generator sinkron

MODUL 3

KARAKTERISTIK BEBAN

A.Tujuan

Setelah mempelajari modul ini diharapkan mahasiswa :

Mendeskripsikan hubungan konsep ekonomi dalam Sistem tenaga Listrik

Menguraikan beberapa Karakteristik Beban Pada Sistem Pembangkit Tegangan Tinggi

Listrik

B.Materi

Pendahuluan

Karakteristik Beban

C. Manfaat Pembelajaran

Pemahaman dalam karakteristik beban ini diharapkan mendapatkan gambaran luas

tentang bagaimana suatu beban mengalami perubahan dan mengerti wilayah kurva beban yang

menunjukkan jumlah energi total yang dibangkitkan setiap tahunnya, setiap bulannya atau

setiap harinya. Sehingga ini menjadikan tolak ukur dalam mengoptimalkan kinerja dari sistem

pembebanan sehingga menjadi referensi untuk pembebanan selanjutnya yang lebih baik dan

ekonomis.

D. Uraian Materi

1. Karakteristik Beban

Di dalam Ekonomi Pembangkit Tenaga listrik sangat penting diketahui karakteristik-

karakteristik tertentu dari suatu beban. Bagaimana suatu beban berubah setiap waktunya? Apa

yang menjadi beban maksimum dan waktunya jam berapa? Semua informasi ini diperlukan di

dalam ekonomi tenaga listrik. Karakteristik-karakteristik beban berikut di bawah ini dapat

memberikan pemahaman kita lebih luas :

a. Suatu kurva beban

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Bambang Trisno EKONOMI TEGANGAN TINGGI 1

b. Permintaan maksimum (maximum demand)

c. Faktor permintaan (Demand Factor)

d. Permintaan maksimum paa satu pembangkit listrik

e. Permintaan Rata-Rata

f. Diversitas (Keaneka ragaman) beban

g. Faktor Diversitas (Keaneka ragaman)

h. Faktor Beban

i. Faktor Pusat Pembangkit

j. Faktor kapasitas

k. Faktor Beban Tersambung

l. Kurva Lamanya beban

m. Kurva Beban terpadu

n. Kurva massa

o. Beban tersambung

p. Daya Industri

q. Cadangan pada musim dingin

r. Cadangan pada Mesin Pintal

s. Faktor beban pabrik

t. Faktor beban Pusat Pembangkit

u. Cadangan Energi panas

a. Kurva Beban

Suatu beban dalam kW dapat dinyatakan menurut ukuran waktu jam, harian, bulanan

atau tahunan. Satu kurva beban dapat disebut sebagai kurva beban harian, kurva beban tiap

jam, kurva beban bulanan atau kurva beban tahunan. Satu kurva beban dapat menggambarkan

berbagai jenis beban seperti beban individu, beban publik, beban bioskop, beban toko dan

beban hotel, beban rumah sakit, beban jalan kereta api, beban ledeng, beban industri, beban

penerangan jalan, beban pabrik tepung terigu, beban alat pompa air, beban alat pemanas dan

beban lain. Suatu kurva beban bisa menyatakan semua jenis beban. Untuk menggambar Kurva

Beban diperlukan survei beban sebelum dibangun pembangkit daya listrik atau gardu

pelayanan kebutuhan energi listrik. Gambaran luas wilayah kurva beban menunjukkan jumlah

energi total yang dibangkitkan setiap tahunnya, setiap bulannya atau setiap harinya. Namun


yang paling penting disini adalah menentukan jumlah total unit yang dihasilkan setiap

tahunnya, oleh karena suatu kurva beban tahunan akan menyatakan gambaran kerja dari

pembangkit tersebut. Berikut ini satu kurva beban dinyatakankan dalam gambar 1.

Gambar. 1 Kurva

Beban Daya Listrik

suatu konsumen

b. Permintaan Maksimum

Permintaan maksimum dinyatakan oleh ordinat kurva beban maksimum. Maksimum beban

kurva pada jam 0 pagi. Di Bulan Agustus ditunjukkan kurva beban. Permintaan maksimum bisa

terjadi diwaktu –waktu tertentu seperti di dalam suatu kurva beban setiap jam atau kurva beban

harian atau dalam suatu kurva beban tahunan.

c. Faktor Permintaan

Perbandingan beban maksimum dengan beban rata-rata merupakan kebalikan dari

faktor permintaan (Demand faktor). Faktor Permintaan adalah perbandingan beban rata-rata

dengan beban maksimum yang dihubungkan.

d. Permintaan Maksimum pada suatu Stasiun Pembangkit

Permintaan maksimum pada suatu pembangkit listrik adalah beban maksimum untuk

suatu stasiun pembangkit yang dinyatakan pada masa periode tertentu. Kurva Beban


maksimum terletak pada suatu kurva dan satuan waktu yang dinyatakan dalam waktu 15 menit

atau ½ jam atau 1 jam yang dipilih berdasarkan nilai terdekat, dan pada akhirnya akan diketahui

besaran nilai rata-rata kurva tersebut. Besaran nilai rata-rata selama periode tersebut disebut

sebagai besaran permintaan maksimum pada stasiun pembangkit listrik sebagaimana

ditunjukkan oleh titik-titik A dan B. Luas rata-rata kurva XYZ akan menghasikan besaran

permintaan maksimum pada satu stasiun pembangkit listrik.

e. Permintaan Rata-Rata

Ordinat kurva beban rata-rata untuk satu waktu tahunan, harian, bulanan, atau satu jam

dikenal sebagai permintaan rata-rata. Untuk semua ini kita sering menyebutnya sebagai

permintaan rata-rata tahunan, permintaan rata-rata bulanan, permintaan rata-rata harian atau

permintaan rata-rata setiap jam.

f. Diversitas (Keanekaragaman) Beban atau Faktor Diversitas

(Keanekaragaman)

Diversitas (Keanekaragaman beban = Diversity of load) atau faktor diversitas adalah

perbandingan antara jumlah permintaan maksimum konsumen individu dengan permintaan

maksimum pada satu pembangkit daya listrik.


Keaneka-ragaman beban berarti semua beban tidak akan mengkonsumsi tenaga pada

satu waktu yang sama namun diantaranya ada beberapa konsumen yang akan terhubung

dengan daya listrik (switched on), pada waktu yang berbeda. Umpamanya kita mempunyai lima

jenis beban: Sebuah pabrik, stasiun kereta api, beban pribadi (perumahan), pabrik tepung terigu

dan bioskop, Jika mereka memerlukan suatu beban terdiri dari ; 6 MW, 8 MW, 1,5 MW, 1 MW

dan 1 MW, sehingga jumlah total beban adalah 17.5 MW. Stasiun pembangkit listrik harus

mampu menyediakan daya listrik sebanyak ini. Apabila semua beban tersebut dihubungkan

secara serempak pada satu periode jangka pendek, maka dalam prakteknya semua beban ini

tidak mungkin dihubungkan secara serempak oleh karena beban-beban tersebut beroperasi

pada jam-jam tertentu. Operasi beban yang berlangsung pada jam-jam yang berbeda ini

disebut diversitas( keaneka ragaman) beban.

g. Faktor Diversitas (Keaneka ragaman)

Sebagaimana kita ketahui seperti di atas, selain itu juga faktor keaneka-ragaman

kadang-kadang ditentukan sedemikian rupa sehingga

nilainya selalu kurang dari kesatuan. Oleh karena itu, kita nyatakan :

D.F = Faktor Keanekaragaman

Ini memberikan beberapa arti dalam satu persentase ketimbang persamaan di atas tidak

dinyatakan dalam persentase. Kedua Metode tersebut digunakan praktek sehari-hari.

h. Faktor Beban

Satu permintaan maksimum dapat diperoleh dari suatu kurva beban. Jika kita

mengalikan permintaan maksimum dengan 8760 jam dalam satu tahun kita mendapatkan kWh

(unit) yang dihasilkan dalam satu tahun, apabila generator beroperasi pada saat permintaan


maksimum. Akan tetapi kWh yang dihasilkan dinyatakan oleh luas area kurva beban. Adapun

energi aktual yang dihasilkan dan permintaan maksimum x 8760 diasumsikan sebagai energi

yang telah dibangkitkan. Oleh karena itu, perbandingan antara energi yang aktual dengan

energi yang diasumsikan disebut Faktor beban (L.F.) atau

Faktor beban (tahunan) = L.F.

Faktor beban bisa dalam satuan jam, harian, bulanan atau tahunan

i. Faktor Pusat Pembangkit

Faktor Pabrik dikenal sebagai perbandingan permintaan rata-rata dengan nilai

kapasitas. Jika permintaan maksimum sama dengan kapasitas terpasang, maka faktor pabrik

sama dengan faktor beban.

Out Put kWh Pusat Pembangkit Listrik

Faktor Pusat Pembangkit =

∑ (kW1)h1 + (kW2)h2 + (kW3)h3 +……….

kW1, kW2, kW3... adalah nilai dari alternator dan h1, h2, h3 adalah jumlah jam operasi masing-

masing alternator. Faktor Pusat pembangkit menunjukkan besaran kapasitas pembangkit

tenaga yang digunakan dan besaran yang tidak digunakan namun tidak pernah menunjukkan

waktu operasi yang terputus atau terhenti.

j. Faktor Kapasitas


Faktor Kapasitas adalah perbandingan permintaan rata-rata dengan kapasitas

maksimum terpasang. Kapasitas Pembangkit listrik dibagi menurut pertumbuhan permintaan di

masa yang akan datang. Faktor kapasitas (C.F) dinyatakan oleh :

Kapasitas cadangan daya listrik ditentukan oleh besaran kapasitas cadangan pusat

pembangkit listrik.

k. Faktor Beban Tersambung ( C.L.F.)

Faktor Beban Tersambung (C.L.F.) adalah perbandingan daya rata-rata dengan beban

yang tersambung x 8760. Perhitungan ini bisa juga diperoleh dengan mengalikan faktor beban

dan faktor permintaan. Hal ini berhubungan dengan yang diterima oleh peralatan pembangkit

dan ini menunjukkan adanya perbandingan daya input rata-rata dengan beban yang

tersambung.

CLF = (L.F x D.F)

Atau

l. Kurva Lamanya Beban ( L.D.C.)

Satu Ordinat yang menggambarkan beban maksimum ditunjukkan pada sisi kiri dan

penurunan besaran beban ditunjukkan pada sisi kanan dan semuanya menurun sesuai dengan

kebutuhan lima generator. Generator mensuplai beban OX yang mempunyai L.F. 80%. daya

OX akan selalu disuplai dan dinyatakan pensuplai beban dasar. Generator lain akan

dihubungkan untuk memenuhi permintaan beban OY pada L.F = 60%. Untuk beban OZ akan

dihubungkan dengan generator ketiga dan L.F nya. akan jadi 50%. Permintaan Daya OW akan


membutuhkan sambungan dari generator yang keempat dan L.F-nya akan menjadi 30%.

Permintaan Daya OF akan memerlukan generator ke lima dengan L.F. 10%. Suatu kurva

lamanya beban adalah hubungan antara waktu dan beban namun dalam cara yang berbeda

dibandingkan dengan kurva beban semata. Luas kurva lamanya beban ( L.D.C.) adalah jumlah

total unit yang dikonsumsi waktu tertentu, T sama dengan OA. Faktor pembebanan suatu

pembangkit bisa diketahui melalui bantuan kurva ini. Dengan urutaan nomor generator dapat

diketahui pembagian beban. Berikut ini merupakan Kurva Lamanya beban perhatikan gambar

2.3.

Gambar 2.3. Kurva lamanya Beban (LDC) Maksimum pada masing -masing Pembangkit

Tenaga Listrik

m.Kurva Beban yang terintegrasi (I.L.C), atau Kurva Beban Jangka

waktu terintegrasi (I. L.D.C.)

Dalam kurva ini dihubungkan antara permintaan dalam satuan kW dengan masing-

masing unit generator. Kurva ini dapat dilihat dari gambar 2.3 Kurva Lamanya Beban (LDC).

Asumsikan bahwa suatu permintaan beban diwakili oleh titik X dan dihubungkan dengan

garis XB sebagai kurva lamanya beban, jumlah unit yang dihasilkan dinyatakan oleh area


OABX dan ditarik garis hubung pada satu titik P1 yang terintegrasi dengan kurva lamanya

beban. Dengan cara yang sama titik P2 akan ditarik hubungan dengan permintaan beban OY

Gambar 2.4 Kurva Hubungan Permintaan Daya kW

dalam Satuan waktu-jam

dan kWh ditarik hubungan pada titik 2 sebagai kWh, dan areanya itu OACY. Titik 1, 2, 3, 4 dan

5 menunjukkan kWh1, kWh2, kWh3, kWh4, kWh5.

n. Kurva Masa

Kurva ini dapat diperoleh dari kurva beban sehari-hari. Kurva Masa menggambarkan

besaran total energi yang diperlukan oleh beban pada tiap-tiap jam dalam sehari. Kurva ini bisa

juga digunakan untuk mengetahui perubahan antara besaran air mengalir yang tersedia untuk

menghasilkan daya dan beban dalam kW. Untuk kebutuhan itu dibutuhkan tempat

penampungan air untuk Pusat Pembangkit Lisrik Tenaga Air sehingga jumlah air yang

dibutuhkan dapat diatur dan hal ini menjadi seperti hidrolika biasa.


o. Beban Tersambung

Beban tersambung adalah besaran dari jumlah beban yang terus menerus tersambung

dan daya yang dikonsumsi oleh peralatan listrik dengan pusat sistem suplai daya. Beban-beban

ini akan diperhitungkan apabila saklar terhubung dengan pusat suplai daya dan tidak akan

terhitung apabila terputus dengan pusat suplai daya.

q. Daya Besar

Yaitu Daya listrik yang selalu tersedia setiap saat bahkan diharapkan tersedia pada saat

kondisi darurat,.

r. Simpanan Cadangan (Cold Reserve)

Yaitu tersedia kapasitas pembangkit yang siap untuk melayani kondisi darurat, tidak

perlu penanganan khusus , namun siap dioperasikan jika diperlukan.

s. Cadangan Berputar (Spinning Reserve)

Cadangan berputar adalah kapasitas pembangkit terhubung dengan rel-rel daya listrik

dan mereka siap menanggung beban apabila saklar-nya siap dihubungkan.

t. Faktor Beban Pabrik

Yaitu faktor pabrik atau faktor beban. Ini sering dikenal sebagai Faktor Pembebanan

Pabrik. Faktor beban ini tidak akan memperhitungkan daya pada saat pabrik tersebut tidak

beroperasi. Faktor Beban Pabrik adalah menunjukkan kapasitas daya listrik yang digunakan

oleh pabrik ketika beroperasi.

u. Faktor Beban Pusat Pembangkit Daya

Faktor Beban Pusat Pembangkit ditentukan atas dasar kapasitas daya pabrik yang

terpasang tidak sama dengan Faktor Beban Pabrik. Faktor Beban Satu Pusat Pembangkit

dinyatakan oleh,

Faktor Beban satu Pembangkit ( S.L.F.)%


2. Cadangan Darurat

Cadangan darurat adalah cadangan kapasitas pembangkit daya listrik di dalam kondisi

operasional dan tidak dalam kondisi rusak.

Soal 2.

Suatu pusat pembangkit daya mempunyai satu permintaan maksimum 25 MVA dengan faktor

daya sama dengan satu. Diperlukan Modal untuk pembangkitan daya ini adalah Rs. 100 x 106

dan beban berjalan untuk bahan bakar , oli dan lain lain, di buat dalam beban biaya tahunan

Rs. 8 x 106. Pajak , upah dan penggajian bagi organisasi telah dihitung sebesar Rs 7 x 106.

Suku bunga yang digabungkan dengan penyusutan dalam modal biaya sebebsar 12%. Jika

faktor beban tahunan dari beban tersambung adalah 50%. Hitunglah besaran biaya energi per

unit.

Penyelesaian.

Bunga dan Penyusutan pada modal biaya akan menjadi :

= Rs. 100 x 106 x 0.12

= Rs. 12 x 106

Total biaya tiap tahun pada pembangkit energi

= Rs.(7 + 8) 106 = Rs. 15 x 106

Biaya tahunan yang ditetapkan untuk energi juga akan meliputi bunga dan penyusutan,

oleh karena itu total biaya :

= (12 + 8 + 7) 106 = Rs = 27 x 106

Sekarang factor beban :

Jumlah unit yang dibangkitkan = 250.000 x 8760 x 0.5

Biaya per unit =

Soal 3.


Suatu Pembangkit Daya Listrik 20 MVA mempunyai suatu biaya beban modal Rs 50 x 106 dan

pajak tahunan, pajak pendapatan, gaji dan lain lain adalah Rs. 8 x 106. Pembangkit listrik ini

beroperasi sebagai pembangkit tenaga uap panas dan mengkonsumsi batubara sebagai

sumber tenaga yang masuk. Nilai kalori Daya batubara 55 x 105 cal/kg. Ongkos batubara di

pasar adalah Rs. 550 tiap 1000 kg. Nilai panas pembangkit daya bervariasi sesuai dengan nilai

faktor kapasitas. Nilai Panas pembangkit daya bernilai 100% dengan faktor kapasitas 30 X 105

calories tiap unit dan 40 x 105 calories tiap unit pada faktor kapasitas 70%. Bunga dan

Penyusutan pada biaya modal adalah Rs. 12%.. Hitunglah biaya tiap unit energi pada faktor

kapasitas 100%dan faktor kapasitas70%. Asumsikan faktor daya sama dengan satu.

Penyelesaian.

Beban batubara yang dikonsumsi membangkitkan satu unit energi :

=

Biaya batubara yang dikonsumsi tiap unit :

Ongkos tahunan dari pajak, penghasilan, gaji dan lain-lain tiap kW :

Bunga dan Penyusutan

Maka = 400 + 60 = Rs. 460 per kW

Jumlah unit dalam tahun akan menjadi :

8760 x 1 = 8760 kWh


maka

Ongkos batubara yang dikonsumsi adalah 32.5 P, kemudian beban energi akan menjadi

penjumlahan dua ongkos :

= 5.3 + 32.5 = 37.8 paise

Biaya 5.3 P, tidak berubah menurut faktor kapasitas itu dan biaya batubara pun akan berubah,

oleh karena itu, batubara yang diperlukan unuk faktor kapasitas 70% akan menjadi :

Biaya dari bahan bakar = 0.73 x 0.55 x 100

= 41 Paise

Biaya energi = 41 + 5.3 = 46.3 Paise

Soal 4.

Suatu konsumen mempunyai beban 500 kW pada faktor daya 0.8. Tarif diterapkan untuk

kalkulasi rekening konsumen adalah (A) KVA+ (B) kW + (C) kWh, di mana A = Rs. 100 tiap

KVA, B = 0 dan C = 30 paise per unit.

Hitunglah besaran biaya yang harus ditanggung konsumen pada faktor beban 90%. Asumsikan

semua data tersedia jika diperlukan.

Penyelesaian.

Faktor beban 0.9

Jumlah unit yang dikonsumsi oleh konsumen adalah :

= 500 x 8760 x 0.9

= 450 x 8760 = 39.5 x 105

Biaya energi pada tariff 30 P per unit

= 39.5 x 105 x 0.30

= Rs 11.85 x 105

Besaran permintaan maksimum dapat diketahui dalam KVA dan

KVA = kW/p f =


= 625 KVA

beban pada permintaan KVA akan menjadi = 625 x 100 = Rs. 62,500

Rekening tahunan konsumen akan menjadi penjumlahan dua beban sebagai berikut :

= Rs 11.85 x 105 + Rs. 62500

= Rs (1,185,000 + 62,500)

= 12.475 x 105

Soal 5.

Suatu konsumen mempunyai satu pilihan antara membangun pusat pembangkit sendiri dan

menggunakan jasa pelayanan publik. Konsumen mempunyai permintaan maksimum 4000 kW

pada satu faktor daya 0.8 lagging. Faktor beban konsumen 80% dalam setiap hal suplai listrik.

Modal investasi pembangunan pusat pembangkit sendiri sebesar Rs 12 x 106.

Ongkos batubara Rs 500 tiap 100 Kg dan Konsumsi batubara adalah 0.25 kg/Wh. Ongkos oli

pelumas 10 P kWh, 12 Paise pajak dan Asuransi serta 10 P tiap kWh untuk pekerjaan

perbaikan dan lain lain. Gaji tenaga kerja dan lain-lain Rs 30 x 104 tiap tahun. Nilai Suku bunga

dan Penyusutan adalah 10% yang dibebankan dari biaya beban modal. Tarif suplai listrik yang

disediakan oleh masyarakat adalah (A) KVA+ (B) kw+ (C) kWh, di mana A = Rs 1000 tiap KVA

dari permintaan maksimum dan C = 20 Paise tiap unit konsumsi.

Penyelesaian.

Pertimbangan pertama membangun pusat pembangkit sendiri. Jumlah unit yang dihasilkan

akan diperlukan :

= kW x factor beban x jumlah jam

= 4000 x 0.8 x 8760

= 280.32 x 105 kWh

Pembakaran batubara per kWh = 0.25 kg per kWh dan untuk 280.32 x 105 unit beban.

= 0.25 x 280.32 x 105 x 0.5

= Rs. 35.04 x 105

Beban ongkos berjalan lain yang diberikan dengan penjumlahan dari :

(10 + 12 + 10) Paise = 32 Paise

Beban ongkos berjalan tahunan akan menjadi


= 0.32 x 280.32 x 105 = Rs .90 x 105

total ongkos berjalan akan menjadi

= Rs (90 x 105 + 35.04 x 105)

= Rs. 125.04 x 105

Ongkos untuk gaji tetap Rs 300,00 total beban ongkos untuk konsumen dengan membangun

pusat pembangkit daya listrik sendiri :

300.000 + 125.04 x 105 12 x 106 x 0.1

= Rs. 140.04 x 105

sekarang biaya per unit = P

p

sekarang silahkan pertimbangkan tariff dari penyalur publik : permintaan maksimum KVA :

Beban ongkos permintaan maksimum pada nilai Rs. 1000 per

KVA = 5000 x 100 = Rs. 5 x 105

Biaya permintaan maksimum per satu unit

Biaya total per unit dari penyalur daya publik akan menjadi, seperti

20 + 17.9 = 37.9 Paise


generator sinkron

Documents