pembebanan pembangkit

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

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 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.

Faktor Permintaan =Jumlah beban kW rata-rataJumlah Max kW yg tersambung

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

X Z

Y

K W

8 P M 10 PM 12 P M 2 A M 6 AM4 AM 10 AM8 A M 12 A M

A B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 17 18 19 20

16

KU R VA KR O N O LO G IS AT AU KU R VA

BE BA N

PE RM INT AA N R AT A-R A TA 100 K W

PER M IN T AA NM AK SIM U M

JAN FEB M AR C H AP R IL M AY JU N E JU LY AU G S EP T

N O O N


atau 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.

Permintaan Rata2 Harian =Besaran kWh yang dipasok setiap hari

Selama 24 jam dalam sehari

Permintaan Rata2 Tahunan =Besaran kWh yang dipasok setiap Tahun

Selama 8760 jam dalam setahun

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.

DF =Jumlah Permintaan maksimum Konsumen

Permintaan Maksimum Pada Satu Pembangkit


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

DF = Permintaan Maksimum Pada Satu PembangkitJumlah Permintaan maksimum Konsumen

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.

LF = Jumlah unit yang disuplai dalam Satu Periode Permintaan maksimum x 8760

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

Jumlah unit yang disuplai dalam Satu BulanFaktor Beban =

Bulanan Permintaan maksimum x 24 x 30

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 :


Permintaan rata2 pada Pusat Pembangkit ListrikCF =Kapasitas maksimum terpasang Pada Pembangkit

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.

Input Daya kWh Rata-RataCLF =Beban tersambung x 8760

CLF = (L.F x D.F) Daya kWh Rata-Rata

CLF =Permintaan Maksimum x 8760

xPermintaan Maksimum

Beban tersambung

Atau Daya Rata-Rata

CLF =Beban tersambung x 8760

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

LF =10 %

LF = 30 %

D

B

C

E

LF = 80 %

LF =-60 %

LF = 50 %

W AKTU (JAM)

BEBANkW

O

X

Y

Z

W

F

A


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

P 4

k W

k W h

X

Z

Y

w

O

P 1

P 2

P 3

1 2 3 4 5

F


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.)%

Out Put Daya Pusat Pembangkit dalam kWh =

Kapasitas Daya Terpasang pada Pabrik x 8760

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 =

Permintaan Maksimum x 8760

Jumlah unit yang dibangkitkan = 250.000 x 8760 x 0.5

Biaya per unit = 527 10

25000 8760 0.6

7

7

2.7 10 2.7 1002.5 8.76 0.5 10 11.0024.8 paise

=

=

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 :

=

5

530 30 0.5455 10

kg =

Biaya batubara yang dikonsumsi tiap unit :

550 0.54 100100032.5P

=

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

68 10.400

20.000Rs= =

Bunga dan Penyusutan

6

6

50 10 0.1220.000

0.60 10.60

20.000Rs

=

=

Maka = 400 + 60 = Rs. 460 per kW Jumlah unit dalam tahun akan menjadi : 8760 x 1 = 8760 kWh

maka 460 100 5.308760

P =

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 :

5

540 10 0.7355 10

= =

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 = 5000.8

= 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 5

5140.04 10280.32 10

=

140042.8032Re.0.5 . 50i e Paise

=

=

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

4000 50000.8

= =

Beban ongkos permintaan maksimum pada nilai Rs. 1000 per KVA = 5000 x 100 = Rs. 5 x 105 Biaya permintaan maksimum per satu unit

6

55 10 1000280.32 105000 17.9

280.32P

=

=

Biaya total per unit dari penyalur daya publik akan menjadi, seperti 20 + 17.9 = 37.9 Paise

Documents

pembebanan pembangkit