020 3.2 Alat dan Bahan Penelitian Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: laptop, software ETAP 12.6, clamp meter/tang ampere. 3.3 Metode Penelitian a. Observasi Melakukan pengamatan dan pengukuran, penulis langsung terjun ke lokasi penelitian untukmengambil data-data yang dibutuhkan b. Studi literatur Mencari dan mempelajari dasar-dasar teori yang berkaitan dengan topik yang akan dibahas dalam penelitian ini. 3.4 Review Jurnal



No.



Judul Artikel



Nama Peneliti



Tahun



Hasil Penelitian



Met



1. Besar rugi daya yang terjadi



Me



pada JTR Lahan I adalah



digu



92.745537 Watt atau



pen



0.882994%. besar rugi daya



adal



pada JTR Lahan II adalah 1. Agusthinus



3.432264 Watt atau



S. Analisis Rugi Daya



0.163271%



Sampeallo



2. Drop tegangan terbesar pada



Instalasi Jaringan



2. Wellem F.



JTR Lahan I terjadi pada



Tegangan Rendah



Galla



saluran E1 fasa R sebesar



Laboratorium Riset



3. Romulus



Terpada Lahan 1 Kering Undana



3.823206 Volt atau



Mamung Sare



1.859536%, sedangkan drop 2019



tegangan terkecil terjadi pada



saluran H1 pada fasa S dan fasa T dengan besar masingmasing 7.95x10 Volt. 3. Drop tegangan rugi daya yang terjadi pada JTR Laboratorium Riset Terpadu Lahan Kering Kepulauan UNDANA sangat dipengaruhi oleh besarnya arus yang mengalir pada JTR, panjang saluran JTR, jenis dan ukuran penghantar yang digunakan 4. Drop tegangan dan rugi daya yang terjadi di setiap fasa pada saluran JTR Laboratorium Riset Terpadu Lahan Kering Kepulauan UNDANA nilainya kecil, hal ini disebabkan total panjang saluran JTR tersebut pendek sehingga rugi-rugi saluran (losses) menjadi kecil.



Berdasarkan pengamatan transformator distribusi yang terpasang di Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan , diperoleh data (menurut plate name pada body) yaitu : a. Tiang yang digunakan pada jaringan distribusi unit kerja FKIP Undana Penfui Kupang semuanya menggunakan tiang sembilan (9). Tiang jaringan distribusi tersebut berjumlah 29 batang. Tiang-tiang tersebut digunakan untuk konstruksi tarikan dan tersbuat dari bahan besi. b. Penghantar yang digunakan pada jaringan distribusi rendah di FKIP



Me



Undana Kupang dari trafo



Fak



distribusi menggunakan



Eva



k,awat pilin udara



Dat



penghantar aluminium



dari



berisolasi XLPE: NFA2X



dila



Evaluasi Jaringan



– T 3 x 50 mm + 35 mm2



den



Distribusi Terhadap



0,6 / 1 KV SPLN,



men



Ketersediaan Daya



1. I Made Parsa



sedangkan penghantar



anal



Listrik Pada FKIP



2. Silvester



yang digunakan dari tiang



sede



distribusi ke titik beban



sede



menggunakan kawat pilah



anal



Universitas Nusa 2 Cendana Kupang



Charlianus Hadi



2019



udara berpenghantar aluminium. 3.



Da



dipe



dari



Saluran transmisi terdiri dari seperangkat konduktor yang Analisis Kerugian



membawa energi listrik dan



Daya Pada Saluran



mentransmisikan dari pusat



Transmisi Tegangan



pembangkit ke gardu induk.



Ekstra Tinggi 500



Konduktor dari saluran transmisi



KV Unit Pelayanan Transmisi Cilegon 3 Baru-Cibinong



1. Didik



tersebut digantungkan pada



Aribowo 2. Desmira



isolator yang dikaitkan ke lengan 2016



menara.



1) Titik ujung jaringan



Sub



distribusi pada node 47



ini a



yang mempunyai nilai



tega



Analisa Rugi-Rugi



tahanan (R) dan jarak (l)



20 k



Daya Diakibatkan



yang paling besar,



pen



sehingga menyebabkan:



jatu



4 Arus Kapasitif



Irine Kartika



2017



a. Jatuh tegangan



rugi



pada node 47



diak



menjadi paling



kap



besar, yaitu



di ti



sebesar V47=



pad



156,22 V dengan



pen



persentase jatuh



listr



tegangan ∆V47(%) tega = 0,7811 %



20 k



b. . Tegangan akhir



men



node47 menjadi



tega



paling kecil, yaitu



rugi



sebesar dimana



diak



nilai



kap



V47=1.843,78V



Men



dengan nilai



Res



efisiensi tegangan



ini h



47= 9,2189%



men



c. Rugi-rugi daya



beb



pada node 47



mem



menjadi paling



day



besar, yaitu sebesar ∆P47=42.278.1734 W atau sebesar ∆P47(%) = 1,1263% 2) . Rugi-rugi daya total merupakan jumlah rugirugi daya yang terjadi pada setiap segmen dan besar rugi-rugi daya total adalah Ptotal =



44.132,5657 W atau sebesar ∆P47(%) = 1,4540%. 3) . Efisiensi penyaluran daya listrik adalah perbandingan daya yang diterima diujung jaringan distribusi dengan daya yang disalurkan diujung jaringan distribusi dan besar efisiensi penyaluran daya listrik adalah  (%) 98,5525% 4) Jatuh tegangan dan rugirugi daya yang terjadi pada jaringan distribusi tidak dapat dihilangkan karena adanya sifat material dari penghantar yaitu adanya nilai tahanan pada penghantar yang dipakai. Besar nilai tahanan dipengaruhi oleh jenis penghantar, luas penampang dan panjang penghantar. Apabila nilai tahanan besar maka jatuh tegangan dan rugi-rugi daya akan semakin besar. 5) Jatuh tegangan dan rugirugi daya pada jaringan distribusi dipengaruhi oleh besarnya arus yang



mengalir pada penghantar, karena apabila arus yang mengalir besar maka jatuh tegangan dan rugi-rugi daya akan semakin besar. 6) Jatuh tegangan dan rugirugi dayapada jaringan distribusi dapat dikurangi dengan jalan menaikkan faktor daya. Dengan menaikkan faktor daya maka arus yang mengalir pada penghantar akan menjadi kecil sehingga jatuh tegangan dan rugirugi daya yang terjadi pada jaringan distribusi akan menjadi kecil pula. Pada perhitungan menggunakan software ETAP 12.6. Total besarnya rugi daya pada penyulang Barata Jaya yaitu12,9 kW + j19,0 kVAR atau 22,96



Analisis Rugi Daya Pada Jaringan Distribusi Penyulang Barata Jaya Area Surabaya Selatan Menggunakan Software Etap 12.6 5



1. Guton Albaroka 2. Gatot Widodo



2017



kVA atau 0,038 % dari daya yang



Me



terkirim dari GI Ngagel.



digu



Sedangkan besar jatuh tegangan



tuga



sebesar 2,18 % atau 436 V dari



met



tegangan nominal yang



kua



digunakan yaitu 20 kV.



pen



Berdasarkan SPLN No.72 tahun



dila



1987,dimana jatuh tegngan dan



waw



rugi daya yang diijinkan dalam



obse



jaringan distribusi 20 kV adalah



dok



5% dan 10%. Sehingga dapat diasumsikan bahwa sistem distribusi penyulang Barata Jaya Area Surabaya Selatan sesuai dengan peraturan SPLN,karena jatuh tegangan