MAKALAH TRANSMISI DAN DISTRIBUSI JATUH TEGANGAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI
Disusun Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah Transmisi dan Distribusi
Disusun oleh : Muhammad Galih W.L.
16506134007
Jimmy Luthfi Agista
16506134016
Fahri Ali Sidik
16506134029
TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2018
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Jaringan distribusi tenaga listrik merupakan komponen sistem tenagalistrik yang berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari gardu induk menuju kelokasi pelanggan. Jaringan distribusi terdiri dari jaringan distribusi primer yangmemiliki tegangan kerja 20 kV dan jaringan distribusi sekunder yang memilikitegangan kerja 380/220 Volt. Pembangunan sistem distribusi tenaga listrik haruslah berkonsep ramah lingkungan seperi yang telah dicanangkan PT PLN(Persero) karena kualitas tenaga listrik yang diterima oleh pelanggan sangatdipengaruhi oleh kondisi jaringan distribusi. Kondisi jaringan distribusi yangtidak optimal akan mengakibatkan pelayanan yang kurang efektif pula, salahsatunya karena akibat adanya drop tegangan. Drop tegangan merupakan besarnya tegangan yang hilang dalam suatu penghantar yang dapat terjadi karena suatu penghantar mempunyai tahanan.Besar tahanan suatu penghantar sangat dipengaruhi oleh luas penampang penghantar tersebut. Oleh karena itu, penyaluran jarak jauh sangat memungkinkanterjadinya drop tegangan. Akibat dari drop tegangan, rugi-rugi daya akan semakin besar yang secara langsung sangat merugikan PT PLN (Persero) sebagai penyediatenaga listrik di Indonesia.
1.2.
Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian sub bab latar belakang, maka dapat diperoleh rumusanmasalah sebagai berikut: 1. Apakah pengertian dari Drop Tegangan 2. Faktor-faktor apa yang mempengaruhi terjadinya jatuh tegangan pada jaringan distribusi
1.3.
Tujuan
1. Untuk menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya drop tegangan pada jaringan sistem distribusi 2. Untuk mendapatkan besar drop tegangan pada jaringan sistem distribusi
BAB 2 PEMBAHASAN 2.1 Jaringan Distribusi Tenaga Listrik 2.1.1 Definisi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik
Jaringan distribusi tenaga listrik adalah semua bagian dari sistem tenagalistrik yang menghubungkan sumber daya besar dengan rangkaian pelayanan padakonsumen. Sumber daya besar adalah pusat-pusat pembangkit listrik dengankapasitas daya yang dihasilkan dalam satuan MW. Pembangkit listrik inidigolongkan atas jenis-jenis tenaga yang digunakan, seperti pembangkit yangmenggunakan tenaga air, bahan minyak bumi/batu bara, panas surya, tenaga angindan lain-lain.Fungsi utama dari sistem distribusi adalah untuk menyalurkan tena galistrik dari sumber daya ke pemakai atau konsumen. Baik buruknya suatu sistemdistribusi dinilai dari bermacam-macam faktor, diantaranya menyangkut hal-halsebagai berikut : 1. Kontuinitas Pelayanan Yaitu meminimalkan jumlah dan lama padam daerah konsumen yangterjadi akibat adanya gangguan ataupun sedang terjadi pemeliharaan. 2. Efisiensi Efesiensi yang dimaksud adalah mengurangi rugi-rugi daya atau Losses yang terjadi pada jaringan distribusi dengan meningkatkan keandalanalat-alat jaringan distribusi 3. Fleksibilitas Diharapkan agar sistem jaringan distribusi dapat berkembang sesuaikemajuan teknologi yang berdampak pada meningkatnya kualitas penyaluran tenaga listrik untuk konsumen 4. Regulasi Tegangan Pengaturan tegangan baik dari Gardu Induk, saluran transmisi ataupun pada pembangkit sangat penting agar kontinuitas tenaga listrik tetapterjaga. 5. Harga Sistem Dalam pembangunan jaringan distribusi perlu diperhatikan kualitaskomponen-komponen yang digunakan agar keandalan jaringandistribusi tetap terjaga.
Dari kelima hal diatas, masalah-masalah yang dihadapi dalam suatu sistem jaringan distribusi adalah bagaimana menyalurkan tenaga listrik ke konsumendengan cara sebaik-baiknya untuk saat tertentu dan juga untuk masa yang akandatang.
2.1.2. Klasifikasi Saluran Distribusi 1. Saluran Distribusi Primer
Saluran Distribusi Primer atau biasa disebut Jaringan TeganganMenengah (JTM) terletak pada sisi primer trafo distribusi, yaitu antara titik Sekunder trafo substationyang berada di Gardu Induk (GI) dengan titik primer trafo distribusi. Saluran ini memiliki tegangan kerja menengah 20kV.Sistem distribusi primer digunakan untuk menyalurkan te naga listrik dari GIdistribusi ke pusat-pusat beban. Sistem ini dapat menggunakan kabel udaramaupun kabel tanah sesuai dengan tingkat keandalan yang diinginkan dankondisi serta situasi lingkungan. Saluran distribusi ini direntangkan sepanjangdaerah yang akan disuplai tenaga listrik sampai ke pusat beban. 2. Saluran Distribusi Sekunder
Saluran Distribusi sekunder atau biasa disebut Jaringan TeganganRendah (JTR) terletak pada sisi sekunder trafo distribusi, yaitu antara titik sekunder dengan titik cabang menuju beban. Saluran ini memiliki tegangankerja 380/220 Volt. Sistem distribusi sekunder digunakan untuk menyalurkantenaga listrik dari gardu distribusi ke beban-beban yang ada di konsumen.Pada sistem distribusi sekunder, bentuk saluran yang paling banyak digunakan adalah bentuk radial. Sistem tegangan rendah ini langsung akandihubungkan kepada konsumen/pemakai tenaga listrik.
2.2 Drop Tegangan 2.2.1 Pengertian Drop Tegangan Jatuh tegangan merupakan besarnya tegangan yang hilang pada suatu penghantar. Jatuh tegangan pada saluran tenaga listrik secara umum berbanding lurus dengan panjang saluran dan beban serta berbanding terbalik dengan luas penampang penghantar. Besarnya jatuh tegangan dinyatakan baik dalam persen atau dalam besaran Volt. Besarnya batas atas dan bawah ditentukan oleh
kebijaksanaan perusahaan kelistrikan. Perhitungan jatuh tegangan praktis pada batas-batas tertentu dengan hanya menghitung besarnya tahanan masih dapat dipertimbangkan, namun pada sistem jaringan khususnya pada sistem tegangan menengah masalah indukstansi dan kapasitansinya diperhitungkan karena nilainya cukup berarti (PT.PLN (Persero),2010: hal 20). Tegangan jatuh secara umum adalah tegangan yang digunakan pada beban. Tegangan jatuh ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui tahanan kawat. Tegangan jatuh V pada penghantar semakin besar jika arus I di dalam penghantar semakin besar dan jika tahanan penghantar Rℓ semakin besar pula. Tegangan jatuh merupakan penanggung jawab terjadinya kerugian pada penghantar karena dapat menurunkan tegangan pada beban. Akibatnya hingga berada di bawah tegangan nominal yang dibutuhkan. Atas dasar hal tersebut maka tegangan jatuh yang diijinkan untuk instalasi arus kuat hingga 1.000 V yang ditetapkan dalam persen dari tegangan kerjanya (Daryanto,2010: hal 18 & 42).
Toleransi tegangan pelayanan yang diijinkan
pabila perbedaan nilai tegangan tersebut melebihi standar yangditentukan, maka mutu penyaluran tersebut rendah. Di dalam saluran distribusi, persoalan tegangan sangat penting, baik dalam keadaan operasi maupun dalam perencanaan sehingga harus selalu diperhatikan tegangan pada setiap titik saluran.Maka pemilihan penghantar (penampang penghantar) untuk tegangan menengahharus diperhatikan. Besarnya drop tegangan pada saluran distribusi tersebut,diukur pada titik yang paling jauh (ujung).Sebagai contoh dengan menanggapi rangkaian pada gambar
21direpresentasikan sebagai saluran satu fasa, jika variable dimensi yang digunakan;itu mewakili saluran tiga fasa seimbang jika variable per unit yang digunakanR+jX mewakili total impedansi dari saluran atau transformator.
2.2.2 Rumus perhitungan Drop Tegangan
Sesuai dengan standar tengangan yang ditentukan oleh PLN (SPLN), perancangan jaringan dibuat agar jatuh tegangan di ujung diterima 10%. Tegangan jatuh pada jaringan disebabkan adanya rugi tegangan akibat hambatan listrik (R) dan reaktansi (X). Jatuh tegangan phasor Vd pada suatu penghantar yang mempunyai impedansi (Z) dan membawa arus (I) dapat dijabarkan dengan rumus : Vd=I.Z………………………………………………………………….1
Dalam pembahasan ini yang dimaksudkan dengan jatuh tegangan (∆V) adalah selisih antara tegangan kirim (Vk) dengan tegangan terima (VT), maka jatuh tegan gan dapat didefinisikan adalah : ∆V = ( Vk ) – (VT )………………………………………………..2
Karena adanya resistansi pada penghantar maka tegangan yang diterima konsumen (Vr) akan lebih kecil dari tegangan kirim (Vs), sehingga tegangan jatuh (Vdrop) merupakan selisih antara tegangan pada pangkal pengiriman (sending end) dan tegangan pada ujung penerimaan (receiving end) tenaga listrik. Tegangan jatuh relatip dinamakan regulasi tegangan VR (voltage regulation) dan dinyatakan oleh rumus :
Dimana : Vs = tegangan pada pangkal pengiriman
Vr = tegangan pada ujung penerimaan
Untuk menghitung jatuh tegangan, diperhitungkan reaktansinya, maupun faktor dayanya yang tidak sama dengan satu, maka berikut ini akan diuraikan cara perhitunganya. Dalam penyederhanaan perhitungan, diasumsikan beban – bebannya merupakan beban fasa tiga yang seimbang dan faktor dayanya (Cos φ) antara 0,6 s/d 0,85. tegangan dapat dihitung berdasarkan rumus pendekatan hubungan sebagai berikut : (∆V ) = I ( R . cos φ + X . sin φ ) L………………………………..4 Dimana : I = Arus beban ( Ampere ) R = Tahanan rangkaian ( Ohm ) X = Reaktansi rangkaian ( Ohm )
Keterangan: Vs : Tegangan sumber (Volt) Vr : Tegangan pada sisi penerima (Volt) R : Resistansi saluran (Ω) X : Reaktansi saluran (Ω) Z sal: Impedansi saluran (Ω)
ZL: Impedansi beban (Ω) RL: Resistansi beban (Ω) XL: Reaktansi beban (Ω) I : Arus beban (A) Cos θ : Faktor daya beban ∆V : Drop tegangan (Volt)
Impedansi masing-masing bagian:
Dari rangkaian yang ditunjukkan dalam gambar diperoleh:
Vr = I.ZL adalah drop tegangan sepanjang ZL atau tegangan beban, dan I. Zsal adalah drop tegangan sepanjang Zsal atau ∆V.Penurunan persamaan drop tegangan dapat ditentukan dari gambar diagramfasor transmisi daya pada gambar:
Pada gambar dapat diperhatikan bahwa persamaan tegangan yang mendasaridiagram vektor tersebut adalah:
Karena faktor (I.R cosθ+ I.X sinθ) pada gambar 22 sama dengan I.Z, maka persamaan menjadi:
Sehingga∆V = I.Z
Maka untuk saluran distribusi primer, perhitungan besar drop tegan gan padasaluran distribusi primer untuk sistem tiga fasa adalah:
Besar persentase drop tegangan pada saluran distribusi primer dapat dihitungdengan:
Keterangan: Vs : Tegangan sumber (Volt) Vr : Tegangan pada sisi penerima (Volt) R : Resistansi saluran (Ω) X : Reaktansi saluran (Ω) I : Arus beban (A) VLL: Tegangan fasa - fasa (Volt) Cos θ: Faktor daya beban ∆V : Drop tegangan (Volt)% ∆V : Persentase Drop tegangan (%)
BAB 3 PENUTUP 3.1.
Kesimpulan
Sesuai dengan data hasil dan pembahasan yang telah dilakukan sehingga dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut.
1. Drop tegangan juga terjadi karena transformator diberi back feeding yaitu menggunakan trafo tegangan yang berfungsi untuk menurunkan tegangan secara terbalik dan menggunakannya sebagai transformator step-up. 2. Semakin banyak transformator yang disusun bertingkat tanpa beban, semakin besar drop tegangan yang dihasilkan oleh sistem cascade. 3. Karena sistem cascade yang digunakan pada penelitian ini tidak menggunakan compensating winding maka drop tegangan yang terjadi cukup besar walau isolasi tiap transformator masih cukup kuat untuk menahan beban. Dengan adanya compensating winding yang menurunkan efek ketidaksetaraan fluks magnetik di tiap transformator harusnya dapat menurunkan drop tegangan yang terjadi pada sistem. 4. Resistor yang diberikan harus bisa memenuhi kriteria batas daya yang di hasilkan oleh sistem, dan bila kurang dari kriteria tersebut dapat menyebabkan kerusakan pada salah satu transformator atau bahkan keseluruhan sistem.
3.2.
Saran
Adapun saran kepada PT PLN (Persero) Rayon Mattirotasi mengenaimasalah drop tegangan yang terjadi pada jaringan sistem distribusi sebagai berikut:
1. Sebaiknya menggunakan penghantar yang luas penampangnya lebih besar karena mempunyai nilai impedansi yang lebih kecil agar jika terjadi penambahan beban jaringan sistem distribusi di masa yang akan datang, droptegangan yang terjadi dapat diminimalkan
2. Jika terjadi pengembangan jaringan sistem distribusi, PT PLN (Persero) diharapkan secara berkala menghitung besar drop tegangan yang terjadi pada JTM gunamengantisipasi terjadinya drop tegangan yang semakin besar.
DAFTAR PUSTAKA Badan Standarisasi Nasional. 2000. Persyaratan
Umum
Instalasi
Listrik
2000.Badan
Standarisasi Nasional. Jakarta.
Suhadi dkk. 2008.
Teknik Distribusi Tenaga Listrik . Jilid 1. Jakarta: DirektoratPembinaan
Sekolah Menengah Kejuruan.
----------. 2008.
Teknik Distribusi Tenaga Listrik.Jilid 2. Jakarta: DirektoratPembinaan
Sekolah Menengah Kejuruan.
