PEDOMAN PERHITUNGAN KRITERIA DISAIN JARINGAN DISTRIBUSI
BAGIAN 3
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
BAGIAN 3 PEDOMAN PERHITUNGAN PERHITUNGAN KRITERIA DISAIN JARINGAN DISTRIBUSI
1.
PERHITUNGAN PERHITUNGAN KEANDALAN KEANDALAN KONTINYUITAS KONTINYUITAS PELAYANAN PELAYANAN SISTEM DISTRBUSI Keandalan adalah kontinyuitas pelayanan terhadap utiliti pelanggan. Parameter untuk untuk menguk mengukur ur tingka tingkatt keanda keandalan lan adalah adalah freku frekuens ensii dan durasi durasi kegaga kegagalan lan penyaluran. Beberapa macam indeks satuan keandalan, yaitu :
1. Frek Frekue uens nsii Pada Padam m Rata Rata-ra -rata ta (FPR = SAIFI) SAIFI) dalam dalam satuan satuan n kali/tahun, n kali/bulan atau n kali/kuartal kali/kuartal.. Menurut Menurut IEEE istilah yang yang digunakan digunakan adalah SAIFI (System Average Interruption Frequency Index ). ).
SAIFI =
Jumlah padam dikonsumen Total konsumen
per periode waktu
Frekuensi Padam Rata-rata Konsumen (FPRK (FPRK = CAIFI). CAIFI). Menurut IEEE istilah yang yang digunakan digunakan adalah adalah CAIFI (Customer Customer Average Average Interruption Interruption Frequency Frequency Index ). ).
CAIFI =
Jumlah padam dikonsumen Total konsumen ko nsumen yang mengalami minimal sekali sekali padam
per periode wakt
Perbedaan nilai yang besar antara SAIFI dan CAIFI mengindikasikan bahwa bagian yang keluar dari sistem (Outage (Outage)) terkonsentrasi hanya pada sebagian sistem sistem tertentu tertentu atau pada konsumen konsumen tertentu. tertentu. Hal ini dapat disebabka disebabkan n oleh disain, perawatan yang buruk atau hal lain.
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 1
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
BAGIAN 3 PEDOMAN PERHITUNGAN PERHITUNGAN KRITERIA DISAIN JARINGAN DISTRIBUSI
1.
PERHITUNGAN PERHITUNGAN KEANDALAN KEANDALAN KONTINYUITAS KONTINYUITAS PELAYANAN PELAYANAN SISTEM DISTRBUSI Keandalan adalah kontinyuitas pelayanan terhadap utiliti pelanggan. Parameter untuk untuk menguk mengukur ur tingka tingkatt keanda keandalan lan adalah adalah freku frekuens ensii dan durasi durasi kegaga kegagalan lan penyaluran. Beberapa macam indeks satuan keandalan, yaitu :
1. Frek Frekue uens nsii Pada Padam m Rata Rata-ra -rata ta (FPR = SAIFI) SAIFI) dalam dalam satuan satuan n kali/tahun, n kali/bulan atau n kali/kuartal kali/kuartal.. Menurut Menurut IEEE istilah yang yang digunakan digunakan adalah SAIFI (System Average Interruption Frequency Index ). ).
SAIFI =
Jumlah padam dikonsumen Total konsumen
per periode waktu
Frekuensi Padam Rata-rata Konsumen (FPRK (FPRK = CAIFI). CAIFI). Menurut IEEE istilah yang yang digunakan digunakan adalah adalah CAIFI (Customer Customer Average Average Interruption Interruption Frequency Frequency Index ). ).
CAIFI =
Jumlah padam dikonsumen Total konsumen ko nsumen yang mengalami minimal sekali sekali padam
per periode wakt
Perbedaan nilai yang besar antara SAIFI dan CAIFI mengindikasikan bahwa bagian yang keluar dari sistem (Outage (Outage)) terkonsentrasi hanya pada sebagian sistem sistem tertentu tertentu atau pada konsumen konsumen tertentu. tertentu. Hal ini dapat disebabka disebabkan n oleh disain, perawatan yang buruk atau hal lain.
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 1
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
2. Lama Lama Pada Padam m Rata Rata-r -rat ata a (LPR = SAIDI) SAIDI ) dala dalam m satu satuan an
x jam/tahun, x
jam/bulan atau x jam/kuartal. Menurut IEEE istilah yang digunakan adalah ). SAIDI (System Average Interruption Duration Index ).
SAIDI =
3.
Jumlah lamanya padam seluruh konsumen Total konsumen
per periode waktu
Total Lama Padam Rata-rata Konsumen (TLPRK = CTAIDI) CTAIDI ) dalam
satuan x jam/tahun, x jam/bulan atau x jam/kuartal. Istilah menurut IEEE adalah CTAIDI (Costumer Total Average Average Interruption Duration Index ). ).
CTAIDI =
Jumlah lamanya padam seluruh konsumen
per periode waktu Total konsumen yang yang mengalami minimal minimal se kali padam
Perbed Perbedaan aan nilai nilai yang yang besar besar antara antara SAIDI dan CTAIDI mengindikasikan bahwa bagian yang keluar dari sistem (Outage ( Outage)) terkonsentrasi hanya pada seba sebagi gian an sist sistem em tert terten entu tu atau atau pada pada kons konsum umen en tert terten entu tu.. Hal Hal ini ini dapa dapatt disebabkan oleh disain, perawatan yang buruk atau hal lain.
4.
Frekuensi Padam Rata-rata Sesaat Konsumen (FPRSK = MAIFI). MAIFI).
Menur Menurut ut IEEE IEEE istila istilah h yang yang digun digunaka akan n adalah adalah MAIFI (Momentery Momentery Average Average Interruption Frequency Index ). ).
MAIFI =
5.
Jumlah banyaknya padam sesaat konsumen Total konsumen
per periode waktu
Pembatasan Beb Beban Rat Rata-rata Konsumen men (PBRK = CALCI). CALCI). Menurut
IEEE IEEE isti istilah lah yang ang digu diguna naka kan n adal adalah ah CALCI (Costum Costumer er Averag Average e Load Load ). Curtailment Index ).
CALCI =
Jumlah seluruh konsumen yang dibatasi
per periode waktu Total konsumen yang yang mengalami mengalami minimal se kali padam
Jumlah seluruh konsumen yang dibatasi adalah = Lama Padam x kVA yang tak terlayani
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 2
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
6.
Frekuensi Padam Maksimum Konsumen Individu (FPMKI = MICIF).
Menurut IEEE istilah yang digunakan adalah MICIF (Maximum Individual Customer Interruption Frequency ).
MICIF adalah jumlah frekuensi padam
maksimum yang dialami oleh suatu konsumen selama periode waktu. 7.
Lamanya Padam Maksimum Konsumen Individu (LPMKI = MICID).
Menurut IEEE istilah yang digunakan adalah MICID (Maximum Individual Customer Interruption Duration). MICID adalah jumlah lamanya padam maksimum yang dialami oleh suatu konsumen selama periode waktu.
Lamanya padam (SAIDI dan CTAIDI) dan frekuensi padam (SAIFI, CAIFI dan MAIFI) merupakan beberapa aspek keandalan dari suatu sistem distribusi. Frekuensi padam merupakan ukuran berapa seringnya terjadi padam. Pada umumnya frekuensi padam (SAIFI) adalah merupakan suatu fungsi daripada penyebab terjadinya Outage seperti tipe dan kondisi peralatan distribusi, konfigurasi jaringan distribusi. Sedangkan lamanya (durasi) padam (SAIDI) umumnya adalah merupakan fungsi daripada organisasi , manajemen dan sumber daya untuk memperbaiki jaringan distribusi.
Nilai target SAIFI, SAIDI yang ingin dicapai dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Tabel Contoh target nilai indeks keandalan yang ingin dicapai
Indeks
Target
SAIFI
1.0 kali/Plg/Thn
SAIDI
1,0 – 1,5 jam/Plg/Thn
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 3
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
Contoh Perhitungan (SAIFI; CAIFI; SAIDI; CTAIDI; CALCI): Suatu sistem distribusi dipasok oleh 4 buah gardu distribusi dengan kondisi jumlah konsumen dan kejadian terjadinya padam untuk kurun waktu 1 bulan adalah sebagai berikut:
1. Gardu A : 100 konsumen; terjadi padam 1 kali selama 2 jam pada 50 konsumen dengan jumlah daya 200 kVA 2. Gardu B : 200 konsumen; terjadi padam 2 kali selama masing-masing 1,5 jam pada 150 konsumen dengan jumlah daya 300 kVA 3. Gardu C : 300 konsumen; terjadi padam 3 kali selama masing-masing 2 jam pada 250 konsumen dengan jumlah daya 500 kVA
Frekwensi Padam Rata-rata (FPR = SAIFI): (1 x 50 + 2 x 150 + 3 x 250)/600 = 1,83 kali/bulan
Frekuensi Padam Rata-rata Konsumen (FPRK = CAIFI). (1 x 50 + 2 x 150 + 3 x 250)/450 = 2,44 kali/bulan
Lama Pemadaman Rata-rata (LPR = SAIDI): (2 x 50 + 3 x 150 + 6 x 250)/600 = 3,42 jam/bulan
Total Lama Padam Rata-rata Konsumen (TLPRK = CTAIDI): (2 x 50 + 3 x 150 + 6 x 250)/450 = 4,55 jam/bulan
Pembatasan Beban Rata-rata Konsumen (PBRK = CALCI). (2 x 200 + 3 x 300 + 6 x 500)/450 = 9,55 kVA jam/bulan
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 4
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
2. PERHITUNGAN BEBAN
PUNCAK PADA SUATU PENYULANG JARINGAN
DISTRIBUSI. Tahap awal Perencanaan Sistem Jaringan Distribusi adalah berdasarkan perhitungan perkiraan Beban Puncak. Secara makro, perhitungan beban puncak tersebut harus mempertimbangkan antisipasi perkembangan beban dalam jangka waktu 5 (lima) tahun mendatang, yaitu dengan memperhitungkan beban puncak tingkat pertumbuhan beban rata-rata per tahun (Growth Rate), dimana
untuk wilayah DKI Jaya dan
Tangerang adalah 1,5 % Secara mikro, sedapat mungkin juga dengan mempertimbangkan tingkat pertumbuhan beban berdasarkan situasi dan kondisi pertumbuhan beban dalam kurun waktu 5 tahun mendatang pada daerah dimana penyulang (JTM, JTR) atau gardu akan dibangun. Perdefinisi beban puncak yang terjadi pada suatu penyulang atau transformator adalah maksimum dibatasi sebesar kemampuan Kuat Hantar Arus penghantar penyulang atau Rating Kapasitas Transformator.
Untuk menghitung besarnya beban puncak suatu penyulang (JTM,JTR, SR) harus memperhitungkan Faktor Kebersamaan (coincidence factor ) merupakan jumlah fungsi dari jumlah pelanggan.
Beban puncak=
Jumlah beban (Daya) Tersambung Faktor Diversiti
atau BEBAN PUNCAK (BP) = Faktor Kebersamaan (FK) x Beban Tersambung (BT) Tabel Faktor Kebersaman fungsi Jumlah Pelanggan Jumlah Pelanggan Faktor Kebersamaan 1 s/d 4 1 5 s/d 9 0,78 10 s/d 19 0,6 20 s/d 27 0,50 28 s/d 39 0,45 > 40 0,4
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 5
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
Tabel tersebut berlaku untuk daerah dengan pelanggan heterogen, kurang tepat dipakai untuk daerah dengan pelanggan homogen (tingkat kehidupan hampir sama) misalnya kompleks perumahan, BTN.
Adapun untuk perhitungan perkiraan beban puncak pada suatu sistem jaringan distribusi adalah terdiri dari 5 tahap, yaitu : 1. Beban Puncak SP atau SR 2. Beban Puncak Penyulang JTR 3. Beban Puncak Transformator GD (Gardu Distribusi ) 4. Beban Puncak Penyulang JTM 5. Beban Puncak Transformator GI (Gardu Induk Distribusi )
1. Contoh Perhitungan Beban Puncak suatu penyulang SR Jumlah daya terpasang peralatan listrik pada suatu Pelangggan 10 kVA, maka Beban Puncak SR diperkirakan adalah 0, 6 x 10 kVA = 6 kVA
2. Contoh Perhitungan Beban Puncak suatu penyulang JTR Jumlah pelanggan yang tersambung pada suatu penyulang JTR 80 pelanggan SR dengan total beban puncak pelanggan 100 kVA, maka Beban Puncak JTR diperkirakan adalah 0,4 x 100 kVA = 40 kVA.
3. Contoh Perhitungan Beban Puncak suatu Transformator GD Jumlah penyulang JTR tersambung pada suatu Transformator Gardu Distribusi adalah 15 penyulang dengan total beban puncak 500 kVA, maka Beban Puncak Transformator diperkirakan adalah 0,6 x 500 kVA = 300 kVA. Untuk mengantisipasi perkembangan beban 5 tahun mendatang dengan pertumbuhan beban 3% per tahun, maka Beban Puncak diperkirakan dapat mencapai : (1 + 0,03)5 x 300 kVA = 347,8 kVA Atau Gardu-x mempunyai 5 penyulang TR masing-masing penyulang memasok 40 pelanggan, total daya tersambung penyulang (panjang 300 ms) masingmasing, 50KVA, 75 KVA, 100 KVA , 125 KVA, 130 KVA, dengan Faktor Kebersamaan untuk 40 penyulang = 0.4
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 6
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
a. Beban puncak penyulang A = 0,4 x
50 KVA = 20 KVA
b. Beban puncak penyulang B = 0,4 x 80 KVA = 32 KVA c. Beban puncak penyulang C = 0,4 x 100 KVA = 40 KVA d. Beban puncak penyulang D = 0,4 x 120 KVA = 36 KVA e. Beban puncak penyulang E = 0,4 x 130 KVA = 52 KVA
180 KVA Untuk 4 Penyulang, dengan Faktor Kebersamaan (FK) = 0,78 Beban puncak gardu –x = 0,78 x 180 KVA = 140,40 KVA
4. Contoh Perhitungan Beban Puncak suatu penyulang JTM Jumlah pelanggan GD (Gardu Distribusi ) yang tersambung pada suatu penyulang JTM adalah 19 GD dengan total beban puncak 10 MVA, maka Beban Puncak JTM diperkirakan adalah 0,6 x 10 MVA = 6 MVA. Untuk mengantisipasi perkembangan beban 5 tahun mendatang dengan pertumbuhan beban 3% per tahun, maka Beban Puncak diperkirakan besarnya mencapai : (1 + 0,03)5 x 6 MVA = 6,95 MVA
5. Contoh Perhitungan Beban Puncak suatu Gardu Induk Distribusi Jumlah penyulang JTM GI adalah 24, jumlah total beban puncak seluruh penyulang
170
MVA,
maka
Beban
Puncak
GI
adalah
0,5 x 170 MVA = 85 MVA Untuk mengantisipasi perkembangan beban 5 tahun mendatang dengan pertumbuhan beban 3% per tahun, maka Beban Puncak diperkirakan besarnya mencapai : (1 + 0,03)5 x 85 MVA = 98,5 MVA
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 7
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
3. JARINGAN TEGANGAN MENEGAH (JTM) (Sistem 3 Fasa - 3 Kawat
3.1
atau
Sistem 3 Fasa - 4 Kawat)
Perhitungan Turun Tegangan (Voltage Drop) pada JTM 3.1.1. Kondisi Beban di Ujung Seimbang Konfigurasi beban seimbang di ujung, lihat gambar 1.
Penerimaan
Pengiriman
beban Gambar 1. Diagram Beban di Ujung Seimbang
Persamaan Matematis Turun Tegangan yang dapat digunakan pada kondisi beban di ujung seimbang, yaitu :
VT [%] =
P x L x ( R.cos ϕ + X sinϕ ) (VK-K )
2
x 100% .......................................(1)
Dimana: VT [%] = Prosentase Turun Tegangan JTM P
=
Daya Nominal Tersalur [MVA]
L
=
Panjang Penyulang [km]
R
=
Resistansi Penyulang [Ohm/km]
Cos φ =
Faktor Daya Beban, diambil 0.85, sehingga Sin φ = 0.526.
X
=
Reaktansi Penyulang [Ohm/km]
VK-K
=
Tegangan Kawat-Kawat Penyulang (VL-L = Line to Line Voltage), besarnya = 20 kV.
Tabel dan Grafik Hubungan Prosentase Turun Tegangan dengan Parameter berbagai Jenis Penyulang JTM pada beban diujung seimbang dengan Sistem 3 Fasa 3 Kawat atau Sistem 3 Fasa - 4 Kawat, dapat dilihat pada Lampiran 5a s/d 5f. Contoh Pemakaian Tabel Lampiran 5a s/d 5f
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 8
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
Untuk kondisi beban di ujung dan seimbang, dengan Turun Tegangan yang diharapkan sebesar 2%, tegangan antar fasa 20 kV, beban penyulang 6 MVA, 173 A, maka panjang JTM dengan kabel A3C 240 mm2 adalah ± 4,75 kms (lampiran 5a). Bila menggunakan kabel A3C 150 mm 2 panjang kabel 3,77 kms (lampiran 5b). Pada tabel 1 dapat dilihat panjang JTM untuk berbagai jenis kabel dengan kondisi seperti di atas (lampiran 5a s/d 5f) :
Tabel 1. Panjang kabel JTM untuk Turun Tegangan 2%, 6 MVA, 20 kV, Jenis Kabel A3C 240 mm2 A3C 150 mm2 XLPE 300 mm2 XLPE 240 mm2 XLPE 150 mm2
Panjang (kms) 4,75 3,77 9,39 7,93 5,45
3.1.2. Pada Beban di Tengah dan di Ujung Seimbang Konfigurasi beban di tengah dan di ujung seimbang, lihat gambar 2.
Penerimaa Pengiriman
Penerimaan beban
beban
Gambar 2. Diagram beban di tengah dan di ujung seimbang
Persamaan Matematis Turun Tegangan yang dapat digunakan pada kondisi beban seimbang di tengah dan di ujung, yaitu :
VT [%] =
P x L x ( R.cos ϕ + X sin ϕ ) × 0.75 (VK-K ) 2
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
x 100% ........................ .(2)
Bag. 3 Hal. 9
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
Dimana: VT [%] = Prosentase Turun Tegangan JTM P
= Daya Nominal Tersalur [MVA]
L
= Panjang Penyulang [km]
R
= Resistansi Penyulang [Ohm/km]
Cos φ = Faktor Daya Beban, diambil 0.85, sehingga Sin φ = 0.526. X
= Reaktansi Penyulang [Ohm/km]
VK-K = Tegangan Kawat-Kawat Penyulang (VL-L = Line to Line Voltage), besarnya = 20 kV.
Tabel dan Grafik Hubungan Prosentase Turun Tegangan dengan Parameter berbagai Jenis Penyulang JTM pada beban ditengah dan diujung seimbang dengan Sistem 3 Fasa 3 Kawat atau Sistem 3 Fasa 4 Kawat, dapat dilihat pada Lampiran 6a s/d 6f.
Contoh Pemakaian Tabel Lampiran 6a s/d 6f Untuk kondisi beban ditengah dan diujung seimbang, dengan Turun Tegangan yang diharapkan sebesar 2%, tegangan antar fasa 20 kV, beban penyulang sebesar 8 MVA, 231 A, maka panjang JTM dengan kabel A3C 240 mm2 adalah ± 4,75 kms (lihat lampiran 6a). Bila menggunakan kabel A3C 150 mm2 panjang kabel ± 3,77 kms (lampiran 6b). Pada tabel 2 dapat dilihat panjang JTM untuk berbagai jenis kabel dengan kondisi seperti di atas (lihat lampiran 6a s/d 6f) :
Tabel 2. Panjang kabel JTM untuk Turun Tegangan 2%, 8 MVA, 20 kV Jenis Kabel A3C 240 mm2 A3C 150 mm2 A3C 70 mm2 XLPE 300 mm2 XLPE 240 mm2 XLPE 150 mm2
Panjang (kms) 4,75 3,77 2,65 9,39 7,93 5,45
3.1.3. Pada Beban Merata Seimbang Konfigurasi beban merata seimbang sepanjang penyulang, lihat gambar 3.
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 10
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
Pengiriman Penerimaa beb an
beba n be ba n
be ban
b eba n b eban
Gambar 3. Diagram beban merata seimbang
Persamaan Matematis Turun Tegangan yang dapat digunakan pada kondisi beban merata seimbang, yaitu :
VT [%] =
P x L x ( R.cos ϕ + X sin ϕ ) × 0.5 (VK-K )
2
x 100% ........................ .(3)
Dimana: VT [%]
= Prosentase Turun Tegangan JTM
P
= Daya Nominal Tersalur [MVA]
L
= Panjang Penyulang [km]
R
= Resistansi Penyulang [Ohm/km]
Cos φ
= Faktor Daya Beban, diambil 0.85, maka Sin φ = 0.526.
X
= Reaktansi Penyulang [Ohm/km]
VK-K
= Tegangan Kawat-Kawat Penyulang (VL-L = Line to Line Voltage), besarnya = 20 kV.
Tabel dan Grafik Hubungan Prosentase Turun Tegangan dengan Parameter berbagai Jenis Penyulang JTM pada beban merata seimbang dengan Sistem 3 Fasa - 3 Kawat atau Sistem 3 Fasa- 4 Kawat, dapat dilihat pada Lampiran 7a s/d 7f.
Contoh Pemakaian Tabel Lampiran 7a s/d 7f
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 11
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
Untuk kondisi beban merata seimbang, dengan Turun Tegangan yang diharapkan sebesar 2%, tegangan antar fasa 20 kV, beban penyulang 5 MVA, 144 A, maka panjang JTM dengan kabel A3C 240 mm2 adalah
±
11,39 kms (lampiran 7a). Bila menggunakan kabel A3C 150 mm2 panjang kabel 9,05 kms (lampiran 7b). Pada tabel 3 dapat dilihat panjang JTM untuk berbagai jenis kabel dengan kondisi seperti di atas (lihat lampiran 7a s/d 7f) : Tabel 3. Panjang kabel JTM untuk Turun Tegangan 2%, 5 MVA, 20 kV Jenis Kabel A3C 240 mm2 A3C 150 mm2 A3C 70 mm2 XLPE 300 mm2 XLPE 240 mm2 XLPE 150 mm2
Panjang (kms) 11,39 9,05 5,61 22,55 19,02 13,08
3.2. Perhitungan Daya Susut pada JTM 3.2.1. Beban di Ujung Seimbang Konfigurasi beban di ujung seimbang dapat dilihat pada gambar 4.
Pengiriman
Penerimaa beban
Gambar 4. Diagram beban di Ujung Seimbang Persamaan Matematis Daya Susut yang dapat digunakan pada kondisi beban di ujung seimbang, yaitu : PS [kW] = 3 x I2 x R x L x LLF ............(4)
Dimana: PS [kW] = Daya Susut [kW] I
= Arus Beban Penyulang [Ampere]
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 12
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
R
= Resistansi Penyulang [Ohm/km]
L
= Panjang Penyulang [km]
LLF
= Faktor Beban Daya Susut (Loss Load Factor), diambil 0,612
Tabel dan Grafik Hubungan Daya Susut dengan Parameter berbagai Jenis Penyulang JTM beban diujung seimbang dengan Sistem 3 Fasa - 3 Kawat atau Sistem 3 Fasa - 4 Kawat, dapat dilihat pada Lampiran 8a s/d 8f.
Contoh Pemakaian Tabel Lampiran 8a s/d 8f Untuk kondisi beban di ujung seimbang, dengan Daya Susut yang diharapkan sebesar 2%, tegangan antar fasa 20 kV, beban penyulang 5 MVA, 144 A, maka panjang JTM dengan kabel A3C 240 mm2 adalah 9,44 kms (lihat lampiran 8a). Sedangkan apabila menggunakan kabel A3C 150 mm2 panjang kabel 6,18kms (lampiran 8b). Pada tabel 4 dapat dilihat panjang JTM untuk berbagai jenis kabel dengan kondisi seperti di atas (Lampiran 8a s/d 8f) :
Tabel 4. Panjang kabel JTM untuk Daya Susut 2%, 5 MVA, 20 kV Jenis Kabel
Panjang (kms)
A3C 240 mm2 A3C 150 mm2
9,44 6,18
A3C 70 mm2
6,51
XLPE 300 mm2 XLPE 240 mm2
12,95 10,38
XLPE 150 mm2
6,3
3.2.2. Pada Beban di Tengah dan di Ujung Seimbang Konfigurasi beban seimbang di tengah dan di ujung, lihat pada gambar 5.
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 13
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
P e n e r im P e n g ir im a n
P e n e r im a a n beban
beban
Gambar 5. Diagram beban di tengah dan di ujung seimbang
Persamaan Matematis Daya Susut yang dapat digunakan pada kondisi beban di tengah dan di ujung seimbang, yaitu :
PS [kW] = 3 x I2 x R x L x LLF x LDF ............(5) Dimana: PS [kW] = Daya Susut [kW] I
= Arus Beban Penyulang [Ampere]
R
= Resistansi Penyulang [Ohm/km]
L
= Panjang Penyulang [km]
LLF
= Faktor Beban Daya Susut (Loss Load Factor), diambl 0,612
LDF
= Faktor
Kerapatan
Beban
(Load
Density
Factor),
untuk
perhitungan diatas diambil nilai = 0.625. Tabel dan Grafik Hubungan Daya Susut dengan Parameter berbagai Jenis Penyulang JTM pada beban ditengah dan diujung seimbang dengan pola Sistem 3 Fasa - 3 Kawat atau Sistem 3 Fasa - 4 Kawat dapat dilihat pada Lampiran 9a s/d 9f
Contoh Pemakaian Tabel Lampiran 9a s/d 9f Untuk kondisi beban di tengan dan di ujung seimbang, dengan Daya Susut yang diharapkan sebesar 2%, tegangan antar fasa 20 kV, beban penyulang sebesar 5 MVA, 144A, maka panjang JTM dengan kabel A3C 240 mm 2 adalah ± 32,18 kms (lampiran 9a). Bila menggunakan kabel A3C 150 mm 2 panjang kabel 21,73 kms (lampiran 9b). Pada tabel 5 dapat dilihat panjang JTM untuk berbagai jenis kabel dengan kondisi di atas (Lampiran 9a s/d 9f) : Tabel 5. Panjang kabel JTM untuk daya susut 2%, 5 MVA, 20 kV Jenis Kabel A3C 240 mm2
Panjang (kms) 32.18
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 14
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
A3C 150 mm2 A3C 70 mm2 XLPE 300 mm2 XLPE 240 mm2 XLPE 150 mm2
21,73 10,42 20,72 16,61 10,07
3.2.3. Pada Beban Merata Seimbang Konfigurasi beban seimbang merata dapat dilihat pada gambar 6.
Pengiriman Penerimaa b eb an b eb an b eba n b eba n
b eb an b eb an
Gambar 6. Diagram beban merata seimbang
Persamaan Matematis Daya Susut yang dapat digunakan pada kondisi beban merata seimbang, yaitu :
PS [kW] = 3 x I2 x R x L x LLF x LDF ............(6)
Dimana: PS [kW] = Daya Susut [kW] I
= Arus Beban Penyulang [Ampere]
R
= Resistansi Penyulang [Ohm/km]
L
= Panjang Penyulang [km]
LLF
= Faktor Beban Daya Susut (Loss Load Factor), diambil 0,612
LDF
= Faktor Kerapatan Beban (Load Density Factor), diambil = 0.333.
Tabel dan Grafik Hubungan Daya Susut dengan Parameter berbagai Jenis Penyulang JTM beban merata seimbang dengan Sistem 3 Fasa - 3 Kawat atau Sistem 3 Fasa - 4 Kawat, dapat dilihat pada Lampiran 10a s/d 10f.
Contoh Pemakaian Tabel Lampiran 10a s/d 10f
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 15
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
Untuk kondisi beban merata seimbang, dengan Daya Susut yang diharapkan sebesar 2%, tegangan antar fasa 20kV, beban penyulang 5 MVA, 144 A, maka panjang JTM dengan kabel A3C 240 mm2 adalah ± 28,36 kms (lampiran 10a). Bilamana menggunakan kabel A3C 150 mm 2 panjang kabel 15,47 kms (lampiran 10b). Pada tabel 10, panjang JTM untuk berbagai jenis kabel dengan kondisi seperti di atas (Lampiran 10a s/d 10f) :
Tabel 6. Panjang kabel JTM untuk Daya Susut 2%, 5 MVA, 20kV Jenis Kabel
Panjang (kms)
A3C 240 mm2
28,36
A3C 150 mm2
15,47
A3C 70 mm2
8,9
XLPE 300 mm2
38,9
XLPE 240 mm2
31,18
XLPE 150 mm2
18,91
3.3. Faktor Beban Daya Susut Faktor Beban Daya Susut (Loss Load Factor ) adalah Faktor yang digunakan dalam perhitungan Daya Susut,
merupakan perbandingan Daya Susut Rata-
Rata dan Daya Susut pada Beban Puncak.
LLF = 0.3 LF + 0.7 (LF)2 …………………………..(7) Dimana: LLF = Faktor Beban Daya Susut (Loss Load Factor) [ - ] LF = Faktor Beban Sistem (Load Factor) Area Pelayanan (Region) Untuk DKI JAYA, LF = 0,745 (demand forecast 2004-2015), LLF = 0,612 4.
PERHITUNGAN KUAT HANTAR ARUS KABEL TANAH PENYULANG BERDASARKAN FAKTOR PERLETAKAN KABEL Kuat hantar arus kabel bawah tanah kan tidak sama dengan kuat hantar arus nominalnya, jika diletakkan lebih dari satu kabel pada satu parit galian dan
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 16
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
berjarak 2d (d = diameter kabel) maka berdasarkan faktor perletakan kabel (laying cable factor ), Kuat Hantar Arusnya mengikuti tabel dibawah ini . Tabel Faktor Perletakan Kabel (FPK) Jumlah kabel
2
3
4
5
6
FPK
0.9
0.8
0.75
0.7
0.65
(satu) parit
galian
ditanam
berjajar
Contoh : Pada 1
sebanyak 4
XLPE 3x150 mm2 dengan KHAN (Kuat Hantar Arus Nominal), KHA(operasional)
maka nilai
menjadi: KHA(operasional)
KHA(operasional)
buah kabel
= 0.75 x 227 A =
= FPK x KHAN
204 A
Contoh konfigurasi JARINGAN TEGANGAN MENENGAH:
Kapasitas Gardu Induk Umumnya 2 x 60 MVA = 120 MVA, batas pembebanan gardu induk dibatasi 80%, sehingga pembenanan satu gardu induk (2 x 60 MVA) adalah : 120 MVA x 80 % = 96 MVA
Setiap Transformator (60 MVA) dapat dibentuk 2 spindel.
masing masing spindel maksimum dapat mempunyai 7 buah penyulang (feeder) yang terdiri dari 6 penyulang kerja (working feeder ) dan 1 penyulang cadangan (express feeder )
Kabel bawah tanah (underground cable) adalah kabel inti 3 Aluminium isolasi XLPE dengan dimensi 150 mm2, 240 mm2 dan 300 mm2
Dengan mempertimbangkan faktor peletakan dan lain-lain maka pembebanan maksimum setiap penghantar/penyulang adalah 70 % dari kemampunannya.
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 17
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
Pembebanan Kabel Tanah Inti 3 Aluminium Isolasi XLPE
NO
DIMENSI KABEL
BEBAN 100%
BEBAN 70%
1
150 mm2
9,3 MVA
6,5 MVA
2
240 mm2
12,4 MVA
8,6 MVA
3
300 mm2
13,7 MVA
9,6 MVA
Maksimum panjang penyulang adalah 8 kms (besarnya pembebanan mempertimbangkan turun tegangan maksimum dan susut daya
yang
diperbolehkan pada Jaringan Tegangan Menengah)
Turun Tegangan yang diperbolehkan pada JTM adalah 2 %
Penggunaan Penyulang Kerja dengan dimensi 150 mm 2
Pembebanan untuk kabel 150 mm 2 dapat mencapai 6,5 MVA (maksimum) dan panjang penyulang maksimum dapat mencapai 8 kms (maksimum).
Pada pembebanan maksimum penyulang sebesar 6,5 MVA, maka panjang penyulang maksimum agar turun tegangan < 2 % adalah : TIPE PEMBEBANAN Seimbang Diujung Seimbang Merata Merata di tengah & diujung
PANJANG MAKSIMUM 5,03 kms 8 kms 6,71 kms
Apabila panjang penyulang diharapkan 8 kms
(maksimum) maka beban
maksimum pada penyulang agar turun tegangan < 2% adalah : TIPE PEMBEBANAN Seimbang Diujung Seimbang Merata Merata di tengah & diujung
BEBAN MAKSIMUM 4,09 MVA 6,5 MVA 5,45 MVA
Pembebanan dan panjang penyulang pada kabel JTM dapat
bervariasi
dengan mempertimbangkan kriteria turun tegangan JTM (2%), faktor pembebanan kabel (70%) dan panjang maksimum penyulang (8 kms).
Penggunaan Penyulang Kerja dengan dimensi 240 mm2
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 18
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
Pembebanan untuk kabel 240 mm 2 dapat mencapai 8,6 MVA (maksimum) dan panjang penyulang maksimum dapat mencapai 8 kms (maksimum).
Pada pembebanan maksimum penyulang sebesar 8,6 MVA maka panjang penyulang maksimum agar turun tegangan < 2 % adalah : TIPE PEMBEBANAN Seimbang Diujung Seimbang Merata Merata di tengah & diujung
PANJANG MAKSIMUM 5,53 kms 8 kms 7,38 kms
Apabila panjang penyulang diharapkan 8 kms
(maksimum) maka beban
maksimum pada penyulang agar turun tegangan < 2% adalah : TIPE PEMBEBANAN Seimbang Diujung Seimbang Merata Merata di tengah & diujung
BEBAN MAKSIMUM 5,95 MVA 8,6 MVA 7,93 MVA
Pembebanan dan panjang penyulang pada kabel JTM dapat
bervariasi
dengan mempertimbangkan kriteria turun tegangan JTM (2%), faktor pembebanan kabel (70%) dan panjang maksimum penyulang (8 kms).
Penggunaan Penyulang Kerja dengan dimensi 300 mm2
Pembebanan untuk kabel 300 mm 2 dapat mencapai 9,6 MVA (maksimum) dan panjang penyulang maksimum dapat mencapai 8 kms (maksimum).
Pada pembebanan maksimum penyulang sebesar 9,6 MVA maka panjang penyulang maksimum agar turun tegangan < 2 % adalah
TIPE PEMBEBANAN
PANJANG MAKSIMUM
Seimbang Diujung 5,87 kms Seimbang Merata 8 kms Merata di tengah & diujung 7,8 kms Apabila panjang penyulang diharapkan 8 kms
(maksimum) maka beban
maksimum pada penyulang agar turun tegangan < 2% adalah : TIPE PEMBEBANAN Seimbang Diujung
BEBAN MAKSIMUM 7,05 MVA
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 19
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
Seimbang Merata Merata di tengah & diujung
9,6 MVA 9,4 MVA
Pembebanan dan panjang penyulang pada kabel JTM dapat
bervariasi
dengan mempertimbangkan kriteria turun tegangan JTM (2%), faktor pembebanan kabel (70%) dan panjang maksimum penyulang (8 kms).
CONTOH SKENARIO KONFIGURASI JTM Konfigurasi JTM untuk Beban dengan Kerapatan 4 MVA/ km 2 (Asumsi beban Uniform)
Daya Mampu GI adalah 96 MVA (2 Transformator @ 60 MVA)
Dengan kerapatan beban 4 MVA/ km2, maka luas daerah pelayanan satu Gardu Induk (GI) adalah 96 MVA / 4 MVA/km2 = 24 km2
Luas Area tiap spindel (apabila digunakan 4 spindel) adalah 24 km2/4 = 6 km2
Beban tiap spindel adalah : 6 km2 x 4 MVA/ km2 = 24 MVA GH
GH
GI
GH
GH
Berdasarkan gambar sederhana diatas dapat dilihat konfigurasi salah satu sistem spindel dari GI ke GH
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 20
Kriteria Disain Jaringan Distribusi PT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang
Berdasarkan panjang penyulang dan besar pembebanan pada penyulang dapat kita lakukan pemilihan spesifikasi penghantar yang akan digunakan (150 mm2 , 240 mm2 , 300 mm2)
Penyulang 1 dan 6 (P1 dan P6) mempunyai tipe pembebanan merata ditengan dan diujung, sedangkan penyulang 2,3,4,5 (P2,P3,P4,P5) mempunyai tipe pembebanan merata seimbang
Berdasarkan kurva turun tegangan dan tabel pembebanan untuk kabel XLPE 150 mm2 memenuhi kriteria disain untuk digunakan sebagai penyulang kerja pada konfigurasi untuk skenario ini. Pada tipe pembebanan merata seimbang untuk kabel 150 mm2 pada pembebanan maksimum 6,5 MVA kabel/penyulang dapat dipasang hingga panjang 8 kms sehingga memenuhi kriteria untuk digunakan pada penyulang 2,3,4,5. Sedangan pada tipe pembebanan merata ditengah dan diujung untuk pembebanan maksimum 6,5 MVA kabel dapat dipasang hingga panjang 6,7 kms sehingga memenuhi kriteria untuk digunakan pada penyulang 1 dan 6.
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 22
5. GARDU DISTRIBUSI
Perhitungan Daya Susut dan Pembebanan Transformator Distribusi
PSTD = PI + PC. (BR)2. LLF ….............………(8)
Dimana: PSTD
= Daya Susut (Total) Transformator Distribusi [Kw]
PI
= Daya Susut Besi (Iron Losses) Transformator Distribusi [Kw]
PC
= Daya Susut Tembaga (Copper Losses) Transformator Distribusi [Kw]
BR [%] = Ratio KVA Beban berbanding KVA Rating = Prosentase Pembebanan (Rata-Rata) Transformator Distribusi [%] LLF
= Faktor Beban Daya Susut (Loss Load Factor), ambil 0,612
Catatan : 1. Daya Susut (Rugi-Rugi) Besi dan Daya Susut tembaga untuk berbagai Kapasitas Transformator Distribusi dapat dilihat pada Tabel Lampiran 11. 2. Sebagai contoh Daya Susut Maksimum sebesar 1,32 % terdapat pada Transformator Distribusi 630 kVA dengan Beban Penuh (pembebanan 100%) , Faktor Daya (Cos φ = 0.85) dan Temperatur Lilitan Kumparan 75ºC.
Tabel
dan
Grafik
Hubungan
Prosentase
Daya
Susut
dan
Prosentase
Pembebanan Transformator Distribusi untuk berbagai Kapasitas Transformator Distribusi. Dapat dilihat pada Lampiran 12a s/d 12e.
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 21
Tabel 7 Daya susut pada pembebanan 80% kapasitor transmator (operasi optimal)
Daya susut (%) Daya
Pembebanan 80 % kapasitor
Transformator KVA
transformator
25
1,91
50
1,83
100
1,83
160
1,46
200
1,44
250
1,4
315
1,44
400
1,35
500
1,28
630
1,2
800
1,31
1000
1,39
6. JARINGAN TEGANGAN RENDAH (Sistem 3 Fasa - 4 Kawat) 6.1. PerhitunganTurun Tegangan pada JTR
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 22
6.1.1. Pada Beban Diujung Seimbang Konfigurasi beban seimbang di ujung, lihat gambar 7.
Penerimaan
Pengiriman
beban
Gambar 7. Diagram Beban di Ujung Seimbang
Persamaan Matematis Turun Tegangan yang dapat digunakan pada kondisi beban di ujung seimbang, yaitu :
VT [%] =
P x L x ( R.cos ϕ + X sinϕ ) (VK-K )2
x 100% .........................(9)
Dimana: VT [%] = Prosentase Turun Tegangan JTR P
= Daya Nominal Tersalur [VA]
L
= Panjang Penghantar [km]
R
= Resistansi Penghantar [Ohm/km]
Cos φ = Faktor Daya Beban, diambil 0.85, sehingga Sin φ =0.526. X
= Reaktansi Penghantar [Ohm/km]
VK-K = Tegangan Kawat-Kawat Penghantar (VL-L = Line to Line Voltage), besarnya = 400 V.
Tabel dan Grafik Hubungan Prosentase Turun Tegangan dengan Parameter Penghantar JTR jenis TIC 3 x 35 mm2 + 1 x 50 mm2 atau TIC 3 x 70 mm2 + 1 x 50 mm2 pada beban diujung seimbang, lihat pada Lampiran 13a s/d 13b.
Contoh Pemakaian Tabel Lampiran 13a s/d 13b Untuk kondisi beban di Ujung Seimbang, dengan Turun Tegangan yang diharapkan sebesar 4%, tegangan antar fasa 400 V, beban penyulang 50 kVA, 72 A, maka panjang JTR dengan kabel TIC 3 x 70+ 1 x 50 mm2 adalah ± 286,3 ms (lampiran 13a). Bila menggunakan kabel TIC 3 x 35 + 1 x 50 mm2 panjang kabel 154,93 ms (lampiran 13b). Pada tabel 8 dapat dilihat panjang JTR untuk berbagai jenis kabel dengan kondisi seperti di atas
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 23
Tabel 8. Panjang kabel JTR untuk Turun Tegangan 4%, 50 kVA, 400 V Jenis Kabel TIC 3x70 + 1x 50mm2 TIC 3x35 + 1x 50 mm2
Panjang (ms) 286,03 154,93
6.1.2. Beban Merata Seimbang Konfigurasi beban merata seimbang dapat dilihat pada gambar 8.
Pengiriman Penerimaa b eb an b eb an b eba n b eba n
b eb an b eb an
Gambar 8. Diagram beban merata seimbang
Persamaan Matematis Tegangan Turun yang dapat digunakan pada kondisi beban merata seimbang, yaitu :
VT [%] =
P x L x ( R.cos ϕ + X sinϕ ) × 0.5 (VK-K ) 2
x 100% ........................(10)
Dimana: VT [%] =
Prosentase Turun Tegangan JTR
P
=
Daya Nominal Tersalur [VA]
L
=
Panjang Penghantar [km]
R
=
Resistansi Penghantar [Ohm/km]
Cos φ =
Faktor Daya Beban, diambil 0.85, sehingga Sin φ = 0.526.
X
=
Reaktansi Penghantar [Ohm/km]
VK-K
=
Tegangan Kawat-Kawat Penghantar (VL-L = Line to Line Voltage), besarnya = 400 V.
Tabel dan Grafik Hubungan Prosentase Turun Tegangan dengan Parameter Penghantar JTR jenis TIC 3 x 35 mm2 + 1 x 50 mm2 atau TIC 3 x 70 mm 2 + 1 x 5 0 m m2 pada beban diujung seimbang adalah dapat dilihat pada Lampiran 14a s/d 14b.
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 24
Contoh Pemakaian Tabel Lampiran 14a s/d 14b Untuk kondisi beben merata seimbang, dengan turun tegangan yang diharapkan 4 %, tegangan antar fasa 400 V, beban penyulang 75 kVA, 108 A, maka panjang kabel JTR TIC 3x70 + 1x50 mm2 adalah ± 382 ms (lampiran 14a). Apabila menggunakan kabel TIC 3x35 + 1x50 mm2 panjang kabel 206,57 ms (lampiran 14b). Pada Tabel 9 dapat dilihat panjang JTR untuk berbagai jenis kabel dengan kondisi seperti di atas :
Tabel 9. Panjang kabel JTR untuk Turun Tegangan 5%, 75 kVA, 400 V Jenis Kabel TIC 3x70 + 1x 50mm2 TIC 3x35 + 1x 50 mm2
Panjang (ms) 382 206,57
6.2. Perhitungan Daya Susut pada JTR 6.2.1. Pada Beban Diujung Seimbang Konfigurasi beban di ujung seimbang dapat dilihat pada gambar 9.
Pengiriman
Penerimaan beban
Gambar 9. Diagram beban di ujung seimbang Persamaan Matematis Daya Susut yang dapat digunakan pada kondisi beban seimbang di ujung, yaitu :
PS [kW] = 3 x I2 x R x L x LLF .......................(11) Dimana: PS [kW] = Daya Susut [kW] I
= Arus Beban Penghantar [Ampere]
R
= Resistansi Penghantar [Ohm/km]
L
= Panjang Penghantar [km]
LLF
= Faktor Beban Daya Susut (Loss Load Factor), diambil 0,612.
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 25
Tabel dan Grafik Hubungan Daya Susut dengan Parameter Penghantar JTR jenis TIC 3x35 mm2 + 1x50 mm2 atau dengan TIC 3x70 mm2 + 1x50 mm2 pada beban diujung seimbang, dapat dilihat pada Lampiran 15a s/d 15b.
Contoh Pemakaian Tabel Lampiran 15a s/d 15b Untuk kondisi beban di ujung seimbang, dengan Daya Susut yang diharapkan sebesar 3 %, tegangan antar fasa 400 V, beban penyulang 50 kVA, 72 A, maka panjang JTR dengan kabel TIC 3x70 + 1x50 mm2 adalah ± 176 ms (lampiran 15a). Sedangkan apabila menggunakan kabel TIC 3x35 + 1x50 mm 2 panjang kabel 90 ms (lampiran 15b). Pada Tabel 10 dapat dilihat panjang JTR untuk berbagai jenis kabel dengan kondisi seperti di atas :
Tabel 10. Panjang kabel JTR untuk Daya Susut 3%, 50 kVA, 400 V Jenis Kabel TIC 3x70 + 1x 50mm2 TIC 3x35 + 1x 50 mm2
Panjang (ms) 176 90
6.2.2. Pada Beban Merata Seimbang Konfigurasi beban merata seimbang dapat dilihat pada gambar 10.
Pengiriman Penerimaan beba n
beba n b eban
b eban
be ban
be ba n
Gambar 10. Diagram beban merata seimbang Persamaan Matematis Daya Susut yang dapat digunakan pada kondisi beban seimbang merata, yaitu :
PS [kW] = 3 x I2 x R x L x LLF x 0.333 ..............(12) Dimana: PS [kW] = Daya Susut [kW] I
= Arus Beban Penghantar [Ampere]
R
= Resistansi Penghantar [Ohm/km]
L
= Panjang Penghantar [km]
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 26
LLF
= Faktor Beban Daya Susut (Loss Load Factor) , diambil 0,612
Tabel dan Grafik Hubungan Daya Susut dengan Parameter Penghantar JTR jenis TIC 3x35 mm2 + 1x50 mm2 atau dengan TIC 3x70 mm2 + 1x50 mm2 pada beban merata seimbang, dapat dilihat pada Lampiran 16a s/d 16b.
Contoh : Untuk kondisi beban merata seimbang dengan Daya Susut yang diharapkan 3 %, tegangan antar fasa 400 V, beban penyulang 75 kVA, 108 A, maka panjang JTR dengan kabel TIC 3x70 + 1x50 mm 2 adalah ± 352 ms (lampiran 16a). Apabila menggunakan kabel TIC 3x35+ 1x50 mm 2 panjang kabel 180 ms (lampiran 16b). Pada Tabel 11 dapat dilihat panjang JTR untuk berbagai jenis kabel dengan kondisi seperti di atas :
Tabel 11. Panjang kabel JTR untuk Daya Susut 3%, 75 kVA, 400 V Jenis Kabel TIC 3x70 50mm2 TIC 3x35 50 mm2
Panjang (ms) 352 180
7. SAMBUNGAN RUMAH (SR) atau SAMBUNGAN PELAYANAN (SP)
Sambungan Rumah
JTR
Rumah
7.1. Perhitungan Prosentase Turun Tegangan pada SR,
SISTEM 3 Fasa – 4 Kawat :
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 27
VTSR [%] =
P x L x ( R.cos ϕ + X sinϕ ) (VK-N ) 2
x 100% .........................(13)
SISTEM 1 Fasa :
VTSR [%] =
P x L x ( R.cos ϕ + X sin ϕ ) (VK-N )
2
x 100% ........................ .(14)
Dimana: VTSR [%] = Prosentase Turun Tegangan Penghantar SR P
= Daya Nominal Tersalur [VA]
L
= Panjang Penghantar SR [km], diambil rata-rata 35 m
R
= Resistansi Penghantar SR [Ohm/km]
Cos φ
= Faktor Daya Beban, diambil 0.85, sehingga Sin φ = 0.526.
X
= Reaktansi Penghantar SR [Ohm/km]
VK-N
= Tegangan Kawat-Netral Penghantar (Line to Neutral Voltage) atau Tegangan Fasa (Phase Voltage) SR = 231 V.
7.2. Perhitungan Daya Susut pada Penghantar SR SISTEM 3 Fasa – 4 Kawat : PSSR [W] = 3 x I2 x RL x LLF ............(15)
SISTEM 1 Fasa : PSSR [W] = 2 x I2 x RL x LLF ............(16)
Dimana: PSSR [W] = Daya Susut Satu SR [Watt] I
= Arus Beban Rata-Rata Satu SR waktu Beban Puncak [Ampere]
RL
= Resistansi Penghantar Satu SR, dengan Panjang Penghantar Rata-Rata = 35 meter [Ohm]
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 28
LLF
= Faktor Beban Daya Susut (Loss Load Factor), diambil 0,612
7.3. Perhitungan Energi Susut pada Penghantar SR SISTEM 3 Fasa – 4 Kawat :
ESSR [kWh] = 3 x I2 x RL x LLF x t x 10-3 ............(17)
SISTEM 1 Fasa : ESSR [kWh] = 2 x I2 x RL x LLF x t x 10-3 ............(17)
Dimana: ESSR [kWh] = Energi Daya Susut Satu SR [kWh] I
= Arus Beban Rata-Rata Satu SR waktu Beban Puncak [Ampere]
RL
= Resistansi
Penghantar
Satu
SR,
dengan
Panjang
Penghantar Rata-Rata = 35 meter [Ohm] t
= Lamanya Pemakaian Daya (jam atau hour)
LLF
= Faktor Beban Daya Susut (Loss Load Factor), diambil 0,612
Tabel Turun Tegangan dan Daya Susut Sambungan Rumah dengan Penghantar SR TIC 2 x 10 mm2 dan TIC 2 x 16mm2 pada beban seimbang merata dapat dilihat pada Lampiran 17a s/d 17f.
7.4 Contoh Pemakaian Tabel pada Lampiran 17a s/d 17f, untuk Penyaluran JTR Pada Kondisi Beban Merata, Sistem 1 Fasa
Sambungan Rumah
JTR
Rumah
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 29
Untuk penyaluran tenaga listrik dengan
satu pelanggan atau konsumen
dengan beban 4,4 kVA, 231 V, penghantar TIC 2x10 mm2, dengan Turun Tegangan yang diharapkan sebesar 1%, maka Panjang Total Saluran SR adalah maksimum 44 ms, sebagaimana terlihat pada Lampiran 17a.
7.5
Contoh
Pemakaian
Tabel Pada Lampiran 18a s/d 18b, untuk
Penyaluran JTR Pada Kondisi Beban Merata, Sistem 3 Fasa
Sam bunganrum ah
JTR
Untuk penyaluran tenaga listrik dengan
satu pelanggan atau konsumen
dengan beban 11 kVA, 231 V, penghantar TIC 4 x 10 mm2, dengan Turun Tegangan yang diharapkan sebesar 1%, maka Panjang Total Saluran SR adalah maksimum 53 ms, sebagaimana terlihat pada Lampiran 18a.
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 30
8. HARMONISA ARUS Standar IEEE 519-1992 memberikan panduan rekomendasi untuk besarnya harmonisa yang diperbolehkan dalam aliran sistem tenaga listrik. Standar ini lebih khusus merekomendasikan batas yang diperbolehkan untuk besarnya harmonisa yang diinjeksikan oleh pelanggan kedalam sistem tenaga listrik Tabel batas distorsi harmonisa arus dalam persentase terhadap arus beban Vn ≤ 69 kV I sc /I L
h
< 11
11 ≤
h
< 17
17 ≤
h
< 23
23 ≤
h
< 35
h
≥ 35
THD
< 20
4
2
1,5
0,6
0,3
5
20 - 50 50 - 100 100 - 1000
7 10 12
3,5 4,5 5,5
2,5 4 5
1 1,5 2
0,5 0,7 1
8 12 15
> 1000
15
7
6
2,5
1,4
20
Sumber : IEEE Standard 519-1992
Ket : •
I h adalah besarnya arus orde harmonisa dalam ampere (rms).
•
I sc /I L adalah rasio hubung singkat
•
I SC adalah besarnya arus hubung singkat pada titik percabangan antar beban (PCC / Point of common coupling)
•
I L adalah besarnya arus beban pada titik percabangan antar beban (PCC/ Point of common coupling)
•
TDD (Total Demand Distortion) didapatkan melalui persamaan :
∑ Ih 2
TDD =
2
IL
x 100%
Prosedur menentukan rasio hubung singkat (Isc/IL) : a.
Tentukan arus hubung singkat tiga fasa dari titik percabangan antar beban (PCC/Point of common coupling ) . Nilai arus hubung singkat ini bisa didapatkan secara langsung dari peralatan dengan satuan ampere. Jika arus hubung singkat ini diberikan dalam MVA (megavoltampere), maka dapat diubah ke dalam besaran ampere dengan persamaan :
I SC
=
1000
× MVA
3 × kV
ampere
Pusat Studi Teknologi dan Informasi Ketenagalistrikan (PSTIK) Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Bag. 3 Hal. 31