Embed Size (px)
Citation preview
TUGAS AKHIR
ANALISA RUGI TEGANGAN JTR DESA JUWONO
KEC. NGRONGGOT. KAB. NGANJUK
PADA GTT 025
Disusun Guna Memenuhi Syarat untuk
Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu ( S-1 )
Disusun Oleh :
Heri Krismawanto
NIM: 152320201006
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DARUL ‘ULUM
JOMBANG
2021
i
TUGAS AKHIR
ANALISA RUGI TEGANGAN JTR DESA JUWONO
KEC. NGRONGGOT. KAB. NGANJUK
PADA GTT 025
Disusun Guna Memenuhi Syarat untuk
Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu ( S-1 )
Disusun Oleh :
Heri Krismawanto
NIM: 152320201006
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DARUL ‘ULUM
JOMBANG
2021
ii
iii
iv
SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS
Dengan ini kami menyatakan bahwa :
Nama : Heri Kresmawanto
NIM : 152320201006
Alamat : MOJOKERTO
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa dalam hasil penelitian say aini tidak
terdapat unsur-unsur penjiplakan karya penelitian atau karya ilmiah yang pernah
dilakukan atau dibuat oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam
naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka. Apabila
dikemudian hari ternyata hasil penelitian ini terbukti terdapat unsur-unsur
penjiplakan dan ada klaim dari pihak lain, maka saya bersedia untuk diproses sesuai
peraturan perundang undangan yang berlaku.
Demekian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan tanpa
paksaan siapapun.
Jombang, Agustus 2021
Hormat saya,
Heri Kresmawanto
v
ABSTRAK
Stabilitas tegangan, keandalan system dan kontinnuitas pelayanan
merupakan hal yang harus selalu dikedepankan oleh PT. PLN dalam rangka
pemenuhan pelayanan dan kepuasan konsumen/pelanggannya. Berkaitan dengan
perluasan pelanggan di Desa Juwono, meningkat pula kebutuhan masyarakat
terhadap energi listrik, sehingga kestabilan dan keandalan dari instalasi listrik
perlu dijaga agar tegangan yang dikirim dari GI sampai pada ujung pelanggan
tidak terjadi kerugian terlalu besar. Karena terlalu panjang kabel yabg digunakan
dan terlalu besar beban pada sisi line A dan sisi line C maka terjadi susut tegangan
pada JTR Desa Juwono Kec. Ngronggot Kab. Nganjuk pada GTT 025. Agar susut
tegangan dapat ditekan tidak melenihi susut tegangan yang diijinkan berdasarkan
analisa, maka kabel JTR dapat diganti dengan dengan kabel AAAC ukuran 70 mm2
atau menambah satu trafo sisipan pada sisi line C. Disamping itu karena tegangan
sisi kirim sudah bagus dan 220 volt. Susut tegangan yang terlalu besar, maka akan
merugikan konsumen (pelanggan) karena peralatan pemakai tegangan tidak
mendapatkan tegangan normal dan merugikan PLN sendiri.
Kata Kunci : GTT-025, JTR, Susut Tegangan.
vi
KATA PENGAN TAR
Dengan mengucapkan puji syukur kehadiarat Allah SWT, atas karunia dan
maunahnya-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan waktu sesuai
dengan harapan, yang menerapkan salah satu syarat yang harus dipenuhi guna
menyelesaikan Studi dibidang Teknik Sistem Tenaga, Jurusan Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Darul ‘Ulum Jombang.
Terselesainya Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan dari berbagai fihak.
Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada yang terhormat :
1. Bapak Ir. Ruslan Hidayat, M.T, M.Si selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Darul ‘Ulum Jombang.
2. Ibu Ir. Hidayatul Nurohmah, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elelctro
Fakultas Teknik Universitas Darul ‘Ulum Jombang
3. Bapak Dr. Ir. Muhlasin, M.Si. selaku Dosen Pembimbing I dalam
penulisan tugas akhir ini
4. Bapak Rukslin, ST., M.T. selaku Dosen Pembimbing II dalam penulisan
tugas akhir ini.
5. Segenap Dosen Fakultas Teknik yang telah memberikan sumbangSI
materi dan dorongan untuk terselesainya penulisan tugas akhir ini.
Penulis menyadari sepenuhnya, bahwa tugas akhir ini masih jauh dansempurna.
Untuk itu segala satan maupun kritik yang membangun gunamenyempurnakan
penulisan tugas akhir ini dengan hati yang terbuka dan senanghati penulis terima.
Semoga amal balk beliau diberi imbalan Allah, SWT, Amiin.
Penulis.
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................ ii
HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... iii
SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS .................................................... iv
ABSTRAK ...................................................................................................... v
KATA PENGANTAR .................................................................................... vi
DAFTAR ISI ................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ........................................................................................... x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LatarBe1akang .......................................................................... 1
1.2 Pokok Permasalahan ................................................................. 2
1.3 Permasalahan ............................................................................ 2
1.4 Tujuan Penulisan ...................................................................... 2
1.5 Ruang Lingkup Pembahasan .................................................... 3
1 .6 Metodologi .............................................................................. 3
1.7 Sistematika Pembahasan ........................................................... 3
BAB II SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
2.1 Definisi Ssistem distribusi ........................................................ 5
2.2 Bentuk Penyulang ..................................................................... 6
2.2.1 Tipe Radial ..................................................................... 7
viii
2.2.2 Tipe Loop ....................................................................... 8
2.2.3 Tipe Mesh ....................................................................... 9
2.3 Saluran udara dan Saluran Bawah tanah ................................... 10
2.3.1 Saluran udara .................................................................. 11
2.3.2 Saluran bawah tanah ....................................................... 13
2.4 Peralatan Pengaman ........................................................... 15
2.4.1 Pemutus Tenaga (PMT) .................................................. 16
2.4.2 Penutup Balik (RecI0ser) ............................................... 17
2.4.3 Pemutus Seksi Otomatis (Sectionalizer) ........................ 18
2.4.4 Fuse Cut Out ................................................................... 22
2.4.5 Relai ................................................................................ 23
2.4.6 Lighting Arrester ............................................................ 23
2.4.7 Pengaman Gangguan Tanah ........................................... 24
2.5 Gangguan pada Sistem distxibusi ............................................. 25
2.6 Jaringan Distribusi Tegangan Rendah ...................................... 26
2.7 Perbaikan Faktor Daya ............................................................. 28
2.8 Pemakaian Kapasitor ................................................................ 30
2.9 Pengaruh Hubungan Seri Kapasitor ......................................... 31
2.10 Pengaruh Hubungan Shunt kapasitor ...................................... 36
BAB III RUGI TEGANGAN PADA SISTEM DISTRIBUSI .
3.1 Saluran jarak pendek ................................................................ 38
3.1.1 Tegangan Ujung Pengirim ............................................... 39
3.1.2. Perhitungan Rugi Tegangan .......................................... 43
ix
3.2 Rugi Tegangan dalam Prosen ................................................... 44
3.2.1. Rugi Tegangan pada sistem Fasa-Tunggal, dua kawat .. 45
3.2.2. Rugi tegangan Pada Sistem Fasa-tunggal, tiga kawat .... 46
3.2 Rugi Tegangan Pada Saluran Tegangan Rendah ....................... 47
BAB IV ANALISA RUGI TEGANGAN JT R DI DESA JUWONO KEC.
NGRONGGOT. KAB. NGANJUK PADA GTT 025
4.1 Single Line Diagram ................................................................. 50
4.2 Susut Tegangan J TR Ds. Juwono dalam Prosen ...................... 51
4.2.1 Susut tegangan pada sisi line A dan C............................. 51
4.2.2 Perbedaan Eiasil Pengukuran dengain Hasil Perhitungan 53
BABV PENUTUP
5.1 Kesimpulan ............................................................................... 56
5.2 Satan ......................................................................................... 57
DAF TAR PUSTAKA
LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Komponen dari system tenaga listrik ....................................
Gambar 2.2. Penyulang radial ....................................................................
Gambar 2.3. Penyulang loop ......................................................................
Gambar 2.4. Penyulang network ................................................................
Gambar 2.5. Bentuk tiang listrik ................................................................
Gambar 2.6. Faktor yang mempengaruhi ukuran konduktor .....................
Gambar 2.7. Bentuk isolator ......................................................................
Gambar 2.8. Pemasangan pengaman .........................................................
Gambar 2.9. Pengaman gangguan fase ke fase ..........................................
Gambar 2.10. Jaringan Tegangan Rendah dengan Empat J urusan (SUTR)
Gambar 2.11 Diagram Vektor Arus, b. Segitiga Daya ...............................
Gambar 2.12. Ilustrasi perubahan daya nyata dan daya reaktif sebagai
fungsifaktor beban dengan daya nyata ..................................
Gambar 2.13Ilustrasi perubahan daya nyata dan daya reaktif sebagai
fungsifaktor beban dengan daya semu konstan .....................
Gambar 2.14. Ilustrasi Perbaikan Faktor Daya ............................................
Gambar 2.15 Diagram Vektor Tegangan pada suatu penyulang
denganfaktor daya pengikut a dan c tanpa kapasitor Seri, b
dan ddengan kapasitor seri ....................................................
Gamoar 2.16 Kompensasi Lebih Tegangan Sisi Terima ............................
Gambar 2.17 Diagram Vektor Tegangan dengan F aktor Daya Mendahului
Gambar 3.1. Saluran Distribusi J arak Pendek ...........................................
xi
Gambar 3.2. Diagram Pasor dari Gambar 3.1 Lmtuk Faktor Daya Teftinggal
Gambar 3.3. Sirkit Fasa Tunggal dengan Beban S ....................................
Gambar 3.4. Sistem Fasa Tunggal Tiga Kawat .........................................
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Klasifikasi fungsi dari sistem distribusi ......................................
Tabel 2.2. Ciri beberapa system menaruh kabel ........................................
Tabel 2.3. Kemungkinan gangguan yang timbul ........................................
Tabel 4.1. Daftar Nilai Reaktansi ...............................................................
Tabel 4.2. Hasi1Ana1isa Drop Tegangan ...................................................
Tabel 4.3. Hasil Analisa Drop Trafo MD O25 ...........................................
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan akan energi listrik dari suatu pembangkit sampai pada
konsumen akhir melalui sistem penyaluran daya berkapasitas besar dengan
kerugian sekecil mungkin merupakan kebutuhan mutlak, karena kualitas energi
listrik terutama masalah keandalan, keamanan dan kontinuitas merupakan hal
yang harus diperhatikan untuk dapat mernberikan pelayanan secara maksimal
guna kepuasan pelanggan atau konsumen.
Stabilitas tegangan, keandalan sistem dan kontinuitas pelayanan
mempakan hal yang harus selalu dikedepankan oleh PT. PLN dalam rangka
pemenuhan pelayanan dan kepuasan konsumen/ pelanggannya. Berkaitan
dengan perluasan pelanggan di desa Juwono, meningkat pula kebutuhan
rnasyarakat terhadap energi listrik, sehingga kestabilan dan keandalan dari
intalasi listrik perlu dijaga agar tegangan yang dikirim dari GI sampai pada
ujung pelanggan tidak terjadi kerugian terlalu besar.
Rugi-rugi tegangan pada jaring berkaitan erat dengan jumlah beban,
panjang dan luas penarnpang kabel. Penulis terdorong untuk melakukan
penilitian dengan Judul Studi AnalisaRugi Tegangan JTR desa Juwono kec.
Ngronggot kab. Nganjuk pada GTT 025.
2
1.2 Pokok Permasalahan
Kinerja bagi unit-unit pelayanan di Wilayah PT. PLN (PERSERO)
Distribusi Jawa Timur salah satunya dapat diukur melalui rugi tegangan yang
terjadi dalam jaringan. Semakin kecil susut tegangan dalam sistem
distribusimaka semakin bagus pula kinelja unit yang bersangkutan.
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang, maka dapat dirumuskan permasalahan
sebagai berikut :
1. Faktor apa saja yang dapat menyebabkan mgi tegangan di Sisi
jaringtegangan rendah (JTR) di Desa Juwono Kec. Ngronggot Kab.
Nganjuk pada GTT 025?
2. Berapa prosen rugi tegangan yang terjadi pada tegangan rendah di desa
Juwono Kec. Ngronggot Kab. Nganjuk pada GTT 025?
3. Bagaimana cara mengatasi rugi tegangan yang texjadi di desa Juwono
Kec. Ngronggot. Kab. Nganjuk pada GTT 025 ?
1.4 Batasan Masalah
Agar pembahasan tidak meluas, maka dalam penulisan ini
penulismembatasi permasalahan pada :
1. Yang diteliti adalah wgi tegangan pada jaringan tegangan rendah (JTR).
2. Letak lokasi penelitian di JTR desa Juwono kec. Ngronggot kab. Nganjuk
pada GTT 025.
3
1.5 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian antara lain :
1. Mengetahui penyebab nugi tegangan di sisi JTR desa Juwono Kec.
Ngronggot. Kab. Nganjuk pada GTT 025.
2. Besar rugi tegangan yang terjadi pada JTR desa Juwono Kec.
Ngronnggot. Kab. Nganjuk pada GTT 025.
3. Menentukan dan mengetahui langkah yang paling efektif dalam menekan
rugi tegangan disisi tegangan rendah.
1.6 Metode Penelitian
Dalam pengambilan data dan dalam rangka penulisan tugas akhir
inimaka penulis mengadakan penelitian dengan cara :
1. Studi Literatur, yaitu dengan membaca buku-buku yang berkaitan
dengan pembahasan dalam tugas akhir ini serta dijadikan suatu acuan
dalam penyusunan tugas akhir ini.
2. Pengumpulan data, yaitu data-data diperoleh di lapangan.
3. Analisa Data, yaitu menganalisa hasil-hasil data perhitungan
1.7 Sistematika Pembahasan
Agar pembahasan lebih terarah atau tidak mmenyirnpang dari tujuan
permaslahan, kiranya perlu disusun sistematika pembahasan sebagai berikut :
4
BAB . PENDAHULUAN
Berisi tentang latar belakang masalah, pokok permasalahan,
rumusan masalah, batasan maslah , metodologi pembahasan, tujuan
penelitian dan sistematika pembahasan.
BAB II.SISTEM DISTRIBUSI SKUNDER SECARA UMUM
Bab ini membahas teori-teori penunjang yang meliputi sistem
distnbusi secara Lumun, Saluran distribusi, sistem distribusi,
bagian-bagian dari sistem distribusi, penggunaan hantaran, saluran
masuk ke pelanggan, cara pemasangan Kwh meter.
BAB III. RUGI-RUGI PADA SISTEM DISTRIBUSI.
Bab ini membahas mengenei kerugian yang texjadi pada sistem
distribusi yang terdiri dari mgi tegangan, rugi daya, rugi energi
pelaksanaan pemasangan trafo.
BAB IV. ANALISA RUGI TEGANGAN JTR DESA JUWONO KEC.
NGRONGGOT KAB. NGANJUK PADA GTT 025 ?
Berisi mengenai analisa drop tegangan pada sistem saluran tegangan
rendah yang lama dan yang baru dan pengamh spaning drop sebelum
perbaikan dan sesudah perbaikan dari pergantian tfafo dan
memperbesar penghantar dengan mempertahankan tegangan yang
ada yaitu tegangan 220/380 volt.
BAB V. PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan dan saran-saran.
5
BAB II
SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
DI JAWA TIMUR
2.1 Definisi Sistem Distribusi
Definisi sistem distiibusi listrik secara luas adalah bagian sistem tenaga
listrik antara gardu induk penyaluran (the bulk power sources) dan fasilitas
pelanggan (eustomers’ facilities). Berdasarkan definisi ini, yang termasuk
sistem distribusi seperti pada tabel berikut
Tabel 2.1 Klasiiikasi fungsi dari sistem distribusi
Komponen Fungsi
1. Gardu Induk Transmisi Menerima daya listrik dari sistem transmisi
dan mengubahnya menjadi tegangan
subtransmisi.
2. Sistem Subtransmisi Jaringan yang keluar dari gardu induk
transmisi dan menuju gardu induk subtranmsi.
3. Gardu Induk Distribusi Menerima daya listrik dari jaringan
subtransmisi dan mengubahnya ke tegangan
feeder primer.
4. Feeder Primer Jaringan yang keluar dari gardu induk
distribusi dan merupakan jalus aliran daya
listrik ke trafo distribusi.
5. Trao Distribusi Menurunkan tegangan listrik dari tegangan
listrik feeder primer ke tegangan rendah
pelanggan.
6. Distribusi Sekonder dan
Pelayan
Membagi daya listrik dari trafo distribusi ke
pelanggan.
6
Pada umumnya sistem distribusi didefinisikan sebagai bagian dari sistem
listrik antara gardu induk distribusi dengan pelayanan pelanggan. Di Indonesia,
tegangan pada subtransmisi menggunakan tegangan tinggi 70 kV. Tegangan listrik
dari subtransmisi masuk ke gardu induk distribusi dan diturunkan menjadi tegangan
menengah 20 kV, lalu mengalir pada feeder primer untuk kemudian menyuplai
daya listrik ke pelanggan setelah terlebih dahulu tegangannya diturunkan oleh trafo
distribusi menjadi tegangan rendah 220/380V seperti pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Komponen dari sistem tenaga lisrik
2 2. Bentuk Penyulang (Feeder).20 Kv
Bagian dalam sistem peralatan listrik yang terletak antara gardu induk
distribusi dengan trafo distribusi disebut sistem primer, yang tersusun oleh
penyulang (feeder) primer atau feeder distribusi primer.
Yang termasuk dalam penyulang adalah penyulang utama (Main Feeder),
yang merupakan jaringan tiga phase empat kawat dan penyulang percabangan
(Lateral), merupakan jarinagn kawat satu phase dengan dua kawat atau jaringan
GARDU INDUK
TRANSMISI SISTEM
TRANSMISI
TRAFO STEP
UP PEMBANGKIT
SISTEM
SUBTRANSMISI
GARDU INDUK
DISTRIBUSI
FEEDER PRIMER
FEEDER PRIMER 3 PHASA
TRAFO DISTRIBUSI
SEKUNDER PELANGGAN
7
tiga phase empat kawat yang diambil dari feeder utama. Bentuk dari penyulang
di bagi menjadi 3, Yaitu :
• Tipe radial
• Tipe loop
• Tipe network
2.2.1 Tipe Loop ( Rangkaian Tertutup)
Bentuk dari penyulang yang paling sederhana dan murah
adalah tipe radial. Bentuk dari tipe radial dapat digambarkan
seperti pada gambar 2.2. Penyulang utama bercabang menjadi
beberapa penyulang percabangan yang akan menyuplai trafo
distxibusi. Arus paling besaf terdapat pada penghantar yang dekat
dengan gardu induk, dan semakin jauh arus akan mengecil.
Tipe Radial
Gambar 2.2 Penyulang (Feeder) Tipe Radial
Ril Gardu Induk Distribusi
Penyulang Utama
Pemutus Trafo
Trafo Distribusi
Pemutus lateral
Lateral
Sublateral
8
Umumnya, semakin kecil arusnya maka ukuran penghantar pada
feeder juga berkurang. Keandalan terhadap pelayanan kontinuitas pada
penyulang tipe radial sangat rendah. Gangguan yang teljadi pada
penyulang menyebabkan gangguan listrik pada konsmnen namun
gangguan dapat diisolasi terhadap penyebabnya dengan peralatan
pemutus sepeni pengaman lebur (fuse cut out), pemutus seksi otomatis
(sectionalizer), pemisah (disconnect switch) atau penutup balik
otomatis (recloser).
2.2.2 Tipe Loop (Rangkaian Tertutup)
Bentuk dari penyulang tipe loop darbdilihat pada gambar 2.3,
adalah berupa rangkaian tertutup yang melalui wilayah pembebanan
penyulang yang kembali pada dl. Loop dapat difungsikan dengan
menggunakan peralatan pemisah atau pemutus yang umumnya terbuka
atau tertutup. Umumnya ukuran konduktor dari penyulang adalah sama
semua. Hal ini karena, beban nonnal dan beban lain merupakan
setengahnya.
Gambar 2.3. Penyulang Tipe Loop
Ril Gardu Induk Distribusi
Pemutus Feeder
Lateral
Pemisah
Pemisah Loop
Lokasi Trafo Distribusi
9
Dengan susunan ini, maka akan ada jalur paralel dari gardu induk
ke beban ketika loop dioperasikan dengan pemutus atau pemisah pada
kondisi terbuka. Sebuah gangguan primer menyebabkan pernutus pada
penyulang menjadi terbuka. Pemntos akan tetap terbuka sampai sarnpai
gangguan dapat diisolir dari kedua arah. Penyulang tipe loop berguna
untuk mernberi pelayanan pada beban dimana diperlukan keandalan
yang tinggi. Saluran feeder paralel dapat juga dihubungkan ke ril
terpisah dalam gardu induk dan disuplai dari trafo terpisah.
2.2.3 Tipe Mesh (Network)
Bentuk dari penyulang tipe network clapat dilihat seperti gambar
4, tipe network adalah sistem penyulang terinterkoneksi yang disuplai
oleh sejumlah gardu induk. Penyulang tipe radial dapat diambilkan dari
penyulang ikat interkoneksi. Juga dapat dilayani langsung dari gardu
induk. Tiap penyulang ikat memiliki dua pemutus jaringan pada
ujungnya untuk mengurangi pemadaman akibat gangguan pada
penyulang.
Sistem network menyuplai beban dari beberapa arah. Lokasi trafo
yang tepat untuk pusat beban yang besar dan pengaturan tegangan
penyulang di ril gardu induk akan memberikan tegangan yang sesuai
untuk titik pelayanan. Secara umum, kerugian pada tipe network lebih
rendah dibandingkan sistem radial dalam pembebanan.
10
Gambar 2.4 Penyulang Tipe Network
Keandalan dan kualitas pelayanan dari penggunaan tipe network
tentu lebih tinggi daripada tipe radial dan loop. Namun ini lebih sulit
dalam perancangan dan operasi dibanding sistem radial atau loop.
2.3. Saluran Udara dan Saluran Bawah Tanah
Pembangunan sistem distribusi dapat dilakukan dengan saluran udara
atau dengan saluran bawah tanah. Pilihan penggunaan antara saluran udara dan
saluran bawah tanah tergantung pada sejumlah faktor, antara lain : kontinuitas
pelayanan, arah perkembangan daerah, biaya pemeliharaan, biaya modal dan
umur, dan manfaat sistem tersebut. Komponen utama pada saluran udara
adalah tiang listrik, konduktor sebagai penghantar, dan isolator. Sedangkan
pada saluran bawah tanah adalah kabel isolator dan tempat peletakan kabel.
Gardu Induk B Gardu Induk A
Gard
u I
nduk C
Gardu Induk E
Gard
u In
duk D
11
2.3.1 Saluran Udara
Fungsi dan tiang listrik adalah sebagai penopang atan pemikul
konduktor yang menyalurkan energi listrik. Karena konduktor
bertegangan maka letak konduktor harus cukup tinggi di atas
pemaukaan tanah agar aman bagi manusia dan hewan. Bentuk tiang
listrik yang sering digunakan untuk saluran tegangan menengah 20 kV
terlihat seperti gambar 2.5. Bahan yang dipergunakan adalah kayu, besi,
atau beton. Bahan yang terbuat dari kayu sudah jarang digunakan
sedangkan yang sering dipakai saat ini adalah besi dan beton.
Gambar 2.5 Macam-macam Tiang Listrik 20 kV
Saluran udara tegangan menengah biasanya mempergunakan
isolator tumpu [gambar 2.5 (a) sampai dengan 2.5 (c), tanpa kawat petir.
Saluran udara TM biasanya tidak begitu tinggi dan terletak tidak begitu
jauh dari pohon-pohon dan bangunan-bangunan karena saluran ini
sering memiliki sifat kapasitif yang tinggi, yang juga merupakan
semacam pengamanan terhadap gangguan petir atau tegangan lebih
lain. Hanya di daerah-daerah yang sangat peka terhadap petir
dipergunakan kawat petir seperti terlihat pada gambar 2.5 (d). Dan ini
(a) (b) (c) (d) (e)
12
pun sering hanya untuk jarak tertentu, yaitu 2-3 km dari gardu induk.
Pada lapangan yang berat atau kawat konduktor bergaris tengah besar,
dipergunakan tiang portal, yang terdiri atas dua tiang, seperti terlihat
pada gambar 2.5 (e). Tiang ini rnenggunakan isolator gantung.
Gambar 2.6 Faktor yang mempengaruhi pemilihan ukuran konduktor
Isolator saluran udara merupakan isolasi yang memisahkan
konduktor daya dari bumi. Isolator dipasang atau digantung pada
travers (cross ann) stmktur penduktmg sedangkan kondulctor daya
dipasang pada jepit isolator. Isolator pada umumnya dibuat dari
porselen, gelas, atau bahan buatan. Isolator perlu memiliki kekuatan
mekanikal dan elektrikal yang baik. Gambar 2.7 menunjukkan bentuk
isolator tumpu (pin type) dan isolator gantung (suspension type).
Pemilihan Ukuran
Konduktor
Drop tegangan
Rating Trafo
Perkiraan beban
Rata-rata pertumbuhan
beban
Rating penghantar
Biaya total Rugi-rugi
daya
13
Gambar 2.7 Bentuk Isolator
2.3.2 Saluran Bawah Tanah
Dibandingkan saluran udara, sistem bawah tanahmempunyai
kelemahan dilihat dari segi kemampuan penyaluran danperbaikan.
Namun penerapannya terutama dikota-kota tidak dapat lagi
dihindarkan, terutama untuk meningkatkan keandalan. Keuntungan-
keuntungan lain dari saluran bawah tanah, antara lain :
a) Mengurangi gangguan yang disebabkan oleh kondisi cuaca yang
tidaknormal, seperti : hujan, angin besar, petir, dan lain-lain.
b) Mengurangi gangguan yang disebabkan dari kebakaran,
kecelakaan, dan benda asing.
c) Mengurangi pemeliharaan terhadap pohon-pohon dan tujuan
pencegahan yang lain.
d) Dari segi artistik sangat mendukung.
Untuk penyaluran tenaga Iistrik dengan saluran bawah tanah
digunakan kabel bawah tanah, unsur-unsur yang penting untuk
kabel tanah adalah : suatu konduktor, suatu isolasi untuk
Isolator
Baut besi (dipasang pada tiang)
(a). Isolator tumpu (b). Isolator gantung
14
memisahkan konduktor secara elektrik dari bumi dan objek Iain,
dan proteksi eksternal terhadap kerusakan mekanikal, pengamh
kimia, api atau efek-efek eksternal lain yang membahayakan kabel.
Sebagai bahan isolasi, kabel tanah hams memenuhi syarat-
syarat berikut : memiliki nilai isolasi tinggi, memiliki kekuatan
dielektrik tinggi, memiliki sifat-sifat mekanikal yang baik
(elastisitas), dan tidak bersifat higroskopik karena kekurangan
dielektrik setiap bahan akan rnenurun banyak bilamana menjadi
lembab. Ada beberapa cara menaruh kabel, antara lain :
a) Cara menaruh langsung (direct laying) : kabel ditanam langsung
dalam tanah, kira-kira 0,6 - 1,2 meter untuk menghindari tekanan
mekanis. Kadang kabel dilindungi dengan memasukkan dalam pipa
beton. Kabel yang ditanam giasanya kurang dari lima.
b) Sistem pipa (duct line) : menggunakan pipa-pipa beton bertulang
atauasbes semen atau baja atau PVC keras, yang ditanam dan
dihubungkan dengan lubang-lubang kezja (manholes) berjarak 100
- 200 meter. Kabel yang ditanam biasanya kurang dari enambelas.
c) Sistem terusan tertutup : kabel ditaruh dalam terowongan yang
melalui lubang-lubang kerja, seperti pada sistem pipa. Kabel yang
ditanam biasanya kurang dari dua puluh.
Dalam memilih cara menaruh kabel perlu disesuaikan kondisi
daerahnya, namun yang perlu juga dipertimbangkan adalah aspek
15
ekonomi, segi perluasan, dan pemeliharaanya. Tabel 2.2 menunjukkan
beberapa ciri dari sistim menaruh kabel.
Tabel 2.2 Ciri beberapa sistim menaruh (lay) kabel
Hal Sistem
Menaruh
Langsung
Sistem Pipa Sistem
Terusan
Tertutup
Biaya pembangunan dan waktu Kecil Agak besar Besar
Penggantian dan perluasan Sukar Mudah Mudah
Perbaikan gangguan Sukar Mudah Mudah
Kapasitas arus Besar Kacil Besar
Kerusakan luar Sering Agak sering Jarang
Elastisitas kabel Kecil Kecil besar
2.4. Peralatan Pengaman
Macam-macam pengaman yang digunakan adalah
a) Pemutus tenaga (PMT)
b) Penutup Balik Otomatis (PBO) / Recloser
c) Pemmaxs Seksi Otomatis (PSO) / Sectionalizer
16
d) Pengaman Lebur (PL) / Fuse Cut Out (F CO) Pemasangan masing-
masing pengaman dalam sistem distribusi digambarkan pada gambar
2.8.
Gambar 2.8 Pemasangan masing-masing pengaman
2.4.1 Pemutus Tenaga (PMT)
Pemutus tenaga adalah suatu “switching device” yang
mampu memutus beban, juga mampu memutus arus hubung
singkat aldbat gangguan sesuai dengan ratingnya. Bila terjadi
gangguan maka PMT akan membuka dan rnenutup jaringan secara
otomatis dan bila diiakukan, perbaikan jaringan maka PMT dapat
dioperasikan secara manual. PMT dilengkapi dengan alat deteksi
relay, yang berguna untuk mendeteksi adanya arus beban lebih atau
arus hubung singkat antara phasa dengan tanah yang dilengkapi
trafo arus (current transformer). Bila relay merasakan adanya arus
yang melampaui setting penyetelan relay, maka relay akan bekerja
Sectionalizer
S
R
S
R
Recloser
PMT
PMT
Trafo Gardu Induk
17
memerintahkan PMT untuk membuka (trip). Dalam jaringan,
pemasangan PMT dilakukan pada :
a) out going (keluaran) j aringan (feeder) 20 kV di Gardu Induk
b) gardu atau cubicle tegangan menengah konsumen industri yang
memakai daya Iistrik besar.
2.4.2 Penutup Balik Otomatis (Recloser).
Recloser adalah pengaman arus lebih yang secara otomatis
akan membuka (trip) dan menutup kembali selang waktu tertentu
apabila ada arus lebih yang diakibatkan adanya gangguan hubung
singkat. Selang waktunya dapat diatur, sehingga bekeljanya bisa
cepat atau lambat. Recloser juga dapat dioperasikan secara manual.
Recloser mengamankan sistem dari gangguan yang sifatnya
temporer dan akan terkunci (lock out) bila gangguannya permanen.
Recloser dapat diatur untuk beberapa operasi yang berbeda, yaitu :
a) Dua operasi sesaat (membuka dan menutup) 'diikuti dengan dua
tenggang waktu operasi trip untuk mengunci.
b) Satu operasi sesaat ditambah tiga tenggang waktu operasi.
c) Tiga sperm? sesaat ditambah satu tenggang waktu operasi.
d) Empat operasi sesaat
e) Empat operasi tenggang waktu.
Karakteristik sesaat dan tenggang waktu dan recloser
berfungsi untuk menentukan ratingnya. Rating recloser antara 5
18
sampai 1120 A dengan gulungan sed dan 100 sampai 2240 A untuk
membuka sesaat pada dua kali rating arus.
Recloser ada yang untuk satu phase dan tiga phase, namun
recloser satu phase lebih andal daripada recloser tiga phase. Jika
jaringan primer tiga phase dihubungkan secara bintang maka
digunakan sebuah recloser tiga phase atau tiga recloser satu phase.
Sehingga jaringan primer tiga phase dihubungkan secara delta
maka digunakan dua recloser satu phase yang bergtma untuk
melindungi jaringan dan gangguan satu/tiga phase. Recloser terdiri
:
a) PMT Recloser, adalah peralatan recloser yang berhubungan
langsung dengan tegangan menengah dimana peralatan inilah
yang mengadakan interuptor yaitu masukan atau pelepasan
beban.
b) Electronic Control Box Recloser, adalah peralatan elektronik
yang rnengontrol pemasukan atau pelepasan PMT recloser dan
dalam peralatan ini setting recloser ditentukan.
2.4.3 Pemutus Seksi Otomatis (Sectionalizer)
Sectionalizer adalah peralatan pengaman arus lebih yang
hanya dipasang setelah recloser. Sectionalizer adalah peralatan
pemisah saluran distribusi yang secara otomatis bekeija sendiri
untuk membuka jaringan setelah melakukan deteksi arus dan
melalcukan perhitungan operasi pemutusan dari peralatan
19
pengaman (recloser). Mode operasi dan sectionalizer adalah
sebagai berikut :
a) Jika gangguan dihilangkanitlengan membukanya recloser,
penghitimg sectionalizer akan mereset pada posisi normal
setelah jaringan menutup kembali.
b) Jika gangguan masih ada ketika jaringan menutup kembali,
penghitung arus gangguan pada sectionalize akan kembali
bersiap menghitung saat recloser terbuka.
c) Jika recloser diatur untuk mengunci pada operasi trip yang
keempat, sectionalize akan siap untuk membuka (trip) selama
waktu jaringan terbuka mengikuti operasi trip yang ketiga dari
recloser.
Ada dua hal yang sangat penting dalam penentuan setting
sectionalizer yaitu count to open dan actuating current.
a) Hitungan buka (Count to open)adalah cara kerja elektronik yang
mencatat jumlah padamnya tegangan TM yang terjadi akibat
bekerjanya recloser yang terpasang didepan sectionalize.
Jumlah hitungan buka setting sectionalize adalah n - 1, dimana
n adalah setting jumlah lock out recloser yang terpasang didepan
sectionalizer.
b) Arus penguatan (Actuating current) adalah besarnya setting arus
primer yang melewati sectionalizer. Apabila sectionalize dilalui
20
arus sebesar setting arus penguatannya maka secara elektronik
akan mencatat dan bekeija sebagaimana mestinya. Pada
umumnya setting arus penguatan adalah 80 % dari setting arus
recloser.
Aplikasi sectionalize pada sistem distribusi memerlukan beberapa
persyaratan, antara lain :
a) Harus dipasang Seri dengan peralatan pengaman lain tetapi
tidak boleh diantara dua recloser.
b) Peralatan pengaman pendukung (backup) harus peka terhadap
arus gangguan minimum pada akhir area pengamanan
sectionalize.
c) Arus gangguan minimum harus lebih besar daripada arus
minimum pada sectionalize.
d) Diluar keadaan, rating waktu yang singkat dan pendek pada
sectionalize harus dilebihkan.
e) Jika ada dua peralatan pengaman pendukung yang seri satu
dengan yang lain dan berada lurus sectionalize terhadap sumber,
peralatan pendukung pertama dan kedua harus dipilih untuk
empat dan tiga operasi trip dan sectionalize harus dipilih untuk
membuka selama waktu jaringan mati pada suatu gangguan
melalui sectionalize.
21
f) Jika ada dua sectionalize dihubungkan seri satu dengan yang
lain dan ditempatkan setelah peralatan pengaman yang dekat
dengan sumber, peralatan pendukung harus diatur untuk
mengunci setelah operasi keempat, dan sectionalize pertama dan
kedua harus diatur untuk membuka mengikuti operasi
penghitungan kedua dan ketiga.
Rating arus kontinyu standar untuk sectionalize dari 10 sampai 600
A. Keuntungan dengan menggunakan sectionalize adalah :
1. Bila difungsikan sebagai pengganti recloser, maka tingkat biaya
dan permintaan lebih rendah dari pemeliharaan.
2. Bila difungsikan sebagai pengganti fuse cutout, tidak
menunjukkan kesulitan koordinasi bila digabungkan dengan
fuse cutout untuk menggantikan ukuran fuse yang tidak sesuai.
3. Bisa digunakan untuk pemadaman atau switching beban sesuai
rating.
Namun ada juga kerugian menggunakan sectionalize, yaitu :
1. Saat difungsikan sebagai pengganti fuse cutout, tingkat biaya
dan permintaan lebih besar daripada perawatan.
2. Dari pengalaman yang sudah, kerusakannya akan jauh lebih
besar daripada fuse cutout
22
2.4.4 Fuse Cutout
Fuse cutout adalah sejenis pengaman lebur yang bekerja
karena adanya arus lebih yang melampaui arus ratingnya.
Berdasarkan cara kerjanya fuse dibedakan menjadi :
a) Current zero awaiting type, misalnya expultion fuse
b) current zero shifting type, misalnya current limiting
Menurut bentuk fisiknya fuse cut out dapat dibedakan menjadi :
a) Enclose (tertutup)
b) Open (terbuka)
c) Open link (elemen terbuka)
Pengaman jenis ini banyak digunakan dalam sistem distribusi dan
dipasang sebagai pengaman pada :
a) Jaringan percabangan satu fase, untuk melindungi penghantar
Serta memisahkan jaringan pada saat terjadi gangguan dan
memperkecil daerah pernadaman.
b) Peralatan trafo 3 fase maupun 1 fase.
c) Pada sisi primer dari kapasitor.
d) Pada sisi primer dari trafo non CSP atau konvensional.
23
2.4.5 Relai
Relai digunakan untuk pengaman terhadap gangguan fasa ke
fasa yaitu gangguan 3 fase dan 2 fase dapat digunakan tiga buah
relai atau dua buah relai arus lebih. Pengaman arus lebih dengan
dua buah relai telah cukup untuk mengatasi gangguan antar fase
mengingat adanya gangguan 3 fase kedua relai akan bekerja,
sedangkan untuk gangguan dua fase salah satu relai atau kedua-
duanya akan bekerja tergantung fase-fase yang terganggu misalnya
: gangguan antara fase yaitu R dengan S maka relai R yang akan
bekerja. Gangguan fase S dengan T, maka relai T yang bekerja.
Sedangkan gangguan fase T dengan R maka relai R maupun T akan
bekerja.
Gambar 2.9. Pengaman terhadap gangguan fase ke fase dengan
menggunakan tiga buah relay
2.4.6 Lighting Arrester
Lighting arrester digunakan sebagai pengaman tegangan
lebih akibat surja petir. Alat ini dihubungkan antara kawat fasa
Current Transformer (CT)
R
S T
Kumparan Trip
S T
R R
Kontak relay
24
dengan tanah, dengan tujuan menyalurkan tegangan lebih ke tanah
sampai dengan batas aman bagi peralatan tersambung. Penempatan
pemasangan ialah pada transfomator CSP, ada yang dipasang
dengan eksternal gap, maupun disambung langsung pada terminal
bushing dari trafo. Dengan system pentanahan effektif maka rating
regangan arrester lebih kurang 80 % tegangan phase-phase. Akibat
yang ditimbulkan oleh sambaran petir pada kawat fase atau
jaringan dapat berupa :
Tegangan tembus luar yang dapat merusak isolator dan
bagian-bagian permukaan peralatan.
a) Tegangan tembus dalam, merusak isolasi utama dari peralatan
ke tanah dan isolasi antara bagian dalam peralatan.
b) Tegangan tembus luar dan dalam yang mungkin terjadi sebagai
akibat kegagalan isolasi yang terjadi pada peralatan.
2.4.7 Pengaman Gangguan Tanah
Multi grounded dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan
tahanan pembumian sekecilnya dengan jalan memanfaatkan pole
yang bersifat penghantar sebagai penetralan arus ke bumi. Maka
semua tiang harus disertai pemasangan sebuah penghantar
pentanahan dan dihubungkan dengan netral yang tersedia.
25
2.5. Gangguan pada Sistem Distribusi :
Ada empat kemungkinan tipe gangguan yang timbul pada sistem
distribusi, yaitu :
a) Gangguan tiga phase (3ᴓ)
b) Gangguan line to line (L-L)
c) Gangguan double line to ground (2LG)
d) Gangguan single line to ground (SLG)
Gangguan tipe pertama terjadi pada jaringan tiga phase sedangkan
tipe kedua dan ketiga pada jaringan tiga phase atau dua phase. Meskipun,
pada jaringan yang terkena gangguan SLG dapat diatasi dengan
konstruksi multigrounded, namun semua gangguan yang terjadi,
tergantung pada beberapa faktor, antara lain : konfigurasi jaringan,
ketinggian dari ground wires, kelas tegangan, metode pentanahan,
tingkat isolasi ke ground dan antar phase, kecepatan menghilangkan
gangguan, jumlah angin besar pertahun, dan kondisi alam. Probabilitas
dari berbagai tipe gangguan dapat dituliskan sebagai berikut :
Tabel 2.3 Kemungkinan dari gangguan yang timbul
Tipe Kemungkinan
SLG = 0.70
L – L = 0.15
2LG = 0.10
3ϕ = 0.05
TOTAL 1.00
26
Tabel kemungkinan diatas pada kenyataannya mungkin saja
berbeda antara sistem yang satu dengan yang lain.
2.6. Jaringan Distribusi Tegangan Rendah
Jaringan Distribusi Tegangan Rendah bermula dari sisi tegangan
rendah pada Transformator Distribusi seperti digambarkan oleh Gambar
2.10, yakni suatu Jaringan Distribusi Tegangan Rendah dengan empat
jurusan Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR)
Gambar 2.10 Jaringan Tegangan Rendah dengan empat Jurusan
(SUTR)
SUTR dapat berupa saluran udara dengan konduktor yang
telanjang atau kabel udara. Saluran Tegangan Rendah dapat pula kabel
tanah namun hal ini jarang sekali dipakai di Indonesia mengingat
harganya yang relatif mahal. SUTR yang menggunkan kabel udara
banyak dikembangkan pemakainnya oleh PLN karena gangguan yang
lebih sedikit dibandingkan dengan SUTR yang menggunkan konduktor
telanjang. Dibandingkan dengan kabel tanah Tegangan Rendah, SUTR
yang memakai kabel udara masih lebih murah.
JTM
Trafo Distribusi
Sekring TM
Saklat TR
Rel TR
Pelanggan Pelanggan
SUTR 4
SUTR 3
SUTR 2
SUTR 1 Tiang
Sekring TR
27
Masalah utama dalam operasi Jaringan Tegangan Rendah adalah
gangguan yang kebanyakan disebabkan oleh pohon/tanaman, kontak-
kontak yang kendor, layang-layang dan lain-lain perbuatan manusia serta
kelakuan binatang.
Dengan menggunakan kabel udara maka gangguan yang
disebabkan hal-hal ini menjadi berkurang kecuali yang disebabkan
kontak-kontak yang kendor tetap tidak berkurang.
Konfigurasi Jaringan Tegangan Rendah hanya Radial dan
pengamannya hanya dengan sekring saja. Gangguan pada sambungan
Rumah penyebabnya adalah serupa dengan yang untuk SUTR, tetapi
untuk bagian Sambungan Rumah yang ada dalam bangunan rumah
pelanggan gangguannya serupa dengan gangguan pada instalasi
pelanggan, yaitu karena kontak yang kendor, isolasinya rusak karena
dimakan binatang atau sebab-sebab mekanis Serta kebocoran air masuk
kedalam instalasi. Pada operasi JTR harus diamati secara periodik beban
yang ada pada setiap fasa dan dijaga agar selalu seimbang. Apabila beban
tidak seimbang maka harus dilakukan pemindahan-pemindahan beban
yaitu pemindahan sambungan sambungan Rumah dan dibagi-bagi antara
ketiga fasa agar dicapai keseimbangan beban. Karena pada JTR tidak
terdapat instalasi pengukuran tegangan dan arus maka pengukuran
tegangan dan arus perlu dilakukan secara periodic pada titik-titik tertentu
dalam jaringan untuk mengetahui tegangan tersedia bagi para pelanggan
masih cukup baik atau tidak dalam kebesarannya maupun
28
keseimbangannya khususnya bagi pelanggan dengan sambungan tiga
fasa. Sedangkan pengukuran arus diperlukan untuk mengetahui
keseimbangan beban antara fasa-fasa serta mengetahui apakah saluran
telah berbeban lebih atau tidak.
2.7. Perbaikan Faktor Daya.
Pada umumnya beban yang digunakan mempunyai factor daya
80%. Dari distribusi bebannya, arus tertingggal terhadap tegangannya.
Cosinus antara arus dan tegangan sisi kirim dikenal sebagai factor daya
rangkaian. Jika arus sisi kirim dan arus sisi terima masing-masing
dikalikan dengan tegangan sisi kirim dan tegangan sisi terima, akan
didapat hubungan segi tiga daya seperti Gambar 2.15. Gambar ini
menunjukan hubungan segitiga antara kilo watt, kilo volt ampere dan kilo
volt ampere reaktif. Penambahan kapasitor pada komponen reaktif Q
dapat mengurangi besar daya semu S pada beban. Gambar 2.16 dan 2.17
menunjukan kenaikan komponen reaktif Q dengan perubahan daya 10%.
Gambar 2.11 a. Diagram vector arus; b. Segitiga daya
Pada awalnya daya rekatif yang dibangkitkan pada pusat
pembangkit dikirim ke pusat beban yang pada umunya berada pada
tempat yang jauh sehingga hal ini kurang ekonomis, tetapi sekarang
Ix = I sin
IR = I cos
I
Q.KVAR
r.KW
s.KVA
(a) (b)
29
dapat dengan mudah menempatkan kapasitor pada pusat beban. Gambar
2.17 menunjukan perbaikan factor daya yang diberikan pada sistem. Pada
gambar tersebut dilukiskan kapasitor mempunyai daya reaktif
mendahului (leading) terhadap sisi kirim.
Gambar 2.12 Ilustrasi kenaikan daya semu dan daya reaktif
sebagai faktor beban dengan daya nyata
Gambar 2.13 Ilustrasi perubahan daya nyata dan nyata reaktif
sebagai fungsi faktor beban dengan daya semu konstan
Gambar 2.14 Ilustrasi perbaikan faktor daya
Ditunjukan bahwa beban berupa daya P, daya reaktif Q1 tertinggal,
sedang daya semu S, sehingga factor daya tertinggal (langging) adalah :
100 kW
100 kW
48,4
KVAR
100 kW
75
KVAR
100 kW
102
KVAR
100 kW
13,3
KVAR
100 kVA
pf = 1
111,11 kVA
pf = 0,9
125 kVA
pf = 0,8
142,86 kVA
pf = 0,7
166,67 kVA
pf = 0,6
100
kW
90 kW
43,59
KVAR
80 kW
60
KVAR
70 kW
71,41
KVAR
60 kW
80
KVAR
100 kVA
pf = 1
100 kVA
pf = 0,9
100 kVA
pf = 0,8
100 kVA
pf = 0,7
100 kVA
pf = 0,6
Beban
Q2 = Q1 - QC
P
Q1
P P
S2
S1
Q2
QC
Q1
2 1
30
cos θ1 = P
S1
cos θ1 = P
(P2 + Q12)
1
2
Jika kapasitor parallel sebesar Qc KVA dipasang pada beban,
factor daya dapat diperbaiki dari cos θ1 menjadi Cos θ2 dimana:
cos θ2 = P
S2
cos θ2 = P
√(P2 + Q22)
atau
cos θ2 = P
√(P2 + (Q1 − Qc)2)
Sehingga daya semu dan daya reaktif menurun, yaitu dari S1 kVA
menj adi S2 kVA dari Q1 kVAR menjadi Q2 kVAR.
2.8. Pemakaian Kapasitor Pada Sistem Distribusi
Definisi umum,
1. Elemen kapasitor : adalah bagian kapasitor yang tak dapat
dirubah, berupa elektroda yang dipisah oleh bahan isolasi
2. Unit kapasitor : rakitan satu atau lebih elemen kapasitor
didalam sebuah tangki yang dilengkapi dengan terminal saluran
keluaran.
3. Segmen Kapasitor : Kelompok untuk kapasitor satu fasa
dilengkapi pengaman dan sistem kontrol
31
4. Bank kapasitor : sejumlah modul kapasitor yang dihubungkan
satu dengan lainnya.
2.9. Pengaruh Hubungan seri kapasitor
Permasalahan fungsi kapasitor yang mendasar ialah kapasitor
dihubungkan Seri atau paralel, dihubungkan sendiri atau bank kapasitor
yaitu untuk mengatur tegangan dan daya reaktif yang mengalir dimana
kapasitor itu dipasang.
Kapasitor hubungan seri digunakan untuk memperbaiki reaktansi
induktif yang digunakan pada rangkaian, untuk membatasi lingkup
rangkaian distribusitipe khusus dengan alat-alat untuk pemakain yang
terbatas. Dimana permasalahan pokok pada penggabungan masing-
masing pemakaian, yaitu tingkat keperluan penyelidikan yang kompleks.
Dimana pada umumnya pemakaian kapasitor seri diutamakan untuk
ulcuran kecil.
Seperti ditunjukan pada Gambar 2.11 kapasitor Seri untuk
mengkompensasi rekatansi induktif. Dengan kata lain kapasitor Seri
ialah suatu reaktansi kapasitif (negatif) yang dihubung seri dengan
rangkaian reaktansi induktif (positif) dengan maksud untuk
mengkompensasi. Dimana tujuan utama kapasitor Seri untuk
memperkecil, bahkan menahan rugi tegangan yang disebabkan oleh
reaktansi induktif pada rangkaian. Pada keadaan tertentu kapasitor Seri
bahkan dapat dipergunakan sebagai perlengkapan pengatur tegangan,
untuk meningkatkan tegangan batere dan yang umum untuk
32
memperbesar faktor daya. Karena itu kapasitor seri sebagai palengkap
penaik tegangan secara otomatis dan pertambahan beban sesaat. Juga
kapasitor seri lebih banyak dipergunakan untuk pada faktor daya rendah
yang sering menghasilkan rugi tegangan. Bagaimanapun suatu kapasitor
seri tidak banyak memperbaiki sistim faktor daya dari pada kapasitor
paralel yang berpengaruh kecil terhadap arus sumber.
Gambar 2.15 Diagram vector tegangan pada suatu penyulang dengan
faktor daya pengikut. a dan c tanpa kapasitor seri, b dan d
dengan kapasitor seri
VR
Z = R + jXL
IS R L
(a)
VR Z' = R + J(XL– XC)
I R L
(b)
VS
I
IXL IR
IZ
VS
I
IR Cos IXLSin
IXL IZ' VR VR
VS'
IXC
IR
'
I VC
IR Cos I(XL-XC)Sin
(c) (d)
33
Dimana :
𝑝 = 𝐼. 𝑅 𝐶𝑜𝑠 𝜃
𝑞 = 𝐼. 𝑋𝐿 𝑆𝑖𝑛 𝜃
p′ = I. R Cos θ
q′ = I(XL − Xc). Sin θ
Sin θ = sinus sudut factor daya sisi terima
Jika digunakan kapsitor seri seperti pada Gambar 2.15b dan 2.15d
besarnya rugi tegangan akan lebih kecil dan dapat dihitung dengan rumus
sebagai berikut :
AV = I. R Cos θ+ I. (XL - XC). Sin θ
dimana XC = reaktansi kapasitif kapasitor seri.
Penentuan kompensasi lebih pada penyulang distribusi dengan
mamakai kapasitor seri, jika nilai total rekatansi kapasitif lebih kecil dari
pada nilai reaktansi induktifpada penyulang tersebut. Tetapi dalam
menentukan pemakaian kapasitor seri (dimana tahanan saluran lebih
besar dari pada reaktansi induktif), kembali kepada masalah rugi
tegangan bahwa.
AV = I. R Cos θ+ I. (XL - XC). Sin θ
Persyaratan diatas diketahui sebagai kompensasi lebih. Gambar
2.12a menunjukan vector diagram kompensasi lebih pada beban nominal.
Pada keadaan tertentu bila memilih besar kompensasi lebih dapat pada
beban dasar nominal, besar tegangan pada sisi terima untuk kompensasi
lebih tidak bisa tetap, hal ini disebabkan arus induktif pada motor besar
34
pada saat awal “(start)” dapat menimbulkan kenaikan tegangan yang
berlebihan, seperti ditunjukan pada Gambar 2.12b, yang dapat merugikan
pada pemakain lampu (umurnya pendek) dan menyebabkan lampu
berkedip, dan akhirnya pelanggan bisa menuntut.
Gambar 2.16 Kompensasi lebih tegangan sisi terima
a. Keadaan beban nominal
b.Keadaan awal (start) motor besar
Faktor daya mendahului, diperlukan untuk mengurangi rugi
tegangan pada saluran antara sisi kirim dan sisi terima dengan
menggunkan kapasitor seri, maka arus beban harus mempunyai factor
daya tertinggal. Sebagai contoh, Gambar 2.13a menunjukan diagram
vector dengan factor daya beban mendahului, tanpa dilengkapi kapasitor
pada salurannya. Gambar 2.13b mentmjukan resultan diagram vector
tegangan dengan factor daya yang sama (mendahului) tetapi dalam hal
ini pada salurannya dipasang kapasitor seri. Seperti terlihat pada gambar
tegangan sisi terima berkurang besarnya karena adanya kapasitor seri.
Bilamana Cos θ = 1,0 ; sin θ= 0. sehingga I.(XL - XC) Sin θ = 0,
IR VR
IZ
VS
I
I(XC-XL)
VR
IZ
VS
IR
(a) (b)
I
35
Dengan demikian rugi tegangan menjadi ΔV = I.R.
Jadi dalam kenyataannya, kapasitor Seri jarang digtmakan.
Gambar 2.17 Diagram vector tegangan dengan factor daya
Mendahului :
a. tanpa kapasitor Seri
b. Dengan kapasitor Seri
Karena alasan yang telah disebutkan dimuka dan yang lain
(resonansi pada besi trafo, resonansi sinkron selama motor dijalankan,
penempatarmya selama motor bekerja normal dan kesulitan dalam
melindungi kapasitor dari arus gangguan sistem), kapasitor seri tidak
banyak dipakai pada sistem distribusi. Tetapi kapasitor digunkan pada
sistem sub transmisi untuk mengubah bagian beban antara saluran
parallel. Sebagai contoh, sering suatu saluran substransmisi dengan
kapasitor besar diparalel dengan saluran yang ada. lni sangat sulit, jika
tidak, tidak mungkin untuk membebani saluran subtransmisi tanpa
kelebihan beban pada saluran yang sudah tua. Disini kapasitor seri dapat
dipergunakan untuk mengatur reaktansi saluran dengan kapsitor yang
lebih besar. Dipergunakan juga pada sistem subtransmisi untuk
menurunkan pengaturan tegangan.
I.R
VR
IZ
VS
(a)
I
I.R
VR
IZ VS'
(b)
I I.XC I.XL
36
2.10. Pengaruh Hubungan Shunt kapasitor
Kapasitor shunt yaitu kapasitor yang dihubungkan parallel dengan
saluran, dipakai untuk mengintensifkan sistem distribusi. Kapasitor shunt
mencatu daya reaktif atau untuk melawan komponen arus beban induktif.
Kenyataannya kapasior shunt dipergunakan untuk mengubah sifat beban
induktif dengan menggambarkan suatu arus mendahului untuk melawan
komponen arus mengikuti atau komponen arus beban induktif pada titik
instalasi. Dimana suatu kapasitor shunt mempunyai efek yang sama terhadap
penguatan lebih kapasitor sinkron, generator atau motor.
Rugi tegangan pada penyulang atau transmisi jarak pendek, dengan
factor daya pengikut dapat digunakan pendekatan sebagai berikut :
ΔV = IR.R + IX.XL volt
dimana : R = tahanan total dari penyulang (ohm)
XL = reaktansi induktif total dari penyulang (ohm)
IR = komponen nyata dari arus mengikut (Ampere)
IX = komponen reaktif dari arus pengikut (ampere)
Jika kapasitor dipasang pada sisi terima saluran, besar rugi tegangan
dapat dihitung dengan pendekatan sebagai berikut :
ΔV = IR.R + IX.XL - IC.XL volt
dimana IC = komponen raktif dari arus mendahului (ampere).
Perbedaan rugi tegangan yang dihitung antara kedua rumus diatas dari
pemasangan kapasitor tersebut dinyatakan sebagai herikut :
VR = IC.XL vol
37
BAB III
RUGI TEGANGAN PADA SISTEM DISTRIBUSI
3.1. Saluran Jarak Pendek
Untuk saluran udara yang kapasitansinya dapat diabaikan disebut
“Saluran Pendek”. Secara umum hal ini diterapkan pada sistem yang
tegangannya sampai 66 kV dan panjangnya mencapai 50 miles (8O,5 km).
Oleh, sebab itu rangkaian ekivalennya terdiri dari tahanan dan reaktansi yang
tersambung Seri seperti yang terlihat pada Gambar 3.1
Gambar 3.1. Saluran Distribusi jarak-pendek
a). Rangkaian ekivalennya
b). Pasor diagramnya
I R XL
(a)
Beban Vk Vt
IR
I
0 Q1
Ircos Qt
Vt
dV
V
V
Vk
a b c
d
e
IXLsinQt
(b)
38
Jatuh tegangan pada sistem distribusi mencakup jatuh-tegangan pada
a. Penyulang Tegangan Menengah (T.M)
b. Tranformator Distribusi
c. Penyulang Jauingan Tegangan Rendah (J .T.R)
d. Instalasi rumah.
Sesui dengan defmisi, jatuh-tegangan adalah :
∆V = |Vk − |Vt||……………………………………..(3.1)
dimana :
Vk = nilai mutlak tegangan ujung-kirim
Vt = nilai mutlak tegangan ujung-terima
Jadi AV merupakan perbedaan secara ilmu hitung antara tegangan-
pengirimdantegangan-penerima.
Sebagai dasar dalam menghiumg AIC di misalkan suatu sirkuit fasa-
tunggal dua kawat, dimana tahanan dan reaktansinya masing-masing
dinyatakandengan R dan XL dan pada uj ung saluran terdapat suatu beban
lihat Gambar 3.1a.
3.1.1 Tegangan Ujung Pengirim
Diagram pasor dari Gambar 3.1 untuk faktor daya yang tertinggal,
digambarkan kembali dengan arus I dibuat mendatar, seperti yang
terlihat padaGambar 3.2.
Tegangan ujung penerima Vt, dibuat konstan dan rnerupakan
pasor acuan,
39
dimana OA = V, untuk arus beban I yang tertinggal terhadap V
sebesar sudut 𝜑𝑡
Jatuh tsgangan pada tahanan-saluran = I x R dan dinyatakan pada
Gambar 3.2. Sebagai AB yang sefasa dengan arus I, dan arenanya
sejajar dengan OD.
Jatuh tegangan pada reaktansi saluran = I x XL, jatuh tegangan
reaktif inidinyatakan oleh BC pada Gambar 3.2. Jatuh tegangan induktif
ini mendahului 90°terhadap arus, oleh sebab itu BC tegak-lurus
terhadap OD. Jatuh tegangan impedansi IZ adalah penjumlahan pasor
jatuh-tegangan tahanan dan jatuh-tegangan induktif, pada Gambar 3.2
dinyatakan oleh AC.
Gambar 3.2 Diagram pasor dari gambar 3.1 untuk faktor daya tertinggal
Tegangan-ujung pengirim Vk diatur sdemikian rupa agar
tegangan-ujung penenerima Vt dijaga konstan. Tegangan-ujung-
pengirim Vk. Dinyatakan oleh OD.Arus I = OD tertinggal sebesar sudut
𝜑k terhadap Vk. Oleh sebab itu 𝜑𝑡, merupakanfactor-daya beban diukur
pada tegangan-ujung-pengirim. Dalam Gambaf 3.2, 𝛿 adalah beda fasa
IZ
A
0
k
I.XL
t
Vt
Vk
C
B
F G D
I
40
antara kedua ujung saluran.Besaran dari Vk, dapat dicari segi-tiga OGC,
sebagai berikut :
(OC)2 = (OG)2 + (GC)2 = (OF + FG)2 + (GB + BC)2
𝑉𝑘2 = (Vt cos𝜑𝑡 + IR)2 +(Vt sin𝜑𝑡 + IXL)2
Jadi tegangan ujung-pengixim adalah :
Vk =[(Vt cos φt + IR)2 + (Vt sin φt + IXL)2]1
2⁄ …………..(3.2)
Dapat juga ditulis bentuk lain, yaitu :
Vk =Vt [( cos φt + IR
Vt)
2
+ (sin φt +IXL
Vt)
2
]
12⁄
……………..(3.3)
Faktor-daya dari bebean diukir pada tegangan-ujung pengirim adalah :
cos φk = OG
OC=
OF+FG
OC=
VTCOS φt +IR
VK…………………...…..(3.4)
Alternatif lain untuk menentukan Vk
Perhatikan gbar 3.1b. yang merupakan pasor diagram dari
gambar 3.1a, sekarang dicari persamaan yang berkaitan dengan Vk, Vt
dan δV, persamaan itu adalah :
Vk2 = (Vt + dV)2 + δV2
𝑉𝑘2 = (𝑉𝑡 + 𝐼. 𝑅𝑐𝑜𝑠𝜑𝑡 + 𝐼. 𝑋𝐿𝑠𝑖𝑛𝜑𝑡)2 + (𝐼. 𝑋𝐿𝑐𝑜𝑠𝜑𝑡 + 𝐼. 𝑅. 𝑠𝑖𝑛𝜑𝑡)2
Bila beban fasa tunggal, daya-aktif beban (P) dan daya reaktif beban
(Q) diketahui, besar arusnya I = 𝑃
𝑉𝑡 𝑐𝑜𝑠 𝜑𝑡 atau I =
𝑄
𝑉𝑡 𝑠𝑖𝑛 𝜑𝑡 , maka
Vkdapat dinyatakan dalam bentuk :
Vk2 = (𝑉𝑘 +
𝑅.𝑃
𝑉𝑡+
𝑋𝐿 .𝑄
𝑉𝑡)
2
+ (𝑋𝐿 .𝑃
𝑉−
𝑅.𝑄
𝑉𝑡)
2
……………………(3.6)
Dimana : 𝑑𝑉 = 𝑅.𝑃
𝑉𝑡+
𝑋𝐿𝑄
𝑉𝑡……………………………………...(3.7)
41
Dan 𝛿𝑉 = 𝑋𝐿.𝑃
𝑉𝑡−
𝑅.𝑄
𝑉𝑡 ……………………………………...(5.8)
tan 𝛿 =𝑐𝑑
𝑜𝑑=
𝛿𝑉
𝑉𝑡+𝑑𝑉=
𝐼𝑋𝐿𝑐𝑜𝑠𝜑𝑡−𝐼𝑅𝑠𝑖𝑛𝜑𝑡
𝑉𝑡+𝐼𝑅𝑐𝑜𝑠𝜑𝑡+𝐼𝑋𝐿𝑠𝑖𝑛𝜑𝑡………….……...(5.9)
Dari sini dapat diketahui 𝜑𝑘 = 𝜑𝑡 + 𝛿, jadi faktor-daya beban
diukur pada tegangan ujung pengirm adalah :
(𝜑𝑘 + 𝛿) …………………………………(5.10)
Menggunakan bilangan komplek
Dalam menentukan tegangan kirim, dapat juga ditentukan dengan
mengunakan bilangan komplek.
Perhatikan gambar 3.1b, Vt diambil sebagai pasor acuan, maka :
V̅t = Vt+ j0
Untuk faktor – daya yang tertinggi cos 𝜑𝑡 – jIsin 𝜑𝑡
I̅ = I cos φt − jIsin φt
Impedansi saluran Z = R + jXL
Tegangan-ujung-pengirim adalah :
Vk = V̅t + IZ̅
= (Vt + j0) + (Icosφt − jIsinφt)(R + jXL)
V̅k = (Vt + IR cos φt) + 𝑗(IXL𝑐𝑜𝑠 φt − IR sin φt) + (IXL𝑐𝑜𝑠 φt)
Vk = [(Vt + IR cos φt + IXL𝑐𝑜𝑠 φt)2 + j(IXL𝑐𝑜𝑠 φt − IR sin φt)2]1
2⁄
Dan
Tan 𝛿 = IXL𝑐𝑜𝑠 φt− IR sin φt
Vt+ IR cos φt+IXL𝑐𝑜𝑠 φt
Perlu diketahui daya ujung pengirim adalah :cos φk = (φt + δ)
42
3.1.2. Perhitungan Rugi Tegangan
a. Secara Eksak
Dari persamaan (3.3) maupun (3.6), dapat diketahui
besarnya teganganujung-pengirim Vk secara eksak kemudian
jatuh-tegangan∆Vdihitung berdasarkan persamaan (3.1)
b. Secara pendekatan
Perhatikan Gambar 3.1d yang merupakan pasor diagram
dari Gambar 3.1a, dengan titi O sebagai titik pusat dari
lingkaran engn jari jari Od = Vk dibuat lingkaran, seingga
memotong perpanjangan Vt pada titik e, jadi :
Vk = Oe = Oa + ac + ce,
Oleh karena ce << Vk;ce dapat diabaikan, sehingga Vk ≈Oa +
ac
Selanjutnya, Oa = Vt ; ac = ab + bc dimana ab = IR cos 𝜑𝑡 dan
bc = IXLsin 𝜑𝑡.Seghingga:
Ac = dV = IR cos 𝜑𝑡 + IXLsin φt.
Selanjutnya Vk dapat ditulis dalam bentuk :
Vk ≈Vt + dV
≈ Vt + IR cos 𝜑𝑡 + IXLsin φt
Atau
Vk – Vt≈ IR cos 𝜑𝑡 + IXLsin φt
Sesuai dengan definisi ∆V = |Vk| − |Vt|, maka didapat :
∆V ≈ IR cos 𝜑𝑡 + IXLsin φt ……………….(3.11)
43
Jatuh tegangan secara pendekatan dapat juga dinyatakan dalam
daya-aktif beban (P) dan daya-reaktif beban (Q) tertentu, dari
gambar 3.1 didapat :
𝑉𝑘2 = (𝑉𝑡 + 𝑑𝑉)2 + 𝛿𝑉2
Jika 𝛿𝑉 ≪ 𝑉𝑡 + 𝑑𝑉; maka 𝛿𝑉 dapat diabaikan, sehingga
persamaan diatas menjadi
𝑉𝑘2 ≅ (𝑉𝑡 + 𝑑𝑉)2
Vk2 ≅ (Vt +
RP + XLQ
Vt)
2
Atau
Vk − Vt ≅ RP + XLQ
Vt
Sesuai dengan definisi ∆V = |Vk| − |Vt|, maka diapat
∆V ≅ RP+XLQ
Vt ………………………(3.12)
Dengan demikian secara ilmu hitung perbedaan tegangan-kirim
dan tegangan terima (∆𝑉) secara pendekatan dapat dinyatakan
oleh :
RP + XLQ
Vt
3.2. Rugi Tagangan dalam prosen
Jatuh dalam prosen, menurut definisi adalah :
(∆V
Vf) % =
|𝑉𝑘|− |𝑉𝑡|
𝑉𝑡 100% …………….(3.13)
Vt biasanya diambil tegangan sistem yang berangkutan, dalam hal
ini Vf merupakan dalam hal ini Vf merupakan tegangan fasa
sistem, jadi persamaan (3.13) biasa dalam bentuk :
44
(∆V
Vf) % =
∆V
Vf 100% ………………….(3.14)
Menurut persamaan (3.11) ∆V = |Vk| − |Vt| ≅ IR cosφt +
IXLsinφt sehingga persamaan (3.14) dapat ditulis sebagai :
(∆V
Vf) % = (∆V)% ≅
IR cos φt+ IXL sin φt)
Vf100%, ……….(3.15)
Dimana, Vr adala tegangan-fasa nimonal atau tegangan pengenal
dari sistem yang bersangkutan.
Persamaan (3.15), dapat juga dibuat dalam bentuk lain, yang
mengandung daya aktif P dan daya reaktif Q dari beban yang
besangkutan. Dengan memperhatikan persamaan (3.12), dimana
∆V ≈RP + XLQ
Vf,maka jatuh-tegangan dalam prosen menjadi :
(∆V
Vf) % = (∆V)% ≅
RP + XLQ
Vf2 x 100% ……….(3.16)
Dimana :
P = daya aktif, dalam MW
Q = daya reaktif, dalam MVAR
Vf = Vt teganan fasa, dalam kV
Persamaan (3.15) atau (3.16) merupakan rumus-dasar dalam
menghitung jatuh-tegangan secara pendekatan.
3.2.1. Rugi Tegangan pada sistem Fasa-Tunggal, dua kawat
Untuk sistem fasa tunggal, dua kawat perhatikan Gambar
3.3 bila bebannya sama dengan S, maka didapat hubungan S =
Vf.I, dan I = S
Vf, bila nilai arus ini disubstitusikan kedalam
persamaan (3.14), maka didapat
(∆V)% ≅ S (R cos φ+ XL sin φ)
Vf2 100%……………(3.17)
45
Atau,
(∆V)% ≅ S x 2L (R cos φ +XL sin φ
Vf2 x 100%..………(3.18)
dimana :
S = beban MVA
R = 2.L.r dalam ohm
𝑋𝐿 = reaktansi perfasa, dalam ohm/km
Gambar 3.3. Sirkit fasa-tunggal dengan beban S
3.2.2. Rugi tegangan Pada Sistem Fasa-tunggal, tiga kawat.
Pada Gambar 3.4 adalah saluran suatu system Fasa-satu
dengan tiga kawat.
Gambar 3.4 Sistem Fasa-tunggal tiga kawat
I L
XL
S
R
V
V
2V
L
46
Dengan anggapan bahwa setiap sirkuit fasanya memikul
beban yang sama besarnya, yaitu S/2. Menurut persamaan
(3.10). Rugi tegangan dari setiap sirkuit fasanya adalah :
∆𝑉 ≅ I (R cos φ + XL sin φ)
Atau
∆𝑉 ≅ I. 2L (r cos φ + x sin φ)………………(3.19)
Besarnya raus I =
1
2𝑆
𝑉 atau I =
S
2V=
S
Vf , sehingga :
(∆𝑉
𝑉𝑓) % =
2𝑆 𝑥 𝐿 (𝑟 𝑐𝑜𝑠 𝜑 + 𝑥 𝑠𝑖𝑛 𝜑)
2𝑉
Atau jatuh tegangan pada prosen adalah :
(∆V
Vf) % =
2S x L (r cos φ+x sin φ)
2V x Vf100% ……….(3.20)
3.3 Perhitungan Rugi Tegangan Pada Saluran tegangan Rendah
Untuk menyederhanakan perhitungan, diasumsikan beban-
bebannya merupakan beban fasa-tiga yang seimbang dan factor dayanya
cos 𝜑 = 0,9.
Jatuh tegangan secara pendekatan dapat dihitung berdasarkan
hubungan :
(∆V) = I (R cos φ + X sin φ) Volt
Dimana I dalam ampere, R dan X dalam ohm.
Untuk sitem fasa tiga, besar arus fasanya adalah :
I =103 x S
√3 x V=
103 x P
√3 x V cos φampere
Dimana S dalam kVA dan P dalam kW, maka : (∆𝑉)
∆𝑉 = 103x 𝑆
√3x 𝑉 cos 𝜑(R cos φ + X sin φ)volt
47
Dimana P dalam kW, V dalam volt, R dan X dalam ohm jatuh tegangan
dalam prosen adalah :
(∆𝑉
𝑉𝑓) % =
103 𝑥 𝑃
√3 𝑥 𝑉 𝑥 𝑉𝑓 𝑥 𝑐𝑜𝑠 𝜑(𝑅 𝑐𝑜𝑠 𝜑 + 𝑋 𝑠𝑖𝑛 𝜑) 𝑥 100%
atau
(∆𝑉)% = 103x 100 xP xL
V2cos 𝜑(r cos φ + x sin φ) x 100%
Dimana R = L.r ohm; X = L.x ohm dan L dalam meter, r = ohm per meter
dan x = ohm per meter.
Sebagaimana diketahui tahanan/resistensi r = 1
𝑝𝑥𝑎 ohm/meter, maka
jatuh tegangan dalam prosen dapat ditulis :
(∆𝑉)% = 103x 100 xP xL x r
V2cos 𝜑(r cos φ +
x
rsin φ) x 100%
(∆𝑉)% = 103x 100 xP xL x r
pxaxV2(1 +
x
rtan φ) x 100%
dimana L adalah jarak antara beban sampai sumber.
Atau
(∆𝑉)% = (𝑃 x 𝐿)9•x 10−4
Dimana : 9 = 105
pxaxV2 (1 +x
rtan φ) = 9•x 10−4
48
P = dalam kW
V = dalam Volt
L = dalam meter
a = penampang penghantar dalam mmz
g = daya hantar jenis dalam mho-meter per mm
r = tahanan dalam ohm perfasa per km
X = reaktansi dalam ohm perfasa per km
49
BAB IV
ANALISA RUGI TEGANGAN JTR DESA JUWONO KEC.
NGRONGGOT KAB. NGANJUK PADA GTT 025
4.1. Single Line JT R Ds JuwonoTrafo no 025
Pada JTR Desa Juwono terdapat dua sisi (sisi kanan dan sisi kid), hasil
pengukuran tegangan ujung pada semester H tahun 2011 didapat susut
teganganpada sisi kirim R-N = 220V, S-N = 222, T-N = 218 Volt tegangan
ujung R-N =210V, S-N = 210, T-N = 210 Volt. Kabel yang digunakan AAAC
50 mm2 dengan nilai reaktansi dan inpedansi sepefti pada table 4.1 dibawah
ini.Tabel 4.1 Daftar nilai reaktansi dan impedansi dari penghantar AAAC; 9'
Single line dapat dilihat pada Tabel 4.1 dibawah ini. Lihat lampiran
Penampang
Kawat AI
(mm2)
16 25 35 50 70 95 120
r(ohm/km) 2,0161 1.2963 0.9217 0.6452 0.4608 0.3396 0.2688
x(ohm/km) 0,4036 0,39895 0,3790 0,3678 0,3572 0,3449 0,3376
z(ohm/km) 2,051 1,3535 0,9965 0,7428 0,5830 0,4840 0,4315
x/r 0,2002 0,3004 0,4112 0,5701 0,7752 1,0156 1,2560
9* 10,1012 6,7567 5,048 3,760 2,8947 2,3134 1,9740
50
4.2. Susut Tegangan yang terjadi pada JTR Ds.Juwono dalam prosen.
Susut tegangan dalam prosen, didasarkan rumus :
(∆𝑉)% = 𝑃 𝑥 𝐿 𝑥 9∙ 𝑥 10−4%
Nilai 9∙ dapat dilihat pda table 4.1 maka jatuh/susut tegangan dapat dihitung
sebagai berikut :
4.2.1 Susut tegangan pada sisi line A dan C
Hasil perhitungan drop tegangan di JTR desa Juwono Kec.
Ngronggot Kab. Nganjuk pada GTT 025 dengan program Microsoft
excel 2010 adalah :
Tabel 4.2 Hasil Analisa Pergitungan Drop Trafo MD 025 = TC
3x50/1x35 mm2
Titik No Tiang Jarak
Tiang
kWh Terpasang Daya
Beban
(kW)
Total
Daya di
Tiang
(kW)
Susut
Tegangan
(%)
Tegangan di
Tiang
Jml
plngn
Arus
(A)
Daya
(VA) R-N S-N T-N
220 222 218
Trafo MD025(Sumber)
Line C
1 A1D1 47 3 3 1350 0.95 21.74 0.37 219 221 217
2 A1D2 47 9 11 4950 3.47 17.01 0.29 218 220 216
3 A1D3 47 5 6 2700 1.89 13.55 0.23 218 220 216
4 A1D4 47 4 4 1800 1.26 11.66 0.20 217 219 215
5 A1D4A1 47 11 12 5400 3.78 10.40 0.18 216 218 214
6 A1D4A2 47 2 3 1350 0.95 6.62 0.11 215 217 213
7 A1D4A3 47 8 12 5400 3.78 5.67 0.10 214 216 212
8 A1D4A3 47 3 3 1350 0.95 1.89 0.03 213 215 212
9 A1D4A4 47 2 3 1350 0.95 0.95 0.02 213 215 211
10 A1D5 47 2 3 1350 0.95 0.95 0.02 213 215 212
11 A3 47 1 2 900 0.63 3.78 0.07 213 215 211
12 A5D1 47 9 9 4050 2.84 2.84 0.05 212 214 210
13 A6 47 1 1 450 0.32 0.32 0.01 211 213 209
Hasil Ukur tagangan 210 210 210
51
Titik No Tiang Jarak
Tiang
kWh Terpasang Daya
Beban
(kW)
Total
Daya di
Tiang
(kW)
Susut
Tegangan
(%)
Tegangan di
Tiang
Jml
plngn
Arus
(A)
Daya
(VA) R-N S-N T-N
220 222 218
Trafo MD025 (Sumber)
Line C
1 C1 40 1 2 900 0.63 37.49 0.43 219 221 217
2 C2 59 2 3 1350 0.95 36.86 0.63 218 220 216
3 C2D1 40 5 6 2700 1.89 24.89 0.29 216 218 214
4 C2D2 48 8 8 3600 2.52 23.00 0.32 215 217 213
5 C2D3 43 3 5 2250 1.58 20.48 0.25 214 216 212
6 C2D4 30 7 8 3600 2.52 18.90 0.16 212 214 210
7 C2D5 40 5 6 2700 1.89 16.38 019 211 213 209
8 C2D6 40 4 4 1800 1.26 14.49 017 210 211 208
9 C2D7 40 2 2 900 0.63 13.23 0.15 208 210 206
10 C2D5C1 40 5 5 2250 1.58 12.60 0.15 207 209 205
11 C2D5C2 40 2 2 900 0.63 11.03 0.13 206 208 204
12 C2D5C2D1 40 4 5 2250 1.58 1.58 0.02 204 206 202
13 C2D5C2B1 40 4 6 2700 1.89 3.78 0.04 203 205 201
14 C2D5C2B2 40 4 6 2700 1.89 1.89 0.02 202 204 200
15 C2D5C3 40 3 4 1800 1.26 5.04 0.06 201 202 199
16 C2D5C4 40 8 12 5400 3.78 3.78 0.04 199 201 197
17 C3 48 4 28 12600 8.82 11.03 0.15 198 200 196
18 C5 47 7 7 3150 2.21 2.21 0.03 197 199 195
Hasil Ukur tagangan 210 210 210
52
Hasil perhitungan penekanan drop tegangan dengan mengganti diameter
penghantar dari 3 x 50 mm2 adalah sebagai berikut :
Tabel 4.2 hasil Analisis Perhitungan Drop Travo MD025 = TC 3 x 70/1 x 50
mm2
Titik No Tiang Jarak
Tiang
kWh Terpasang Daya
Beban
(kW)
Total
Daya di
Tiang
(kW)
Susut
Tegangan
(%)
Tegangan di
Tiang
Jml
plngn
Arus
(A)
Daya
(VA) R-N S-N T-N
220 222 218
Trafo MD025(Sumber)
Line C
1 A1D1 47 3 3 1350 0.95 21.74 0.37 219 221 217
2 A1D2 47 9 11 4950 3.47 17.01 0.29 218 220 216
3 A1D3 47 5 6 2700 1.89 13.55 0.23 218 220 216
4 A1D4 47 4 4 1800 1.26 11.66 0.20 217 219 215
5 A1D4A1 47 11 12 5400 3.78 10.40 0.18 216 218 214
6 A1D4A2 47 2 3 1350 0.95 6.62 0.11 215 217 213
7 A1D4A3 47 8 12 5400 3.78 5.67 0.10 214 216 212
8 A1D4A3 47 3 3 1350 0.95 1.89 0.03 213 215 212
9 A1D4A4 47 2 3 1350 0.95 0.95 0.02 213 215 211
10 A1D5 47 2 3 1350 0.95 0.95 0.02 213 215 212
11 A3 47 1 2 900 0.63 3.78 0.07 213 215 211
12 A5D1 47 9 9 4050 2.84 2.84 0.05 212 214 210
13 A6 47 1 1 450 0.32 0.32 0.01 211 213 209
Hasil Ukur tagangan 210 210 210
53
Titik No Tiang Jarak
Tiang
kWh Terpasang Daya
Beban
(kW)
Total
Daya di
Tiang
(kW)
Susut
Tegangan
(%)
Tegangan di
Tiang
Jml
plngn
Arus
(A)
Daya
(VA) R-N S-N T-N
220 222 218
Trafo MD025 (Sumber)
Line C
1 A1D1 47 3 3 1350 0.95 21.74 0.37 219 221 217
2 A1D2 47 9 11 4950 3.47 17.01 0.29 218 220 216
3 A1D3 47 5 6 2700 1.89 13.55 0.23 218 220 216
4 A1D4 47 4 4 1800 1.26 11.66 0.20 217 219 215
5 A1D4A1 47 11 12 5400 3.78 10.40 0.18 216 218 214
6 A1D4A2 47 2 3 1350 0.95 6.62 0.11 215 217 213
7 A1D4A3 47 8 12 5400 3.78 5.67 0.10 214 216 212
8 A1D4A3 47 3 3 1350 0.95 1.89 0.03 213 215 212
9 A1D4A4 47 2 3 1350 0.95 0.95 0.02 213 215 211
10 A1D5 47 2 3 1350 0.95 0.95 0.02 213 215 212
11 A3 47 1 2 900 0.63 3.78 0.07 213 215 211
12 A5D1 47 9 9 4050 2.84 2.84 0.05 212 214 210
13 A6 47 1 1 450 0.32 0.32 0.01 211 213 209
Hasil Ukur tagangan 210 210 210
54
4.2.2 Perbedaan hasil Pengukuran dengain Hasil Perhitungan
Ada perbedaan hasil pengukuran dengan hasil perhitungan. Pada sisi
line A dari penghantar 3 X 50 mm2 R-N = 21 1V, S-N = 213, T-N = 209 Volt.
Tegangan ujung hasil pengukLu'an R-N = 210V, S-N = 210, T-N = 210 Volt.
dan line C dihasilkan perhittmgan R-N = 19lV, S-N = 193, T-N = 189 Volt.
Tegangan ujung hasil pengukuran R-N = 210V, S-N = 210, T-N = 210 Volt.
Dari hasil perhitungan drop tegangan dengan penggantian diameter
penghantar dari 50 mm2 ke diameter 70 mm2 adalah Pada sisi line A
daripenghantar 3 x 50 mm2 R-N = 213V, S-N = 215, T-N = 211 Volt.
Tegangan ujung hasil pengukuran R-N = 210V, S-N = 210, T-N = 210 Volt.
dan line C dihasilkan perhitungan R-N = 197V, S-N = 199, T-N = 195 Volt.
Tegangan ujung hasil pengulcuran R-N = 210V, S-N = 210, T-N = 210 Volt.
Hal ini dimungldnkan karena ada sambungan yang ngevong (kurang rapat)
atau ada penghantar yang mengalirkan arus ke tanah. Dimungkinkan juga ada
pemasangan listrik liar yang sangat merugikan.
55
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Setelah dilakukan analisa susut tegangan pada JTR desa Juwono Kec.
Ngronggot Kab. Nganjuk pada GTT 025, maka penulis dapat membuat
kesirnpulan sebagai berikut :
1. Susut tegangan yang terjadi pada JTR desa Juwono kec. Ngronggot kab.
Nganjuk pada GTT 025 diakibatkan terlalu panjang kabel yang digunakan
dan terlalu besar beban pada sisi line A dan sisi line C, besar penampang
kabel kurang besar.
2. Drop tegangan dengan penggantian diameter penghantar dari 50 mm2 ke
diameter 70 mm2. Pada sisi line A dari penghantar 3 x 50 mm2 R-N = 213V,
S-N = 215, T-N = 211 Volt. Tegangan ujung hasil pengukuran R-N = 210V,
S-N = 210, T-N = 210 Volt. Pada sisi line C dihasilkan perhitungan R-N =
197V, S-N = 199, T-N = 195 Volt. Tegangan ujung hasil pengukuran R-N
= 210V, S-N = 210, T-N = 210 Volt.
3. Agar tidak terjadi susut tegangan, maka kabel JTR dapat diganti dengan
kabel AAAC ukuran 70 mm2 atau menambah satu tarfo sisipan pada sisi
line’ C.
56
5.2. Saran-saran
Dari analisa pembahasan susut tegangan pada JTR desa Juwono Kec.
Ngronggot Kab. Nganjuk pada GTT 025, maka penulis dapat memberikan
saran sebagai berikut :
1. Susut tegangan hasil analisa dan kenyataan dilapangan jauh lebih kecil,
maka perlu dilihat semua sambungan pada JTR tersebut, untuk
dikencangkan. Dan perlu diadakan pengecekan penyaluxan.
2. Kabel JTR sisi line C pelu diganti dengan kabel AAAC ukuran 70 mm2,
atau menambah satu trafo sisipan, pilih Salah satu dan perhatikan factor
ekonomis.
3. Agar pelanggan tidak merasa dirugikan, maka susut tegangan pada desa
Juwono kec. Ngronggot kab. Nganjuk pada GTT 025 segera diatasi.
DAF TAR PUSTAKA
Abdul Kadir, 2000, Dislribusi Dan Urilisasi T enaga Lisrrik, UI-Press.
A. Arismunandar, 1978, Teknik Tegangan Tinggi, Pradnya Paramita, Jakarta.
A. Arismunandar, Teknik Tenaga Listrik Jilid III Gardu Induk, Pradnya
ParamitaJakarta.
Djiteng Marsudi, 1990, Operasi Sistem Tenaga Listrik, Balai Penerbit dan
HumasISTN, Bhumi Srengseng Indah, Jakarta Selatan.
Gallagher, T. J., A. J. Pearmain. 1983. High Voltage. Bath: John Wiley & Sons.
Golde, R. H. 1977. Lightning. London: Academic Press Inc. Vol-2.
Hasan Basri, 2003, Dasar-dasar Sistem Distribusi Tenaga Listrik, Materi kursus
“Pengembangan” Dalam Rangka Penyetaraan PJT Golongan C
BidangElektrikal dan Mekanikal, APEI, Jatim.
Hayt. William. HJR, The Houw Liong, Ph.D. 1990. Elektromagnetika
Teknologi.Jakarta: Penerbit Erlangga. edisi ke 4. jilid 2.
Hutatuuk, TS. 1987. Pengetanahan Netral Sistem Tenaga &
PengetanahanPeralatan. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Military, 2003, Handbook. Grounding, Bonding & Shielding for
ElectronicEquipment and Facilities. Dept. of Defense Washington
D.C.2030l. Thirdedition. Vol 1.
Morrison. Ralph. 1986. Grounding and Shielding Techniques in
Instrumentation.U.S. States: John Wiley & Sons - A Wiley-Interscience
Publication. ThirdEdition.
Naidu, M. S., V. Karamaju. 1982. High Voltage Engineering. New Delhi:
TATAMcGraw -Hill publishing Co. Ltd.
Razevig D. V. 1982. High Voltage Engineering. Delhi-6: Khanna Publisher.
Setio Saksomo, Diktat Proteksi Tenaga Listrik Fakultas Teknik
ElektroUniversitasBrawijaya
Sirait K. T., Zoro R. 1986. Perlindungan Terhadap Tegangan Lebih Pada
SistemTenaga Listrik. Bandung: Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi
DanPengukuran Listrik Jurusan Teknik Elektro ITB.
Suhadi, 1986, DistribusiAn1s Bolak-balik, IKIP Negeri Surabaya
