356791_2-Saidi Dan Saifi

PEDOMAN PERHITUNGAN

KRITERIA DISAIN JARINGAN DISTRIBUSI

BAGIAN 3

Kriteria Disain Jaringan DistribusiPT, PLN (Persero) DKI Jaya dan Tangerang

BAGIAN 3

PEDOMAN PERHITUNGANKRITERIA DISAIN JARINGAN DISTRIBUSI

1. PERHITUNGAN KEANDALAN KONTINYUITAS PELAYANAN SISTEM

DISTRBUSI

Keandalan adalah kontinyuitas pelayanan terhadap utiliti pelanggan. Parameter

untuk mengukur tingkat keandalan adalah frekuensi dan durasi kegagalan

penyaluran.

Beberapa macam indeks satuan keandalan, yaitu :

1. Frekuensi Padam Rata-rata (FPR = SAIFI) dalam satuan n kali/tahun, n

kali/bulan atau n kali/kuartal. Menurut IEEE istilah yang digunakan adalah

SAIFI (System Average Interruption Frequency Index).

Frekuensi Padam Rata-rata Konsumen (FPRK = CAIFI). Menurut IEEE istilah

yang digunakan adalah CAIFI (Customer Average Interruption Frequency

Index).

Perbedaan nilai yang besar antara SAIFI dan CAIFI mengindikasikan bahwa

bagian yang keluar dari sistem (Outage) terkonsentrasi hanya pada sebagian

sistem tertentu atau pada konsumen tertentu. Hal ini dapat disebabkan 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

Bagian 3


2. Lama Padam Rata-rata (LPR = SAIDI) dalam satuan x jam/tahun, x

jam/bulan atau x jam/kuartal. Menurut IEEE istilah yang digunakan adalah

SAIDI (System Average Interruption Duration Index).

3. Total Lama Padam Rata-rata Konsumen (TLPRK = CTAIDI) dalam satuan x

jam/tahun, x jam/bulan atau x jam/kuartal. Istilah menurut IEEE adalah

CTAIDI (Costumer Total Average Interruption Duration Index).

Perbedaan nilai yang besar antara SAIDI dan CTAIDI mengindikasikan

bahwa bagian yang keluar dari sistem (Outage) terkonsentrasi hanya pada

sebagian sistem tertentu atau pada konsumen tertentu. Hal ini dapat

disebabkan oleh disain, perawatan yang buruk atau hal lain.

4. Frekuensi Padam Rata-rata Sesaat Konsumen (FPRSK = MAIFI). Menurut

IEEE istilah yang digunakan adalah MAIFI (Momentery Average Interruption

Frequency Index).

5. Pembatasan Beban Rata-rata Konsumen (PBRK = CALCI). Menurut IEEE

istilah yang digunakan adalah CALCI (Costumer Average Load Curtailment

Index).

Jumlah seluruh konsumen yang dibatasi adalah = Lama Padam x kVA yang

tak terlayani


Bag. 3 Hal. 2

Bagian 3


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

SAIDI

1.0 kali/Plg/Thn

1,0 – 1,5 jam/Plg/Thn


Bag. 3 Hal. 3

Bagian 3


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


Bag. 3 Hal. 4

Bagian 3


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.

atau

BEBAN PUNCAK (BP) = Faktor Kebersamaan (FK) x Beban Tersambung (BT)

Tabel Faktor Kebersaman fungsi Jumlah Pelanggan

Jumlah Pelanggan Faktor Kebersamaan1 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


Bag. 3 Hal. 5

Bagian 3


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) masing-

masing, 50KVA, 75 KVA, 100 KVA , 125 KVA, 130 KVA, dengan Faktor

Kebersamaan untuk 40 penyulang = 0.4


Bag. 3 Hal. 6

Bagian 3


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.


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


pertumbuhan beban 3% per tahun, maka Beban Puncak diperkirakan

besarnya mencapai : (1 + 0,03)5 x 85 MVA = 98,5 MVA


Bag. 3 Hal. 7

Bagian 3


3. JARINGAN TEGANGAN MENEGAH (JTM)

(Sistem 3 Fasa - 3 Kawat atau Sistem 3 Fasa - 4 Kawat)

3.1 Perhitungan Turun Tegangan (Voltage Drop) pada JTM

3.1.1. Kondisi Beban di Ujung Seimbang

Konfigurasi beban seimbang di ujung, lihat gambar 1.

Gambar 1. Diagram Beban di Ujung Seimbang

Persamaan Matematis Turun Tegangan yang dapat digunakan pada kondisi

beban di ujung seimbang, yaitu :

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


Bag. 3 Hal. 8

Bagian 3


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 mm2 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 Panjang (kms)

A3C 240 mm2 4,75

A3C 150 mm2 3,77

XLPE 300 mm2 9,39

XLPE 240 mm2 7,93

XLPE 150 mm2 5,45

3.1.2. Pada Beban di Tengah dan di Ujung Seimbang

Konfigurasi beban di tengah dan di ujung seimbang, lihat gambar 2.

Gambar 2. Diagram beban di tengah dan di ujung seimbang


beban seimbang di tengah dan di ujung, yaitu :


Bag. 3 Hal. 9

Bagian 3


Dimana:








besarnya = 20 kV.


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.


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


A3C 240 mm2 4,75

A3C 150 mm2 3,77

A3C 70 mm2 2,65

XLPE 300 mm2 9,39

XLPE 240 mm2 7,93

XLPE 150 mm2 5,45


Bag. 3 Hal. 10

Bagian 3


3.1.3. Pada Beban Merata Seimbang

Konfigurasi beban merata seimbang sepanjang penyulang, lihat gambar 3.

Gambar 3. Diagram beban merata seimbang


beban merata seimbang, yaitu :

Dimana:





Cos φ = Faktor Daya Beban, diambil 0.85, maka Sin φ = 0.526.



besarnya = 20 kV.


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.


Bag. 3 Hal. 11

Bagian 3



Untuk kondisi beban merata seimbang, dengan Turun Tegangan yang


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


A3C 240 mm2 11,39

A3C 150 mm2 9,05

A3C 70 mm2 5,61

XLPE 300 mm2 22,55

XLPE 240 mm2 19,02

XLPE 150 mm2 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.

Gambar 4. Diagram beban di Ujung Seimbang

Persamaan Matematis Daya Susut yang dapat digunakan pada kondisi


PS [kW] = 3 x I2 x R x L x LLF ............(4)


Bag. 3 Hal. 12

Bagian 3


Dimana:

PS [kW] = Daya Susut [kW]

I = Arus Beban Penyulang [Ampere]



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.


Untuk kondisi beban di ujung seimbang, dengan Daya Susut yang



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


A3C 240 mm2 9,44

A3C 150 mm2 6,18

A3C 70 mm2 6,51

XLPE 300 mm2 12,95

XLPE 240 mm2 10,38

XLPE 150 mm2 6,3


Bag. 3 Hal. 13

Bagian 3


3.2.2. Pada Beban di Tengah dan di Ujung Seimbang

Konfigurasi beban seimbang di tengah dan di ujung, lihat pada gambar 5.

Gambar 5. Diagram beban di tengah dan di ujung seimbang


beban di tengah dan di ujung seimbang, yaitu :

PS [kW] = 3 x I2 x R x L x LLF x LDF ............(5)

Dimana:





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.


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


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 mm2

adalah ± 32,18 kms (lampiran 9a). Bila menggunakan kabel A3C 150 mm2

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


Bag. 3 Hal. 14

Bagian 3



A3C 240 mm2 32.18

A3C 150 mm2 21,73

A3C 70 mm2 10,42

XLPE 300 mm2 20,72

XLPE 240 mm2 16,61

XLPE 150 mm2 10,07


Konfigurasi beban seimbang merata dapat dilihat pada gambar 6.




PS [kW] = 3 x I2 x R x L x LLF x LDF ............(6)

Dimana:






LDF = Faktor Kerapatan Beban (Load Density Factor), diambil = 0.333.


Bag. 3 Hal. 15

Bagian 3



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.


Untuk kondisi beban merata seimbang, dengan Daya Susut yang

diharapkan sebesar 2%, tegangan antar fasa 20kV, beban penyulang


± 28,36 kms (lampiran 10a). Bilamana menggunakan kabel A3C 150 mm2

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


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


Bag. 3 Hal. 16

Bagian 3


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

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

Contoh :

Pada 1 (satu) parit galian ditanam berjajar sebanyak 4 buah kabel

XLPE 3x150 mm2 dengan KHAN (Kuat Hantar Arus Nominal), maka nilai

KHA(operasional) menjadi:

KHA(operasional) = FPK x KHAN

KHA(operasional) = 0.75 x 227 A = 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.


Bag. 3 Hal. 17

Bagian 3


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

Pembebanan Kabel Tanah Inti 3 Aluminium Isolasi XLPE

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 mm2

Pembebanan untuk kabel 150 mm2 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 PANJANG MAKSIMUM

Seimbang Diujung 5,03 kms

Seimbang Merata 8 kms

Merata di tengah & diujung 6,71 kms

Apabila panjang penyulang diharapkan 8 kms (maksimum) maka beban maksimum

pada penyulang agar turun tegangan < 2% adalah :

TIPE PEMBEBANAN BEBAN MAKSIMUM

Seimbang Diujung 4,09 MVA

Seimbang Merata 6,5 MVA

Merata di tengah & diujung 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).


Bag. 3 Hal. 18

Bagian 3





Pada pembebanan maksimum penyulang sebesar 8,6 MVA maka panjang penyulang

maksimum agar turun tegangan < 2 % adalah :

















Pada pembebanan maksimum penyulang sebesar 9,6 MVA maka panjang

penyulang maksimum agar turun tegangan < 2 % adalah






Bag. 3 Hal. 19

Bagian 3











CONTOH SKENARIO KONFIGURASI JTM

Konfigurasi JTM untuk Beban dengan Kerapatan 4 MVA/ km2 (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


Bag. 3 Hal. 20

Bagian 3


Berdasarkan gambar sederhana diatas dapat dilihat konfigurasi salah satu

sistem spindel dari GI ke GH

Dari gambar daerah untuk salah satu spindel diatas dapat diketahui setiap

penyulang mempunyai panjang bervariasi mengikuti jalur/rute penempatan

gardu distribusi berdasarkan hasil studi dan perkiraan (forecast) lokasi

pertumbuhan beban.

Apabila gardu distribusi menggunakan transformator kapasitas 1 x 630 kVA,

maka kemampuan pembebanan maksimum setiap gardu distribusi adala

630 kVA x 80 % = 500 kVA (0,5 MVA) . dengan kondisi seperti ini untuk

beban 1 area spindel sebesar 24 MVA digunakan sebanyak 48 gardu distribusi

dengan kapasitas transformator 1 x 630 kVA. Sehingga apabila lokasi beban

dan kerapatan beban uniform, maka dapat dibuat contoh letak gardu distribusi

dan rute jalur penyulang sebagai berikut :


Bag. 3 Hal. 21

Bagian 3


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.


Bag. 3 Hal. 22

Bagian 3

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.


Bag. 3 Hal. 21

Tabel 7 Daya susut pada pembebanan 80% kapasitor transmator (operasi

optimal)

Daya

Transformator KVA

Daya susut (%)

Pembebanan 80 % kapasitor

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


Bag. 3 Hal. 22

6. JARINGAN TEGANGAN RENDAH

(Sistem 3 Fasa - 4 Kawat)

6.1. PerhitunganTurun Tegangan pada JTR

6.1.1. Pada Beban Diujung Seimbang

Konfigurasi beban seimbang di ujung, lihat gambar 7.

Gambar 7. Diagram Beban di Ujung Seimbang



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.


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


Bag. 3 Hal. 23

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

Tabel 8. Panjang kabel JTR untuk Turun Tegangan 4%, 50 kVA, 400 V

Jenis Kabel Panjang (ms)

TIC 3x70 + 1x 50mm2 286,03

TIC 3x35 + 1x 50 mm2 154,93

6.1.2. Beban Merata Seimbang

Konfigurasi beban merata seimbang dapat dilihat pada gambar 8.


Persamaan Matematis Tegangan Turun yang dapat digunakan pada kondisi


Dimana:

VT [%] = Prosentase Turun Tegangan JTR





X = Reaktansi Penghantar [Ohm/km]

VK-K = Tegangan Kawat-Kawat Penghantar (VL-L = Line to Line Voltage),

besarnya = 400 V.


Bag. 3 Hal. 24


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 adalah dapat dilihat pada

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


TIC 3x70 + 1x 50mm2 382

TIC 3x35 + 1x 50 mm2 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.

Gambar 9. Diagram beban di ujung seimbang


beban seimbang di ujung, yaitu :

PS [kW] = 3 x I2 x R x L x LLF .......................(11)

Dimana:


Bag. 3 Hal. 25


I = Arus Beban Penghantar [Ampere]



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 diujung seimbang, dapat dilihat pada 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 mm2 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


TIC 3x70 + 1x 50mm2 176

TIC 3x35 + 1x 50 mm2 90


Konfigurasi beban merata seimbang dapat dilihat pada gambar 10.



beban seimbang merata, yaitu :


Bag. 3 Hal. 26

PS [kW] = 3 x I2 x R x L x LLF x 0.333 ..............(12)

Dimana:


I = Arus Beban Penghantar [Ampere]



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 mm2 adalah

± 352 ms (lampiran 16a). Apabila menggunakan kabel TIC 3x35+ 1x50 mm2

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


TIC 3x70 50mm2 352

TIC 3x35 50 mm2 180

7. SAMBUNGAN RUMAH (SR) atau SAMBUNGAN PELAYANAN (SP)


Bag. 3 Hal. 27

7.1. Perhitungan Prosentase Turun Tegangan pada SR,

SISTEM 3 Fasa – 4 Kawat :

SISTEM 1 Fasa :

Dimana:

VTSR [%] = Prosentase Turun Tegangan Penghantar SR


L = Panjang Penghantar SR [km], diambil rata-rata 35 m

R = Resistansi Penghantar SR [Ohm/km]


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


PSSR [W] = 3 x I2 x RL x LLF ............(15)


Bag. 3 Hal. 28

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]


7.3. Perhitungan Energi Susut pada Penghantar SR


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)


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.


Bag. 3 Hal. 29

7.4 Contoh Pemakaian Tabel pada Lampiran 17a s/d 17f, untuk Penyaluran

JTR Pada Kondisi Beban Merata, Sistem 1 Fasa

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

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.


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

Isc/IL 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 7 3,5 2,5 1 0,5 8

50 - 100 10 4,5 4 1,5 0,7 12

100 - 1000 12 5,5 5 2 1 15

> 1000 15 7 6 2,5 1,4 20

Sumber : IEEE Standard 519-1992

Ket :

Ih adalah besarnya arus orde harmonisa dalam ampere (rms).

Isc/IL adalah rasio hubung singkat

ISC adalah besarnya arus hubung singkat pada titik percabangan antar beban

(PCC / Point of common coupling)

IL adalah besarnya arus beban pada titik percabangan antar beban (PCC/ Point

of common coupling)

TDD (Total Demand Distortion) didapatkan melalui persamaan :

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 :


Bag. 3 Hal. 31

MVA dan kV merupakan kapasitas hubung singkat tiga fasa dan tegangan

antar fasa (dalam kV) di titik percabangan antar beban.

b. Tentukan besarnya arus beban dengan cara mengubah kebutuhan daya

rata-rata menggunakan persamaan :

c. Setelah a) dan b) didapat, maka besarnya rasio hubung singkat dapat

ditentukan dengan menggunakan persamaan :

Contoh:

Contoh perhitungan besarnya THD yang diperbolehkan pada outgoing

transformator dengan data sebagai berikut :

Data

Transformator

630 kVA

I hs = 20000 A

Data Beban Arus beban = 700 A

Maka TDH maksimum yang diperbolehkan adalah 8%


Bag. 3 Hal. 32

Documents

356791_2-Saidi Dan Saifi