ANALISIS TEGANGAN JATUH PADA JARINGAN DISTRIBUSI RADIAL TEGANGAN RENDAH oleh : Fitrizawati ABSTRACT According to the web distribution, the voltage drop is counted from the source power until the consumer. A great nominal current on the chanel can be caused a great voltage drop, as a result, the voltage can be received the down load in other to know and to analyze the value of the voltage drop on each node. Base on the fact, it is presented a web branch, which is distribution a radiation of the low voltage with the many branches. The voltage drop is caused by the various of loading, which is used by the consumer, such a resist, innovate or capacity of loading. Based on the data, which is got from literature study, if we make carculation and analyzes of it. The receive side is smaller than side it is proved that there is an existence of voltage drop. Keyword : Voltage Drop PENDAHULUAN System distribusi merupakan sub system dari system tenaga listrik yang keseluruhannya berfungsi menyediakan tenaga listrik bagi konsumen dengan kualitas tertentu dan harga yang pantas. Energi listrik yang dibangkitkan pada pembangkit listrik masih harus disalurkan dan distribusikan sehingga tiap konsumen menerima energi listrik sesuai dengan kebutuhan masing – masing. Untuk mendapatkan suplay daya yang besar dari pusat - pusat beban tersebar letaknya, maka sukar sekali untuk menempatkan tenaga listrik di sekitar konsumen. Daya listrik di kirimkan melalui system jaringan jarak jauh dengan kapasitas besar dari berbagai macam jenis pembangkit listrik ke konsumen. Hal ini dapat menyebabkan kontruksi system transmisi. Tegangan tinggi yang terinterkoneksi menjadi luas. System tersebut diharapkan mampu mensuplay daya yang di butuhkan dan mampu mengantisipasi kebutuhan masa depan yang cenderung meningkat, di samping itu system juga harus memberikan kualitas suplay yang baik dalam memenuhi kebutuhan. Kualitas pelayanan yang baik itu antara lain nilai tegangan yang relative konstan. Tegangan jatuh pada kabel penghantar dihitung antara sumber daya sampai ke konsumen. Arus nominal yang besar yang disalurkan dapat mengakibatkan tegangan jatuh relatif sehingga
1
tagangan yang diterima beban konsumen turun, adapun tegangan jatuh yang di izinkan berdasarkan PUIL 2000 adalah 2 % untuk beban penerangan dan 5 % untuk beban motor. Metode ini bisa di pakai untuk merencanakan jaringan disrtibusi radial tegangan rendah , sehingga ukuran penghantar dan tegangan jatuh dapat di analisis. Disini pembahasan mengutamakan kabel tanah dengan contoh tipikal system jaringan distribusi radial tegangan rendah yang terdiri dari tiga cabang dan empat simpul. 1. Tegangan Jatuh pada System Disribusi : Sebelum pembahasan mengenai tegangan jatuh , terlebih dahulu di tinjau struktur jaringan yang dipakai dalam penelitian ini dipakai struktur jaringan radial yang merupakan bentuk jaringan paling sederhana yang menghubungkan beban ke titik sumber, biayanya relatife murah, tidak ada alternative pasokan sehingga tingkat keandalannya relative sangat rendah namun paling banyak digunakan karena pengoperasiannya mudah. Pada struktur jaringan radial pada konsumen paling ujung akan mengalami tegangan jatuh yang lebih besar. Besarnya tegangan jatuh , bisa kita hitung dengan menggunakan persamaan 1 yaitu : ∆V=|Vs|-|VR| ......................................................................... ( 1 ) dimana : Vs
= Tegangan ujung kirim
VR
= Tegangan ujung terima
Jadi, ∆V adalah selisih antara tegangan ujung kirim dengan tegangan ujung terima, hal ini dapat dilihat pada gambar rangkaian ekivalen dibawah ini.
I
R
jxl z
VS
VR
zl
Gambar 1. Rangkaian Ekivalen Saluran Disrtibusi
2
VS I ZL
δ θ
IX L
VR
I
IR
Gambar 2. Diagram Fasor Tegangan untuk Feeder pada PF logging Sedangkan diagram fasornya bisa dilihat pada gambar 2. Untuk menghitung berapa besar tegangan jatuh (∆V ) , diasumsikan bentuk sirkit adalah fasa tunggal dua kawat dimana resistansi dan reaktansinya masing – masing dinyatakan dengan R dan XL , pada ujung ujung – ujung saluran di hubungkan dengan sebuah beban ZL ( lihat gambar nomor 1 ), maka tegangan kirim ditentukan dengan menggunakan bilangan kompleks dan tegangan terima VR di ambil sebagai : VR = VR + J 0.......................................................................... ( 2 ) Sedangkan hubungan factor daya ( CosØ ) tertinggal , arus dinyatakan I
= I Cos ØR + J Sin ØR ..................................................................................... ( 3 )
Besarnya impedansi saluran adalah : Z = R + J XL
................................................................................................................
(4)
Sehingga tegangan ujung kirim adalah VS = VR + IZ VS = ( VR + J 0 ) + (I Cos ØR + J Sin ØR ) (R + J XL ) ........... ( 5 ) Persamaan diatas bisa juga dapat ditulis dalam bentuk : VS = VR + I R Cos ØR + I XL Sin ØR .......................................................... ( 6 ) Atau VS - VR = I R Cos ØR + I XL Sin ØR
............................................................(
7 )
Dengan mensubsitusikan persamaan ( 7 ) ke persamaan ( 1 ), di peroleh : ∆V = I R Cos ØR + I XL Sin ØR
.....................................................................
(8)
3
2. Bahan dan Metode a. Data Bentuk jaringan adalah jaringan distribusi radial , disini dipakai saluran kabel tegangan rendah bawah tanah , jenis kabel yang digunakan adalah NYY , data karakteristik bisa dilihat pada table 1: Table 1 : Karakteristik listrik kabel NYY Size ( mm 2)
Resistance ( ohm )
Current Carrying capacity
35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500
0,514 0,379 0,262 0,184 0,150 0,122 0,0972 0,0740 0,0570 0,0461 0,0362
22 22 19 18 16 16 16 16 15 14 14
Approx Reactance per conductor 0,097 0,096 0,094 0,091 0,088 0,086 0,086 0,082 0,082 0,078 0,078
System pengujian yang di berikan pada penelitian ini, dimana tegangan di beban paling ujung ( simpul a ) adalah 210 ∠ 0 0 V , seperti pada gambar di bawah
ini : d
c 3
b
a
2
1
Beban
beban
beban
Gambar 3 : Contoh Diagram satu garis system jaringan distribusi radial Keterangan : 1, 2, dan 3 adalah cabang a, b, c, dan d adalah simpul Data gambar diatas adalah seperti pada table 1.2
4
Tabel 2 : Data Jaringan Distribusi Listrik Simpul
Cabang
Beban (s) Kva
Factor Daya
a-b b-c c-d
1 2 3
50 75 100
0,9 lag 0,8 lag 0,7 lag
Panjang saluran 3000 4000 5000
3. Pengamatan dan Analisa Data
Berdasarkan gambar 2 , data pada table 2 dan acuan pada simpul a ( Va ) yaitu : 210
00 serta dengan menggunakan kabel yang mempunyai karakteristik
seperti pada table 1, maka kita dapat melakukan perhitungan untuk mendapatkan : a. Arus :
Untuk mendapatkan berapa besarnya arus, rumus yang digunakan adalah : I=
S
Ф ……………….( 9 )
√3 .V
Dimana Ф = Factor Daya
( cos Ф )
b. Penampang kabel
Dari hasil perhitungan arus dengan menggunakan table 1, maka penampang kabel bisa didapat dari table 1 tersebut. c. Impedansi
Impedansi juga bisa diambil dari table 1 tersebut. Untuk mendapatkan tegangan pada setiap simpul, maka digunakan persamaan sebagai berikut : Vy = Vx + I . Z…………………………………..(10 ) Dimana : Vy = Tegangan simpul yang dicari Vx = Tegangan simpul sebelumnya I .Z = Tegangan cabang sebelah kanan. ( dalam bentuk perkalian arus dan impedansi )
5
Tegangan jatuh pada simpul yang dicari di peroleh dari tegangan diujung kirim di kurangi dengan tegangan pada simpul yang akan dicari tersebut. Misalnya untuk tegangan jatuh pada simpul a, (∆Va ) : ∆Va = Vd –Va
( dan seterusnya )
4. Hasil Perhitungan (Penelitian )
Dari data – data yang ada dan berdasarkan analisa data serta perhitungan, diperoleh hasil seperti pada table 3 dan table 4 berikut : Table 3 : Hasil perhitungan ( arus, penampang kabel, dan impedansi pada cabang ) Penampang
Impedansi (Ω /
kabel ( mm2)
km)
0,1375
35
0,514 + j 0,097
2
0,3421
185
0,0972 + j 0,086
3
0,6130
500
0,0362 + j 0,078
Cabang
Arus ( KA )
1
Table : Hasil perhitungan ( Tegangan Jatuh pada simpul ) Simpul a b c d
Tegangan (Volt ) 210 * 210,2082 210,3835 210,6195
Tegangan jatuh (∆Va ) 0,6195 0,4113 0,2359 0
Keterangan *
= Teg. acuan
5. Analisa Data
Masalah tegangan jatuh pada tiap – tiap simpul adalah suatu persoalan untuk menentukan seberapa besar nilai tegangan jatuh pada masing – masing simpul sehingga dapat di ketahui apakah tegangan jatuh pada setiap simpul besar atau kecil. Berdasarkan hasil perhitungan pada table 4 dapat dilihat tegangan di ujung terima lebih kecil dari tegangan di ujung kirim dan begitu juga kalau dilihat tegangan jatuh pada simpul di ujung kirim nilainya nol ( 0 ), sementara itu titik
6
simpul semakin ke ujung terima tegangan jatuh semakin bertambah besar. Hal ini disebabkan antara lain jarak saluran, beban- beban yang di pakai oleh konsumen dan lain sebagainya. 6. Kesimpulan
Berdasarkan perhitungan seperti terdapat pada table 4 dapat di ambil kesimpulan hasil perhitungan. Tegangan jatuh pada beban paling ujung sisi terima lebih besar di bandingkan dengan tegangan jatuh di ujung sisi kirim, hal ini membuktikan bahwa jatuh tegtangan dipengaruhi oleh resistansi dan panjang saluran ( kabel ).
DAFTAR PUSTAKA Gonen, Turan, “ Electric Power Distribution System ” , Mc Graw. Hill
International Edition , New York , 1986. Hindi, K , S. Et al, “ Optimal Cable Profil Of L .V. Radial Distributors ” ,
proc. IEE , Vol. 123 , No. 4 , April 1976. Heinhold, Lothar, “ Power Cable and Their Application ”, Siemens
Aktiengeselischaft , Berlin , 1970. Pabla , AS , “ Electric Power Distribution System ” , Tata Mc Graw. Hill
Publishing Company Limited , New Delhi , 1981 Theraja , “ A Text Book Of Electrical Technology ” Publication Division
Of Ninja Construction & Development Co, New Delhi , 1984. Yayasan PUIL , “ Persyaratan Umum Instalasi Listrk 2000 (PUIL 2000) ”
, Jakarta , 2000
“ Buku Ajar Disrtibusi Tenaga Listrik ” , Penataran Dosen Teknik Elektro , Angkatan I Tahun 2001.
7
