STUDI PEMASANGAN DISTRIBUTED GENERATION (DG) PADA PENYULANG 7 GARDU INDUK BANTUL GUNA MENURUNKAN LOSSES MENGGUNAKAN ALGORITMA PARTICLE SWARM OPTIMIZATION (PSO)

SKRIPSI
STUDI PEMASANGAN DISTRIBUTED GENERATION (DG)
PADA PENYULANG 7 GARDU INDUK BANTUL GUNA MENURUNKAN
LOSSES MENGGUNAKAN ALGORITMA PARTICLE SWARM
OPTIMIZATION (PSO)

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Elektro Pada Program Strata Satu (S-1)
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh:
Fikriyan Fajar Al Farobi
(20120120019)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
2016

i

STUDI PEMASANGAN DISTRIBUTED GENERATION (DG)
PADA PENYULANG 7 GARDU INDUK BANTUL GUNA MENURUNKAN
LOSSES MENGGUNAKAN ALGORITMA PARTICLE SWARM
OPTIMIZATION (PSO)

SKRIPSI

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1
Pada Prodi Teknik Eletro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh:
FIKRIYAN FAJAR AL FAROBI
20120120019

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
YOGYAKARTA
2016

ii

LEMBAR PERSEMBAHAN

This scription is presented for :

All praises to Allah for my life with you all; my Mom (Lilik Nur Hayati),
My Dad (Shodiq Al Fajar), both of my Older Sister (Ivana Ekasari
N.N.R & Intan Prawisda S.) both of my Younger Sister (Mutiara Budi A
& Berliana Farah S.), and all of them that be Fajar’s Family.

They are people who influence in my life:
My Hard-Working Mom who always work and pray for her son &
daughter.
My Inspiration Dad who always stand in front of me, but I am still
struggling to pass you.
The last, my all of sisters who completed my story in my life.

ix

KATA PENGANTAR

Assalammu’alaikum Wr. Wb.
Segala puji bagi Allah yang Maha Pemurah, Pemilik kelebihan, keutaman,
dan kebaikan. Shalawat beserta salam semoga senantiasa terlimpah curahkan
kepada Nabi Muhammad SAW, kepada keluarganya, para sahabatnya, hingga pada
umatnya sampai akhir zaman, amin. Berbagai kenikmatan yang diberikan oleh Nya
memberikan hasil dimana dapat terselesaikannya penyusunan laporan skripsi
penulis dengan judul:
“Studi Pemasangan Distributed Generation (DG) pada Penyulang 7
Gardu Induk Bantul Guna Menurungkan Losses Menggunakan Algoritma
Particle Swarm Optimization (PSO)”
Dalam penulisan skripsi ini tentunya tidak lepas dari kekurangan, baik aspek
kualitas maupun kuantitas dari materi penelitian yang disajikan. Semua ini
didasarkan dari keterbatasan yang dimiliki penulis. Selanjutnya dalam penulisan
laporan skripsi ini penulis banyak diberi bantuan oleh berbagai pihak.
Dalam kesempatam ini penulis dengan tulus hari mengucapkan terimakasih
kepada:
1. Ir. Agus Jamal, M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Yogyakarta.
2. Rahmat Adiprasetya A.H, S.T., M.Eng. sebagai pembibing I.
3. Anna Nur Nazilah Chamim, S.T., M.Eng. sebagai pembimbing II.

4. M. Yusvin Mustar, S.T., M.Eng. sebagai dosen penguji.
5. M. Yusuf Wibisono, S.T. selaku supervisor APJ Bantul Yogyakarta
sebagai mentor sekaligus teman diskusi.
x

6. Syahrial Shaddiq, S.T. selaku senior yang memberikan gagasan dari skripsi
ini sekaligus teman diskusi.
7. Dian Budhi Santoso, S.T. selaku senior dan teman diskusi dari skripsi ini.
8. Segenap Dosen pengajar di jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiya Yogyakarta, terimkasih atas segala bantuan yang selama ini
telah diberikan.
9. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah
Yogyakarta.
10. Staf Laboratorium Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah
Yogyakarta.
11. Teman–teman mahasiswa teknik elektro 2012 A dan B

12. Amien Harist, S.T. teman seperjuangan skripsi yang senantiasa saling
bantu-membantu atas terselesainya skripsi masing-masing.
13. Sahabat saya yang tegabung dalam LET’S yaitu Akbar Wicaksono, Laeli
Nur Ekawati, Dika Fitria. You are my bestfriend, your motivation involved
in my mind to execute this research.
14. Keluarga kontrakan Al-Barokah yaitu Difa Prasetya, Fahmi Rokin, Fathan
Al Fikri, Galih Pratama Pujiyanto, serta Arisman.
15. Agem, Azhar, Daru, Ical, Moko, Nanda, Uswah, Widya, Yulia. It’s a good
moment with you.

Akhir kata, semoga usulan penelitian ini ada manfaatnya, khususnya bagi
penulis dan umumnya bagia kita semua dalam rangka menambah wawasan
pengetahuan dan pemikiran kita, amin.
Wassalammu’alaikum Wr. Wb.
Yogyakarta, 28 Mei 2016
Yang menyatakan,

Fikriyan Fajar Al Farobi
xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL................................................................................................ i
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI ................................................................... iii
HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................... iv
MOTTO ................................................................................................................. vi
INTISASI .............................................................................................................. vii
ABSTRACT ......................................................................................................... viii
LEMBAR PERSEMBAHAN ................................................................................ ix
KATA PENGANTAR .............................................................................................x
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................xv
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN ...................................... Error! Bookmark not defined.
1.1 Latar Belakang ............................................. Error! Bookmark not defined.
1.2 Rumusan Masalah ........................................ Error! Bookmark not defined.
1.3 Batasan Masalah ........................................... Error! Bookmark not defined.
1.4 Tujuan Penelitian .......................................... Error! Bookmark not defined.
1.5 Manfaat Penelitian ........................................ Error! Bookmark not defined.
1.6 Sistematika Penulisan ................................... Error! Bookmark not defined.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................ Error! Bookmark not defined.
2.1 Tinjauan Pustaka .......................................... Error! Bookmark not defined.
2.2 Landasan Teori ............................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.1 JARINGAN DISTRIBUSI .................... Error! Bookmark not defined.
2.2.2 STRUKTUR JARINGAN DISTRIBUSI ............ Error! Bookmark not
defined.
2.2.2.1 Struktur Jaringan Radial.................. Error! Bookmark not defined.
2.2.2.2 Struktur Jaringan Lingkaran ............ Error! Bookmark not defined.
2.2.2.3 Struktur Jaringan Spindel ................ Error! Bookmark not defined.
2.2.2.4 Struktur Jaringan Anyaman ............ Error! Bookmark not defined.

xii

2.2.3 DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK ........ Error! Bookmark not defined.
2.2.3.1 Gardu Distribusi .............................. Error! Bookmark not defined.
2.2.3.2 Penyaluran Setempat ....................... Error! Bookmark not defined.
2.2.4 TEGANGAN DISTRIBUSI .................. Error! Bookmark not defined.
2.2.4.1 Tegangan Menengah (TM) ............. Error! Bookmark not defined.
2.2.4.2 Tegangan Rendah (TR) ................... Error! Bookmark not defined.
2.2.4.3 Tegangan Pelayanan........................ Error! Bookmark not defined.

2.2.5 JENIS-JENIS PERMASALAHAN KUALITAS DAYA LISTRIK
........................................................................ Error! Bookmark not defined.
2.2.6 BESARAN LISTRIK DASAR .............. Error! Bookmark not defined.
2.2.6.1 Tegangan Listrik ............................. Error! Bookmark not defined.
2.2.6.2 Arus Listrik ..................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.6.3 Frekuensi ......................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.6.4 Daya dan Faktor Daya ..................... Error! Bookmark not defined.
2.2.7 PENYUSUTAN ENERGI PADA JARINGAN DISTRIBUSI ..... Error!
Bookmark not defined.
2.2.7.1 Penyusutan Energi Pada Penyulang Error! Bookmark not defined.
2.2.7.1.1 Konduktor Fasa ........................ Error! Bookmark not defined.
2.2.7.1.2 Kabel Distribusi ........................ Error! Bookmark not defined.
2.2.7.2 Penyusutan Energi Pada Transformator Distribusi ................. Error!
Bookmark not defined.
2.2.7.3 Penyusutan Energi Pada Sambungan (Jointing) .. Error! Bookmark
not defined.
2.2.8 DISTRIBUTED GENERATION (PEMBANGKIT TERDISTRIBUSI)
........................................................................ Error! Bookmark not defined.
2.2.8.1 Pengertian Distributed Generation .. Error! Bookmark not defined.
2.2.9 Particle Swarm Optimization (PSO) ...... Error! Bookmark not defined.

2.2.9.1 Proses Algoritma PSO..................... Error! Bookmark not defined.
2.2.9.2 Menentukan Parameter Algortima PSO ........ Error! Bookmark not
defined.
2.2.10 ARUS DAN TEGANGAN LISTRIK BOLAK-BALIK ............. Error!
Bookmark not defined.
2.2.10.1 Nilai Efektif, Nilai Maksimum dan NIilai Rata-rata ............. Error!
Bookmark not defined.
xii

2.2.10.2 Rangkaian Resesif, Induktif dan Kapasitif Murni................. Error!
Bookmark not defined.
2.2.11 NILAI ROOT MEAN SQUARE (RMS) ............. Error! Bookmark not
defined.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN............... Error! Bookmark not defined.
3.1 Metodologi Penelitian .................................. Error! Bookmark not defined.
3.2 Waktu dan Tempat Penelitian ...................... Error! Bookmark not defined.
3.3 Studi Pustaka ................................................ Error! Bookmark not defined.
3.4 Metodologi Pengambilan Data ..................... Error! Bookmark not defined.
3.5 Metodologi Pengolahan Data ....................... Error! Bookmark not defined.
3.6 Penulisan Laporan ........................................ Error! Bookmark not defined.

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ..... Error! Bookmark not
defined.
4.1 Gambaran Umum ......................................... Error! Bookmark not defined.
4.2 Penyulang 7 GI Bantul ................................. Error! Bookmark not defined.
4.2.1 Struktur Jaringan .................................... Error! Bookmark not defined.
4.2.2 Saluran Penghantar ................................ Error! Bookmark not defined.
4.3 Pemodelan Bantul 7 Menggunakan Matlab . Error! Bookmark not defined.
4.4 Distributed Generation (DG) ....................... Error! Bookmark not defined.
4.5 Optimalisasi Plant Menggunakan Metode Particle Swarm Optimization
(PSO) ........................................................... Error! Bookmark not defined.
4.5.1 Hubungan PSO dengan Plant ................ Error! Bookmark not defined.
4.5.1.1 Listing PSO ..................................... Error! Bookmark not defined.
4.5.1.2 Listing Menghitung Losses ............. Error! Bookmark not defined.
4.5.2 Prinsip Kerja PSO .................................. Error! Bookmark not defined.
4.6 Hasil Simulasi dan Analisis .......................... Error! Bookmark not defined.
BAB V PENUTUP ................................................. Error! Bookmark not defined.
5.1 Kesimpulan ................................................... Error! Bookmark not defined.
5.2 Saran ............................................................. Error! Bookmark not defined.
DAFTAR PUSTAKA ............................................ Error! Bookmark not defined.

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Komponen Penyusun Sistem Distribusi .............................................8
Gambar 2.2 Struktur Jaringan Radial .....................................................................9
Gambar 2,3 Struktur Jaringan Radial Ganda .......................................................10
Gambar 2.4 Struktur Jaringan Lingkaran / Loop .................................................11
Gambar 2.5 Struktur Jaringan Spindel .................................................................12
Gambar 2.6 Struktur Jaringan Anyaman ..............................................................13
Gambar 2.7 Segitiga Daya ...................................................................................23
Gambar 2.8 Penampang Kabel Distribusi ............................................................28
Gambar 2.9 Diagram Fluks yang dibangkitkan pada Transformator ...................34
Gambar 2.10 Rangkaian Ganti Transformator .......................................................35
Gambar 2.11 Rangkaian Resesif Murni .................................................................53
Gambar 2.12 Rangkaian Induktif Murni ................................................................55
Gambar 2.13 Rangkaian Kapasitif Murni ..............................................................56
Gambar 3.1 Flowchart Alur Langkah Kerja Penelitian .......................................59
Gambar 3.2 Peta Lokasi Gardu Induk 150 KV Bantul ........................................60
Gambar 3.3 Peta Lokasi Kantor PLN APJ Yogyakarta .......................................61
Gambar 3.4 Konfigurasi Pemodelan Plant Penyulang 7 Gardu Induk Bantul .....63
Gambar 3.5 Flowchart Alur dari 3 File Penyusun Percobaan ..............................65
Gambar 4.1 Block Parameters Three-Phase Source1 ..........................................70
Gambar 4.2 Keterangan Block Parameters Three-Phase Source1 .......................71
xii

Gambar 4.3 Keterangan Load Flow Block Parameters Three-Phase Source1.....73
Gambar 4.4 Block Parameters Load Measurement0 ...........................................73
Gambar 4.5 Keterangan Block Parameters Three-Phase V-I Measurement ........74
Gambar 4.6 Block Distributed Parameters Line1 ................................................76
Gambar 4.7 Keterangan Block Distributed Parameters Line1 .............................76
Gambar 4.8 Block Load Tap1 ..............................................................................78
Gambar 4.9 Keterangan Block Parameters Load Tap1 ........................................79
Gambar 4.10 Keterangan Block Parameters Three-Phase Parallel RLC Load ......81
Gambar 4.11 Block Shyncronous Machine pu Standard .......................................82
Gambar 4.12 Listing Fungsi Tujuan PSO ..............................................................84
Gambar 4.13 Listing Constraint PSO.....................................................................85
Gambar 4.14 Listing Update Posisi dan Kecepatan Partikel .................................86
Gambar 4.15 Listing Fitness PSO ..........................................................................86
Gambar 4.16 Listing Import Data dari Pemodelan Plant Percobaan .....................87
Gambar 4.17 Listing Pengkuadratan Data Arus Fasa R-S-T .................................88
Gambar 4.18 Listing Langkah Dua dan Tiga Irms ................................................89
Gambar 4.19 Listing Menghitung Losses Jaringan Tapping Saturday ..................89
Gambar 4.20 Listing Menghitung Total Losses Jaringan pada Plant Percobaan ...90
Gambar 4.21 Convergence of PSO Algorithm Graphic.........................................92
Gambar 4.22 Chart Losses based on Sizing ...........................................................93

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan Keutungan Kerugian Tegangan Tinggi pada Jaringan
Distribusi .............................................................................................16
Tabel 2.2 Faktor Kunci Isolasi pada Berbagai Macam Kabel .............................30
Tabel 2.3 Hubungan antara Material Penyusun Transformator dengan Rugiruginya..................................................................................................37
Tabel 4.1 Data Trafo dan Pembebanan GI Bantul Penyulang BNL 07 yang
diteliti ...................................................................................................67
Tabel 4.2 Data Tahanan (R) dan Reaktansi (�� ) Penghantar AAAC Tegangan 20
KV ........................................................................................................69

Tabel 4.3 Data Total Tahanan (R) dan Reaktansi (�� ) pada Jaringan Plant
Percobaan .............................................................................................69

Tabel 4.4 Data Pengaruh Kapasitas DG terhadap Losses ....................................93

xii

INTISARI

Penelitian ini adalah tentang bagaimana memanfaatkan Distributed
Generation (DG) untuk menurunkan losses pada jaringan distribusi penyulang 7
Gardu Induk Bantul dengan Algoritma Particle Swarm Optimization (PSO) sebagai
metode dalam penelitian ini dan diperbantukan menggunakan software Matlab
2013a. Berdasarkan simulasi yang dijalankan kemudian diperoleh hasil nilai
minimum losses yaitu sebesar 9888.82 VA dengan kapasitas DG sebesar 56.03 VA.

Kata Kunci : Distributed Generation, PSO, Losses

vii

ABSTRACT

This research is about how to use Distributed Generation (DG) to reduce
losses at substatation feeder of Bantul using Particle Swarm Optimization (PSO)
Algorithm as a method and supported using software of Matlab 2013a. Based on
the simulation, the minimum value of losses is 9888.82 VA with capacity of
Distributed Generation is 56.03 VA
Index Terms- Distributed Generation, Particle Swarm Optimization, Losses

viii

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Listrik merupakan suatu energi yang tidak dapat diragukan lagi tentang
betapa penting fungsi dan kegunaannya hingga saat ini. Listrik bahkan sudah
menjadi kebutuhan pokok bagi kelangsungan hidup manusia. Sebagian besar
produktifitas baik pada rumah tangga atau industri membutuhkan energi listrik dari
mulai penerangan, alat komunikasi maupun mesin penggerak.
Zaman seiring bergulir dengan meningkatnya penduduk dunia, sehingga
kebutuhan energi listrik akan semakin meningkat pula, namun hal ini berlainan
dengan menurunnya persediaan bahan bakar fosil di alam yang kemudian
digunakan sebagai bahan bakar dalam pembangkit listrik terpusat (plant). Sehingga
dapat diperkirakan bahwa pembangkit listrik yang terkait bahan bakar fosil akan
semakin terancam dengan kendala kapasitas daya yang semakin turun akibat
kelangkaan bahan bakar fosil.
Tindakan antisipasi atas menurunnya persediaan bahan bakar fosil sejatinya
dapat dijawab dengan hadirnya berbagai macam renewable energy (energi
terbarukan) sebagai pembangkit untuk memenuhi dan menopang menurunnya
kapasitas daya dari pembangkit listrik berbahan bakar fosil.
Pada umumnya, sistem yang menyertai pembangkit berbasiskan renewable
energy adalah hybrid system, off grid system dan on grid system. Hybrid system
adalah penggunaan dua sistem atau lebih pembangkit listrik dengan sumber energi

1

2

yang berbeda. Off grid system adalah penggunaan pembangkit listrik yang
dihubungkan langsung ke beban tanpa melalui jaringan listrik utama seperti
jaringan dan distribusi dari PLN. Hybrid system dan off grid system merupakan
salah satu alternatif pembangkit yang tepat diaplikasikan pada daerah-daerah yang
sulit dijangkau oleh sistem pembangkit besar seperti PLN. Sedangkan on grid
system adalah jaringan pembangkit yang dihubungkan ke beban melalui jaringan
utama listrik. Pada sistem on grid, pembangkit listrik energi terbarukan umumnya
diletakan di jaringan distribusi. Hal ini dikarenakan kapasitas dayanya yang
cenderung lebih kecil dibandingkan pembangkit listrik konvensional, serta lokasi
penempatan pembangkit yang terbatas cenderung hanya bisa diletakan di daerah
tertentu saja dimana terdapat potensi sumber energi terbarukan tersebut. Ciri-ciri
tersebut sebenarnya merupakan salah satu solusi yaitu pemasangan Distributed
Generation (DG) dengan potensi teknologi renewable energy dalam permasalahan
jaringan tenaga listrik. Namun teknologi DG tidak hanya pada renewable energy
saja. Dalam jurnal yang diteliti oleh Thomas Ackermann, Göran Andersson,
Lennart Söder (2001) bahwa terdapat tiga kategori teknologi pada DG yaitu
renewable, modular, dan CHP.
Melihat pangsa perkembangan DG perlahan-lahan meningkat dalam
beberapa tahun terakhir. Berdasarkan laporan CIGRE (Conseil International des
Grands Reseaux Electriques), kontribusi DG di Denmark dan Belanda masingmasing telah mencapai 37% dan 40%. Data tersebut menjelaskan bahwa nilai fungsi
DG mulai diperhitungkan dalam dunia listrik.

3

Keberadaan DG pada jaringan distribusi bertujuan untuk memperbaiki
profil tegangan, meningkatkan cadangan kapasitas daya utama, dan mengurangi
rugi-rugi daya (losses) dalam aliran listrik. Pemasangan DG pada jaringan distribusi
membutuhkan pertimbangan mengenai kapasitas dan lokasi.

Jika lokasi

penempatan DG non-optimal sementara kapasitas optimal ataupun berlaku
sebaliknya, maka akan didapati kerusakan atau gangguan seperti tegangan flicker
(berkedip), proteksi, dan harmonik. Jadi hal ini justru akan berlawanan dari faedah
DG yang diharapkan. Oleh karena itu dibutuhkan penempatan (placement) dan
alokasi kapasitas daya (sizing) yang optimal untuk mendapatkan biaya serendahrendahnya dilihat dari rugi-rugi daya saluran tanpa mengurangi kebutuhan
pelanggan dengan metode optimasi.
Particle Swarm Optimization (PSO) adalah algoritma berbasis kecerdasan
buatan (Artificial Intellegence) yang digunakan untuk menyelesaikan persoalan
optimasi. Algoritma ini terinspirasi dari perilaku sosial kolektif dari kecerdasan
koloni binatang, seperti burung (flock), ikan (school of fish), dan hewan herbivora
(herd) yang kemudian tiap objek hewan disederhanakan menjadi sebuah partikel.
1.2 Rumusan Masalah
Meninjau latar belakang yang telah dikemukakan di atas, penulis
merumuskan masalah sebagai berikut:
a. Bagaimana menentukan kapasitas DG pada jaringan distribusi sehingga DG
bekerja secara optimal?
b. Bagaimana pengaruh pemasangan DG terhadap losses pada jaringan
distribusi?

4

1.3 Batasan Masalah
Berikut adalah batasan masalah dalam penelitian ini, diantaranya:
a. Menentukan kapasitas DG untuk dapat menurunkan losses dengan
Algoritma PSO pada software MATLAB 2013a.
b. Analisis perubahan losses dalam penerapan DG pada jaringan distribusi
berdasarkan Algoritma PSO dengan software MATLAB 2013a.
1.4 Tujuan Penelitian
Berikut adalah beberapa tujuan dari penelitian ini, diantaranya:
a. Mengetahui kapasitas DG secara optimal pada jaringan distribusi di daerah
yang diteliti.
b. Mengetahui pengaruh penerapan DG terhadap losses pada jaringan
distribusi di daerah yang diteliti.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini, diantaranya:
a. Mendapatkan data empiris pengaruh DG terhadap losses pada jaringan
distribusi di daerah yang diteliti.
b. Mendapatkan wawasan mengenai potensi yang perlu dikembangkan pada
sistem kelistrikan dengan menggunakan DG di jaringan distribusi.
c. Hasil penelitian ini bisa menjadi salah satu acuan dalam pemanfaatan
pemasangan DG yang menggunakan potensi sumber energi terbarukan
(renewable energy) seperti pemanfaatan energi matahari, angin, panas
bumi, biomassa, dan air.

5

d. Mendorong pertumbuhan pembangunan DG di daerah terpencil yang
mempunyai potensi sumber energi terbarukan yang belum terjangkau oleh
pelayanan PLN.
1.6 Sistematika Penulisan
Dalam bagian ini penyusun memberikan gambaran secara umum tentang
konten laporan tugas akhir sebagai berikut:
1. BAB I PENDAHULUAN
Merupakan pendahuluan yang memuat latar belakang penelitian, rumusan masalah,
batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, serta sistematika penulisan.
2. BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
Menyertakan uraian dasar teori dan tinjauan pustaka yang terkait dengan judul
skripsi
3. BAB III METODE PENELITIAN
Mengungkapkan prosedur penelitian yang berisi mengenai instrumen-instrumen
penelitian seperti metode yang digunakan dalam pengujian proyek skripsi.
4. BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
Berisikan hasil penelitian dan pembahasan yang memuat seluruh hasil penelitian
dan pembahasan serta analisis tentang data yang diperoleh.
5. BAB V PENUTUP
Bab ini berisikan kesimpulan dan saran terkait dengan penelitian.

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Pustaka
Berikut merupakan rujukan penelitian yang pernah dilakukan untuk
mendukung penulisan skripsi ini, diantaranya:


Thomas Ackermann, Göran Andersson, Lennart Söder (2001) melakukan
penelitian mengenai Distribution Generation. Berdasarkan penelitian ini
disimpulkan bahwa Distributed Generation dapat didefinisikan sebagai
pembangkit energi listrik dalam jaringan distribusi atau pada jaringan dekat
pengguna.

2.2 Landasan Teori
2.2.1 JARINGAN DISTRIBUSI
Jaringan distribusi adalah suatu sistem jaringan yang berfungsi untuk
menyalurkan energi listrik dari pusat listrik hingga kerumah-rumah dan konsumen
lainnya (pelanggan). Dalam istilah lain dijelaskan bahwa sistem distribusi adalah
keseluruhan komponen dari sistem tenaga listrik yang menghubungkan secara
langsung antara sumber daya yang besar (seperti pada gardu transmisi) dengan
konsumen tenaga listrik. Secara umum yang termasuk ke dalam sistem distribusi
antara lain:
1. Gardu Induk

6

7

Gardu Induk merupakan unit di dalam sistem distribusi yang berfungsi untuk
menerima daya dari sistem transmisi untuk kemudian diteruskan sistem
distribusi. Di dalam Gardu Induk ini tegangan dari sistem transmisi (150kV500kV) akan diubah menjadi tegangan untuk distribusi (20kV).
2. Jaringan Subtransmisi
Jaringan subtransmisi merupakan jaringan yang berfungsi untuk mengalirkan
daya dari GI menuju gardu distribusi. Namun jaringan subtransmisi belum tentu
ada di seluruh sistem distribusi, karena jaringan subtransmisi merupakan jaringan
dengan tegangan peralihan. Seandainya pada jaringan transmisi tegangan yang
dipakai adalah 500 kV, maka setelah masuk GI tegangan menjadi 150 kV (belum
termasuk tegangan distribusi). Sehingga jaringan ini dinamakan subtransmisi
karena masih bertegangan tinggi.
3. Gardu Distribusi Utama
Gardu distribusi merupakan unit dalam sistem distribusi yang berfungsi untuk
menyalurkan daya dari GI atau jaringan subtransmisi untuk kemudian disalurkan
kepada penyulang primer atau langsung kepada konsumen.
4. Saluran Penyulang Utama
Saluran penyulang utama merupakan saluran atau rangkaian yang berfungsi
untuk menghubungkan antara gardu distribusi utama dengan gardu transformator
distribusi atau menghubungkan GI dengan gardu transformator distribusi.
5. Transformator Distribusi
Transformator distribusi berada di dalam gardu gardu distribusi. Berfungsi
untuk mengubah tegangan menengah (20 kV) menjadi tegangan rendah (220/380

8

V). Kemudian daya dengan tegangan rendah tersebut disalurkan kepada
konsumen.
6. Rangkaian Sekunder
Rangkaian sekunder merupakan rangkaian yang berasal dari gardu-gardu
distribusi yang berfungsi untuk melayani konsumen yang tersebar di sepanjang
simpul – simpul distribusi. Gambar 2.1 merupakan contoh dari komponen
penyusun sistem distribusi.

Gambar 2.1 Komponen Penyusun Sistem Distribusi
(Sumber: Buku Skripsi Danang Ramadhianto, 2008)

2.2.2 STRUKTUR JARINGAN DISTRIBUSI
Pada umumnya struktur jaringan distribusi dapat dibagi menjadi empat
jenis, antara lain:
1. Jaringan radial
2. Jaringan lingkaran
3. Jaringan spindel

9

4. Jaringan anyaman

2.2.2.1 Struktur Jaringan Radial
Struktur jaringan disribusi radial adalah struktur jaringan yang paling
sederhana, baik ditinjau dari perencanaanya maupun dari pengusahaannya.
Penyaluran tenaga listrik dari penyulang berada pada kondisi satu arah. Akibatnya
apabila terjadi gangguan pada salah satu titik pada rangkaian akan menyebabkan
keseluruhan jaringan akan terkena dampaknya. Dengan demikian kontinuitas
penyaluran tenaga listrik pada jaringan dengan struktur seperti ini sangat buruk.
Karena apabila terjadi perbaikan pada salah satu titik akan menyebabkan seluruh
jaringan harus dipadamkan.

Gambar 2.2 Struktur Jaringan Radial
(Sumber: Buku Skripsi Danang Ramadhianto, 2008)

Untuk kontinuitas penyaluran yang lebih baik, maka struktur jaringan pada gambar
2.2 dikembangkan menjadi struktur jaringan radial ganda. Pada struktur jaringan
radial ganda, setiap gardu distribusi mendapat suplai dari dua penyulang radial yang

10

berasal dari GI atau dari gardu distribusi lainnya. Dalam keadaan operasi normal,
maka gardu hanya mendapat suplai tenaga listrik dari satu penyulang saja. Namun
apabila terjadi gangguan, maka jaringan akan dipindahkan ke penyulang lainnya.
Sehingga kontinuitas penyaluran tenaga listrik dapat diperbaiki. Gambar 2.3
merupakan contoh struktur jaringan radial ganda.

Gambar 2.3. Struktur Jaringan Radial Ganda
(Sumber: Buku Skripsi Danang Ramadhianto, 2008)

2.2.2.2 Struktur Jaringan Lingkaran
Struktur jaringan distribusi lingkaran merupakan struktur jaringan distribusi
tertutup yang dimulai dari sumber daya besar (GI) kemudian melewati beberapa
gardu gardu distribusi kemudian kembali lagi menuju sumber semula sebagaimana
ditunjukkan pada gambar 2.4. Kelebihan utama dari struktur jaringan distribusi ini
adalah apabila terjadi gangguan, maka gangguan tersebut dapat diisolir sehingga
tidak mengganggu jaringan distribusi secara keseluruhan. Hal ini dapat terjadi

11

karena pada struktur jaringan distibusi lingkaran ini terdapat dua titik yang dapat
disambungkan secara bergantian atau secara bersamaan. Sehingga kontinuitas
penyalurannya sudah cukup baik. Meskipun jika terjadi gangguan pada banyak titik
pada rangkaian / serentak, maka keseluruhan jaringan dapat terganggu juga.

Gambar 2.4. Struktur Jaringan Lingkaran / Loop
(Sumber: Buku Skripsi Danang Ramadhianto, 2008)

2.2.2.3 Struktur Jaringan Spindel
Struktur jaringan spindel merupakan hasil pengembangan dari struktur
jaringan distribusi radial dan struktur jaringan distribusi lingkaran. Pada struktur
jaringan spindel ini penyulang utama yang dipakai bertambah banyak jumlahnya
serta memiliki penyulang cadangan. Konfigurasi yang umum dipakai untuk struktur
jaringan distribusi spindel adalah tujuh buah penyulang utama dan satu buah
penyulang cadangan. Seluruh penyulang ini bertemu pada satu titik yang
menghubungkan seluruh penyulang utama dengan penyulang cadangan. Penyulang

12

cadangan merupakan saluran khusus yang dilengkapi pemutus dan pemisah daya.
Titik temu penyulang penyulang utama dengan penyulang cadangan berada pada
sebuah gardu hubung. Penyulang cadangan berfungsi sebagai penyalur tenaga
listrik darurat apabila saluran penyulang utama ada yang mengalami gangguan.
Dalam keadaan operasi normal, maka penyulang cadangan tidak terhubung dengan
beban. Gambar 2.5 merupakan contoh struktur jaringan spindel.

Gambar 2.5. Struktur Jaringan Spindel
(Sumber: Buku Skripsi Danang Ramadhianto, 2008)

2.2.2.4 Struktur Jaringan Anyaman
Struktur jaringan distribusi anyaman merupakan bentuk jaringan yang
paling rumit apabila dibandingkan dengan struktur jaringan distribusi lainnya.
Untuk setiap gardu distribusi akan mendapat suplai tenaga listrik dari dua atau lebih
penyulang, sehingga kontinuitas penyaluran tenaga listriknya jauh lebih baik
dibandingkan struktur jaringan distribusi yang lain. Namun struktur jaringan
distribusi jenis ini memiliki biaya investasi yang lebih mahal dibandingkan dengan

13

struktur jaringan distribusi lainnya. Strukur ini biasanya dipakai untuk daerah yang
memerlukan tingkat kontinuitas penyaluran tenaga listrik yang tinggi seperti pada
daerah industri yang memerlukan suplai secara konstan. Gambar di bawah yaitu
gambar 2.6 merupakan contoh struktur jaringan anyaman.

Gambar 2.6. Struktur Jaringan Anyaman
(Sumber: Buku Skripsi Danang Ramadhianto, 2008)

2.2.3 DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
Terdapat dua cara dalam distribusi tenaga listrik ke daerah pemukiman,
antara lain melalui gardu distribusi atau penyaluran setempat.

2.2.3.1 Gardu Distribusi
Penyaluran daya dengan menggunakan gardu distribusi yaitu menggunakan
sistem tiga fasa untuk jaringan tegangan menengah (JTM) dan jaringan tegangan
rendah (JTR) dengan transformator tiga fasa dengan kapasitas yang cukup besar.
Jaringan tegangan rendah ditarik dari sisi sekunder transformator untuk kemudian

14

disalurkan kepada konsumen. Sistem tiga fasa tersedia untuk seluruh daerah
pelayanan distribusi, walaupun sebagian besar konsumen mendapat pelayanan
distribusi tenaga listrik satu fasa. Jaringan tegangan menengah berpola radial
dengan kawat udara sistem tiga fasa tiga kawat. Sementara jaringan tegangan
rendah berpola radial dengan sistem tiga fasa empat kawat dengan netral.

2.2.3.2 Penyaluran Setempat
Penyaluran daya dengan menggunakan penyaluran setempat umumnya
digunakan pada daerah daerah dengan kondisi beban perumahan tidak terlalu besar,
atau pada suatu daerah dengan tingkat pertumbuhan beban yang tinggi. Untuk
jaringan tegangan menengahnya menggunakan sistem tiga fasa dengan
percabangan satu

fasa.

Sementara untuk

jaringan

tegangan rendahnya

menggunakan sistem satu fasa. Transformator yang digunakan memiliki kapasitas
yang kecil dan cenderung dekat dengan konsumen. Jaringan tegangan menengah
berpola radial dengan kawat udara sistem tiga fasa empat kawat dengan netral.
Sementara jaringan tegangan rendah berpola radial dengan sistem tiga fasa tiga
kawat dengan netral.

2.2.4 TEGANGAN DISTRIBUSI
Berikut adalah beberapa jenis dari tegangan distribusi, yaitu:
2.2.4.1 Tegangan Menengah (TM)
Tegangan menengah adalah tegangan dengan rentang nilai 1 kV sampai
dengan 30 kV. Untuk di Indonesia menggunakan tegangan menengah sebesar 20

15

kV. Tegangan menengah dipakai untuk penyaluran tenaga listrik dari GI menuju
gardu – gardu distribusi atau langsung menuju pelanggan tegangan menengah.

2.2.4.2 Tegangan Rendah (TR)
Tegangan rendah adalah tegangan dengan nilai dibawah 1 kV yang
digunakan untuk penyaluran daya dari gardu – gardu distribusi menuju pelanggan
tegangan rendah. Penyalurannya dilakukan dengan menggunakan sistem tiga fasa
empat kawat yang dilengkapi netral. Tegangan rendah di Indonesia adalah 380/220
V. 380 V merupakan besar tegangan antar fasa sementara tegangan 220 V
merupakan tegangan fasa dengan netral.

2.2.4.3 Tegangan Pelayanan
Tegangan pelayanan merupakan ketetapan dari penyedia tenaga listrik
kepada pelanggan – pelanggannya. Di Indonesia besarnya tegangan pelayanan pada
umumnya sebagai berikut:
a. 380/220 V

tiga fasa empat kawat

b. 220 V

satu fasa dua kawat

c. 6 kV

tiga fasa tiga kawat

d. 12 kV

tiga fasa tiga kawat

e. 20 kV

tiga fasa tiga kawat

Selama beberapa tahun terakhir ini sistem distribusi mengarah kepada sistem
dengan tegangan yang lebih tinggi. Dengan tegangan sistem distribusi yang lebih
tinggi, maka sistem dapat membawa daya lebih besar dengan nilai arus yang sama.

16

Arus yang lebih kecil berarti jatuh tegangan (drop voltage) yang lebih kecil, rugi –
rugi yang lebih sedikit dan kapasitas membawa daya lebih besar.

Tabel 2.1. Perbandingan Keuntungan Kerugian Tegangan Tinggi pada Jaringan Distribusi
Keuntungan

Kerugian

Jatuh tegangan akan lebih kecil pada sistem

Rangkaian yang lebih panjang, maka akan

dengan tegangan yang lebih tinggi

lebih sering terdapat gangguan pada pelanggan

Untuk daya yang tetap, sistem dengan tegangan

Perbaikan dan pemeliharaan dilakukan pada

yang lebih tinggi memiliki rugi – rugi saluran

sistem bertegangan tinggi lebih berbahaya

yang lebih kecil
Dengan jaruh tegangan yang lebih kecil dan

Biaya perlengkapan untuk sistem dengan

kapasitas yang lebih besar, maka sistem dengan

tegangan yang lebih tinggi, seperti isolasi kabel

tegangan yang lebih kecil dapat menjangkau

sampai pada transformatornya, akan lebih

daerah yang lebih luas

mahal

Karena jangkauan yang lebih luas, maka pada
sistem dengan tegangan yang lebih tinggi,
gardu – gardu yang digunakan akan lebih
sedikit

(Sumber: Buku Skripsi Danang Ramadhianto, 2008)

Sistem distribusi dengan tegangan yang lebih besar membutuhkan regulator
tegangan dan kapasitor untuk pendukung tegangan yang lebih sedikit. Perlengkapan
yang digunakan juga membutuhkan konduktor yang lebih kecil atau dapat
membawa daya yang lebih besar untuk konduktor yang berukuran sama pada sistem

17

distribusi dengan tegangan yang lebih tinggi. Keuntungan sistem distribusi dengan
tegangan lebih tinggi dapat dilihat pada persamaan berikut:
1. Daya
Untuk arus yang sama, daya akan berbanding lurus dengan tegangan.
P2 =

�2

P1

�

(2.1)

Ketika I1 = I2
2. Arus
Untuk daya yang sama, peningkatan tegangan akan berbanding lurus dengan
penurunan besarnya arus.
I2 =

�

�2

I1

(2.2)

Ketika P2 = P1
3. Jatuh Tegangan
Untuk daya yang dihantarkan sama, maka persentase jatuh tegangan berubah
sesuai dengan perbandingan tegangan dikuadratkan. Rangkaian dengan
tegangan 20 kV memiliki persentase jatuh tegangan lebih besar daripada
rangkaian dengan tegangan 40 kV dengan beban yang sama.
V%2 =

�

�2

2

V%1

(2.3)

4. Luas Area Pelayanan

Untuk kepadatan beban yang sama, ruang lingkup akan semakin meningkat
seiring dengan peningkatan tegangan. Sistem 440 V dapat mencakup wilayah
dua kali daripada wilayah yang dapat dicakup oleh 220 V.
A2 =

�2
�

A1

(2.4)

18

Dimana
V1, V2

= Tegangan pada rangkaian 1 dan 2

P1, P2

= Daya pada rangkain 1 dan 2

I1, I2

= Arus pada rangkaian 1 dan 2

V%1, V%2 = Jatuh tegangan / panjang unit (persen) pada rangkaian 1 dan 2
A1, A2

= Ruang lingkup dari rangkaian 1 dan 2

2.2.5 JENIS-JENIS PERMASALAHAN KUALITAS DAYA LISTRIK
Permasalahan kualitas daya listrik disebabkan oleh gejala-gejala atau
fenomena-fenomena elektromagnetik yang terjadi pada sistem tenaga listrik. Gejala
elektromagnetik yang menyebabkan permasalahan kualitas daya adalah (Roger
C.Dugan,1996):
1. Gejala Peralihan (Transient), yaitu suatu gejala perubahan variabel
(tegangan, arus dan lain-lain) yang terjadi selama masa transisi dari
keadaan operasi tunak (steady state) menjadi keadaan yang lain.
2. Gejala

Perubahan

Tegangan

Durasi

Pendek

(Short-Duration

Variations), yaitu suatu gejala perubahan nilai tegangan dalam waktu
yang singkat yaitu kurang dari 1 (satu) menit.
3. Gejala

Perubahan

Tegangan

Durasi

Panjang

(Long-Duration

Variations), yaitu suatu gejala perubahan nilai tegangan, dalam waktu
yang lama yaitu lebih dari 1 (satu) menit.
4. Ketidakseimbangan Tegangan, adalah gejala perbedaan besarnya
tegangan dalam sistem tiga fasa serta sudut fasanya.

19

5. Distorsi Gelombang, adalah gejala perbedaan besarnya tegangan dalam
sistem tiga fasa serta sudut fasanya.
6. Fluktuasi Tegangan, adalah gejala perubahan besarnya tegangan secara
sistematik.
7. Gejala Perubahan Frekuensi Daya yaitu gejala penyimpangan frekuensi
daya listrik pada suatu sistem tenaga listrik.

2.2.6 BESARAN LISTRIK DASAR
Terdapat tiga buah besaran listrik dasar yang digunakan di dalam teknik
tenaga listrik, yaitu beda potensial atau sering disebut sebagai tegangan listrik, arus
listrik dan frekuensi. Ketiga besaran tersebut merupakan satu kesatuan pokok
pembahasan di dalam masalah-masalah sistem tenaga listrik. Selain ketiga besaran
tersebut, masih terdapat satu faktor penting di dalam pembahasan sistem tenaga
listrik yaitu daya dan faktor daya.
2.2.6.1 Tegangan Listrik
Tegangan listrik adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam
rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt.
Berikut rumus persamaanya:

Keterangan:
V

� = �.

(2.5)

= Beda potensial pada kedua ujung rangkaian. Dinyatakan dengan satuan

volt (V).

20

I

= Kuat arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian. Dinyatakan dengan

satuan Ampere (A).
R

= Besarnya hambatan dalam suatu rangkaian. Dinyatakan dengan satuan

Ohm.
2.2.6.2 Arus Listrik
Arus listrik didefinisikan sebagai laju aliran sejumlah muatan listrik yang
melalui suatu luasan penampang melintang. Menurut konvensi, arah arus listrik
dianggap searah dengan aliran muatan positif. Arus listrik diukur dalam satuan
Ampere (A), adalah satu Coulomb per detik. Arus listrik dirumuskan:

Keterangan:

�=

�

I

= arus listrik (A)

dq

= sejumlah muatan (C)

dt

= waktu (detik)

(2.6)

2.2.6.3 Frekuensi
Tegangan dan arus listrik yang digunakan pada sistem kelistrikan
merupakan listrik bolak-balik yang berbentuk sinusoidal. Tegangan dan arus listrik
sinusoidal merupakan gelombang yang berulang, sehingga gelombang sinusoidal
mempunyai frekuensi. Frekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang per peristiwa
dalam selang waktu yang diberikan, satuan frekuensi dinyatakan dalam hertz (Hz)
yaitu nama pakar fisika Jerman Heinrich Rudolf Hertz yang menemukan fenomena
ini pertama kali. Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa yang terjadi satu kali

21

per detik, di mana frekuensi (f) sebagai hasil kebalikan dari periode (T), seperti
rumus di bawah ini:
�=

(2.7)

Di setiap negara mempunyai frekuensi tegangan listrik yang berbeda-beda.
Frekuensi tegangan listrik yang berlaku di Indonesia adalah 50 Hz, sedangkan di
Amerika berlaku frekuensi 60 Hz.
2.2.6.4 Daya dan Faktor Daya
Daya adalah suatu ukuran terhadap penggunaan energi dalam suatu waktu
tertentu, di mana:

Keterangan:

=

�
�

P

= daya (Watt)

E

= energi (Joule)

t

= waktu (detik)

(2.8)

Terdapat tiga macam daya listrik yang digunakan untuk menggambarkan
penggunaan energi listrik, yaitu daya nyata atau daya aktif, daya reaktif serta
daya semu. Daya nyata atau daya aktif adalah daya listrik yang digunakan
secara nyata, misalnya untuk menghasilkan panas, cahaya atau putaran motor
listrik. Daya nyata dihasilkan oleh beban-beban listrik yang bersifat resistif
murni (Heinz Reiger, 1987). Besarnya daya nyata sebanding dengan kuadrat
arus listrik yang mengalir pada beban resistif dan dinyatakan dalam satuan Watt
(Sanjeev Sharma, 2007), di mana:

22

Keterangan:

= �2

P

= daya (Watt)

I

= arus listrik (Ampere)

R

= tahanan (Ohm)

(2.9)

Daya reaktif dinyatakan dengan satuan VAR (Volt Amper Reaktan) adalah
daya listrik yang dihasilkan oleh beban-beban yang bersifat reaktansi. Terdapat dia
jenis reaktansi, yaitu reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif. Beban-beban yang
bersifat induktif akan menyerap daya reaktif untuk menghasilkan medan magnet.
Contoh beban listrik yang bersifat induktif antara lain transformator, motor induksi
satu fasa maupun tiga fasa yang bisa digunakan untuk menggerakkan kipas angin,
pompa air, lift, escalator, kompresor, konveyor dan lain-lain. Beban-beban yang
bersifat kapasitif akan menyerap daya reaktif untuk menghasilkan medan listrik.
contoh beban yang bersifat kapasitif adalah kapasitor (Heinz Reiger, 1987).
Besarnya daya reaktif sebanding dengan kuadrat arus listrik yang mengalir pada
beban reaktansi di mana (Sanjeec Sharma, 2007):
= �2�

Keterangan:

� = �� − ��

Q

= daya (VAR)

X

= reaktansi total (Ohm)

��

= reaktansi induktif (Ohm)

��

= reaktansi kapasitif (Ohm)

(2.10)
(2.11)

23

Daya semu adalah penjumlahan secara vector antara daya aktif dan daya
reaktif, di mana:
=

+

(2.12)

Daya semu dinyatakan dengan VA (Volt Ampere) adalah hasil kali antara tegangan
dan arus listrik yang mengalir pada beban, di mana:

Keterangan:

= ��

(2.13)

S

= daya semu (VA)

V

= tegangan (Volt)

I

= arus (A)

Hubungan ketiga buah daya listrik yaitu daya aktif P, daya reaktif Q, serta
daya semu S, dinyatakan dengan sebuah segitiga, yang disebut segitiga daya (B. L.
Theraja, 1984) Berikut gambar 2.7 yang menjelaskan tentang segitiga daya.

Gambar 2.7. Segitiga Daya
(Sumber: file:///C:/Users/alfarobi/Downloads/Documents/jtptunimus-gdl-noviariant-5926-3bab2.pdf)

Dari gambar segitiga daya tersebut, hubungan antara ketiga daya listrik
dapat dinyatakan sebagai berikut:

24

=√

2

+

= cos �

2

(2.15)

= �� cos �

(2.16)

= sin �

= �� sin �

� �= �=

(2.14)

(2.17)
(2.18)
�

(2.19)

� adalah sudut antara daya aktif dan daya semu S, sehingga

� �

didefinisikan sebaga faktor daya (power factor, pf). Untuk beban yang bersifat
induktif, pf lagging di mana arusnya tertinggal dari tegangannya. Sementara untuk
beban yang bersifat kapasitif, pf leading di mana arusnya mendahului tegangannya.

2.2.7 PENYUSUTAN ENERGI PADA JARINGAN DISTRIBUSI
Rugi-rugi atau biasa dikatakan sebagai susut energi merupakan fenomena
yang umum terjadi dimana suatu sistem tidak mungkin memiliki efisiensi sebesar
100 %. Artinya selalu ada bagian dari daya yang hilang ketika disalurkan, sehingga
tidak seluruh daya yang dikirimkan dapat sampai pada konsumen. Daya yang hilang
dalam jumlah waktu tertentu dikatakan sebagai energi yang hilang. Penyusutan
energi pada jaringan distribusi ini dapat dibagi menjadi beberapa bagian, antara
lain:
1. Penyusutan energi pada penyulang
2. Penyusutan energi pada transformator distribusi
3. Penyusutan energi pada persambungan (jointing)

25

2.2.7.1 Penyusutan Energi Pada Penyulang
Penyulang merupakan bagian dari sistem distribusi yang berfungsi untuk
menghubungkan antara Gardu Induk (GI) dengan gardu gardu distribusi yang
tersebar di seluruh wilayah pelayanan. Penyulang sendiri dapat dipisahkan menjadi
beberapa bagian, antara lain:
2.2.7.1.1 Konduktor Fasa
Pada bagian penyulang ini konduktor fasa merupakan bagian dari penyulang
yang terbuat dari bahan logam. Umumnya bahan yang digunakan berupa
alumunium dan tembaga. Karena terbuat dari bahan logam, maka konduktor yang
dipakai memiliki nilai resistansi (R) tertentu. Resistansi dari konduktor pada kabel
merupakan bagian penting dari impedansi yang digunakan untuk studi kegagalan
dan studi aliran daya. Resistansi memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap
kapasitas arus yang dapat dibawa oleh kabel. Variabel umum yang mempengaruhi
resistansi adalah suhu dari konduktor tersebut, dapat dikatakan bahwa resistansi
meningkat seiring dengan peningkatan suhu sebagaimana dinyatakan dalam
persamaan berikut:
Rt2 = Rt1
Dimana

+�2
+�

Rt2 = Resistansi pada saat suhu t2, ֯C
Rt1 = Resistansi pada saat suhu t1, ֯C
M = Koefisien temperature untuk material tertentu
= 228.1 untuk alumunium
= 245.5 untuk tembaga

(2.20)

26

Untuk jangkauan suhu yang luas, resistansi akan meningkat hampir linier terhadap
suhu baik pada alumunium maupun pada tembaga. Efek dari suhu terhadap
kenaikan resistansi dapat disederhanakan sebagai persamaan linier sebagai berikut:
Rt2 = Rt1 [1+α(t2 -

t1 ) ]

(2.21)

Dimana
α = Koefisien temperature dari resistansi
= 0.00404 untuk 61.2 % alumunium IACS pada suhu 20 ֯C
= 0.00347 untuk 6201-T81 alumunium alloy pada suhu 20 ֯C
= 0.00383 untuk tembaga hard-drawn pada suhu 20 ֯C
= 0.0036 untuk alumunium-clad steel pada suhu 20 ֯C
Sehingga dari persamaan (2.20) dan (2.21) diatas di dapat hubungan bahwa α =
Yang perlu diperhatikan dalam permasalahan ini adalah ketika jaringan
transmisi masuk ke dalam GI, maka tegangan sistem akan diturunkan dari tegangan
tinggi untuk transmisi (150 kV) menjadi tagangan menengah (20 kV) sehingga
dengan besar daya yang sama, maka penurunan tegangan akan sejalan dengan
kenaikan arus pada sistem. Arus yang besar pada konduktor dapat menimbulkan
rugi-rugi daya yang besar pada konduktor tersebut karena fungsi arus merupakan
fungsi kuadrat pada persamaan daya yang hilang, sebagaimana dinyatakan pada
persamaan berikut:

Dimana

Plosses = I2 R

(2.22)

Plosses = Daya yang hilang pada rangkaian, Watt
I

= Arus yang mengalir pada rangkaian, Ampere

27

= Hambatan pada rangkaian, Ohm

R

Arus dengan besar 4 ampere membuat daya yang hilang 16 kali lebih besar
dibandingkan arus sebesar 1 ampere pada konduktor dengan hambatan yang sama.
Sementara total energi yang hilang akibat terjadinya susut daya ini dapat
diperhitungkan berdasarkan persamaan berikut:
Wlosses = Plosses . t

(2.23)

Dimana
Wlosses = Energi yang hilang, Joule
Plosses = Daya yang hilang pada rangkaian, Watt
t

= Waktu, detik

2.2.7.1.2 Kabel Distribusi
Pada umumnya kabel yang digunakan untuk distribusi terdiri atas konduktor
fasa, kemudian terdapat pelindung yang terbuat dari semikonduktor, isolasi kabel
tersebut, pelindung isolator yang terbuat dari semikonduktor, kawat netral atau
pelindung, dan selubung penutup bagian terakhir atau luarnya. Sebagian besar kabel
distribusi merupakan kabel dengan konduktor tunggal. Terdapat dua jenis kabel,
yaitu kebel dengan netral yang tersusun secara konsentrik yang terbuat dari
alumunium, isolasi padat, dan netral yang tersusun secara konsentrik. Netral
konsentrik terbuat dari beberapa kawat tembaga yang dililit mengitari isolasi.
Netral yang konsentrik merupakan netral yang sesungguhnya. Artinya
kawat netral tersebut dapat membawa arus balik pada sistem pentanahan. Kabel
distribusi bawah tanah untuk kawasan perumahan umumnya memiliki netral yang
konsentrik. Kabel yang dilengkapi netral konsentrik juga digunakan untuk aplikasi

28

saluran utama tiga fasa dan penyaluran daya tiga fasa untuk kebutuhan industri dan
kebutuhan komersial lainnya. Gambar 2.8 contoh penampang kabel distribusi.

Gambar 2.8 Penampang Kabel Distribusi
(Sumber: Buku Skripsi Danang Ramadhianto, 2008)

Sementara itu kabel daya memiliki konduktor fasa yang terbuat dari
tembaga atau alumunium, isolasi padat, dan umumnya pita pelindung tipis yang
terbuat dari tembaga. Untuk keperluan rangkaian distribusi, kabel daya digunakan
untuk aplikasi penyulang saluran utama, penyulang rangkaian dan untuk aplikasi
tiga fasa dengan arus besar lainnya. Selain dua jenis kabel utama tersebut, juga
terdapat kabel untuk keperluan aplikasi dengan tegangan menengah, seperti kabel
daya tiga konduktor fasa, kabel yang tahan terhadap api, kabel dengan fleksibilitas
tinggi, dan kabel bawah laut.
Bagian yang perlu mendapat perhatian utama dari suatu kabel adalah
isolasinya. Beberapa hal kunci yang perlu medapat perhatian di dalam isolasi kebel
adalah sebagai berikut:
a. Konstanta Dielektrik (Permitivitas)

29

Faktor ini mempengaruhi kapasitas dari kabel. Konstanta dielektrik
merupakan perbandingan dari kapasitansi dengan material isolasi terhadap
kapasitansi dengan konfigurasi yang sama di ruang hampa. Kabel dengan
kapasitansi yang lebih besar dapat menarik arus charging yang lebih besar.
b. Resistivitas Volume
Arus bocor yang melalui isolasi merupakan fungsi dari resistivitas
isolasi terha