penyeimbang beban pada gardu distribusi dengan metode ... · transformator dan pembebanannya ......
TRANSCRIPT
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 1
Abstrak — Penyeimbangan beban merupakan suatu rutinitas
yang dilakukan oleh PLN dalam rangka manajemen sebuah
trafo distribusi. Selama ini, penyeimbangan beban dilakukan
pada Waktu Beban Puncak (WBP) saja. Sehingga kegiatan
penyeimbangan beban pada suatu trafo belum menjamin
tercapainya keseimbangan beban di titik Luar Waktu Beban
Puncak (LWBP). Penyeimbangan juga dilakukan dengan trial
and error. Tentunya hal ini tidak efektif dan efisien baik dari segi
hasil yang diinginkan dan waktu yang digunakan. Berkaca dari
hal tersebut, perlu dilakukan penyeimbangan beban WBP dan
LWBP disertai besaran beban terukur sebagai dasar
penyeimbangan. Penyeimbangan dilakukan dengan metode SBS
(seimbang beban seharian) melalui proses simulasi. Dengan
menggunakan simulasi terlebih dahulu, dapat meningkatkan
efektifitas dan efisiensi dari kegiatan penyeimbangan beban ini.
Untuk itu perlu dilakukan pengukuran awal beban dan data
beban pada sebuah trafo distribusi yang akan diseimbangkan
sebagai input software simulasi. Penyeimbangan dilakukan
merujuk pada hasil simulasi. Sehingga keseimbangan antar
fasanya tercapai disemua titik waktu kurva beban. Secara
keseluruhan setelah dilakukan penyeimbangan beban
didapatkan hasil dengan menurunnya nilai arus maksimum
dari 101 ampere menjadi 95 ampere. Kemudian nilai arus netral
rata – rata juga berhasil berkurang dari 51 ampere menjadi 30
ampere. Bukan hanya 2 parameter tersebut, untuk rata – rata
ketidakseimbangan dalam sehari juga menurut dari 14%
persen menjadi 6%.
Kata Kunci — Luar Beban Puncak, Penyeimbangan, Seimbang
Beban Seharian, Software simulasi, Waktu Beban Puncak.
I. PENDAHULUAN
egiatan penyeimbangan beban trafo distribusi
merupakan kegiatan rutin yang dilakukan PLN. Hal ini
dikarenakan selalu terjadi ketidakseimbangan beban antar
fasa seiring dengan terus meningkatnya jumlah pelanggan.
Jumlah pertumbuhan pelanggan PLN tidak sama disetiap
fasanya. Begitu juga jika terjadi putus langganan pengguna
energi listrik PLN, maka akan berbeda setiap fasa. Karena
keadaan beban yang terus berubah, maka perlu dilakukan
penyeimbangan beban secara berkala. Jumlah gardu distribusi
dalam wilayah kerja PLN Ranting/Rayon/Cabang lebih
banyak dibanding dengan jumlah petugas pemeliharaan.
Sehingga jika penyeimbangan tetap dilakukan dengan cara
konvensional maka akan memakan waktu lama untuk proses
penyeimbangan beban. Karena cara konvensional
memungkinkan untuk dilakukan penyeimbangan lebih dari
sekali sehingga tidak efektif dan efisien dalam biaya, tenaga,
dan waktu [1].
Penyeimbangan beban dengan cara konvensional hanya
berdasarkan WBP. Sedangkan saat LWBP yang waktunya
lebih panjang tidak diseimbangkan. Maka perlu dilakukan
penyeimbangan beban dengan metode Seimbang Beban
Seharian. Melalui penggunaan software, dapat dilakukan
simulasi terlebih dahulu. Data untuk simulasi merupakan data
primer beban trafo selama 24 jam dengan pengukuran setiap
1 jam. Datanya berupa nilai arus beban tanpa sudut fasa
(dianggap ideal). Trafo yang akan diseimbangkan dipilih
berdasarkan data pengukuran trafo tidak seimbang semester
II tahun 2012. Trafo dikatakan tidak seimbang jika tingkat
ketidakseimbangan lebih dari 20%. Setelah dilakukan
simulasi penyeimbangan kemudian dilakukan proses
penyeimbangan beban pada trafo. Dengan dilakukannya
penyeimbangan berdasarkan data selama sehari, maka dapat
menurunkan besarnya arus netral yang ada serta
meningkatkan efektifitas dan efisiensi kegiatan
penyeimbangan beban.
II. JARINGAN DISTRIBUSI DAN KESEIMBANGAN
BEBAN
A. Transformator dan Pembebanannya
Transformator merupakan peralatan kelistrikan yang
dapat memindahkan energi listrik dari suatu rangkaian listrik
kerangkaian listrik lainnya melalui belitan dan inti besi
dengan memanfaatkan induksi elektromagnetik. Prinsip
kerjanya berdasarkan hukum ampere dan hukum faraday,
dimana arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan
kemudian medan magnet menimbulkan arus listrik. Jika salah
satu kumparan diberi arus AC maka jumlah garis gaya magnet
berubah – ubah. Sehingga pada sisi primer akan terjadi
induksi. Disisi sekunder menerima garis gaya magnet dari sisi
primer yang jumlahnya berubah-ubah pula. Maka disisi
sekunder juga timbul induksi yang akibatnya antara dua ujung
sekunder terdapat beda tegangan.
Pada umumnya trafo di indonesia memiliki sistem
pendinginan ONAN yang dibebani dengan tipe siklus. Secara
umum dengan suhu rata-rata indonesia sekitar 30ºC maka
suatu trafo dapat dibebani kontinu sebesar 80% kapasitasnya.
Namun trafo juga mampu dibebani hingga 110%
kapasitasnya tetapi hanya untuk waktu kurang dari 4 jam.
Penyeimbang Beban Pada Gardu Distribusi Dengan
Metode Seimbang Beban Seharian Di PT. PLN Area
Bukittinggi
Fazari Abdillah, Margo Pujiantara, Soedibjo
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
K
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 2
B. Sistem 3 Fasa Seimbang dan Tak Seimbang
Sistem 3 fasa merupakan suatu metoda dalam penyaluran
energi listrik yang umum digunakan. Dengan metoda ini ada
yang disertai jalur netral dan ada yang tanpa jalur netral.
Sistem 3 fasa yang menggunakan jalur netral disebut 3 fasa 4
kawat. Sistem ini yang umum digunakan di indonesia.
Persamaannya adalah sebagai berikut:
𝐼𝑅 = 𝐼𝑅 cos 𝜃1 + 𝑗 𝐼𝑅 sin 𝜃1 ( 2.1 )
�⃗�𝑆 = 𝐼𝑆 cos 𝜃2 + 𝑗 𝐼𝑆 sin 𝜃2 ( 2.2 )
�⃗�𝑇 = 𝐼𝑇 cos 𝜃3 + 𝑗 𝐼𝑇 sin 𝜃3 ( 2.3 )
𝐼𝑁 = 𝐼𝑅 + �⃗�𝑆 + 𝐼𝑇 ( 2.4 )
Pada sistem 3 fasa diharapkan jumlah beban tiap fasa
seimbang. Sistem dikatakan seimbang jika besar arus yang
mengalir disetiap fasanya sama dan beda sudut fasa adalah
120º. Sehingga persamaan arus netralnya adalah sebagai
berikut :
𝐼𝑁⃗⃗ ⃗⃗ = (𝐼 cos 0° + 𝐼 cos 120° + 𝐼 cos 240°) + 𝑗(𝐼 sin 0° + 𝐼 sin 120°
+𝐼 sin 240°)
𝐼𝑁⃗⃗⃗⃗ = ( 𝐼 −
1
2𝐼 −
1
2𝐼 ) + 𝑗 (−
√3
2𝐼 +
√3
2𝐼)
𝐼𝑁⃗⃗⃗⃗ = 0
Dengan diagram fasor sebagai berikut:
Gambar.1. Diagram fasor sistem 3 fasa beban seimbang [1]
Sedangkan pada keadaan tidak seimbang terdapat
beberapa kriteria dimana ketiga vektor sama besar dan sudut
fasa tidak beda 120º. Kemudian kondisi kedua seperti yang
digunakan pada penelitian ini dimana ketiga vektor tidak
sama besar tetapi sudut fasa beda 120º. Dan kondisi terakhir
adalah ketiga vektor tidak sama besar dan tidak membentuk
sudut 120º antar fasanya. Dengan diagram fasor seperti
berikut :
Gambar.2. Diagram fasor sistem 3 fasa beban tidak seimbang [1]
C. Arus Netral
Fenomena arus netral terjadi pada semua gardu distribusi.
Salah satu penyebab munculnya arus netral adalah
ketidakseimbangan beban pada sistem 3 fasa. Semakin tinggi
tingkat ketidakseimbangan maka arus netral yang ada juga
semakin tinggi. Arus netral dapat mengakibatkan
menurunnya kualitas tegangan dan arus menurun. Efek
lainnya yaitu efisiensi trafo berkurang, rugi – rugi energi dan
penurunan kualitas peralatan distribusi. Berikut merupakan
akibat tingginnya arus netral berupa penurunan kualitas
tegangan dan arus :
Gambar.3. Pembebanan seimbang [6]
Pada gambar diatas terdapat bentuk gelombang arus
primer trafo IR , IS, IT serta gelombang arus sekunder trafo IbR
, IbS, IbT. Gelombang arus sekunder memiliki tinggi
gelombang yang sama setiap fasanya. Keadaan ini terjadi
ketika besarnya beban setiap fasa sama. Sedangkan pada
gambar dibawah merupakan keadaan dimana besarnya beban
tidak seimbang. Tinggi gelombang keluaran setiap fasanya
berbeda. Pada gambar.3 arus netral (I0) bernilai nol
sedangkan pada gambar.4 arus netral tidak bernilai nol.
Gambar.4. Pembebanan tak seimbang [6]
Besarnya arus netral dapat diatasi dengan melakukan
pemerataan beban, memperbaiki sambungan netral,
menurunkan kapasitas trafo, dan minimisator arus netral.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 3
Untuk akibat dari arus netral terjadi penurunan efisiensi
trafo berupa rugi – rugi tambahan arus eddy yang mengalir di
lapisan inti besi, kemudian tambahan arus bocor pada isolasi
dan akan menghasilkan skin effect pada penghantar di trafo.
D. Karakteristik Beban Tenaga Listrik
Pada sistem distribusi terdapat berbagai macam kelompok
beban. Secara umum diantaranya adalah sektor perumahan,
sektor industri, sektor komersial dan sektor usaha. Masing –
masing sektor memiliki peralatan dan waktu penggunaan
energi yang berbeda – beda. Beban rumah tangga dengan
beban lampu penerangan, kipas angin, lemari es, penyejuk
udara, peralatan dapur, motor pompa air dan sebagainya.
waktu puncak penggunaan energinya menjelang malam
hingga pagi hari. Untuk beban komersial biasanya terdiri dari
penerangan reklame, kipas angin, penyejuk udara, BTS dan
lainnya. Hotel dan perkantoran juga merupakan kelompok
konsumen komersial. Penggunaan daya listrik akan
meningkat mulai pagi hingga puncak di siang hari dan
menurun di sore hari. Berikutnya adalah beban industri,
industri skala besar pada umumnya beroperasi selama 24 jam.
Sedangkan skala kecil hanya beroperasi di siang hari. Dan
terakhir beban fasilitas umum seperti lampu jalan.
Pengklasifikasian penting dilakukan untuk melakukan analisa
karakteristik beban pada suatu sistem yang besar dan
beragam. Empat jenis beban diatas sangat berpengaruh
karena memiliki jenis dan waktu beban puncak yang berbeda
– beda.
Gambar.5. Kurva / profil beban [1]
E. Kabel Jaringan Tegangan Rendah
Kabel merupakan penghantar listrik yang terbungkus
bahan isolasi terpisah satu dengan yang lainnya, kemudian
bersama – sama terbungkus isolasi utama. Jaringan tegangan
rendah ( JTR ) adalah jaringan tenaga listrik dengan tegangan
rendah yang mencakup seluruh bagian jaringan tersebut
beserta perlengkapannya [8]. JTR berhubungan langsung
dengan konsumen tenaga listrik. Pada JTR tegangan 20/11kV
jaringan tegangan menengah diturunkan menggunakan trafo
distribusi menjadi 380/220V. Sistem penyaluran listrik JTM
ataupun JTR dibedakan menjadi 2 macam. Pertama saluran
udara tegangan rendah ( SUTR ). Pada jenis ini digunakan
kabel telanjang tanpa isolasi seperti AAAC, kabel ACSR.
Kedua saluran kabel udara tegangan rendah ( SKUTR ).
Penghantarnya berupa kabel jenis LVTC ( Low Voltage
Twisted Cable ). Ukuran LVTC adalah 2 x 10mm2, 2 x
16mm2, 4 x 25mm2, 3 x 35mm2, 3 x 50mm2, 3 x 70mm2.
Setiap Ukuran berbeda kegunaan, sehingga perlu dilakukan
pemilihan sesuai kebutuhan. Dimana akan berpengaruh pada
rugi daya yang dirubah menjadi panas. Hal ini karena adanya
tahanan pada kawat itu sendiri. Besarnya rugi daya adalah
sebesar arus dikuadratkan dikalikan dengan hambatan.
Penggunaan ukuran kawat yang lebih besar akan
mengakibatkan kecilnya rugi – rugi karena tahanan juga
mengecil. Selanjutnya pemilihan ukuran kawat akan
berpengaruh pada kerugian tegangan dan batasan kuat arus.
Berbeda jenis dan ukuran kawat akan menyebabkan
perbedaan besar hambatan sebuah kabel.
III. SIMULASI PENYEIMBANGAN BEBAN DENGAN
METODA SBS
A. Persiapan dan Langkah Simulasi
Penelitian penyeimbangan beban ini dilakukan dengan
bebarapa langkah kerja seperti pada diagram alur seperti
dibawah ini.
START
Penentuan gardu yang akan
diseimbangkan
Ukur beban gardu sebelum
diseimbangkan
Masukkan ke sheet DATA - PLG
Pengumpulan Data trafo
Masukan ke sheet TRAFO JTR
Simulasi Total
SimulasiSaluran Sekunder
Kotak Kontrol total dan saluran
sekunder
Ya
Hasi simulasi memuaskan
Print Sheet PEMINDAHAN
Pemindahan Beban
Pengukuran gardu setelah
penyeimbangan
Input Data BEBAN - SSDH
Evaluasi pada sheet GRAFIK
END
Tidak
Tidak
Ya
Gambar.6. Diagram alur penyeimbangan beban metode SBS
Berdasarkan gambar.6. diatas, tindakan yang paling
pertama dilakukan adalah penentuan gardu yang akan
diseimbangkan berdasarkan data ketidakseimbangan trafo di
PLN. Pada penelitian ini, trafo yang dipilih adalah gardu 009
Yudi Plastik di wilayah kerja PLN rayon bukittinggi area
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 4
bukittinggi. Selanjutnya dilakukan pengumpulan data trafo.
Trafo 009 ini memiliki kapasitas 100 kVA dengan Imaks adalah
144 ampere. Gardu memiliki 2 saluran sekunder yang menuju
ke pelanggan. Masing – masing penghantar saluran sekunder
berjenis LVTCAl dengan luas penampang 70mm2 KHA 185
ampere. Untuk saluran sekunder 1 wilayah penyebarannya ke
daerah simpang taluak kurang lebih sepanjang 1,2 km dan
saluran sekunder 2 ke daerah kapeh panji sejauh 1,5 km
terlihat pada gambar.7. Data trafo ini diinput ke program
simulasi. Selanjutnya yang dilakukan adalah melakukan
pengukuran beban pada gardu. Pengukuran dilakukan secara
manual selama 24 jam dengan interval 1 jam. Pengukuran
untuk mendapatkan nilai arus fasa dan netral pada pangkal
saluran sekunder dan pembagiannya.
Gambar.7. Peta penataan data pelanggan dan jaringan
Pengukuran seharusnya dilakukan dengan menggunakan
alat Power Logger. Alat ini dapat mengukur perubahan arus
dengan interval setengah jam. Karena pada PLN bukittinggi
tidak memiliki alat ini, sehingga pengukuran dilakukan
manual. Setelah data arus selama 24 jam didapat, data
selanjutnya dimasukkan ke program simulasi pada sheet data
pelanggan. Proses selanjutnya adalah melakukan simulasi
penyeimbangan beban pada program. Simulasi dilakukan
pada masing – masing saluran sekunder dan pada sheet total.
Keadaan seimbang bukan hanya dilihat dari grafik yang
muncul tetapi juga pada kotak hasil simulasi. Pengenalan
profil beban akan membantu dalam melakukan simulasi
pemindahan beban. Saat suatu fasa memiliki kelebihan beban
pada suatu waktu, dengan mengetahui profil beban dapat
ditentukan jenis beban apa yang dikurangi agar kelebihan
beban dapat ditekan.
Gambar.8. Sheet penyeimbangan
Setelah proses simulasi pada program dilakukan, hasil
simulasi akan di evaluasi. Mulai dari data yang diinput,
ketersedian jumlah dan jenis pelanggan yang akan dipindah
fasakan, keefektifan pemindahan beban dari suatu fasa ke fasa
lain, tingkat keseimbangan maksimal yang dicapai dan
terakhir adalah pengecekan silang sheet pemindahan dengan
hasil simulasi pada sheet saluran sekunder dan total.
B. Perhitungan Simulasi
Secara garis besar terdapat 2 kelompok nilai pada program
simulasi. Pertama merupakan nilai hasil pengukuran sebelum
penyeimbangan beban dan yang kedua adalah nilai asumsi
setelah dilakukan penyeimbangan beban. Nilai asumsi
didapat dengan persamaan berikut:
𝐼∅ = 𝐼∅ 𝑎𝑤𝑎𝑙 + ∑(𝑃𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝐼 𝑝𝑒𝑟𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 ×𝑟𝑎𝑠𝑖𝑜 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛) ( 3.1 )
Kemudian terdapat jam WBP pada saluran sekunder
tersebut beserta besarnya arus yang mengalir pada WBP.
Selanjutnya adalah perhintungan nilai arus netral rata – rata
yang terjadi selama 1 hari:
𝐼𝑛𝑖 = √(𝑅𝑖 −1
2𝑆𝑖 −
1
2𝑇𝑖)2 + (
1
2𝑆𝑖√3 −
1
2𝑇𝑖√3)2 ( 3.2 )
Dengan nilai arus netral perjam seperti ( 3.2 ), maka nilai rata
– rata sehari adalah:
𝐼𝑛 𝑎𝑣𝑔 = 𝐼𝑛 00+ 𝐼𝑛 01+ 𝐼𝑛 02+ …+𝐼𝑛 23
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐷𝑎𝑡𝑎 ( 𝑗𝑎𝑚 ) ( 3.3 )
Berikutnya adalah persamaan perhitungan
ketidakseimbangan saat WBP
𝐴𝑣𝑔 = 𝑅𝑊𝐵𝑃+𝑆𝑊𝐵𝑃+𝑇𝑊𝐵𝑃
3 ( 3.4 )
% Ketidakseimbangan WBP = |%
𝑎𝑣𝑔−𝑅𝑊𝐵𝑃𝑎𝑣𝑔 |+|%
𝑎𝑣𝑔−𝑆𝑊𝐵𝑃𝑎𝑣𝑔 |+|%
𝑎𝑣𝑔−𝑇𝑊𝐵𝑃𝑎𝑣𝑔 |
3
( 3.5 )
Untuk nilai rata – rata ketidakseimbangan dalam sehari
dihitung menggunakan persamaan :
𝐴𝑣𝑔𝑖
= 𝑅𝑖+𝑆𝑖+𝑇𝑖
3 ( 3.6 )
% Ketidakseimbangan jam ke-i = |%
𝑎𝑣𝑔𝑖−𝑅𝑖𝑎𝑣𝑔𝑖
|+|%𝑎𝑣𝑔𝑖−𝑆𝑖
𝑎𝑣𝑔𝑖|+|%
𝑎𝑣𝑔𝑖−𝑇𝑖𝑎𝑣𝑔𝑖
|
3
. ( 3.7 ) %𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘𝑠𝑒𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑖 =
𝑘𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘𝑠𝑒𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 00 + …+𝐾𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘𝑠𝑒𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 23
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝐽𝑎𝑚 ( 3.8 )
Dengan program simulasi juga dapat diketahui keadaan
cadangan kapasitas arus dan jaringan pada trafo dan saluran
sekunder. Beberapa indikatornya adalah keadaan cukup
dimana nilai arus WBP lebih kecil dari nilai arus maksimum
trafo dikali 0.95. kemudian keadaan kritis dimana arus WBP
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 5
lebih kecil dari arus maksimum trafo dan keadaan overload
ketika nilai arus WBP melebihi nilai arus maksimum trafo.
Program simulasi juga dapat menghitung losses energi
yang terjadi pada trafo dan pada saluran sekunder 1 maupun
2. Dimana untuk losses energi pada trafo didapat dengan
persamaan berikut :
𝐿𝑜𝑜𝑠𝑒𝑠 Energi = ∑ 𝑠𝑢𝑠𝑢𝑡 𝑝𝑒𝑟𝑗𝑢𝑟𝑢𝑠𝑎𝑛 +∑ 𝑠𝑢𝑠𝑢𝑡 𝑏𝑒𝑙𝑖𝑡𝑎𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜 ( 3.9 )
Sedangkan untuk losses energi pada saluran sekunder
didapat dengan persamaan ( 3.9 ) tetapi tanpa parameter susut
belitan trafo. Selanjutnya dapat diperkirakan besarnya daya
saving dalam kW dan dalam rupiah. Dan terakhir merupakan
perkiraan kondisi keseimbangan hingga penyeimbangan
periode berikutnya dilakukan. Kondisi diperkirakan menurun
50% dari keadaan setelah diseimbangkan kemudian akan
ditampilkan dalam berntuk saving daya dan dalam rupiah.
Biaya produksi diasumsikan sebesar Rp. 1200 per kWh.
𝑠𝑎𝑣𝑖𝑛𝑔 𝐾𝐾𝐴𝑇 = 𝑠𝑎𝑣𝑖𝑛𝑔 −1−%𝐾𝐾𝐴𝑇
2× 𝑠𝑎𝑣𝑖𝑛𝑔 ( 3.10 )
𝑠𝑎𝑣𝑖𝑛𝑔 𝐾𝐾𝐴𝑇(𝑅𝑝) = 𝑆𝑎𝑣𝑖𝑛𝑔 𝐾𝐾𝐴𝑇(𝐾𝑊𝐻) ×
𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 ( 3.11 )
IV. HASIL SIMULASI, IMPLEMENTASI DAN ANALISA
A. Hasil Simulasi
Setelah dilakukan simulasi penyeimbangan beban, dapat
dihitung nilai – nilai yang dijadikan acuan atas kondisi
keseimbangan yang akan terjadi setelah penyeimbangan
beban. Perhitungan terbagi menjadi bagian total atau pangkal,
saluran sekunder 1 dan 2. Nilai – nilai didapat dengan
menggunakan persamaan seperti yang telah dipaparkan pada
BAB III. Nilai pertama yang didapat adalah nilai arus fasa dan
arus netral hasil simulasi. Nilai ini dipergunakan untuk
membuat perbandingan beberapa parameter keseimbangan
beban antara sebelum dan sesudah simulasi. Dimana pada
simulasi saluran sekunder 1, arus WBP akan menurun dari 85
ampere menjadi 72 ampere dengan WBP bergeser dari jam
19.00 menjadi 21.00. Arus netral rata – rata akan mengalami
penurunn dari sebelumnya 27 ampere menjadi 9 ampere.
Kemudian ketidakseimbangan saat WBP membaik dari
sebelumnya 20.5% menjadi 14.9%. Untuk rata – rata
ketidakseimbangan dalam 1 hari terjadi perbaikan dari
24.83% menjadi 7.52% dan cadangan kapasitas jaringan
masih dalam kondisi cukup. Diperkirakan akan dapat
menekan rugi – rugi hingga 3420 kWh atau setara dengan 4.1
juta rupiah.
Kemudian untuk simulasi pada saluran sekunder 2, WBP
kemungkinan terjadi tetap pada jam 21.00, dengan arus yang
meningkat dari 35 ampere menjadi 37 ampere. Sedangkan
arus netral rata – rata menurun dari 12 ampere menjadi 5
ampere. Selanjutnya adalah tingkat ketidakseimbangan saat
terjadi WBP membaik dari 26.2% menjadi 20.6%. Dan
bagian yang paling penting yaitu rata – rata
ketidakseimbangan dalam sehari yang membaik dari 35.63%
menjadi 12.68% dengan cadangan kapasitas jaringan yang
dalam kondisi cukup. Jika dilakukan penyeimbangan beban
berdasarkan hasil simulasi ini, maka diperkirakan akan
menghemat daya sebesar 716 kWh atau setara dengan 900
ribu rupiah.
Sehingga jika dilihat hasil secara keseluruhan atau pada
pangkal saluran sekunder maka WBP akan tetap pada jam
19.00 dengan besarnya arus yang turun dari 101 ampere
menjadi 97 ampere. Disertai dengan turunnya arus netral rata
– rata dari 19 ampere menjadi 9 ampere. Berikutnya
ketidakseimbangan saat WBP menbaik dari 6.3% menjadi
3.5%. kondisi rata – rata ketidakseimbangan dalam seharipun
membaik dari 13.75% menjadi 6.4% dengan cadangan
kapasitas arus belitan masih mencukupi. Kondisi
keseimbangan hasil simulasi ini dapat menghemat energi
sebesar 4217 kWh dimana setara dengan 5.1 juta rupiah. Dan
kondisi keseimbangan hingga kegiatan penyeimbangan
berikutnya dilakukan jika diperkirakan kondisi menurun 50%
maka daya yang dihemat sekitar 3162 kWh atau setara dengan
3.8 juta rupiah.
B. Implementasi Penyeimbangan
Dari hasil simulasi yang telah ada, maka dilakukan
implementasi terhadap trafo yang diteliti. Idealnya
penyeimbangan hanya sekali dilakukan. Sebelum dilakukan
penyeimbangan beban harus disiapkan terlebih dahulu lembar
penyeimbangan beban mulai dari saluran sekunder 1, 2 dan
total. Selanjutnya ditentukan pelanggan mana yang akan
dipindah dengan posisi pelanggan pada peta penataan data
pelanggan dan jaringan ( PDPJ ). Untuk kategori beban
kantor, bisnis, terpusat disekitar simpang jambu air.
Sedangkan untuk kategori rumah tangga tersebar disemua
wilayah beban gardu 009. Selanjutnya adalah validasi
pelanggan yang akan dipindah fasakan dengan melihat nomor
pengenal pelanggan pada meteran pelanggan. Kemudian
dilakukan proses penyeimbangan beban oleh operator sesuai
lembar pemindahan beban. Dan proses selanjutnya adalah
melakukan pengukuran beban hasil penyeimbangan selama
24 jam dengan interval waktu pengukuran 1 jam.
C. Analisa Hasil Penyeimbangan
Setelah dilakukan pengukuran beban sesudah proses
penyeimbangan, nilai hasil pengukuran dimasukkan kedalam
program simulasi untuk analisa hasil penyeimbangan beban.
Akan diketahui apakah keadaan setelah penyeimbangan
semakin baik atau malah sebaliknya. Data pengukuran
dimasukkan kedalam sheet beban sesudah. Maka akan
muncul grafik dan tabel perbandingan sebelum dan sesudah
penyeimbangan dilakukan.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 6
Gambar.9. Grafik total sebelum diseimbangkan
Gambar.10. Grafik total setelah diseimbangkan
Tabel 1.
Perbandingan hasil penyeimbangan total
Dari grafik perbandingan sebelum dan sesudah
penyeimbangan terlihat bahwasanya sebelum
penyeimbangan pada siang hari beban di fasa R cukup tinggi
lebih dari 80 ampere. Sedangkan fasa S disekitaran 40
ampere. Setelah diseimbangkan, beban fasa R, S, dan T
disiang hari berada dikisaran 60 ampere. Kemudian secara
lebih rinci dapat dilihat pada tabel hasil penyeimbangan.
Terlihat bahwa nilai arus maksimum mengalami penurunan
dari 101 ampere menjadi 95 ampere. Kemudian arus netral
rata – rata menurun dari 51 ampere menjadi 30 ampere.
Selanjutnya rata – rata ketidakseimbangan dalam sehari
membaik dari 14% menjadi 6% serta cadangan kapasitas arus
belitan dalam kondisi cukup.
V. KESIMPULAN
Setelah dilakukan penyeimbangan beban berdasarkan
hasil simulasi maka dapat disimpukan bahwasanya :
1. Sebuah konfigurasi 3 fase 4 kawat dapat dikatakan tidak
seimbang jika arus netral tidak bernilai nol.
2. Ketidakseimbangan beban dapat mengakibatkan
penurunan kualitas arus fasa dengan munculnya arus
netral, kemudian efisiensi trafo yang rendah, dan rugi -
rugi kabel netral.
3. Pembaharuan parameter – parameter simulasi membuat
hasil penyeimbangan akan semakin akurat.
4. Dengan menggunakan program simulasi serta metoda
SBS, hasil penyeimbangan akan lebih akurat serta
efektif dan efisien dalam tenaga dan waktu
penyeimbangan.
5. Penyeimbangan beban berdasarkan data selama sehari
dapat menurunkan tingkat ketidakseimbangan beban
seharian.
6. Penyeimbangan yang dilakukan juga dapat menekan
besarnya arus netral yang terlihat dari nilai arus rata –
rata menurun dari 51 ampere menjadi 30 ampere.
7. Perbedaan besarnya arus tiap fasa bukan satu – satunya
penyebab munculnya arus netral.
DAFTAR PUSTAKA
[1]. Santoso, Sri Budi, “Penyeimbang Beban Gardu Distribusi Metode
SBS ( Seimbang Beban Seharian )”, Sulawesi.
[2]. PT PLN ( Persero ), “Penyeimbang Beban Gardu Distribusi Metode
SBS ( Seimbang Beban Seharian )”, Padang, Maret, 2013. [3]. Suswanto, Daman, “Sistem Distribusi Tenaga Listrik”, Univesitas
Negeri Padang, Padang, Bab. 11, 2009.
[4]. Wibowo, Ratno.dkk, “Standar Konstruksi Gardu Distribusi dan Gardu Hubung Tenaga Listrik”, PT PLN (Persero), Jakarta, 2010.
[5]. Sukmadi, Tejo, “Perhitungan Dan Analisis Keseimbangan Beban
Pada Sistem Distribusi 20 Kv Terhadap Rugi-Rugi Daya”, Jurusan Teknik Elektro UNDIP, Semarang, 2009.
[6]. Micronet It Solutions, ”Upaya Mengurangi Arus Netral Sekunder
Trafo Distribusi“, Micronet It Solutions. [7]. Dahlan, Moh, “Akibat Ketidakseimbangan Beban Terhadap Arus
Netral Dan Losses Pada Transformator Distribusi”.
[8]. Suartika, Made.I Wayan AW, “Rekonfigurasi Jaringan Tegangan Rendah (JTR) Untuk Memperbaiki Drop Tegangan Di Daerah Banjar
Tulangnyuh Klungkung”, Univ.Udayana, Bali.
[9]. Trisno, Bambang, “Kabel dan Teknik Penyambungan”.
[10]. Panitia Revisi PUIL, “Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000”,
Badan Standarisasi Nasional, Jakarta, 2000.