PEMERATAAN BEBAN SEBAGAI SOLUSI PENURUNAN SUSUT DISTRIBUSI

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 trafo.

Seperti yang kita ketahui sebelumnya, beban trafo dalam hal ini adalah trafo distribusi, secara

ideal banyak dalam kondisi yang tidak imbang. Tentu secara segitiga daya pergeseran fasa

mengakibatkan netral pada trafo akan menghasilkan beban arus. Secara prakteknya , arus

pada netral tidak akan mungkin sama dengan nol ini dikarenakaan beban pada pelanggan

tidak sama antara phase satu dengan phase yang lain.. Namun ini dapat diperkecil hingga

mendekati nol. Adapun cara tersebut dengan meratakan beban pelanggan per gardu per

jurusan dan per phase.

Perhitungan Arus Beban Penuh Transformator

Daya transformator bila ditinjau dari sisi tegangan tinggi (primer) dapat dirumuskan sebagai

berikut :

S = √3 . V . I (15)

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 (16)

dimana :

IFL : arus beban penuh (A)

S : daya transformator (kVA)

V : tegangan sisi sekunder transformator (kV)

Losses (rugi-rugi) Akibat Adanya Arus Netral pada Penghantar Netral Transformator

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). Losses pada penghantar netral trafo ini dapat

dirumuskan sebagai berikut :

PN = IN2. RN (17)

dimana :

PN : losses pada penghantar netral trafo (watt)

IN : arus yang mengalir pada netral trafo (A)

RN : tahanan penghantar netral trafo (Ω)

Sedangkan losses yang diakibatkan karena arus netral yang mengalir ke tanah (ground) dapat

dihitung dengan perumusan sebagai berikut :

PG = IG2 . RG (18)

dimana :

PG : losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah (watt)

IG : arus netral yang mengalir ke tanah (A)

RG : tahanan pembumian netral trafo (Ω)

Sebagai pembahasan kita ambil contoh pada gardu distribusi di kota kayuagung dengan

nomor gardu K.8 dengan data sebagai berikut

Nomor gardu : K.8

Alamat : Kayuagung asli

Kapasitas : 100 kVA

Jenis : 3 phase / 20 kV

Beban Total : R : 154.80 A; S :118.90 A ; T: 129 A ; N : 82.2 A

Beban Rata – rata : 134.23 A

R ground : 4.3 ohm

Dari data di atas dapat kita lihat bahwa , selisih beban antara phase yang satu dengan yang

lain cukup besar. Ini mengakibatkan pada netral trafo memiliki arus sebesar 82.2 A. tentu ini

menjadi losses teknis. Adapun losses nya jika dihitung secara kwh adalah sebagai berikut :

I = 82.2 A ( beban pada netral trafo )

U = 220 V ( Ideal tegangan )

Rg = 4.3 ohm

Maka dari sini didapat untuk losses dalam watt adalah

P = I^2 x R

= ( 82.2 )^2 x 4.3 ohm

= 29054.412 watt

= 29,054412 KW

Kemudian untuk mendapatkan nilai kwh, daya aktif tersebut dikali dengan 1 jam maka di

dapat 29,054412 kWh. Maka untuk perbulan susut yang ada adalah 29,054412 di kali dengan

30 hari , yaitu 871,63236 kwh. Jika 1 kwh di jual dengan harga Rp. 495 ,- maka jumlah

energi dalam kwh tersebut akan mencapai Rp. 431.458,0182,-.

Bila kita lihat rata- rata beban yang ideal adalah sebesar 134.23 A., maka Beban Phase R

sebesar 154.80 A dikurangi 20.57 A yang kemudian di tambahkan ke phase S sebesar 15.33

A dan phase T ditambah dengan 5.24 A.

Namun praktek di lapangan sangat sulit untuk mendapatkan nilai yang ideal. Sehingga

pekerjaan pemindahan phase untuk beban yang bersangkutan hanya berupa pendekatan nilai.

Sehingga didapat nilai akhir dalam pemerataan beban tersebut adalah sebagai berikut:

Phase R = 132.60 A

Phase S = 143.40 A

Phase T = 128 A

Netral = 76.20 A

Dari data di atas kita dapat lihat, besar nilai netral sedikit menurun, dan tidak terlalu

mencolok. Ini disebabkan juga dikarenakan setiap netral pada JTR belum di tanahkan

sehingga pada netral terdapat arus yang relative besar.

Sumber : https://20kv.wordpress.com/2009/12/13/pemerataan-beban/

OCR dan GFR

Rele ini bekerja dengan membaca input berupa besaran arus kemudian membandingankan

dengan nilai setting, apabila nilai arus yang terbaca oleh rele melebihi nilai setting, maka rele

akan mengirim perintah trip (lepas) kepada Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit Breaker

(CB) setelah tunda waktu yang diterapkan pada setting.

Rele arus lebih – OCR memproteksi instalasi listrik terhadap gangguan antar fasa. Sedangkan

untuk memproteki terhadap gangguan fasa tanah digunakan rele Rele Arus Gangguan tanah

atau Ground Fault Relay (GFR). Prinsip kerja GFR sama dengan OCR, yang membedakan

hanyalah pda fungsi dan elemen sensor arus. OCR biasanya memiliki 2 atau 3 sensor arus

(untuk 2 atau 3 fasa) sedangkan GFR ahnya memiliki satu sensor arus (satu fasa ).

Waktu kerja rele OCr maupun GFR tergantung nilai setting dan karakteristik waktunya (lihat

posting saya mengenai hal ini disini). Elemen tunda waktu pada rele ini pada 2, yaitu elemen

low set dan elemen high set. elemen low set bekerja ketika terjadi gangguan dengan arus

hubungsingkat yang relatif kecil, sedangkan elemen high set bkerja ketika terjadi gangguan

dengan arus hubung singkat yang cukup besar.

Gambar grafik karakteristik waktu tunda rele OCR

pada gamabr diatas, elemen low set disetting dengan menggunakan karakteristik inverse.

Sedangkan elemen high set menggunakan karateristik definite. Pembantukan kurva waktu

tunda rele dimaksudkan agar ketika terjadi gangguan dengan arus hubung singkat yang cukup

besar (dalam grafik di atas ketika terjadi gangguan dengan arus > 2400A) maka rele akan

segera memerintahkan Pemutus tenaga (PMT) untuk trip.

Rele OCR dan GFR dipasang sebagai alat proteksi motor, trafo, penghantar transmisi, dan

penyulang.  Posting kali ini menulsi tentang OCRdan GFR sebagai proteksi trafo dan

penyulang. Sebagai alat proteksi maka penggunaa rele harus memenuhi persyaratan proteksi

yaitu : cepat, selektif, serta handal. Rele harus disetting sedemikian rupa sehingga dapat

bekerja secepat mungkin dan meminimalkan bagian dari sistem yang harus padam. Hal ini

diterapkan dengan cara mengatur waktu kerja rele agar bekerja lambat ketika terjadi arus

gangguan kecil, dan bekerja semakin cepat apabila arus gangguan semakin besar, hal ini

disebut karakteristik inverse. Karakteristik inverse dibedakan menjadi 4 seperti yang saya

tulis dalam posting saya terdahulu, yaitu SI-VI-EI-LTI.

Gambar koordinasi waktu kerja rele

pada gamabr diatas, terlihat bahwa rele yang berada dipangkal berfungsi sebagai pengaman

cadangan bagi rele yang berada didepannya. semakin jauh letak gangguan dari pangkal, maka

arus gangguan akan semakin kecil, maka rele di pangkal akan bekerja lebih lama dari pada

rele yang di depannya ketika terjadi gangguan yang berada di ujung. Oleh karena itu disusun

aturan penyetaln rele OCR

kaidah setting ocr trafo dan penyulang

kaidah setting gfr trafo dan penyulang

Cara menghitung setting OCR GFR adalah sebagai berikut:

1. hitung arus hubung singkat satu fasa dan tiga fasa pada pangkal segmen  dan di ujung

segmen yang diproteksi

2. tentukan waktu kerja rele ketika terjadi gangguan di ujung segmen

3. tentukan setelan arus rele berdasarkan tabel di atas

4. tentukan karakteristik waktu (SI-VI-EI-LTI)

5. hitung td berdasarkan rumus yang sesuai dengan karakteristiknya.

Contoh :

arus gangguan di pangkal : 5000A (gangguan 3 fasa)

arus gangguan di ujung : 2000A (gangguan 3 fasa)

CCC (kemampuan hantar konduktor) : 645A

Arus nominal CT (trafo arus) : 500/5A -> primer 500A, sekunder 5A

1. arus hubung singkat sudah tersedia

2. waktu kerja rele ketika terjadi gangguan di ujung kita tentukan 1 detik

3. setelan arus dipakai 1.1 x 500A = 550A (karena In CT < CCC)

4. karakteristik SI

5. menghitung td

td = [(Ihs di ujung/Iset rele)^0.02 – 1] / o.14

td = [(3000/550)^0.02 – 1]/0.04

td = 0.246

6. cek waktu kerja rele ketika terjadi gangguan di pangkal

T = 0.14 x td / [(Ihs di pangkal/Iset rele)^0.02 – 1]

T = 0.14 x 0.246 / [(5000/550)^0.02 -1]

T = 0.76 detik

terlihat bahwa waktu kerja rele ketika terjadi gangguan dipangkal lebih cepat daripada ketika

terjadi gangguan diujung. Apapbila waktu yang kita peroleh pada langkah 6 dirasa masih

terlalu lama, maka kita bisa mempercepat dengan cara mengaktifkan elemen high set.

Misalkan contoh diatas merupakan penyulang 20 kV dari trafo daya 30 MVA dengan

impedansi Z = 12.5%

1. hitung arus nominal trafo

Ihs maks = MVAtrafo / (Vp-p x 1.732)

Ihs maks = 30MVA / (20 kV x 1.732)

Ihs maks = 0.866 kA = 866 A

2. hitung settting elemen high set

Iset high = 0.5 x (Ihs maks/Z)

Iset high = 0.5 x (866/0.125)

Iset high = 3464 A

3. tentukan setting waktu high set

t high = 0 detik

Dengan diaktifkanya elemen high set maka rele akan bekerja isntan (0 detik) ketika terjadi

gangguan di pangkal, karena arus hubung singkat gangguan dipangkal (5000A) lebih besar

dari Iset high (3464A).

Sumber : https://budi54n.wordpress.com/2009/07/07/rele-arus-lebih-over-current-relay-ocr/

JENIS - JENIS KABEL LISTRIK

Kita sering menggunakan kabel dalam kehidupan kita sehari-hari untuk instalasi rumah

dan lain-lainnya. tetapi yang kita ketahui dari kabel hanya fungsinya saja yaitu sebagai

penghantar arus listrik. Tetapi terkadang kita tidak mengetahui jenis-jenis dari kabel itu

sendiri. Disini saya akan menjelaskan beberapa jenis-jenis kabel, karena dengan mengetahui

jenis-jenis dari kabel dan ukuran kapasitasnya lebih memudahkan kita dalam penggunaanya

dan juga tidak membahayakan diri kita sendiri.

Kabel NYA : Kabel jenis ini di gunakan untuk instalasi rumah dan dalam instalasi rumah

yang sering di gunakan adalah NYA dengan ukuran 1,5 mm2 dan 2,5 mm2. Yang berinti

tunggal, berlapis bahan isolasi PVC Kode warna isolasi ada warna merah, kuning, biru dan

hitam. Lapisan isolasinya hanya 1 lapis sehingga mudah cacat, tidak tahan air (NYA adalah

tipe kabel udara) dan mudah digigit tikus. agar aman jika menggunakan kabel tipe ini lebih

baik kabel di pasang di dalam pipah atau saluran penutup, karena selain tidak bisa di ganggu

sama hewan pengerat dan tidak kenah air, juga apabila ada isolasi yang terkelupas (terbuka)

tidak bisa tersentuh langsung sama manusia.

 Kabel NYM : Kabel jenis ini hanya direkomendasikan khusus untuk instalasi tetap di dalam

bangunan yang dimana penempatannya biasa diluar/ didalam tembok ataupun didalam pipa

(conduit). Kabel NYM berinti lebih dari 1, memiliki lapisan isolasi PVC (biasanya warna

putih atau abu-abu), ada yang berinti 2, 3 atau 4. Kabel NYM memiliki lapisan isolasi dua

lapis, sehingga tingkat keamanannya lebih baik dari kabel NYA (harganya lebih mahal dari

NYA). Kabel ini dapat dipergunakan dilingkungan yang kering dan basah, namun tidak boleh

ditanam. 

Kabel NYY : Kabel ini dirancang untuk instalasi tetap didalam tanah yang dimana harus tetap

diberikan perlindungan khusus (misalnya duct, pipa PVC atau pipa besi). Kabel protodur

tanpa sarung logam. Instalasi bisa ditempatkan didalam dan diluar ruangan, dalam kondisi

lembab ataupun kering. memiliki lapisan isolasi PVC (biasanya warna hitam), ada yang

berinti 2, 3 atau 4. Dan memiliki lapisan isolasi yang lebih kuat dari kabel NYM (harganya

lebih mahal dari NYM). Kabel NYY memiliki isolasi yang terbuat dari bahan yang tidak

disukai tikus.

Kabel NYAF : Kabel ini direncanakan dan direkomendasikan untuk instalasi dalam kabel

kotak distribbusi pipa atau didalam duct. Kabel NYAF merupakan jenis kabel fleksibel

dengan penghantar tembaga serabut berisolasi PVC. Digunakan untuk instalasi panel-panel

yang memerlukan fleksibelitas yang tinggi, kabel jenis ini sangat cocok untuk tempat yang

mempunyai belokan – belokan tajam. Digunakan pada lingkungan yang kering dan tidak

dalam kondisi yang lembab/basah atau terkena pengaruh cuaca secara langsung.

Kabel NYFGbY/NYRGbY/NYBY : Kabel ini dirancang khusus untuk instalasi tetap dalam

tanah yang ditanam langsung tanpa memerlukan perlindungan tambahan (kecuali harus

menyeberang jalan). Pada kondisi normal kedalaman pemasangan dibawah tanah adalah 0,8

meter.

Kabel NYCY : Kabel ini dirancang untuk jaringan listrik dengan penghantar konsentris

dalam tanah, dalam ruangan, saluran kabel dan alam terbuka. Kabel protodur dengan dua

lapis pelindung pita CU Kabel. Instalasi ini bisa ditempatkan diluar atau didalam bangunan,

baik pada kondisi lembab maupun kering.

Kabel BC : Kabel ini dipilin/stranded, disatukan. Ukuran / tegangan mak = 6 – 500 mm2 /

500 V Pemakaian = saluran diatas tanah dan penghantar pentanahan.

Kabel AAAC : Kabel ini terbuat dari aluminium-magnesium-silicon campuran logam,

keterhantaran elektris tinggi yang berisi magnesium silicide, untuk memberi sifat yang lebih

baik. Kabel ini biasanya dibuat dari paduan aluminium 6201. AAAC mempunyai suatu anti

karat dan kekuatan yang baik, sehingga daya hantarnya lebih baik.

Kabel ACSR : Kabel ACSR merupakan kawat penghantar yang terdiri dari aluminium berinti

kawat baja. Kabel ini digunakan untuk saluran-saluran Transmisi tegangan tinggi, dimana

jarak antara menara/tiang berjauhan, mencapai ratusan meter, maka dibutuhkan kuat tarik

yang lebih tinggi, untuk itu digunakan kawat penghantar ACSR.

Kabel ACAR : Kabel ACAR yaitu kawat penghantar aluminium yang diperkuat dengan

logam campuran, sehingga kabel ini lebih kuat daripada kabel ACSR.

Kabel NYMHYO : Merupakan kabel jenis serabut dengan berintikan dua serabut. Kabel ini

biasanya digunakan untuk soundsystem, loudspeaker, virtual video. Gunakan kabel jenis

NYA/NYM untuk jembatan / hantaran listrik yang bersifat permanen. Untuk pemakaian daya

yang besar seperti televisi, magicom, sanyo, kulkas, Ac gunakan jenis kabel ini secara

langsung. Jenis kabel ini mampu menghantar hingga 700 VA sehingga aman dan menjadikan

pembayaran rekening listrik menjadi murah. Untuk jenis kabel NYMHYO biasanya

digunakan pada model Roll. Jika digunakan pada pemakaian daya yang besar seperti tersebut

diatas hanya bersifat temporary / sementara karena jenis kabel ini hanya mamapu

menghantarkan listrik 20VA-50VA. Kurangi / hilangkan pemakaian jenis kabel ini karena

mudah sekali menimbulkan bahaya listrik serta menjadikan pembayaran listrik membengkak.

Spin control berputar berdasarkan panas yang dikeluarkan oleh energi listrik. Untuk jenis

kabel NYMHYO biasanya digunakan pada lampu taman.

NYMHY : Kabel jenis ini khusus direkomendasikan untuk digunakan sebagai penghubung

alat-alat rumah tangga yang sering dipindah pindah dan harus ditempat kering. Kabel ini

mempunyai isolasi plastic tahan panas. Bilamana digunakan untuk penghubung alat pemanas,

maka pada titik sambungannya antar alat dengan kabel, temperaturnya tidak boleh lebih dari

85 derajat Celcius, karena hal tersebut dapat membahayakan kabel itu sendiri