Studi Pemanfaatan Distributed Generation ( DG ) Pada Jaringan Distribusi

TUGAS AKHIR

STUDI PEMANFAATAN DISTRIBUTED GENERATION (DG)

PADA JARINGAN DISTRIBUSI

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

Oleh :

DONAL SIREGAR

06 0402 086

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

STUDI PEMANFAATAN DISTRIBUTED GENERATION (DG) PADA JARINGAN DISTRIBUSI

Oleh :

06 0402 086 Donal Siregar

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik ELektro

Disetujui oleh : Dosen Pembimbing,

Ir. Sumantri Zulkarnain NIP. 194705031973061001

Diketahui oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,

Ir. Surya Tarmizi, M.Si NIP. 195405311986021102

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

ABSTRAK

Pada saat ini telah banyak dikembangkan sistem pembangkitan energi listrik berdaya kecil dan dibangkitkan dekat dengan pusat-pusat beban. Sistem pembangkitan tersebut dikenal sebagai sistem Distributed Generation (DG).

Sumber energi listrik pada Distributed Generation tersebut sangat banyak

memanfaatkan teknologi renewable energy (energi angin,energi surya,

mikrohidro, panas bumi, biomassa, fuel cell) maupun teknologi non-renewable.

Dalam pemanfaatannya, Distributed Generation dapat dipasangkan pada jaringan

distribusi secara terpisah untuk meningkatkan keoptimalan dan keandalan jaringan distribusi tersebut.

Bertolak dari pemanfaatan Distributed Generation yang cukup besar

tersebut, maka pada Tugas Akhir ini penulis tertarik untuk mengkaji secara lebih luas mengenai pemanfaatan DG secara optimal untuk mendukung kerja dari jaringan distribusi primer di Indonesia.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur, penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala kasih karunia, pengetahuan, tuntunan-Nya selama penulis melaksanakan studi hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat bagi penulis untuk mendapat gelar Sarjana Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul tugas akhir ini adalah :

STUDI PEMANFAATAN DISTRIBUTED GENERATION ( DG ) PADA JARINGAN DISTRIBUSI

Penulis juga menyadari bahwa tanpa bimbingan, bantuan dan dorongan dari berbagai pihak, tugas akhir ini tidak mungkin dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orangtua penulis yaitu, Among O. Siregar dan Inang D. Sihombing yang senantiasa memberikan dukungan, perhatian dan doa yang tak henti-hentinya sehingga dalam keadaan sulit pun tetap memperjuangkan penulis hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

Ucapan terimakasih juga penulis ucapkan kepada :

1. Abangku Juntriman Siregar dan adekku Fera Yunika Siregar yang selalu memberikan dukungan dan cinta yang tulus selalu.

2. Bapak Ir. Surya Tarmizi, MT selaku Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Sumantri Zulkarnain selaku Dosen Pembimbing Penulis yang telah meluangkan waktu dan tempat untuk membimbing dan membantu penulis menyelesaikan tugas akhir ini.

5. Bapak Drs. Hasdari Helmi, MT selaku Dosen Wali Penulis selama menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera Utara yang juga banyak memberi inspirasi, masukan dan dorongan spiritual kepada penulis dalam menyelesaikan studi di Departemen Teknik Elektro FT-USU.

6. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

7. Teman-teman pelayanan di UKM KMK UP FT-USU dan di KMKS yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

8. Semua rekan-rekan di Departemen Teknik Elektro terutama angkatan 2006 yang telah banyak memberi masukan dan arahan dalam hidup dan perkuliahan penulis.

9. Semua pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu per satu, penulis ucapkan terimakasih.

Penulis menyadari bahwa isi dari Tugas Akhir ini memiliki banyak kekurangan. Untuk itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, September 2011

Donal Siregar

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... viii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan dan Manfaat Penulisan ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Metodologi Penulisan ... 3

1.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 2.1 Sistem Tenaga Listrik ... 5

2.2 Komponen Jaringan Distribusi Tenaga Listrik ... 6

2.2.1 Gardu Induk ... 7

2.2.2 Jaringan Distribusi Primer ... 7

2.2.2.1 Sistem Radial ... 8

2.2.2.2 Sistem Hantaran Hubung ... 9

2.2.2.3 Sistem Loop ... 10

2.2.2.4 Sistem Spindel ... 10

2.2.3 Gardu Distribusi ... 11

2.3 Tegangan Distribusi ... 13

2.3.1 Tegangan Menengah (TM) ... 13

2.3.2 Tegangan Rendah ... 13

2.4 Penyusutan Energi pada Jaringan Distribusi ... 14

2.4.1 Rugi- Rugi Saluran ... 15

2.4.2 Rugi- Rugi Transformator ... 16

2.5 Keandalan Sistem Distribusi ... 17

2.6 Usaha Peningkatan Kualitas Sistem Distribusi dengan Distributed Generation ... 18

BAB III DISTRIBUTED GENERATION 3.1 Distributed Generation ... 20

3.2 Sejarah Perkembangan DG ... 20

3.3 Defenisi Distributed Generation ... 21

3.4 Teknologi DG di Indonesia ...22

3.4.1 Sejarah Perkembangan ………... 22

3.4.2 Aplikasi Teknologi DG ………... 24

3.5 Teknologi DG yang Dapat Dikembangkan di Indonesia .…..25

3.5.1 Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ... 25

3.5.2 Teknologi Bahan Bakar Nabati …...27

3.5.3 Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa ...30

3.5.4 Pembangkit Listrik Tenaga Surya ………...31

3.5.5 Pembangkit Listrik Tenaga Angin ...33

3.5.6 Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut ………34

3.6 Pemasangan (Interkoneksi) DG

3.6.1 Sumber Energi Utama ...36

3.6.2 Power Converter ...36

3.6.3 Sistem Interface dan Peralatan Proteksi ...37

3.7 Keuntungan DG ... 38

BAB IVPEMANFAATAN DG PADA JARINGAN DISTRIBUSI 4.1 Pendahuluan ... 39

4.2 Sistem Gardu Induk Tele ………...39

4.2.1 Penyulang Gelas pada GI 150/20 KV Tele ………... 40

4.2.2 Interkoneksi PLTMH Aek Silang pada Penyulang Gelas ...41

4.3 Pemanfaatan PLTMH Aek Silang sebagai Catu Daya Cadangan ...43

4.3.1 Data Teknis pada Penyulang Gelas ...44

4.3.2 Perkiraan Beban pada Penyulang Gelas ... ... 44

4.3.3 Analisis Data ... 45

4.4 Pemanfaatan PLTMH Aek Silang dalam Meningkatkan Kualitas Daya 4.4.1 Data-data yang Diperlukan ……... ... 46

4.4.2 Penyulang Gelas Disuplai GI Tele dan PLTMH Aek Silang ... 47

4.4.3 Penyulang Gelas Disuplai GI Tele ... 49

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 52

5.2 Saran ... 52

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tiga Komponen Utama Penyaluran Tenaga Listrik ... 6

Gambar 2.2 Konfigurasi Jaringa Radial ... 8

Gambar 2.3 Konfigurasi Tie Line (Hantaran Penghubung) ... 9

Gambar 2.4 Konfigurasi Sistem Loop ... 10

Gambar 2.5 Konfigurasi Sistem Spindel ... 11

Gambar 2.6 Gardu Distribusi Jenis Tiang ... 12

Gambar 2.7 Jaringan Distribusi Tegangan Rendah 380/220 V ... 13

Gambar 2.8 Diagram Vektor Daya ... 14

Gambar 2.9 Sistem Distribusi dengan DG ... 19

Gambar 3.1 Bagan Sederhana Pembangkit Tenaga Mikrohidro ... 26

Gambar 3.2 Ilustrasi Konversi Rute Konversi BBN ... 28

Gambar 3.3 Skema Pembangkit Listrik Berbahan Bakar Biomassa ... 30

Gambar 3.4 Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya ... 32

Gambar 3.5 Skema Pembangkit Listrik Tenaga Angin ... 33

Gambar 3.6 Skema Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut ... 35

Gambar 3.7 Interkoneksi DG ... 36

Gambar 4.1 Single Line Diagram Gardu Induk 150/20KV Tele …………... 40

Gambar 4.2 Proses Sinkronisasi PLTMH Aek Silang dengan Penyulang Gelas ... 42

Gambar 4.3 Busbar Sinkronisasi ... 43

Gambar 4.4 PLTMH Aek Silang Mencatu Daya Penyulang Gelas ... 46

Gambar 4.6 Catu Daya Beban Penuh Disuplai oleh GI Tele dan

PLTMH Aek Silang ... 50

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Harga Jual Energi Listrik Pembangkit Skal Kecil Tersebar

Menurut PP No. 31/2009 ……… 23 Tabel 3.2 Pemanfaatan Pembangkitan Minihidro yang Terinterkoneksi pada Jaringan Tegangan Menengah 20 KV di Sumatera uta ………… 25 Tabel 4.1 Data Beban pada Penyulang Gelas Tahun 2011 ………. 44 Tabel 4.1 Konstanta Jaringan / SPLN 64 Tahun 1965 ……… 47 Tabel 4.2 Perbandingan Kualitas Daya pada Penyulang Gelas Akibat

ABSTRAK

Pada saat ini telah banyak dikembangkan sistem pembangkitan energi listrik berdaya kecil dan dibangkitkan dekat dengan pusat-pusat beban. Sistem pembangkitan tersebut dikenal sebagai sistem Distributed Generation (DG).

Sumber energi listrik pada Distributed Generation tersebut sangat banyak

memanfaatkan teknologi renewable energy (energi angin,energi surya,

mikrohidro, panas bumi, biomassa, fuel cell) maupun teknologi non-renewable.

Dalam pemanfaatannya, Distributed Generation dapat dipasangkan pada jaringan

distribusi secara terpisah untuk meningkatkan keoptimalan dan keandalan jaringan distribusi tersebut.

Bertolak dari pemanfaatan Distributed Generation yang cukup besar

tersebut, maka pada Tugas Akhir ini penulis tertarik untuk mengkaji secara lebih luas mengenai pemanfaatan DG secara optimal untuk mendukung kerja dari jaringan distribusi primer di Indonesia.

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Pada saat ini, negara-negara di belahan Eropa dan Amerika telah banyak mengembangkan konsep Distributed Generation (DG) dalam mendukung

kebutuhan energi listriknya. Distributed Generation merupakan sistem

pembangkitan energi listrik berdaya kecil dan dibangkitkan dekat dengan pusat-pusat beban. Sumber energi listrik pada Distributed Generation tersebut sangat

banyak memanfaatkan teknologi energi terbarukan (energi angin, energi surya, biomassa, fuel cell) maupun teknologi non terbarukan (microturbine). Mengingat

Indonesia mempunyai potensi energi alternatif yang terbarukan seperti biomassa, energi angin, energi surya dan energi air maka potensi tersebut perlu dikembangkan. Hal ini sejalan dengan program nasional untuk menciptakan keamanan pasokan energi melalui pemanfaatan energi lokal.

Mengingat Distributed Generation umumnya dibangkitkan dekat dengan

pusat-pusat beban maka dalam pemanfaatannya Distributed Generation dapat

dipasangkan pada jaringan distribusi secara terpisah untuk meningkatkan keoptimalan dan keandalan jaringan distribusi tersebut. Bertolak dari pemanfaatan

Distributed Generation (DG) yang cukup besar tersebut, maka pada Tugas Akhir

ini penulis tertarik untuk mengkaji secara lebih luas mengenai pemanfaatan DG secara optimal untuk mendukung kerja dari jaringan distribusi primer di Indonesia.

I.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian sebelumnya, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :

1. Apa yang dimaksud dengan Distributed Generation (DG) ?

2. Bagaimana pemanfaatan Distributed Generation (DG) dapat memperkuat

jaringan distribusi di Indonesia ?

I.3. Tujuan dan Manfaat Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah :

1. Untuk memberikan pemahaman yang lebih jelas dan terperinci mengenai sistem tenaga listrik.

2. Untuk memberikan pemahaman yang lebih luas mengenai pemanfaatan energi terbarukan sebagai teknologi Distributed Generation (DG) dalam

meningkatkan kerja dari sistem tenaga listrik yang ada.

Adapun manfaat penulisan Tugas Akhir ini adalah :

1. Memberikan informasi mengenai Distributed Generation dan

pemanfaatannya dalam mendukung pengoptimalan sistem tenaga listrik yang ada sekarang.

2. Sebagai referensi tambahan bagi mahasiswa yang ingin mengkaji lebih luas tentang teknologi Distributed Generation.

I.4. Batasan Masalah

Untuk mendapatkan hasil pembahasan yang optimal, maka penulis perlu membatasi masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah :

1. Tugas Akhir ini hanya berfokus pada kajian secara teknis tentang pemanfaatan Distributed Generation (DG) pada jaringan distribusi

primer.

2. Tidak membahas sistem proteksi pada jaringan distribusi primer secara terperinci dan dianggap available 100 %_.

I.5. Metodologi Penulisan

Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Studi Literatur, berupa tinjauan dari buku teks, buku pedoman, artikel, dan dokumen lainnya yang berhubungan dengan Distributed Generation (DG)

dan perkembangan sistem pembangkitan energi terbarukan.

2. Studi Bimbingan, berupa konsultasi dengan dosen pembimbing berkaitan topik bahasan yang menjadi fokus penulisan Tugas Akhir.

I.6. Sistematika Penulisan

Tugas Akhir ini ditulis berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II SISTEM TENAGA LISTRIK

Bagian ini menguraikan tentang sistem energi listrik konvensional meliputi pembangkitan sampai jaringan distribusi.

BAB III DISTRIBUTED GENERATION (DG)

Bagian ini berisi tentang pengertian dan sejarah perkembangan

Distributed Generation serta sumber energi terbarukan di

Indonesia yang dapat dimanfaatkan sebagai Distributed Generation

BAB IV PEMANFAATAN DISTRIBUTED GENERATION (DG)

PADA JARINGAN DISTRISBUSI PRIMER

Bagian ini membahas penempatan DG pada jaringan distribusi primer dan mengkaji pemanfaatannya dalam mendukung kerja dari sistem distribusi primer.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bagian ini berisikan beberapa kesimpulan yang diperoleh dan saran untuk penelitian lanjutan yang berhubungan dengan topik.

BAB II

JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK II.1. Sistem Tenaga Listrik

Struktur tenaga listrik atau sistem tenaga listrik sangat besar dan kompleks karena terdiri atas komponen peralatan atau mesin listrik seperti generator, transformator, beban dan alat-alat pengaman dan pengaturan yang saling dihubungkan membentuk suatu sistem yang digunakan untuk membangkitkan, menyalurkan, dan menggunakan energi listrik.

Namun secara mendasar sistem tenaga listrik dapat dikelompokkan atas 3 bagian utama yaitu :

1. Sistem Pembangkitan

Pusat pembangkit tenaga listrik (electric power station) biasanya terletak

jauh dari pusat-pusat beban dimana energi listrik digunakan. 2. Sistem Transmisi

Energi listrik yang dibangkitkan dari pembangkit listrik yang jauh disalurkan melalui kawat-kawat atau saluran transmisi menuju gardu induk (GI).

3. Sistem Distribusi

Energi listrik dari gardu-gardu induk akan disalurkan oleh sistem distribusi sampai kepada konsumen.

Ketiga bagian utama (pembangkitan, transmisi, dan distribusi) tersebut menjadi bagian penting dan harus saling mendukung untuk mencapai tujuan utama sistem tenaga listrik yaitu penyaluran energy listrik kepada konsumen.

Gambar 2.1 Tiga komponen utama dalam Penyaluran Tenaga Listrik

Sebuah sistem tenaga listrik yang baik harus mencakup : 1. Biaya pembangkitan yang minimal.

2. Dapat memenuhi kebutuhan energi konsumen.

3. Menghasilkan energi listrik yang berkualitas dan andal.

II.2. Komponen Jaringan Distribusi Tenaga Listrik

Sistem distribusi merupakan keseluruhan komponen dari sistem tenaga listrik yang menghubungkan secara langsung antara sumber daya yang besar (seperti gardu transmisi) dengan konsumen tenaga listrik. Secara umum yang termasuk ke dalam sistem distribusi antara lain, :

1. Gardu Induk ( GI )

2. Jaringan Distribusi Primer

3. Gardu Distribusi (Transformator) 4. Jaringan Distribusi Sekunder

II.2.1 Gardu Induk (GI)

Pada bagian ini jika sistem pendistribusian tenaga listrik dilakukan secara langsung, maka bagian pertama dari sistem distribusi tenaga listrik adalah Pusat Pembangkit Tenaga Listrik dan umumnya terletak di pingiran kota. Untuk menyalurkan tenaga listrik ke pusat-pusat beban (konsumen) dilakukan dengan jaringan distribusi primer dan jaringan distribusi sekunder.

Jika sistem pendistribusian tenaga listrik dilakukan secara tak langsung, maka bagian pertama dari sistem pendistribusian tenaga listrik adalah Gardu Induk yang berfungsi menurunkan tegangan dari jaringan transmisi dan menyalurkan tenaga listrik melalui jaringan distribusi primer.

II.2.2 Jaringan Distribusi Primer

Jaringan distribusi primer merupakan awal penyaluran tenaga listrik dari Gardu Induk ( GI ) ke konsumen untuk sistem pendistribusian langsung. Sedangkan untuk sistem pendistribusian tak langsung merupakan tahap berikutnya dari jaringan transmisi dalam upaya menyalurkan tenaga listrik ke konsumen. Jaringan distribusi primer atau jaringan distribusi tegangan menengah memiliki tegangan sistem sebesar 20 kV. Untuk wilayah kota tegangan diatas 20 kV tidak diperkenankan, mengingat pada tegangan 30 kV akan terjadi gejala-gejala korona yang dapat mengganggu frekuensi radio, TV, telekomunikasi, dan telepon.

Sifat pelayanan sistem distribusi sangat luas dan kompleks, karena konsumen yang harus dilayani mempunyai lokasi dan karakteristik yang berbeda. Sistem distribusi harus dapat melayani konsumen yang terkonsentrasi di kota,

PMT150 kV _{PMT20 kV}

150 kV 20 kV

Trafo Daya Trafo Distribusi Trafo Distribusi Trafo Distribusi Trafo Distribusi Trafo Distribusi Trafo Distribusi PMT20 kV

pinggiran kota dan konsumen di daerah terpencil. Sedangkan dari karakteristiknya, terdapat konsumen perumahan dan konsumen dunia industri. Sistem konstruksi saluran distribusi terdiri dari saluran udara dan saluran bawah tanah. Pemilihan konstruksi tersebut didasarkan pada pertimbangan sebagai berikut: alasan teknis yaitu berupa persyaratan teknis, alasan ekonomis, alasan estetika dan alasan pelayanan yaitu kontinuitas pelayanan sesuai jenis konsumen.

Pada jaringan distribusi primer terdapat 4 jenis dasar yaitu : 1. Sistem radial

2. Sistem hantaran penghubung (tie line)

3. Sistem loop 4. Sistem spindel

II.2.2.1 Sistem Radial

Sistem distribusi dengan pola radial seperti Gambar 2.2 adalah sistem distribusi yang paling sederhana dan ekonomis. Pada sistem ini terdapat beberapa penyulang yang menyuplai beberapa gardu distribusi secara radial.

Penyulang

20 kV 20 kV

PMT20 kV PMT20 kV

Pemutus tenaga

Pemutus tenaga

Trafo Daya

Gardu Konsumen (khusus 150 kV

Dalam penyulang tersebut dipasang gardu-gardu distribusi untuk konsumen. Gardu distribusi adalah tempat dimana trafo untuk konsumen dipasang. Bisa dalam bangunan beton atau diletakan diatas tiang. Keuntungan dari sistem ini adalah sistem ini tidak rumit dan lebih murah dibanding dengan sistem yang lain.

Namun keandalan sistem ini lebih rendah dibanding dengan sistem lainnya. Kurangnya keandalan disebabkan karena hanya terdapat satu jalur utama yang menyuplai gardu distribusi, sehingga apabila jalur utama tersebut mengalami gangguan, maka seluruh gardu akan ikut padam. Kerugian lain yaitu mutu tegangan pada gardu distribusi yang paling ujung kurang baik, hal ini dikarenakan jatuh tegangan terbesar ada diujung saluran.

II.2.2.2 Sistem Hantaran Penghubung ( Tie Line )

Sistem distribusi Tie Line seperti Gambar 2.3. umumnya digunakan untuk pelanggan penting yang tidak boleh padam (Bandar Udara, Rumah Sakit, dan lain-lain).

PMT 150 kV Trafo Daya 150 kV PMT 20 kV 20 kV PMT 20 kV Sakelar Seksi Otomatis Trafo Distribusi PMT 20 kV Sakelar Seksi Otomatis Sakelar Seksi Otomatis Sakelar Seksi Otomatis Trafo Distribusi Trafo Distribusi Pemutus Beban Trafo Distribusi

Sistem ini memiliki minimal dua penyulang sekaligus dengan tambahan

Automatic Change Over Switch / Automatic Transfer Switch, dan setiap

penyulang terkoneksi ke gardu pelanggan khusus tersebut sehingga bila salah satu penyulang mengalami gangguan maka pasokan listrik akan di pindah ke penyulang lain.

II.2.2.3 Sistem Loop

Pada Jaringan Tegangan Menengah Struktur Lingkaran (Loop) seperti Gambar 2.4. dimungkinkan pemasokannya dari beberapa gardu induk, sehingga dengan demikian tingkat keandalannya relatif lebih baik.

Gambar 2.4 Konfigurasi Sistem Loop II.2.2.4 Sistem Spindel

Sistem Spindel seperti pada Gambar 5. adalah suatu pola kombinasi jaringan dari pola Radial dan Ring. Spindel terdiri dari beberapa penyulang

PMT 150 kV

Trafo Daya 150 kV

PMT 20 kV

20 kV

PMT 20 kV

PMT 20 kV

Pemutus Beban

Trafo Distribusi Trafo Distribusi Trafo Distribusi

Trafo Distribusi

Penyulang Langsung

(feeder) yang tegangannya diberikan dari Gardu Induk dan tegangan tersebut berakhir pada sebuah Gardu Hubung (GH).

Gambar 2.5 Konfigurasi Sistem Spindel

Pada sebuah sistem spindel biasanya terdiri dari beberapa penyulang aktif dan sebuah penyulang cadangan (express) yang akan dihubungkan melalui gardu hubung. Pola spindel biasanya digunakan pada jaringan tegangan menengah (JTM) yang menggunakan kabel tanah/saluran kabel tanah tegangan menengah (SKTM).

Namun pada pengoperasiannya, sistem spindel berfungsi sebagai sistem radial. Di dalam sebuah penyulang aktif terdiri dari gardu distribusi yang berfungsi untuk mendistribusikan tegangan kepada konsumen baik konsumen tegangan rendah (TR) atau tegangan menengah (TM).

Gardu distribusi ( Trafo distribusi ) berfungsi merubah tegangan listrik dari jaringan distribusi primer menjadi tegangan terpakai yang digunakan untuk konsumen dan disebut sebagai jaringan distribusi sekunder.

Gambar 2.6. Gardu distribusi jenis tiang

Kapasitas transformator yang digunakan pada transformator distribusi ini tergantung pada jumlah beban yang akan dilayani dan luas daerah pelayanan beban. Gardu distribusi ( trafo distribusi ) dapat berupa transformator satu fasa dan juga berupa transformator tiga fasa.

II.2.4 Jaringan Distribusi Sekunder

Jaringan distribusi sekunder atau jaringan distribusi tegangan rendah merupakan jaringan tenaga listrik yang langsung berhubungan dengan konsumen. Oleh karena itu besarnya tegangan untuk jaringan distribusi sekunder ini adalah 130/230 V dan 130/400 V untuk sistem lama, atau 380/220 V untuk sistem baru.

Tegangan 130 V dan 220 V merupakan tegangan antara fasa dengan netral, sedangkan tegangan 400 atau 380 V merupakan tegangan fasa dengan fasa

Gambar 2.7. Jaringan distribusi sekunder 380/220 V II.3 Tegangan Distribusi

Tegangan untuk jaringan distribusi dapat dibagi menjadi beberapa jenis, antara lain :

II.3.1. Tegangan Menengah (TM)

Tegangan menengah adalah tegangan dengan rentang 1 kV sampai dengan 30 kV. Untuk negara Indonesia menggunakan tegangan menengah sebesar 20 kV. Tegangan menengah dipakai untuk penyaluran energi listrik dari GI menuju gardu-gardu distribusi atau langsung menuju pelanggan tegangan menengah.

II.3.2. Tegangan Rendah (TR)

Tegangan rendah adalah tegangan dengan nilai di bawah 1 kV yang digunakan untuk penyaluran daya dari gardu distribusi menuju pelanggan tegangan rendah. Penyalurannya dilakukan dengan menggunakan sistem tiga fasa empat kawat yang dilengkapi netral. Indonesia sendiri menggunakan tegangan rendah 380/220 V dimana tegangan 380 V merupakan besar tegangan antar fasa dan tegangan 220 V merupakan tegangan fasa-netral.

II.4. Penyusutan Energi pada Jaringan Distribusi

Dalam proses transmisi dan distribusi tenaga listrik seringkali mengalami rugi-rugi daya yang cukup besar yang diakibatkan oleh rugi-rugi pada saluran dan juga rugi-rugi pada trafo yang digunakan. Kedua jenis rugi-rugi daya tersebut memberi pengaruh yang besar terhadap kualitas daya serta tegangan yang dikirimkan ke sisi pelanggan. Nilai tegangan yang melebihi batas toleransi akan menyebabkan tidak optimalnya kerja dari peralatan listrik pada sisi konsumen. Selain itu, rugi-rugi daya yang besar akan menimbulkan kerugian finansial di sisi pengelola energi listrik.

Daya total (kVA) yang dikirimkan dalam jaringan distribusi terdiri dari daya aktif (kW) dan daya reaktif (kVar). Daya aktif adalah daya listrik yang dapat diubah ke bentuk energi yang lain seperti cahaya dan lain-lain. Daya reaktif adalah daya yang diperlukan untuk pembentukan medan magnet.

Diagram vektor hubungan antara daya aktif dan daya reaktif ditunjukkan pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Diagram Vektor Daya

Dari gambar tersebut dapat kita peroleh :

kVA2 = kW2 + kVar2...(2.1) kW = kVA Cos

φ

...(2.2) kVar = kVA Sin

φ

...(2.3)

Daya listrik pada sistem 3 fasa dapat dirumuskan sebagai berikut :

Daya aktif ( P ) = V . I Cos φ ( kW)...(2.4) Daya reaktif ( Q ) = V . I Sin φ ( kVar )... (2.5) Daya total ( S ) = P + jQ ( kVA )... (2.6) S = V . I Cos φ + j V . I Sin φ... (2.7)

II.4.1 Rugi –Rugi Saluran

Jika suatu arus mengalir pada suatu penghantar, maka pada penghantar tersebut akan terjadi rugi-rugi energi menjadi panas karena pada penghantar tersebut terdapat resistansi. Rugi-rugi dengan beban terpusat pada ujung saluran distribusi primer dirumuskan sebagai berikut :

V = I ( R cos φ + X sin φ ) L ... (2.8) P = 3 I2 x R x L ... (2.9)

Sedangkan jika beban terdistribusi di sepanjang saluran distribusi primer, maka rugi-rugi energi yang timbul adalah :

V = (I/2)2 I ( R cos φ + X sin φ ) L... (2.10) P = 3 ( I/2) 2 x R x L ... (2.11)

dimana I = Arus yang mengalir per fasa (Ampere) R = Resistansi saluran per fasa (Ohm/km) X = Reaktansi saluran per fasa (Ohm/km) Cos

φ

= Faktor daya beban

L = Panjang saluran (km)

Pemilihan jenis kabel yang akan digunakan pada jaringan distribusi merupakan faktor penting yang harus diperhatikan dalam perencanaan dari suatu sistem tenaga listrik karena dapat memperkecil rugi-rugi daya.

II.4.2 Rugi – Rugi Transformator

Dalam unjuk kerjanya, trafo memiliki rugi-rugi yang harus diperhatikan. Rugi - rugi tersebut adalah :

1. Rugi-rugi Tembaga

Rugi-rugi tembaga merupakan rugi-rugi yang diakibatkan oleh adanya tahanan resistif yang dimiliki oleh tembaga pada bagian kumparan trafo, baik pada bagian primer maupun sekunder. Rugi-rugi tembaga dirumuskan sebagai berikut :

P_cu = I2 R ... (2.12) dimana I = arus yang mengalir (Ampere)

2. Eddy Current (Arus Eddy)

Rugi-rugi arus eddy merupakan rugi-rugi panas yang terjadi pada bagian inti trafo. Perubahan fluks yang dihasilkan tegangan induksi pada inti trafo (besi) menyebabkan arus berputar pada bagian inti trafo. Arus eddy akan mengalir pada bagian inti trafo dan akan mendisipasikan energi ke dalam inti besi trafo yang kemudian menimbulkan panas. Rugi-rugi arus eddy dapat dirumuskan sebagai berikut :

Pe = Ke . f2. BM2 ... ( 2.13)

dimana Ke = konstanta arus eddy, tergantung pada volume inti

f = frekuensi jala-jala (Hz)

BM= kerapatan fluks maksimum ( Ф/A = Maxwell/ m2)

3. Rugi-rugi Hysterisis

Rugi-rugi hysterisis merupakan rugi-rugi yang berhubungan dengan pengaturan daerah magnetik pada bagian inti trafo. Dalam pengaturan daerah magnetik tersebut dibutuhkan energi. Akibatnya akan menimbulkan rugi-rugi terhadap daya yang melalui trafo. Rugi-rugi tersebut menimbulkan panas pada bagian inti trafo.

Ph = Kh . f2. BM2 ... ( 2.14)

dimana Kh = konstanta histerysis, tergantung pada bahan inti

f = frekuensi jala-jala (Hz)

BM= kerapatan fluks maksimum ( Ф/A = Maxwell/ m2)

Fungsi jaringan distribusi ialah menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari gardu induk distribusi (distribution substation) kepada pelanggan

listrik dengan mutu pelayanan yang memadai. Salah satu unsur dari mutu pelayanan adalah kontinuitas pelayanan yang tergantung pada topologi dan konstruksi jaringan serta peralatan tegangan menengah. Masalah utama dalam menjalankan fungsi jaringan distribusi tersebut adalah mengatasi gangguan dengan cepat mengingat gangguan yang terbanyak dalam sistem tenaga listrik terdapat dalam jaringan distribusi, khususnya jaringan tegangan menengah 20 KV.

Istilah keandalan jaringan distribusi menggambarkan keamanan jaringan distribusi dalam menghindarkan atau meminimalisasi gangguan-gangguan yang menyebabkan pemadaman jaringan distribusi. Penyebab gangguan- gangguan pada jaringan distribusi khususnya jaringan tengangan menengah 20 KV adalah 1. Gangguan akibat alam (petir, angin, hujan)

2. Gangguan peralatan (hubung singkat atau human error)

Keandalan adalah penampilan unjuk kerja suatu peralatan atau sistem sesuai dengan fungsinya dalam periode waktu dan kondisi operasi tertentu.

2.6 Usaha Peningkatan Kualitas Sistem Distribusi dengan Distributed Generation (DG)

Sistem tenaga listrik konvensional membangkitkan listrik dengan skala besar (>100 MW) dan terletak jauh dari pusat beban sehingga memerlukan saluran tenaga listrik yang panjang. Distributed Generation dapat didefenisikan

sebagai sistem pembangkitan skala kecil (< 10 MW) yang diletakkan dekat dengan pusat beban dan dapat diinterkoneksikan dengan jaringan distribusi atau

Beban Beban

Beban

Beban DG

Sistem Transmisi

DG

dioperasikan secara terpisah . Hal ini membuat DG tidak memerlukan saluran-saluran transmisi yang panjang dan gardu induk -gardu induk berkapasitas besar sehingga dapat mencegah pengeluaran modal investasi untuk pembangunan dan pemeliharaan saluran transmisi dan gardu induk tersebut. Selain dapat mencegah rugi-rugi di sepanjang saluran transmisi dan gardu induk (GI), maka kemungkinan terjadinya gangguan di sepanjang saluran transmisi dan gardu induk tersebut dapat ditiadakan sehingga dapat meningkatkan pelayanan jaringan tenaga listrik. Disamping itu, pembangunan DG memerlukan waktu yang relatif lebih singkat apabila dibandingkan dengan waktu yang diperlukan membangun pembangkit listrik konvensional (seperti PLTU atau PLTA).

BAB III

DISTRIBUTED GENERATION 3.1 Distributed Generation (DG)

Distributed Generation seringkali disebut juga dengan on-site generation,

dispersed generation, embedded generation, decentralized generation, atau

distributed eneryi. Secara mendasar, DG menghasilkan energi listrik dari beberapa

sumber energi yang berkapasitas kecil dan dihubungkan langsung pada jaringan distribusi.

3.2 Sejarah Perkembangan DG

Beberapa publikasi yang ada sekarang tentang Distributed Generation

menunjukkan bahwa DG merupakan suatu fenomena baru dan berkembang secara signifikan hampir di seluruh dunia. Namun, analisis dari Lembaga Energy Information Administration di Amerika Serikat menunjukkan bahwa implementasi DG telah berkembang secara drastis pada akhir tahun 1980-an dan pertengahan tahun 1990-an.

Sebenarnya, perkembangan DG dalam tahap awal telah dimulai ketika DG digunakan sebagai co-generator. Penggunaan co-generator dimulai pada masa

tahun 1960-an dan banyak dikembangkan pada lokasi-lokasi industri dengan memanfaatkan panas dari gas buang kondensor (output thermal dari alat pemanas berdaya besar).

Pasar untuk DG terus berkembang. Unit- uni DG terus diuji pada konsumen-konsumen perumahan, industri dan sebagainya sebagai salah satu sumber energi listrik yang mereka butuhkan. Di sisi lain, keuntungan dari DG

menunjukkan potensi yang besar. Dengan perubahan struktur energi listrik yang terus berkembang, saat ini DG telah dimanfaatkan sebagai pembangkitan siaga yang memberi keuntungan pada sistem tenaga listrik sebagai sumber energi pada beban puncak, kehilangan daya pada sistem dan meningkatkan kualitas daya para konsumen. Beberapa perkembangan terus dilakukan dan membuat DG tidak hanya mungkin dilakukan tetapi suatu potensi yang diharapkan.

Perkembangan DG di masa sekarang didukung oleh dua isu utama dalam sistem tenagan listrik pada masa sekarang yaitu :

1. Perubahan kebijakan energi listrik di seluruh dunia dari sistem monopoli menjadi sistem yang lebih kompetitif terkhusus pada sektor pembangkit yang memungkinkan keragaman dalam kepemilikan aset pembangkit sehingga akan adanya persaingan yang mendorong harga energi listrik menjadi lebih murah.

2. Kebijakan lingkungan yang berkelanjutan yang mengharapkan DG dapat membantu mengurangi gas emisi terutama emisi karbon. Pemanfaatan energi DG harus mendorong pengurangan emisi karbon karena umumnya teknologi DG memiliki emisi karbon yang rendah bahkan ada yang emisi karbonnya nol seperti photovoltaic (sel surya).

3.3 Defenisi Distributed Generation

CIGRE telah mendefinisikan Distributed Generation sebagai semua unit

pembangkit dengan kapasitas maksimal berkisar sampai 50 MW dan dipasangkan ke jaringan distribusi. IEEE mendefinisikan Distributed Generation sebagai

dibandingkan pusat-pusat pembangkit konvensional dan dapat dipasangkan hampir pada setiap titik sistem tenaga listrik. IEA (2002) mendefinisikan

Distributed Generation sebagai unit-unit yang menghasilkan energi pada sisi

konsumen atau dalam jaringan distribusi lokal.

Semua definisi di atas menunjukkan bahwa pembangkitan dengan skala kecil yang dihubungkan ke jaringan distribusi dapat dianggap sebagai bagian dari DG. Selain itu, pembangkitan yang dipasangkan dekat dengan sisi beban atau konsumen juga dapat dikatakan sebagai Distributed Generation.

3.4 Teknologi DG di Indonesia 3.4.1 Sejarah Perkembangan

Perkembangan teknologi DG di Indonesia telah berkembang sejak lama seiring dikeluarkannya Peraturan Pemerintah Nomor 10 Tahun 1989 “Tentang Penyediaan dan Pemanfaatan Energi” yang mengijinkan pembelian terhadap kelebihan energi listrik (excess power). Teknologi DG yang banyak digunakan

pada masa itu adalah teknologi cogeneration. Bahkan menurut data penelitian

Energy and Electricity (EERDC), kapasitas terpasang teknologi cogeneration

telah mencapai 834 MW pada tahun 1997.

Perkembangan teknologi DG terus berkembang dengan memfaatkan pembangkit listrik skala kecil (mikrohidro) yang dikelola oleh pihak PLN atau swasta (Independent Power Producer). Sejak tahun 2002, teknologi DG di

Indonesia dikenal sebagai “Pembangkit Listrik Skala Kecil Tersebar” seperti yang tertuang dalam Peraturan Pemerintah Nomor 30 tahun 2002.

Melalui PP Nomor 31/2009, Pemerintah juga mendorong penggunaan

sumber energi baru, terbarukan dan energi primer yang yang lebih efisien untuk

pembangkit tenaga listrik, dan diberikan kesempatan bagi Pembangkit Skala

Kecil Swasta dan Koperasi (PSKSK) untuk menjual tenaga listriknya kepada

PLN. Harga jual tenaga listrik dari PSKSK adalah harga pada titik interkoneksi

dengan Sistem PLN dan harga jual ini disesuaikan setiap tahunnya berdasarkan perhitungan biaya marginal Sistem PLN.

Harga Pembelian (HP) tenaga listrik yang dimaksud adalah

HP = Harga energi/kwh x F ……….. (3.1)

dimana nilai F ditentukan oleh daerah pembelian tenaga listrik oleh PT. PLN

yang didasarkan sebagai berikut :

a. Zona 1, Wilayah Jawa dan Bali, F = 1

b. Zona 2, Wilayah Suamtera dan Sulawesi, F = 1.2

c. Zona 3, Wilayah Kalimantan, NTB dan NTT, F = 1.3

d. Zona 4, Wilayah Maluku dan Papua, F = 1.5

Tabel 3.1 Harga Jual Energi Listrik Pembangkit Skala Kecil Tersebar

menurut PP No. 31/2009

Harga Energi/Kwh

Titik Interkoneksi Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4

Rp 656/kwh Tegangan Menengah 1 1.2 1.3 1.5

Dewasa ini, skema pemanfaatan teknologi DG di Indonesia dibagi atas 2,

yaitu :

1. Skema IPP (Independent Power Producer)

Skema ini berisi perjanjian dimana teknologi DG harus mengirim

tenaga listriknya ke sistem PLN secara kontiniu (24 jam). Skema ini

biasanya memiliki kontrak dalam jangka waktu yang lama (minimal 15

tahun) dan dapat diperpanjang sesuai kebutuhan atas kesepakatan

bersama.

2. Skema Pembelian Excess Power (Kelebihan Tenaga Listrik)

Skema ini berisi perjanjian dimana teknologi DG mengirim kelebihan

tenaga listriknya ke sistem PLN pada waktu-waktu tertentu (biasanya

pada Waktu Beban Puncak). Skema ini biasanya memiliki kontrak

jangka pendek (1 tahun) dan dapat diperpanjang sesuai kebutuhan

atas kesepakatan bersama.

3.4.2 Aplikasi Teknologi DG

Pemanfaatan teknologi DG yang telah banyak dikembangkan di Indonesia adalah teknologi pembangkitan mikrohidro walaupun dewasa ini yang cukup signifikan adalah pembelian kelebihan energi listrik (excess power) dari pihak

industri-industri besar (PLTU). Berikut ini adalah tabe yang menunjukkan aplikasi tekonologi DG berupa pembangkitan mikrohidro yang telah terkoneksi pada jaringan distribusi di daerah Sumatera Utara.

Tabel 3.2 Pemanfaatan Pembangkitan Mikrohidro yang terinterkoneksi pada Jaringan Tegangan Menengah 20 KV di Sumatera Utara Nama Pembangkitan Lokasi Titik

Interkoneksi

Kapasitas ( MW)

Tegangan (KV)

PLTMH Batang Gadis I Madina 20 KV 0.45 0.4

PLTMH Batang Gadis II Madina 20 KV 0.45 0.4

PLTMH Tonduhan I Simalungun 20 KV 0.45 0.4

PLTMH Tonduhan II Simalungun 20 KV 0.45 0.4

PLTMH Kombih I Pakpak 20 KV 1.5 0.4

PLTMH Kombih II Pakpak 20 KV 1.5 0.4

PLTMH Boho Samosir 20 KV 0.2 0.4

PLTMH Aek Raisan I Tap. Utara 20 KV 0.75 0.4

PLTMH Aek Raisan II Tap. Utara 20 KV 0.75 0.4 PLTMH Aek Sibundong Tap. Utara 20 KV 0.75 0.4

PLTMH Aek Silang Humbahas 20 KV 0.75 0.4

3.5 Teknologi DG yang Dapat Dikembangkan di Indonesia

Beberapa jenis teknologi DG yang dapat dikembangkan di Indonesia adalah mikrohidro, bahan bakar nabati, biomassa, energi angin, tenaga surya, energi hybrid (angin dan surya), pasang surut, dan panas bumi.

3.5.1 Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) adalah pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan energi air sebagai penggeraknya, misalnya saluran irigasi, sungai atau air terjun dengan cara memanfaatkan tinggi terjunnya

(head) dan jumlah debit airnya. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sebagai sumberdaya penghasil listrik memiliki kapasitas aliran maupun ketinggian tertentu. Semakin besar kapasisitas aliran maupun ketinggiannya maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.

Pembangkit tenaga mikrohidro bekerja dengan cara memanfaatkan semaksimal mungkin energi potensial air. Energi ini secara perlahan diubah menjadi energi kinetik saat melalui nosel yang ditembakkan untuk memutar sudu-sudu turbin. Energi mekanis dari putaran turbin akhirnya diubah menjadi energi listrik melalui putaran generator. Sketsa sederhana dari sebuah pembangkit tenaga mikrohidro ditunjukkan oleh Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Bagan Sederhana Pembangkit Tenaga Mikrohidro

Karena besar tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pada tinggi jatuh dan debit air, maka total energi yang tersedia dari suatu reservoir air merupakan energi potensial air. Dengan demikian poensi daya air yang

tersedia berdasarkan energi potensial dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut :

PG = ρ . g . Q . Hg... (3.2)

dimana : PG = potensi daya (kW)

ρ = massa jenis (kg/m3) Q = debit aliran air (m3/s)

Hg = head kotor (m)

g = percepatan gravitasi (9,81 m/det2)

Potensi daya listrik yang dapat dibangkitkan adalah :

P = ρ . g . Q . He . Eff ...(3.3)

dimana : P = daya listrik yang keluar dari generator (kW)

He = head efektif (m)

Eff = efisiensi

3.5.2 Teknologi Bahan Bakar Nabati

Biofuel adalah bahan bakar yang diproduksi dari sumber-sumber hayati,

disebut juga BBN. Secara umum biofuel dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis

bahan bakar, yaitu biodiesel, bioethanol, dan biooil. Pengelompokan ini dapat

dikatakan merujuk pada jenis-jenis BBM konvensional dari sumber energi tak terbarukan yang ingin digantikan dengan biofuel. Biodiesel dimaksudkan sebagai

pengganti solar (high-speed diesel) dan minyak diesel industri (industrial

diesel-oil). Bioethanol yaitu etanol yang dihasilkan dari biomassa dimaksudkan sebagai

bahan bakar pengganti bensin. Sedangkan biooil dapat dimanfaatkan sebagai

Mengingat adanya keragaman bahan baku (sisi hulu) dan keragaman bentuk akhir bahan bakar serta segmentasi penggunaannya, bagian terpenting yang harus dilakukan dalam studi kelayakan teknis bahan bakar nabati adalah screening rute produksi. Dalam melakukan identifikasi dan screening rute produksi, kajian dilakukan dari mulai tahapan penanaman, pengolahan bahan baku, pemroduksian, penggunaan, hingga dampaknya terhadap lingkungan. Tujuan dari screening ini adalah memilih rute produksi yang paling layak secara tekno-ekonomis.

Gambar 3.2 Ilustrasi Konversi Rute Konversi BBN

Identifikasi dan screening rute produksi untuk oil processing plant dan

biodiesel plant lebih ditekankan pada upaya untuk menyusun rute konversi

produksi bahan bakar hayati khususnya pure plant oil dan biodiesel. Gambar 3.2

Biodiesel adalah suatu sumber daya yang dapat diperbaharui berasal dari minyak nabati, penggunaanya untuk menggantikan solar dari minyak bumi yang merupakan bahan bakar yang dominan untuk mesin diesel. Pertumbuhan penggunaan biodiesel tumbuh dengan cepat terutama dalam bidang transportasi. Disamping itu biodisel dapat juga digunakan sebagai bahan bakar untuk generator.

Manfaat utama dari biodiesel adalah mengurangi emisi udara yang berbahaya bagi lingkungan dalam pengoperasian pembangkit energi listrik.

Keuntungan dan kerugian pembangkit listrik yang mengunakan minyak nabati antara lain :

a. Keuntungan:

1. Ketersediaan bahan baku memadai seperti: kelapa sawit, jarak, singkong, jagung, dan tebu untuk bioethanol dan biodiesel.

2. Bisa diandalkan sebagai pengganti solar dan bensin. b. Kekurangan:

1. Jalur konversi yang panjang untuk menghasilkan energi listrik. 2. Membutuhkan Tenaga Ahli untuk proses konversi dari bahan baku

menjadi biodiesel dan bioethanol.

3. Sebahagian besar bahan bakunya berasal dari bahan pangan.

4. Meningkatkan beban lingkungan karena adanya perkebunan mono kultur sehingga dapat mengurangi produktifitas tanah dan mengganggu

3.5.3 Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa

Biomassa adalah sebutan yang diberikan untuk material yang tersisa dari tanaman atau hewan seperti kayu dari hutan, material sisa pertanian serta Iimbah organik manusia dan hewan. Energi yang terkandung dalam biomassa berasal dari matahari. Melalui fotosintesis, karbondioksida di udara di transformasi menjadi molekul karbon lain (misalnya gula dan selulosa) dalam tumbuhan. Energi kimia yang tersimpan dalam dalam tanaman dan hewan (akibat memakan tumbuhan atau hewan lain) atau dalam kotorannya dikenal dengan nama bio-energi.

Ketika biomassa dibakar, energi akan terlepas, umumnya dalam bentuk panas. Karbon pada biomassa bereaksi dengan oksigen di udara sehingga membentuk karbondioksida. Apabila dibakar sempurna, jumlah karbondioksida yang dihasilkan akan sama dengan jumlah yang diserap dari udara ketika tanaman tersebut tumbuh. Oleh karena itu kecepatan regenerasi biomassa merupakan salah satu hal terpenting yang menentukan layak tidaknya untuk dimanfaatkan.

Gambar 3.3 Skema Pembangkit Listrik Berbahan Bakar Biomassa Tipe

Secara umum keuntungan dan kerugian pembangkit listrik biomasa yaitu : a. Keuntungan :

1. Sumber energi yang murah dan memanfaatkan limbah tanaman seperti kayu dari hutan, material sisa pertanian serta Iimbah organik manusia dan hewan.

2. Dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti batubara. b. Kerugian :

1. Lokasi ketersediaan biomasa tersebar sehingga susah dilakukan pengumpulan dalam jumlah yang banyak.

2. Kontiniutas ketersediaan biomasa tidak terjamin.

3.5.4 Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Energi matahari merupakan sumber energi penting sejak dahulu kala, dimulai cara memanfaatkan yang primitif sampai teknologi photovoltaic. Matahari melepas 95% energinya sebagai cahaya yang bisa dilihat dan sebaian lagi sebagai yang tidak terlihat seperti sinar infra-red dan ultra-violet. Sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup besar. Berdasarkan data penyinaran matahari yang dihimpun dari 18 lokasi di Indonesia, radiasi surya di Indonesia dapat diklasifikasikan berturut-turut sebagai berikut: untuk kawasan barat dan timur Indonesia dengan distribusi penyinaran di Kawasan Barat Indonesia (KBI) sekitar 4,5 kWh/m2 /hari dengan variasi bulanan sekitar 10%; dan di Kawasan Timur Indonesia (KTI) sekitar 5,1 kWh/m 2 /hari dengan variasi bulanan sekitar 9%. Dengan demikian, potensi energi surya rata-rata Indonesia sekitar 4,8 kWh/m2/hari dengan variasi bulanan sekitar 9%

Gambar 3.4 Skema Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Kelebihan dan kekurangan dari penggunaan energi panas matahari antara lain : a. Kelebihan :

1. Energi panas matahari merupakan energi yang tersedia hampir diseluruh bagian permukaan bumi dan tidak habis (renewable energy).

2. Penggunaan energi panas matahari tidak menghasilkan polutan dan emisi yang berbahaya baik bagi manusia maupun lingkungan.

b. Kerugian :

1. Sistem pemanas air dan pembangkit listrik tenaga surya tidak efektif digunakan pada daerah memiliki cuaca berawan untuk waktu yang lama. 2. Pada musim dingin, pipa-pipa pada sistem pemanas ini akan pecah karena

air di dalamnya membeku.

3. Membutuhkan lahan yang sangat luas yang seharusnya digunakan untuk pertanian, perumahan, dan kegiatan ekonomi lainya. Hal ini karena rapat energi matahari sangat rendah.

4. Sistem hanya bisa digunakan pada saat matahari bersinar dan tidak bisa digunakan ketika malam hari atau pada saat cuaca berawan.

3.5.5 Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator dibagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan. Energi kinetik dari angin ditangkap melalui turbin angin (kincir angin) yang diubah menjadi energi mekanis dan selanjutnya dikonversikan menjadi energi listrik melalui generator listrik.

Kelebihan dan kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin antara lain: a. Kelebihan :

1. Teknologi yang ramah Lingkungan (environmental friendly) dan tidak rumit.

2. Mudah dalam pengoperasianya dan tidak memerlukan perawatan khusus. b. Kekurangn :

1. Butuh biaya yang cukup besar untuk investasi awal.

2. Lokasinya tertentu, didaerah yang kecepatan angin cukup untuk memutar baling-baling.

3. Kecepatan angin yang fluktuatif tergantung pada musim.

3.5.6 Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut

Gerakan naik dan turun air laut yang luas menunjukkan adanya sumber tenaga yang tidak terbatas. Jika beberapa bagian dari tenaga yang besar sekali ini dialihkan ke tenaga listrik, tentu akan menjadi sumber penting bagi tenaga air. Gambaran utama siklus air pasang adalah perbedaan naiknya permukaan air pada waktu air pasang dan pada waktu air surut. Jika perbedaan tinggi ini dimanfaatkan guna mengoperasikan turbin, tenaga air pasang itu dapat dialihkan pada tenaga listrik. Pada dasarnya, hal ini tidak terlalu sukar karena air pada waktu pasang, berada pada tingkatan yang tinggi dan dapat disalurkan ke dalam kolam untuk disimpan pada tingkatan tinggi di situ. Air tersebut juga dapat dialirkan kembali ke laut waktu air surut melalui turbin-turbin, yang berarti memproduksi tenaga. Karena tingkatan permukaan air di kolam tinggi dan permukaan laut rendah,

terdapatlah perbedaan perbandingan tinggi air, yang dapat digunakan untuk menggerakkan turbin-turbin.

Gambar 3.6 Skema Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut

3.5.7 Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

Energi panas bumi adalah energi yang dihasilkan oleh tekanan panas bumi. Energi ini dapat digunakan untuk menghasilkan listrik, sebagai salah satu bentuk dari energi terbarukan. Air panas alam bila bercampur dengan udara karena terjadi fraktur atau retakan maka selain air panas akan keluar juga uap panas (steam). Air

panas dan steam inilah yang kemudian dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit

tenaga listrik. Agar panas bumi (geothermal) tersebut bisa dikonversi menjadi energi listrik tentu diperlukan pembangkit (power plants). Pembangkit yang

digunakan untuk mengonversi fluida geothermal menjadi tenaga listrik secara umum mempunyai komponen yang sama dengan power plants lain yang bukan

berbasis geothermal, yaitu terdiri dari generator, turbin sebagai penggerak generator, heat exchanger, chiller, pompa, dan sebagainya.

3.6 Pemasangan (Interkoneksi) DG

Secara garis besar, interkoneksi pada DG terbagi atas tiga komponen, yaitu

3.6.1 Sumber Energi Utama (Prime Energy Source)

Hal ini menunjuk pada teknologi DG sebagai sumber energi seperti energi surya, angin, mikrohidro, pasang surut dan biomassa. Setiap teknologi DG memiliki karakter yang berbeda-beda dala menghasilkan energi, misalnya tipikal energi yang dihasilkan oleh PV dan fuel cell berupa direct current atau wind

turbin yang tipikal energinya berupa energi mekanis (dihasilkan dari putaran pada

turbin).

Gambar 3.7 Interkoneksi DG 3.6.2 Power Converter

Power converter dalam interkoneksi, berfungsi untuk mengubah energi dari sumber energi utama (prime energy resources) menjadi energi dengan level

Beban local

GRID

CONNECTION (20 KV)

SISI PEMBANGKITAN

Trafo Step-Up

frekuensi tertentu (50Hz - 60Hz). Secara garis besar, ada 3 kategori power converter yang digunakan dalam interkoneksi, yaitu :

1. Generator sinkron 2. Generator induksi 3. Static power converter

Generator sinkron dan generator induksi mengkonversi putaran energi mekanis ke dalam tenaga listrik dan sering disebut dengan routing power converter. Static power converter (biasa dikenal dengan inverter) tersusun atas

solid-device seperti transistor. Pada inverter, transistor mengkonversi energi dari

sumber menjadi energi dengan frekuensi 50-60Hz dengan switching (switch

on-off). Teknologi DG yang dijual di pasaran, kebanyakan telah diintegrasikan

dengan power converter masing-masing. Misalnya fuel cell yang telah

diintegrasikan dengan inverter. Power converter memiliki efek yang besar

terhadap DG pada sistem distribusi. Oleh sebab itu dibutuhkan peralatan interkoneksi untuk menjamin keamanan dan kestabilan operasi. Generator sinkron, generator induksi dan inverter memberikan respon yang sangat berbeda terhadap variasi kondisi dari sistem tenaga.

3.6.3 Sistem Interface dan peralatan proteksi

Peralatan ini ditempatkan sebagai penghubung antara terminal output dari power converter dan jaringan primer. Komponen interkoneksi ini biasanya terdiri atas step-up transformer, metering kadang ditambahkan controller dan relay

proteksi. Dalam komponen ini terkadang terdapat communication link untuk

3.7 Keuntungan Distributed Generation

Dalam banyak penelitian, DG dapat beradaptasi dengan perubahan ekonomi dalam cara yang fleksibel karena ukurannnya yang kecil dan konstruksi yang lebih sederhana dibandingkan dengan pusat-pusat pembangkit konvensional. Menurut IEA, penilaian ekonomi atas nilai fleksibiltas DG sangat memungkinkan dan layak (2002). Sebagian besar DG memang sangat fleksibel dalam beberapa hal seperti operasi, ukuran, dan kemajuan teknologi. Selain itu, DG dapat meningkatkan keandalan sistem tenaga listrik.

Dalam pemasangannya di jaringan distribusi, DG ditempatkan dekat dengan daerah beban dan beberapa keuntungan dalam pemakaian DG :

1. DG memberi keandalan yang lebih tinggi dalam pemanfaatan daya 2. DG sebagai sumer energi lokal dapat membantu untuk penghematan daya

listrik pada jaringan transmisi dan distribusi.

3. Dibandingkan dengan power plants, DG memiliki efesiensi yang lebih

tinggi dalam penyaluran daya. Selain itu, bila dikoneksikan pada jaringan, DG dapat meningkatkan efesiensi sistem karena DG membantu mengurangi rugi-rugi pada sistem.

4. Dalam memproduksi energi listrik, DG bersifat ramah lingkungan. Emisi yang dihasilkan dari produksi energi listrik oleh DG tergolong rendah, bahkan mendekati nol.

BAB IV

PEMANFAATAN DG PADA JARINGAN DISTRIBUSI

4.1 Pendahuluan

Pemanfaatan DG yang akan dibahas pada Tugas Akhir ini berupa pembangkit listrik tenaga minihidro (100 Kw -1000 Kw) yaitu PLTMH Aek Silang yang berlokasi di Kabupaten Humbang Hasundutan, Sumatera Utara. PLTMH Aek Silang ini sendiri langsung diinterkoneksikan pada salah satu penyulang dari Gardu Induk Tele yaitu Penyulang Gelas.

4.2 Sistem Gardu Induk Tele

Untuk mengetahui pemanfaatan PLTMH Aek Silang sebagai DG maka perlu dipahami dahulu konfigurasi jaringan distribusi pada sistem gardu induk Tele. Sumber daya GI Tele disuplai oleh dua sumber yaitu GI Tarutung dan GI Sidikalang dengan tegangan 150 KV. Adapun tujuan penggunaan dua suplai ini yaitu kontinuitas pelayanan tenaga listrik dapat terjaga. Maksudnya, apabila salah satu suplai dari GI mengalami gangguan atau maintenance maka dapat disuplai

oleh GI yang lain.

Dari bus 150 KV, tenaga listrik disalurkan ke transformator daya untuk diturunkan tegangannya dari tegangan transmisi 150 KV menjadi tegangan distribusi 20 KV. Pada sistem GI Tele terdapat 1 buah transformator daya tiga fasa, 150/20 KV, dengan daya 10 MVA. Tenaga listrik dari transformator daya akan disalurkan kepada keempat penyulang (feeder) yang dilayani oleh GI Tele. Keempat penyulang tersebut adalah penyulang Piring, penyulang Gelas,

TRANSMIS Trafo Daya 10 MVA 150 KV GI Incoming CB Incoming Penyulang BUS PENYULANG 20 KV Pemakaian Sendiri (PS) Penyulang Garpu Penyulang Sendok Penyulang Gelas Penyulang Piring PLTMH Aek Silang PLTMH Boho PLTMH Aek Sibundong

penyulang Sendok dan penyulang Garpu. Selain itu, daya juga disalurkan untuk pemakaian sendiri (PS) GI Tele melalui transformator daya 200 KVA.

4.2.1 Penyulang Gelas pada GI 150/20 KV Tele

Penyulang Gelas pada GI Tele merupakan bagian dari sistem distribusi yang menyalurkan tenaga listriknya ke beban yaitu Saluran Tegangan Menengah (SUTM) 20 KV dengan konfigurasi tipe radial. Dari gambar single line diagram

Gardu Induk Tele terlihat bahwa penyulang Gelas ini merupakan salah satu penyulang yang mendapat suplai daya dari Transformator Tenaga 150/20 KV GI Tele yang berkapasitas 10 MVA. Penyulang-penyulang 20 KV tersebut merupakan jaringan tegangan menengah yang terbuat dari jenis kawat terbuka ACSR (Alumunium Conductor Steel Reinforced) sehingga rentan gangguan oleh

alam (hujan, petir, angin, pohon) dan juga manusia.

4.2.2 Interkoneksi PLTMH Aek Silang pada Penyulang Gelas

Selain mendapat catu daya dari sistem gardu induk Tele, penyulang Gelas pun mendapat catu daya tambahan dari 2 sumber pembangkitan yang langsung diinterkoneksikan pada tegangan 20 KV. Aritnya, kedua pembangkitan tersebut dioperasikan secara paralel untuk memenuhi kebutuhan daya di sepanjang saluran distribusi penyulang Gelas. Kedua sumber pembangkitan tersebut berupa pembangkit listrik tenaga minihidro, yaitu PLTMH Aek Silang dan PLTMH Aek Sibundong. Kedua pembangkit listrik minihidro (100KW-1000KW) ini mencatu daya masing-masing sebesar 750 KW.

Interkoneksi PLTMH Aek Silang pada penyulang Gelas harus memenuhi syarat sinkronisasi pada sistem 20 KV mengingat PLTMH Aek Silang secara langsung dipasang pada jaringan distribusi 20 KV. Syarat sinkronisasi tersebut adalah :

1. Output tegangan sistem PLTMH Aek Silang harus sama dengan tegangan distribusi yaitu 20 KV

2. Frekwensi sistem juga harus sama yaitu 50 Hz.

3. Pada saat sinkronisasi, urutan fasa tegangan sistem PLTMH Aek Silang harus sama dengan urutan fasa pada saluran penyulang Gelas. 4. Fasa antara sistem PLTMH Aek Silang harus sama dengan fasa saluran

penyulang Gelas.

Gambar 4.2 berikut ini akan menunjukkan bagaimana sistem PLTMH Aek Silang disinkronisasikan terhadap saluran penyulang Gelas.

PMT

SYNCHRONOUSCOPE

BUSBAR SINKRONISA

Penyulang Gelas

PMT

PLTMH AEK SILANG

Proses sinkronisasi antara PLTMH Aek Silang dengan penyulang Gelas dapat dituliskan sebagai berikut :

1. Garduk Induk Tele mengirimkan tegangan ke Penyulang Gelas dengan kondisi dimana PMT GI dan PMT Gelas 1 dalam posisi ON

2. Tegangan akan sampai ke PLTMH Aek Silang, tetapi PMT Gelas 2 masih harus dalam kondisi OFF.

3. Pada saat bersamaan PLTMH Aek Silang dioperasikan dan siap sinkron/paralel dimana PMT Aek Silang dalam keadaan ON.

4. Aktifkan Synchronouscope, kemudian PMT Gelas 2 segera di-ON-kan

setelah synchronouscope menujukkan keadaan sinkron antara kondisi

penyulang dan keluaran generator PLTMH Aek Silang.

Gambar 4.3 Busbar Sinkronisasi

4.3 Pemanfaatan PLTMH Aek Silang sebagai Catu Daya Cadangan

Salah satu pemanfaatan penting PLTMH Aek Silang pada penyulang Gelas adalah menyediakan sumber energi ketika terjadi kehilangan daya karena gangguan peralatan (transformator daya dan peralatan proteksinya) atau

pemadaman meluas pada grid. Dalam studi ini, penulis mengkaji pemanfaatan PLTMH Aek Silang sebagai sumber daya (power source) dalam menyuplai daya terhadap penyulang Gelas ketika diperkirakan terjadinya kegagalan suplai daya dari busbar 20 KV.

4.3.1 Data Teknis pada Penyulang Gelas

Daerah pelayanan : Dolok Sanggul Panjang Penyulang : ± 30 Km Output PLTMH Aek Silang : 750 KW

Tabel 4.1 Data Beban pada Penyulang Gelas Tahun 2011 Gardu

Induk

Trafo Daya (MVA)

Feeder Daerah Pelayanan

Beban pada Bulan (Amp) Mei Jun Jul Ags Sept

Tele 20 Gelas Dolok

Sanggul

125 130 127 132 130

Data di atas akan dibuat sebagai acuan dalam menganalisis pemanfaatan PLTMH Aek Silang sebagai DG.

4.3.2 Perhitungan Beban pada Penyulang Gelas

Untuk menghitung catu daya yang disuplai oleh penyulang Gelas, maka kita harus menghitung besar beban yang ada pada penyulang Gelas. Dengan memperkirakan bahwa penyulang Gelas mencatu daya beban terpusat yaitu Kabupaten Humbang Hasundutan maka dapat kita pergunakan persamaan di berikut ini, :

Berdasarkan data teknis di atas, kita akan menghitung beban yang dipikul oleh penyulang Gelas. Dalam hal ini, penulis mengambil data pembebanan terbesar yaitu pada bulan Agustus sebesar 132 Ampere.

Tegangan (VL-L) = 20 KV

Cos φ = 0.85 (asumsi)

IL = 132 Ampere

Maka daya beban penyulang Gelas adalah : P (Kw) = IN x 3 x VL-L x Cos φ

= 132 x 1.73 x 20 x 0.85 = 3882.1 Kw

= 3.9 MW

4.3.3 Analisis Data

Menurut penulis, besarnya daya beban pada penyulang Gelas (3.9 MW) merupakan hal yang memungkinkan karena :

1. Penyulang Gelas merupakan catu daya bagi sebuah daerah yang luas dan sedang berkembang yaitu Dolok Sanggul (ibukota Kabupaten Humbang Hasundutan)

2. Panjang penyulang yang berkisar 30 km menunjukkan luasnya daerah pelayanan penyulang Gelas.

Berdasarkan hal tersebut, kontinuitas pelayanan energi listrik menjadi hal yang sangat penting. Dengan perkiraan adanya kegagalan catu daya dari sistem GI Tele, maka keberadaan PLTMH menjadi sesuatu yang berharga. Walaupun hanya dengan produksi daya sekitar 750 KW, PLTMH Aek Silang dapat memberi kegunaan sebagai catu daya cadangan (backup power source) bagi beban-beban

penting yang menuntut kontinuitas pelayanan 100 % seperti rumah sakit dan area-area publik.

Gambar 4.4 PLTMH Aek Silang Mencatu Daya Penyulang Gelas

4.4 Pemanfaatan PLTMH Aek Silang dalam Meningkatkan Kualitas Daya

Kualitas daya menjadi salah satu hal penting dalam penyaluran energi listrik sampai kepada konsumen. PLTMH Aek Silang pada penyulang Gelas dapat meningkatkan kualitas daya di sepanjang saluran penyulang Gelas. Hal tersebut dapat kita analisis sebagai berikut. Dalam analisis berikut ini, penulis akan membandingkan kualitas daya ketika penyulang Gelas mendapat suplai dari GI Tele dan ketika penyulang Gelas mendapat suplai dari GI Tele dan PLTMH Aek Silang.

4.4.1 Data- Data yang diperlukan

Panjang Penyulang : ± 30 Km

Output PLTMH Aek Silang : 750 KW

PLTMH AEK SILANG ( 750 KW )

Penyulang Gelas Rumah Sakit dan _{Area Publik}

BUSBAR 20

PLTMH AEK SILANG ( 750 KW )

Penyulang

Gelas Beban

3.9 MW BUSBAR 20 KV

I

Line

Jenis Penyulang = AAAC 150 mm2 Daya beban Penyulang : ± 3.9 MW

Dalam menganalisisnya, penulis juga menggunakan Tabel 4.2, yaitu untuk dapat menentukan besarnya impedansi saluran penyulang.

Tabel 4.2 Konstanta Jaringan / SPLN 64 Tahun 1965

Luas Penampang (mm2) Impedansi (Ohm/Kms) KHA (A)

XLPE 240 0.098 + j0.133 553

AAAC 240 0.1344 + j0.3158 585

AAAC 150 0.2162 + j0.3305 425

AAAC 70 0.4608 + j0.3572 210

AAAC 50 0.6452 + j0.3678 155

Berdasarkan tabel diatas maka dapat ditentukan impedansi saluran penyulang Gelas, yaitu (0.2162 + j0.3305) Ohm/kms.

4.4.2 Penyulang Gelas disuplai GI Tele dan PLTMH Aek Silang  Perhitungan Jatuh Tegangan pada Titik Akhir penyulang

 Besar Arus saluran:

IL = 132 A (berdasar Tabel 4.1)

 Impedansi total di sepanjang penyulang Gelas R total = R x L

= 0.2162 x 30 = 6.486 Ohm X total = Z x L

= 0.3305 x 30 = 9.915 Ohm

Jatuh tegangan sirkit akhir penyulang Gelas pada saat beban puncak dapat dirumuskan sebagai berikut :

V = 3 x I ( R cos φ + X sin φ ) L ... (4.2) Maka jatuh tegangan pada sirkit akhir penyulang Gelas :

V = 1.73 x 132 ( (6.486 x 0.85) + (9.915 x 0.53) ) = 2.45 kV

 Perhitungan Rugi-Rugi di Sepanjang Saluran  Perhitungan besar rugi-rugi daya aktif

Untuk menghitung rugi-rugi daya aktif di sepanjang saluran dapat dirumuskan sebagai berikut :

P = 3 Ifasa x R2 total ...……….. (4.3) Maka rugi-rugi daya aktif di sepanjang saluran penyulang Gelas sampai pada sirkit akhir penyulang adalah

P = 3 x 132 x (6.486) 2 = 16.659 Kw

 Perhitungan besar rugi-rugi daya reaktif

Untuk menghitung rugi-rugi daya aktif di sepanjang saluran dapat dirumuskan sebagai berikut :

P = 3 x Ifasa x X 2 total ……….... (4.4) Maka rugi-rugi daya aktif di sepanjang saluran penyulang Gelas sampai pada sirkit akhir penyulang adalah

P = 3 x 132 x (9.915) 2 = 38.929 KVar

4.4.3 Penyulang Gelas disuplai GI Tele

Pada saat kondisi penyulang Gelas hanya disuplai oleh GI Tele, maka suplai daya akan bertambah 0.75 MW (PLTMH Aek Silang tidak menyuplai daya pada sistem) sehingga beban yang akan disuplai GI adalah

P

disuplai oleh GI

= P

penyulang

+ P

outputPLTMH Aek Silang

= 3.9 MW + 0.75 MW = 4.65 MW

Maka pada perhitungan selanjutnya kita akan mendasarkan beban yang disuplai oleh GI Tele sebesar 4.65 MW.

BUSBAR 20

PLTMH AEK SILANG ( 750 KW )

Penyulang Gelas _Beban

4.65 MW

I

penyulang

Gambar 4.6 Catu Daya beban Penuh Disuplai oleh GI Tele dan PLTMH Aek Silang

 Perhitungan Jatuh Tegangan pada Titik Akhir Penyulang  Besar Arus beban penyulang :

IL = P(Kw)/ 3 x VL-L x Cos φ

= 4.65 MW / 1.73 x 20 x 0.85 = 158.1 A

 Impedansi total untuk beban sebesar 4.65 MW tidak berubah di sepanjang penyulang Gelas.

R total = 6.486 Ohm X total = 9.915 Ohm

Maka jatuh tegangan pada sirkit akhir penyulang Gelas dengan beban 3.95 MW : V = 3 x I ( R cos φ + X sin φ ) L

V = 1.73 x 158.1 ( (6.486 x 0.85) + (9.915 x 0.53) ) = 2.945 kV

 Perhitungan Rugi-Rugi di Sepanjang Saluran (Beban = 4.65 MW)  Perhitungan besar rugi-rugi daya aktif

Maka rugi-rugi daya aktif di sepanjang saluran penyulang Gelas sampai pada sirkit akhir penyulang adalah

P = 3 x Ifasa x R 2 total P = 3 x 158.1 x (6.486) 2 = 19.952 Kw

 Perhitungan besar rugi-rugi daya reaktif

Maka rugi-rugi daya aktif di sepanjang saluran penyulang Gelas sampai pada sirkit akhir penyulang adalah

P = 3 x Ifasa x X 2 total P = 3 x 158.1 x (9.915) 2 = 46.627 KVar

Berikut ini adalah tabel yang menunjukkan perbedaan kualitas daya akibat pemasangan PLTMH Aek Silang pada Penyulang Gelas

Tabel 4.2 Perbedaan Kualitas Daya Akibat Pemasangan PLMTH Aek Silang

Kualitas Daya Sebelum adanya Pemasangan PLTMH

Setelah adanya Pemasangan PLTMH

Arus beban (Ifasa) 158.1 A 132 A

Jatuh Tegangan 2.95 kV 2.45 kV

Rugi –Rugi Daya Aktif 19.952 kW 16.659 kW Rugi –Rugi Daya Reaktif 46.627 kVar 38.929 kVar

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil data dan uraian pada bab-bab sebelumnya, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Pemanfaatan PLTMH Aek Silang sebagai salah satu aplikasi DG adalah sebagai sumber daya cadangan (backup power source) pada penyulang Gelas.

2. Interkoneksi PLTMH Aek Silang pada penyulang Gelas dapat memperbaiki jatuh tegangan pada titik akhir penyulang sekitar 1.3 KV, mengurangi rugi-rugi aktif saluran sekitar 27.89 KW dan rugi-rugi daya reaktif sekitar 9.38 Kvar. Maka dapat dikatakan kualitas daya pada titik akhir penyulang Gelas akan lebih baik.

5.2 Saran

Saran yang dapat penulis berikan adalah

1. Sebaiknya dilakukan penelitian lebih lanjut dengan mengikutsertakan PLTMH Aek Sibundong dalam setiap analisis mengingat PLTMH tersebut juga diinterkoneksikan pada penyulang Gelas.

2. Sebaiknya dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengkaji keterandalan sistem proteksi penyulang akibat interkoneksi PLTMH Aek Silang.

DAFTAR PUSTAKA

1. Gonen, Turan, "Electric Power System Engineering", john Wiley & Sons, 1987.

2. Hadi, Abdul, "Sistem Distribusi Daya Listrik", Edisi Ketiga, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1994

3. Kadir, Abdul, "Distribusi Dan Utilisasi Tenaga Listrik", Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press), Jakarta, 1982.

4. Stevenson,Jr, William D, "Analisis Sistem Tenaga Listrik", Edisi Kempat Penerbit Erlangga, Jakarta, 1983.

5. Petursson, Pall, Kristjan, "Investigation The Influence of Different Generation Types on Islanding Security Region".(diunduh tanggal 25 Maret 2011) http.www.dtu.dk/upload/centre/cet/studentsprojects/09/mhj.pdf

6. Sukmawidjaja, Maulana, "Perhitungan Profil Tegangan pada Sistem Distribusi Menggunakan Matriks Admintansi dan Matriks Impedansi Bus" (diunduh tanggal 14 April

7. PERMEN ESDM Nomor 31 Tahun 2009 (diunduh tanggal 10 November 2011)

 Besar Arus saluran:

IL = 132 A (berdasar Tabel 4.1)  Impedansi total di sepanjang penyulang Gelas

R total = R x L = 0.2162 x 30 = 6.486 Ohm X total = Z x L

= 0.3305 x 30 = 9.915 Ohm

Jatuh tegangan sirkit akhir penyulang Gelas pada saat beban puncak dapat dirumuskan sebagai berikut :

V = 3 x I ( R cos φ + X sin φ ) L ... (4.2) Maka jatuh tegangan pada sirkit akhir penyulang Gelas :

V = 1.73 x 132 ( (6.486 x 0.85) + (9.915 x 0.53) ) = 2.45 kV

 Perhitungan Rugi-Rugi di Sepanjang Saluran

 Perhitungan besar rugi-rugi daya aktif

Untuk menghitung rugi-rugi daya aktif di sepanjang saluran dapat dirumuskan sebagai berikut :

P = 3 Ifasa x R2 total ...……….. (4.3) Maka rugi-rugi daya aktif di sepanjang saluran penyulang Gelas sampai pada sirkit akhir penyulang adalah

P = 3 x 132 x (6.486) 2 = 16.659 Kw

 Perhitungan besar rugi-rugi daya reaktif

Untuk menghitung rugi-rugi daya aktif di sepanjang saluran dapat dirumuskan sebagai berikut :

P = 3 x Ifasa x X 2 total ……….... (4.4) Maka rugi-rugi daya aktif di sepanjang saluran penyulang Gelas sampai pada sirkit akhir penyulang adalah

P = 3 x 132 x (9.915) 2 = 38.929 KVar

4.4.3 Penyulang Gelas disuplai GI Tele

Pada saat kondisi penyulang Gelas hanya disuplai oleh GI Tele, maka suplai daya akan bertambah 0.75 MW (PLTMH Aek Silang tidak menyuplai daya pada sistem) sehingga beban yang akan disuplai GI adalah

P

disuplai oleh GI

= P

penyulang

+ P

outputPLTMH Aek Silang

= 3.9 MW + 0.75 MW = 4.65 MW

Maka pada perhitungan selanjutnya kita akan mendasarkan beban yang disuplai oleh GI Tele sebesar 4.65 MW.

BUSBAR 20

PLTMH AEK SILANG ( 750 KW )

Penyulang Gelas _Beban

4.65 MW

I

penyulang

Gambar 4.6 Catu Daya beban Penuh Disuplai oleh GI Tele dan PLTMH Aek Silang

 Perhitungan Jatuh Tegangan pada Titik Akhir Penyulang

 Besar Arus beban penyulang :

IL = P(Kw) / 3 x VL-L x Cos φ

= 4.65 MW / 1.73 x 20 x 0.85 = 158.1 A

 Impedansi total untuk beban sebesar 4.65 MW tidak berubah di sepanjang penyulang Gelas.

R total = 6.486 Ohm X total = 9.915 Ohm

Maka jatuh tegangan pada sirkit akhir penyulang Gelas dengan beban 3.95 MW : V = 3 x I ( R cos φ + X sin φ ) L

V = 1.73 x 158.1 ( (6.486 x 0.85) + (9.915 x 0.53) ) = 2.945 kV

 Perhitungan Rugi-Rugi di Sepanjang Saluran (Beban = 4.65 MW)

 Perhitungan besar rugi-rugi daya aktif

Maka rugi-rugi daya aktif di sepanjang saluran penyulang Gelas sampai pada sirkit akhir penyulang adalah

P = 3 x Ifasa x R 2 total P = 3 x 158.1 x (6.486) 2 = 19.952 Kw

 Perhitungan besar rugi-rugi daya reaktif

Maka rugi-rugi daya aktif di sepanjang saluran penyulang Gelas sampai pada sirkit akhir penyulang adalah

P = 3 x Ifasa x X 2 total P = 3 x 158.1 x (9.915) 2 = 46.627 KVar

Berikut ini adalah tabel yang menunjukkan perbedaan kualitas daya akibat pemasangan PLTMH Aek Silang pada Penyulang Gelas

Tabel 4.2 Perbedaan Kualitas Daya Akibat Pemasangan PLMTH Aek Silang

Kualitas Daya Sebelum adanya Pemasangan PLTMH

Setelah adanya Pemasangan PLTMH

Arus beban (Ifasa) 158.1 A 132 A

Jatuh Tegangan 2.95 kV 2.45 kV

Rugi –Rugi Daya Aktif 19.952 kW 16.659 kW Rugi –Rugi Daya Reaktif 46.627 kVar 38.929 kVar

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil data dan uraian pada bab-bab sebelumnya, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Pemanfaatan PLTMH Aek Silang sebagai salah satu aplikasi DG adalah sebagai sumber daya cadangan (backup power source) pada penyulang Gelas.

2. Interkoneksi PLTMH Aek Silang pada penyulang Gelas dapat memperbaiki jatuh tegangan pada titik akhir penyulang sekitar 1.3 KV, mengurangi rugi-rugi aktif saluran sekitar 27.89 KW dan rugi-rugi daya reaktif sekitar 9.38 Kvar. Maka dapat dikatakan kualitas daya pada titik akhir penyulang Gelas akan lebih baik.

5.2 Saran

Saran yang dapat penulis berikan adalah

1. Sebaiknya dilakukan penelitian lebih lanjut dengan mengikutsertakan PLTMH Aek Sibundong dalam setiap analisis mengingat PLTMH tersebut juga diinterkoneksikan pada penyulang Gelas.

2. Sebaiknya dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengkaji keterandalan sistem proteksi penyulang akibat interkoneksi PLTMH Aek Silang.

DAFTAR PUSTAKA

1. Gonen, Turan, "Electric Power System Engineering", john Wiley & Sons, 1987.

2. Hadi, Abdul, "Sistem Distribusi Daya Listrik", Edisi Ketiga, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1994

3. Kadir, Abdul, "Distribusi Dan Utilisasi Tenaga Listrik", Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press), Jakarta, 1982.

4. Stevenson,Jr, William D, "Analisis Sistem Tenaga Listrik", Edisi Kempat Penerbit Erlangga, Jakarta, 1983.

5. Petursson, Pall, Kristjan, "Investigation The Influence of Different Generation Types on Islanding Security Region".(diunduh tanggal 25 Maret 2011) http.www.dtu.dk/upload/centre/cet/studentsprojects/09/mhj.pdf

6. Sukmawidjaja, Maulana, "Perhitungan Profil Tegangan pada Sistem Distribusi Menggunakan Matriks Admintansi dan Matriks Impedansi Bus" (diunduh tanggal 14 April

7. PERMEN ESDM Nomor 31 Tahun 2009 (diunduh tanggal 10 November 2011)