i

DAFTAR ISI

JUDUL ........................................................................................................... i

LEMBAR PRASYARAT GELAR .............................................................. ii

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ............................................. iii

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iv

UCAPAN TERIMAKASIH........................................................................... v

ABSTRAK ..................................................................................................... vii

ABSRACT ........................................................................................................ viii

DAFTAR ISI .................................................................................................. ix

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................... 3

1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3

1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................... 3

1.5 Ruang Lingkup & Batasan Masalah ......................................................... 3

BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Mutakhir .................................................................................... 4

2.2 Sistem Ketenagalistrikan .......................................................................... 5

2.3 Distribusi Tenaga Listrik .......................................................................... 7

2.3.1 Pengelompokan jaringan distribusi tenaga listrik ............................ 8

2.3.2 Menurut susunan rangkaiannya ....................................................... 8

2.4 Tegangan Sistem Distribusi Sekunder ...................................................... 9

2.4.1 Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tegangan 120/240 Volt ..... 11

2.4.2 Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tegangan 120/208 Volt ..... 11

2.4.3 Sistem distribusi tiga fasa dengan empat kawat 220/380 Volt ........ 11

ii

2.5 Gardu Distribusi ........................................................................................ 12

2.5.1 Gardu distribusi pasangan luar ......................................................... 12

2.6 Transformator Distribusi ........................................................................... 13

2.6.1 Jenis-Jenis Transformator ................................................................ 14

2.6.2 Konstruksi Transformator ................................................................ 16

2.6.3 Prinsip Kerja Transformator ............................................................ 17

2.6.4 Beban pada transformator ................................................................ 18

2.7 Kawat penghantar ..................................................................................... 21

2.7.1 Impedansi Saluran ........................................................................... 21

2.7.2 Resistansi ......................................................................................... 22

2.7.3 Reaktansi ......................................................................................... 22

2.8 Jaringan distribusi tegangan rendah .......................................................... 24

2.9 Ketidakseimbangan beban ........................................................................ 25

2.9.1 Ketidakseimbangan tegangan sejak pada sumbernya ...................... 25

2.9.2 Ketidakseimbangan tegangan pada salurannya................................ 25

2.9.3 Ketidakseimbangan pada resistansi bebannya .. 26

2.9.4 Tidak sama besar faktor daya dari bebannya ................................... 26

2.10 Arus Netral .............................................................................................. 27

2.11 Rugi-rugi pada jaringan distribusi............................................................... 28

2.12 Jatuh tegangan ......................................................................................... . 28

2.13 Elemen-elemen di ETAP.......................................................................... . 29

2.13.1 Bus ................................................................................................. . 32

2.13.2 Transformator ................................................................................ . 33

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian .................................................................... 35

3.2 Data ............................................................................................................ 35

3.2.1 Sumber data ..................................................................................... 35

3.2.2 Jenis Data ......................................................................................... 35

3.2.3 Teknik pengumpulan data ................................................................ 35

3.3 Metode Analisis Data ................................................................................. 36

iii

3.4 Alur Analisis .............................................................................................. 37

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Gambaran Umum JTR KA 2085................................................................ 38

4.2 Data Sistem Kelistrikan di JTR KA 2085 .................................................. 38

4.3 Perhitungan Persentase Pembebanan Transformator ................................. 43

4.4 Perhitungan Ketidakseimangan Beban pada Transformator ...................... 44

4.5 Analisis Rugi-rugi Daya Pada JTR KA 2085 ............................................ 45

4.5.1 Analisis Rugi-rugi Daya Beban Seimbang ....................................... 45

4.5.1.1 Perhitungan Rugi-rigu Daya pada JTR ................................. 46

4.5.1.2 Perhitungan Rugi-rugi Daya pada Penghantar SR ................ 49

4.5.2 Analisis Rugi-rugi Daya Beban Tidak Seimbang ............................. 59

4.5.2.1 Perhitungan Rugi-rugi Daya Pada Penghantar JTR .............. 60

4.5.2.2 Perhitungan Rugi-rugi Daya Pada Penghantar SR ................ 67

4.6 Total Rugi-rugi Daya seluruh Penghantar.................................................. 86

BAB V PENUTUP

5.1 Simpulan .................................................................................................... 88

5.2 Saran ........................................................................................................... 88

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 89

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Penandaan kode pengenal .............................................................. 20

Tabel 4.1 Data Pelanggan PT. PLN (Persero) Tegangan Rendah KA2085 ... 39

Tabel 4.2 Klasifikasi jumlah pelanggan menurut daya kontrak terpasang .... 40

Tabel 4.3 Data Penghantar JTR dan SR KA 2085 ......................................... 41

Table 4.4 Data Hasil Pengukuran Beban masing-masing pelanggan ............. 42

Tabel 4.5 Rekapitulasi Beban masing-masing jurusan .................................. 43

Tabel 4.6 Total Beban keseluruhan Gardu Distribusi KA 2085 .................... 43

Table 4.7 Rugi-rugi Daya beban seimbang pada Penghantar JTR ................. 49

Table 4.8 Rugi-rugi Daya beban seimbang pada penghantar SR ................... 58

Table 4.9 Total Rugi-rugi Daya beban Seimbang .......................................... 59

Tabel 4.10 Beban JTR Seimbang ..................................................................... 59

Tabel 4.11 Rugi-rugi Daya beban Tidak Seimbang pada Penghantar JTR ...... 67

Tabel 4.12 Rugi-rugi Daya beban Tidak Seimbang pada Penghantar SR ....... 85

Tabel 4.13 Total Rugi-rugi Daya beban Tidak Seimbang ............................... 86

Tabel 4.14 Beban JTR Tidak Seimbang........................................................... 86

Tabel 4.15 Total Rugi-rugi Daya dan Persentase Rugi-rugi Daya ................... 87

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Ruang Lingkup Sistem Tenaga Listrik...................................... 6

Gambar 2.2 Komponen Sistem Distribusi ..................................................... 9

Gambar 2.3 Sistem satu fasa dua kawat tegangan 120 Volt ........................... 10

Gambar 2.4 Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tengangan 120/240 Volt

.................................................................................................... 11

Gambar 2.5 Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tegangan 120/208 Volt 11

Gambar 2.6 Sistem distribusi tiga besi empat kawat tegangan 220/380 Volt 11

Gambar 2.7 Bagan satu garis Gardu Distribusi Portal .................................... 13

Gambar 2.8 Kontruksi Dasar Transformator.................................................. 14

Gambar 2.9 Transformator Tipe Inti (Core Form) ......................................... 15

Gambar 2.10 Transformator tipe cangkang (shell Form) ................................. 16

Gambar 2.11 Vektor diagram arus .................................................................... 19

Gambar 2.12 Kabel Pilint NFA2X-T (TC=Twested Cable).............................. 20

Gambar 2.13 Kabel Pilint NF2X (TC=Twested Cable).................................... 21

Gambar 2.14 Elemen elemen yang ada di ETAP ............................................. 27

Gambar 2.15 Simbol Transformator di ETAP ................................................. 27

Gambar 2.16 Simbol Generator di ETAP ......................................................... 28

Gambar 2.17 Simbol beban statis dan dinamis di ETAP .................................. 28

Gambar 2.18 Simbol Pemutus Rangkaian di ETAP ......................................... 28

Gambar 2.19 Simbol bus di ETAP .................................................................. 29

Gambar 2.20 Data Busbar pada ETAP 12.6 ..................................................... 29

Gambar 2.21 Data Transformator yang diperlukan pada ETAP 12.6 .............. 30

Gambar 2.22 Toolbar load flow di ETAP 12.6 ................................................ 32

Gambar 3.1 Alur Analisis ................................................................................ 34

Gambar 4.1 Gambar Konfigurasi JTR Dan SR Gardu Distribusi KA 2085 .... 40

vi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Data Impedansi Penghantar JTR dan SR

Lampiran 2 Complete Report ETAP 12.6 Waktu Beban Puncak beban

Seimbang

Lampiran 3 Complete Report ETAP 12.6 Waktu Beban Puncak Beban

Tidak Seimbang

vii

ABSTRAK

Perbedaan nilai arus yang mengalir di tiap penghantar fasa pada suatu

jaringan disribusi tenaga listrik, menyebabkan keadaan tidak seimbang. Akibat dari

keadaan yang tidak seimbang ini, akan menimbulkan beberapa faktor yang

mempengaruhi kinerja dari sebuah transformator distribusi, yang salah satu

faktornya adalah rendahnya efisiensi dari transformator serta akan mengalirnya arus

residual pada penghantar netral. Faktor - faktor inilah yang akan menyebabkan

terjadinya losses (rugi-rugi) pada suatu jaringan distribusi tenaga listrik

.Pemerataan beban antar fasanya merupakan salah satu cara yang ditempuh

untuk menekan rugi-rugi akibat dari ketidakseimbangan beban. Penelitian ini

dilakukan dengan menganalisis rugi-rugi daya keadaan beban seimbang dan tidak

seimbang pada waktu beban puncak di Jaringan Distribusi Sekunder KA 2085.

Besar nilai rugi-rugi daya dari proses penghitungan akan direpresentasikan melalui

simulasi menggunakan perangkat lunak ETAP Power Station 12.6.

Berdasarkan hasil analisis, ketidakseimbangan beban pada jaringan

distribusi sekunder KA 2085 telah menyebabkan terjadinya rugi-rugi daya. Besar

rugi-rugi daya beban seimbang waktu beban puncak 0,104 kW dengan prosentase

rugi-rugi sebesar 0,33%. Sedangkan rugi-rugi untuk beban tidak seimbang waktu

beban puncak sebesar 0,211 kW dengan prosentase rugi-rugi sebesar 0,69%.

Kata Kunci : beban seimbang dan tidak seimbang, rugi-rugi daya, gardu distribusi

viii

ABSTRACT

The difference value of current flowing in each phase conductor on a

network disribusi electric power, causing an unbalanced state. As a result of this

unbalanced state, will cause some of the factors that affect the performance of a

distribution transformer, which is one factor is the low efficiency of the transformer

and residual current will flow in the neutral conductor. Factors - these factors will

lead to losses (losses) on an electricity distribution network.

Inter-phase load balancing is one way in which to pressure losses due to

load imbalance. This research was conducted by analyzing the power loss situation

balanced and unbalanced load at peak periods in the Secondary Distribution

Network KA 2085. Large power loss value of the counting process will be

represented through the use of simulation software ETAP Power Station 12.6.

Based on the analysis, load imbalance in the secondary distribution network

KA 2085 have caused the power loss. Large power loss load balanced peak load of

0,104 kW with percentage losses amounted to 0.33%, while losses for unbalanced

load peak load of 0.211 kW with percentage losses amounted to 0,69%,

Keywords: balanced and unbalanced load, power losses, distribution substation

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Ketidakseimbangan beban merupakan salah satu masalah dalam distribusi

tenaga listrik. PT.PLN perusahaan negara yang bertanggungjawab dalam

ketersediaan tenaga listrik bagi konsumen (masyarakat), selain bertanggung jawab

dalam ketersediaan tenaga listrik juga bertanggung jawab atas kualitas tenaga

listrik yang disalurkan dari berbagai hal yang menyebabkan gangguan sistem

tenaga listrik salah satunya adalah ketidakseimbangan beban dimana hal ini

disamping menyebkan rugi-rugi daya juga bisa menyebabkan jatuh tegangan pada

ujung beban (Pelanggan).

Sistem tenaga listrik mempunyai sistem pembangkitan tenaga listrik ke

beban melalui 3 tahap proses,yaitu pembangkitan tenaga listrik, transmisi, dan

distribusi terhadap pelanggan. Distribusi daya, pada sistem distribusi tenaga listrik

dialirkan melalui sistem penyaluran tenaga listrik yaitu dari gardu hubung ke

pelanggan, sistem distribusi dibagi menjadi dua bagian, yaitu distribusi primer dan

distribusi sekunder. Distribusi primer merupakan jaringan distribusi tenaga listrik

yang memiliki sistem jaringan tegangan menengah (JTM). Jaringan ini dimulai

dari sisi sekunder tegangan menengah (TM) trafo daya yang terdapat pada gardu

induk (GI) hingga sisi primer pada trafo distribusi pada gardu hubung (GH).

Terdapat bermacam-macam bentuk rangkaian jaringan distribusi primer, yaitu

radial, loop, spindel, dan hibrid. Sementara, sistem distribusi sekunder adalah

jaringan daya listrik yang termasuk dalam kategori jaringan tegangan rendah JTR

(sistem 380/220 Volt), yaitu rating yang sama dengan tegangan peralatan yang

digunakan oleh pelanggan. Jaringan distribusi sekunder bermula dari sisi sekunder

tegangan rendah (TR) trafo distribusi dan berakhir hingga ke alat ukur (meteran)

pelanggan.

Dalam sistem distribusi permintaan daya oleh konsumen terus bertambah.

Besarnya daya yang diminta pun tidak selalu sama, yang menjadi penyebab

terjadinya pembagian beban yang tidak merata. Hal ini menyebabkan distribusi

2

beban masing-masing phasa harus dijaga agar tetap seimbang. Terbukti

pada salah satu gardu distribusi milik PLN di Rayon Mengwi yang bernomor KA

2085 dimana pembebanan setiap trafo adalah sebagai berikut: Phasa R=31A,

Phasa S= 14A, Phasa T = 50A, dan kawat Netral = 42A.

Kegiatan penyeimbangan beban trafo distribusi merupakan kegiatan rutin

yang dilakukan PLN. Hal ini disebabkan karena selalu terjadi ketidakseimbangan

beban antar fasa seiring dengan terus meningkatnya jumlah pelanggan 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 Maka perlu dilakukan penyeimbangan beban dengan metode Seimbang

Beban Harian. Melalui penggunaan software, dapat dilakukan simulasi terlebih

dahulu. Data untuk simulasi merupakan data primer beban trafo. Datanya berupa

nilai arus beban tanpa sudut fasa (dianggap ideal). Trafo yang akan

diseimbangkan dipilih berdasarkan data pengukuran trafo tidak seimbang oleh

PLN. Trafo dikatakan tidak seimbang jika tingkat ketidakseimbangan lebih dari

20%. Setelah dilakukan simulasi penyeimbangan kemudian dilakukan proses

penyeimbangan beban pada trafo. Dengan menganalisa aliran daya pada sistem

dengan beban yang tidak seimbang, maka diharapkan dapat ditentukan operasi

sistem distribusi yang lebih efisien.

Dari latar belakang diatas akan diangkat penelitian dengan judul “Analisis

Ketidakseimbangan beban pada gardu distribusi KA 2085 Di PT.PLN (Persero)

Distribusi Bali Area Bali Selatan Rayon Mengwi Badung”

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang maka rumusan masalah yang dapat diangkat

dari Tugas Akhir penelitian ini adalah bagaimana pengaruh ketidakseimbangan

beban terhadap rugi-rugi daya pada kabel JTR dan SR di Gardu Distribusi KA

2085 Rayon Mengwi Badung Bali.

3

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penyusunan Tugas Akhir ini adalah:

1. Untuk mengetahui besar prosentase pembebanan transformator distribusi

KA 2085 untuk waktu beban puncak.

2. Untuk mengetahui prosentase ketidakseimbangan beban pada jaringan

distribusi sekunder KA 2085 pada waktu beban puncak

3. Untuk mengetahui besarnya rugi-rugi daya pada jaringan tegangan rendah

Gardu Distribusi KA 2085 akibat ketidakseimbangan beban pada waktu

beban puncak.

1.4 Manfaat penelitian

Adapun manfaat dari dilaksanakannya penelitian ini adalah:

1. Dapat menambah wawasan bagi penulis dan pembaca tentang

ketidakseimbangan beban pada jaringan distribusi.

2. Sebagai bahan masukkan bagi penyedia layanan tenaga listrik (PT. PLN

Distribusi Bali) untuk memperbaiki ketidakseimbangan beban pada

transformator-transformator Distribusi dan JTR yang ada.

1.5 Ruang Lingkup & Batasan masalah

Adapun batasan masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah sebagai

berikut:

1. Pengambilan data pembebanan arus trafo menggunakan Tang Ampere

2. Arus yang dipakai pada analisis ini adalah arus sekunder.

3. Pengambilan data dilakukan pada saat beban puncak

4. Transformator yang diteliti pada penelitian ini adalah transformator distribusi

3 fasa 4 kawat stepdown 100 kVA dan Tegangan sekunder 400V pada KA

2085

5. Analisis Pengaruh ketidakseimbangan beban terhadap rugi-rugi daya

6. Tidak mebahas tentang harmonisa