BADAN PERGURUAN NASRANI MEDAN Jl.Kapten Pattinrura hlo.16 Telp.05'l- 4536234 Medn

BADAN PERGURUAN NASRANI MEDAN
Jl.Kapten Pattinrura hlo.16 Telp.05'l - 4536234 Med*n
AS
r-tlt
* "":ei! :

bpnm?***@gmai!.e*m
website : nasra n i-bp.co,icl

PENGELCILA BULLETIN PENDIDIKAN

BADAN PERGURUAN NASRANI MEDAN
Pembina
Kartini B. Sirait/Ketua BPNM

-

ex Officio

Penasehat
PH. BPNM

Penanggung Jawab
Anggota BPNM
Ketua Dewan Redaksi
Prof. DR. lr. Bilter Sirait, MS

Wakil Ketua Dewan Redaksi
Drs. A. S. Panjaitan
Sekretaris Dewan Redaksi
lr. T. M. Napitupulu

Anggota Dewan Redaksi
Prof. DR. lr. Edison Purba
Prof. Drs. Motlan Sirait, MSc, PhD
Drs. R. Malau
Drs. J. Sitohang, MPAK
D. A. Saragih, SE, Ak
Dra. R. Sidebang, PAK
Kepala-kepala Sekolah BPNM

Penerbit

Badan Perguruan Nasrani Medan
Sekretariat
Jhonson Panjaitan
T. Simamora
Alamat Redaksi
No. L6 Telp. 4536234 Medan
Kapt.
Pattimura
Jln.
Pencetak
USU Press

Gedung jl. Universitas No. 9 kampus
F

USU, Medan, lndonesia
Telp. (061) 8213737, Fax (0.51) 8213737

BULETIN PENDIDIKAN
Volume 2, Nomor 2, Oktober 2Ot2

ISSN
ISSN

:2088 - 1819

elektronik : 2088 - L827

DAFTAR ISI

lll

Pengaruh Penanggulangan Kemiskinan Terhadap Kehidupan Sosial dan Ekonomi Masyarakat
untuk Pengembangan Pendidikan Asmina Herawaty Sinaga

47

Korelasi Antara Sikap Ilmiah dengan Penguasaan Konsep Fisika pada Materi Pokok Fluida Statis
Siswa Kelas XI IPA SMA Nasrani I Medan Semester Genap Tahun Pelajaran 201312014
The Correlation Between Scientific Attitude with Physics Concepts Mastery on The Subject Matter
of Static Fluid Class XI IPA SMA Nasrani I Medan of Even Semester of Academic Year 201312014

Bajongga Silaban

5l

Perolehan Kembali Kitosan Terkompleks Besi (II) Menggunakan Pengkelat Sitrat dan Oksalat
Recovery Complexes Chitosan of Feurum (II) using Chelating Citric and Oxalic
Pantas Silaban

Mutu Pendidikan Tanggungjawab Bersama K Br Sirait, R.Malau, dan Bilter A. Siruit

69

Perhitungan Pendekatan Rugi-Rugi Daya dan Tegangan pada Jaringan Tegangan Rendah

Leonardus Siregar ......

74

Implementasi Komunikasi Interpersonal Pimpinan di Perguruan Tinggi Cendana Medan

Mangihut Tampubolon ................

Mineral Tubuh, Fungsi dan Efeknya Agnes Imelda

Manurung

..

93

Penjadwalan Utang Menurut Undang-Undang No. : 37 Tahun 2004Tentang Kepailitan
Sada

Arih

Sembiring

Petunjuk Penulisan Naskah untuk Buletin Pendidikan

97

BPNM.

103

ill

Buletin Pendidikan Badan Perguruan Nasrani Medan

PERIIITUNGAN PENDEKATAN RUGI.RUGI DAYA
DAN TEGANGAN PADA JARINGAN TEGAI\GAN RENDAH
Leonardus Siregar
Dosen Tetap Prodi Teknik Elektro Univ. HKBP Nommensen Medan

Ahstract
the
Calculate the losses in the secondary distribution network is very complicated, because the current flowing along
formula
this
on

Based
assumptions.
some
using
by
formula
in
the
a
decline
that
created
network is not as great. For
in
the power losses in the network can be calculated. If the loads are connected to the three-phase system is not
causing
flows,
balance, then the sum ofthe three phase currents are no longer equal to zero, or the zero wire current
power losses in the wire. This is what makes the overall power loss in the network are getting more than is allowed'
in this study of the current measured at each phase wire and also large currents in wires zero. The measurement

results are used of course is the result recorded by the District Sibolga Branch PLN Buts Tapian Nauli.

Keywords: unbalqnced loading, power losses, voltage drop, load evenly distributed
1.

PENDAHULUAN

2. TINJAUAN PUSTAKA

Sistem daya listrik tiga phasa selalu 2.1. Pembebanan Jaringan Distribusi
Tegangan Rendah
dirancang sedemikian rupa, sehingga beroperasi
Dari sekunder transformator dihubungkan
dengan beban-beban setimbang. Namun dalam
jaringan
sepanjang beban yang dilayani'
dengan
prakteknya hal itu tidak dijumpai, terutama untuk
Jaringan ini ditopang dengan tiang-tiang listrik
beban-beban satu fasa seperti beban rumah

tangga. Dengan demikian dapat dinyatakan bahwa
pembebanan dari suatu trafo sekunder adalah
sistem tidak setimbang.

dengan

jarak tertentu dan

beban'beban

dihubungkan ke jaringan di tiang-tiang penopang

tersebut.

Beban yang dihubungkan ke jaringan
Pada sistem tidak setimbang, jumlah
ketiga arus fasa tidak sama dengan nol, sehingga tegangan rendah adalah beban rumah tanggayang
ada arus yang mengalir pada kawat netral. Arus dihubungkan dari tiang penopang. Tentu beban
ini tentu menimbulkan rugi-rugi daya pada kawat yang terhubung ke setiap fasa dibuat sedemikian
sehingga pembebanan dari masing-masing kawat

netral tersebut.
fasa menjadi sama atau setimbang.
sepanjang
yang
di
mengalir
Besar arus
Ada dua macam pembebanan dari kawat
kawat jaringan tidaklah sama, karena beban-beban
jaringan
ini yaitu pembebanan terpusat dimana
hanya dihubungkan pada tiang-tiang penopang
jaringan saja. Jidi dapat dikatakan bahwa besar semua beban yang ada dihubungkan pada satu
u*, pada plong pertima lebih besar dari besar titik. Jenis pembebanan yang kedua adalah beban
terdistribusi merata, artinya bahwa beban-beban
arus di plong tedua, dan seterusnya semakin kecil
dihubungkan pada titik tertentu dengan jarak yang
rugihingga plong terakhir. Sementara besarnya
jaringan
adalah sama. Secara umum bahwa pembebanan dari

*gi-yuttg terjadi di sepanjang
jaringan tegangan rendah adalah pembebanan
jaringan.
tcuaOrat arus dikali tahanan total kawat
Karena besar arus berbeda-beda di sepanjang terdistribusi merata.
jaingan, maka sangat sulit menghitung rugi-rugi
2.2. Rugi-Rugi Daya dan Jatuh Tegangan
daya keseluruhan dari kawat tersebut.
Bila semua kawat jaringan terdiri dari
dalam
Untuk menghitung rugi-rugi daya
dan
ukuran yang sama dengan tahanan
penelitian ini akan diturunkan suatu rumus dengan bahan
menggunakan beberapa asumsi. Dengan kawat Rp, maka rugi-rugi daya pada jaringan
demikiam sebagai hasil perhitungan yang distribusi tiga fasa dapat ditulis dalam bentuk :
diperoleh bukanlih hasil sebenarnya akan tetapi lP: Ifr Rk + I3 & + I+ Rk + Is2 R............. (1)
merupakan hasil

pendekatan.

dimana
AP : rugi-rugi daya total pada jaringan (watt)
R1 : resistansi kawat jaringan (Ohm)
Ip, Is, 11, Ie = besar arus pada masingmasing

kawat (A)

74

Buletin Pendidikan Badan Perguruan Nasrani Medan

setimbang, maka jumlah arus fasa
sama dengan nol, atau arus Is : 0, sehingga rugirugi daya pada kawat netral sama dengan nol dan
besar arus pada ketiga fasa adalah sama. Bila Ip :
Is : Ir: I, maka :

Y*Yt _ x-)(1
Yz-Vt xz-xt
y-lr : *-o
In-lr L-0

Bila beban

AP:

3I2

atau

v:

Rk

Q)
Jatuh tegangan (drop voltage) pada jaringan dari
masing masing phasa adalah
-h

- Ir)
L

*Ir

:

AvR: Lzk

AVr: I, Zo .Vr:

x(ln

maka
Zu

(4)

dengan

AVr, AVn, AV* :

jatuh tegangan pada pasa R,

S

dan T

Rumus rugi-rugi pada jaringan distribusi sekunder
seperti dinyatakan dalam persamaan (2) dan (3)
berlaku untuk beban hubungan bintang 4 kawat,
hubungan bintang 3 kawat maupun hubungan
delta.

Rugi-rugi daya dan rugi-rugi tegangan
pada jaringan distribusi yang dinyatakan pada
gambar 1, dapat diturunkan seperti di bawah ini.
Perubahan rugi-rugi daya sebagai fungsi
perubahan tahanan (dr) adalah
dAP : I(x)z dr
dengan

-dx p;
dr:

2.3. Beban Setimbang Terdistribusi Merata
Pada gambar I diberikan contoh distribusi

sehingga

arus pada fasa R dari sistem distribusi tiga fasa,

dAP

dimana beban yang terhubung adalah beban-

Dengan mengintegrasikan persamaan (5), maka
rugi-rugi daya total pada jaringan sepanjang L

beban satu fasa setimbang terdistribusi merata.

Gambar

i't

I(*)'p

..................... (s)

*

adalah

L+
i,

:

m:
i.

dx

ot'r1x;'z 'A

r' x]2dx
: ltt
i L.-lrrtr'-!+
: p# (112 + I11,, + Ifr)

in

1. Contoh Distribusi Arus

Beban
Setimbang Terdistribusi Merata

Distribusi arus yang mengalir melalui
jaringan sepanjang L dari contoh yang diberikan
pada gambar 1, dapat dianggap sebagai mana
dinyatakan persamaan garis y : I(x), seperti
ditunjukkan pada gambar 2.
v

maka

oP:i(ri+ rlrn+ rfr)R
di mana

(6)

R:pi

Karena beban setimbang dan jika tahanan kawat
jaringan dari ketiga kawat fasa adalah sama,
sehingga rugi-rugi daya total pada jaringan
distribusi yang beban-bebannya terdistribusi
merata adalah

(r?

+

j

fl? + Iltn + Ii) R
Ilrn + ril R........... (7)

APtotur::.

:

dimana

Gambar

2.2. Asumsi Distribusi Arus

Pada

Jaringan Fasa R
Garis lurus y: I(x) melalui titik (0,Ir) dan
titik (L,I"). Dengan menggunakan persamaan garis
lurus melalui dua titik, maka persamaan garis y:
I(x) dapat diturunkan sebagai berikut.

APtot6 : rugi-rugi daya total dari satu
jurusan pembebanan suatu trafo
11 : arus pada plong pertama (A)
In : arus pada plong terakhir (A)
R: tahanan kawat jaringan sepanjang L (Ohm)
Jika impedansi dari jaringan hanya terdiri dari
resistansi, maka perubahan jahrh tegangan sebagai
fungsi perubahan tahanan adalah:
dAV : I(x) dr
atau

75

Buletin Pendidikan Badan Perguruan Nasrani Medan

d^v:

r(x)af

....(8)

Dengan mengintegrasi persamaan (8), maka rugi
rugi tegangan pada jaringan sepanjang L adalah

^v

aPR: J tre, *

aPs: i 43, *
aPr: i A?, *

:it'[Ill!ju]0.

LV:%(Ir+I")R..............

APo: i(to2r+ Iorlor,+ Io'")nn

(9)

dengan

dengan

jatuh tegangan pada jaringan sepanjang L

(Volt)
2. 4. Beban Tidak Setimbang Terdistribusi Merata
Pada gambar 3 diberikan contoh distribusi arus
pembebanan yang terdistribusi merata pada
masing-masing fasa R, S, T dan kawat nol0.

**m-*--]
r"

f^

lo,

lo.

f"

loa

lsr

lo"

R,:p?

f1

n':of

dimana

:

Lt,Lz,Lz,Lo

panjang jaringan fasa R, S, T dan

kawat netral

Rr, Rz, R3, Ro : tahanan kawat fasa R, S, T dan
kawat netral
Rugi-rugi daya total pada jaringan dari sistem
distribusi merata beban tidak setimbang adalah
APtotul: APp + APs + APr + APo
Ipllpn + Ifr,') Rr + 5
Ufrt

+

IsrtR,,

:i

f1

Iorlor,

+

1_

+

i Oir *

I11Ia,,

+ ri,) n,

+

!
5

I02J R{ ............ (10)

Jatuh tegangan total pada masing masing jaringan
fasa R, S dan T adalah

lt.
Ia

0ffi----------{AA
tl

+

*

+ I("; n,

r.

(l3r
lt,

;

*,:o* ; n":of

(t3,

1..

r"

r"

+ Ifrn) Rr
Isrtnn + I3,) n,
Irrtr,, + Ir2n) R3
Inrtn,,

Dan rugi-rugi daya pada kawat nol adalah

maka

r"

day a pada masing-masing fasa adalah

: t'11*1 ,.f

:zpf,t'+t.;
4y :

Dengan cara yang sama seperti dilakukan pada
beban setimbang terdistribusi merata, rugi-rugi

V'l,V--J

In.
In,
ln.
Inr
Gambar 3. Contoh Distribusi Arus Beban Tidak
Setimbang Terdistribusi Merata

Bila diasumsikan faklor kerja dari beban
yang terhubung pada setiap fasa sama, bahan dan
luas penampang kawat jaringan sama, distribusi
arus yang melalui penghantar untuk setiap fasa
dari sistem yang diberikan pada gambar 3, adalah
seperti ditunjukkan pada garnbar 4.

avR:%(I^t+In")Rr

AVs :

Yz (I"t + Is") &
AVr:%(Irt+Ir")&

di mana

AVp, AVs, AVr
fasa R, S dan T
3. METODE

:

(11)

tegangan efektif pada jaringan

PENELITIAN

3.t. Pengamatan di Lapangan
Rugi-rugi daya pada jaringan distribusi
sekunder di kawasan PLN Wilayah II Cabang
Sibolga Kecamatan Tapian Nauli dapat dipelajari
dari data yang ada di lapangan, yaitu :
1. Pengukuran (timbangan) arus beban pada
terminal sekunder trafo untuk setiap jurusan
pembebanan

2. Jenis konduktor yang digunakan

sebagai

jaringan

3. Panjang
(d)

q

Gambar 4. Asumsi Distribusi Arus Beban Pada
Kawat Jaringan

jaringan per satu jurusan.

Dari data di atas dapat dihitung rugi-rugi
daya padajaringan fasa dan pada jaringan kawat
netral. Untuk mencapai hasil yang dimaksud
diperlukan beberapa asumsi-asumsi mengenai

di lapangan.
Dengan adanya asumsi tersebut kemudian

keadaan jaringan yang sudah ada

76

Buletin Pendidikan Badan Perguruan Nasrani Medan

diturunkan flImus rugi-rugi pada satu kawat, dan
dengan menggunakan rumus ini rugi-rugi daya
total dari sistem dapat diperoleh.
3.2. Asumsi-Asumsi

Dalam perhitungan rugi-rugi daya pada
jaringan dengan adanya arus yang mengalir pada
kawat netral di kawasan PLN kota Sibolga,
diambil beberapa asumsi, antara lain
1. Distribusi arus beban yang terhubung pada
jaringan adalah seperti ditunjukkan pada
gambar 5, dimana pada tiang akhir beban
(ujung jaringan) tidak ada arus.
v
(o,lr)

Gambar 5. Distribusi Arus Pada Jaringan

2.

adalah

Faktor kerja dari semua beban yang
terhubung ke jaringan adalah sama

3.

Konduktor yang digunakan sebagai kawat
jaringan terbuat dari bahan yang sama
Ukuran diameter dari setiap kawat
jaringan adalah sama
Panjang jaringan dari setiap jurusan

4.
5.

Wilayah II Cabang Sibolga. Kecamatan Tapian
Nauli, secara umum dapat dinyatakan bahwa :
o Kawat penghantar yang dipakai sebagai
jaringan adalah jenis aluminium conductorHard Drawn
o Ukuran diameter konduktor : 2 AWG : 35
mm'
. Panjang jaringan dari pembebanan trafo untuk
satu jurusan terdiri dari 12 plong
o Panjang satu plong ataujarak antara satu tiang
ke tiang lainnya rata-rata 50 meter
. Banyak jurusan per satu gardu rata-rata 2
jurusan
Dari data di atas, tahanan kawat jaringan
dari setiap jurusan pembebanan trafo dapat
dihitung sebagai berikut.
Panjang jaringan L : l2 plong x 50 m/plong :
600 m, tahanan dari aluminium conductor hard
drawn dengan ukuran 2 AWG:0,960 Ohm/km,
sehingga tahanan kawat jaringan sepanjang L

R:600mx0,960Ohrr/km

:

0,576 Ohm
Dari persamaan 12, rumus rugi-rugi daya

pada satu kawat jaringan dari setiap kawat
jaringan dari setiap jurusan pembebanan trafo
yang digunakan di kawasan PLN Cabang Sibolga,
Kecamatan Tapian Nauli adalah

m

pembebanan adalah sama.

3.3. Rumus Rugi-Rugi

dan

Berdasarkan gambar 5, dan asumsiasumsi yang disebutkan pada sub-bab 3.2, rumus

rugi-rugi pada satu kawat jaringan

dapat

diturunkan sebagai berikut. Arus di ujung jaringan
In : 0, sehingga persamaan (7) dan (8) ditulis

:lrf

n
:t o,r9211 watt

:

0,192(tfr, + t!, + If, + I3r) ....... (14)
Dan rugi-rugi tegangan pada masing-masing fasa
adalah AV: % Ir R
: 0,288Ir
(1 s)
APtotur

n

.............. (12)

4. ANALISA PBRIIITUNGAN

AV: j rt n

............... (13)

4.1. Data Pengukuran Arus
Pengukuran (timbangan) arus beban pada

m:Irf
dan

dimana

AP

:

AV :

Ir :
R

Rugi-rugi daya pada satu kawat jaringan
(watt)

jatuh tegangan di ujung jaringan dari
masing-masing fasa (Volt)

terminal sekunder trafo untuk setiap jurusan
pembebanan di kawasan PLN Wilayah II Cabang
Sibolga, Kecamatan Tapian Nauli adalah seperti
dinyatakan pada tabel l.
Tabel

Tahanan kawat jaringan sepanjang L

(ohm)
Dari pengam atan y ang dilakukan terhadap
pembebanan trafo distribusi sekunder, yang
tercantum dalam Rayon Card di kawasan PLN

Sekunder

Trafo

Arus pada plong pertama atau terminal
sekuder trafo (Arnp)

1. Timbangan Arus Terminal

No.
I
2

Kode

trafo

ML 04
,N{L 0s

I* (A) Is (A) Ir (A) h (A)
20
45
20
20

30
30
30
30

20
30
45
30

l5

15

l0

6
8

8.5

t0
6
77

Buletin Pendidiksn Badan Pergtruan Nasrani Medan

ML 06

-t

4

PG OI

5

PG 02

PG 03

6

50

20

50
30.
35
60
43
22

20
25

40

48
20

15

MT

7

PR OI

8

I

PR 02

t0

RS

2A

30
30
50

6s
28
45

KL

l1
4.2.

30

15

20
40
30
50

14

40

5

20
25
30
30
20
20

B

8

,|
,7

6

t0

7

15

10

20
40

20
20
20

5

55
43

6,9
5
1

1.8

18.3

6,5
4

In:20A I Is:30A
Ir:20A ; Is=6A
Apto,ur : 0,192(202 + 302 + 202 + 62)
: 0,192(17 36) : 333,312 W att

Jatuh tegangan sepanjang jaringan dari masing5,76 Volt
8,64 Volt
5,76 Volt

AVr : 0,288 ir: 0,288 (20) :
Dengan cara yang sama seperti di atas
dilakukan perhitungan untuk setiap jurusan
pembebanan trafo distribusi, dan hasilnya
dinyatakan pada tabel 2.
dan

n

1

Kode

APror"t

AVn

AVs

AVr

trafo

(Watt)

(Volt)

(Volt)

ffolt)

5.76

8.64

ML 04

333.312
746.688
6s2.272

t2.96

l12,512

s.76
5.76
4.32

8.64
8.64
8,64
4-32

5.76
8,64

732.6',

r4.4

5"76

1074.4

14.4

5.76

2.88
8.64
14.4

"1.2

!1,52

2

ML 05

J

ML 06

4

78

PG OI

441.6

PR 02

7.2

6.336

14.4

11,52

203,7r"

13.824
s.76

8,64
8,64
5.76
5.76
2.88
4"32

2t6

4.32
8.64
5.76

331.2
565,94

8.64
8"64

tl.52

5;76

723.07',.

t4.4

8.352

s.76

1591 .5

18.72
8.064
12"96

8.64

15.84

10

RS

787.s84

11

KL

1004.7
283-3',

fllR^,^r :

t4.4
5;76
5;16

5.76

r0.944 t2.384

4.32

14.4

7.430

8,64

s.270

t4.930,522 W4tt

kawasan PLN Cabang Sibolga
Kecamatan Tapian Nauli adalah 14'930,522 watt
atau sekitar 15 KW.
Jatuh tegangan pada setiap jaringan
paling besar terjadi pada jaringan sekunder trafo
PR 02 sebesar L8,'72 Volt. Sesuai dengan

Oistribusi

di

peraturan

PLN, bahwa toleransi

kenaikan

o/o

daitegangan nominal (220
i.guttgun adalah I0
Vottl, yaitu sebesar 22 volt. Menurut perkiraan
perhitungan yang dilakukan bahwa tegangan jatuh

yang terjadi masih dalam batas toleransi yang
diizinkan.
5.

KESIMPULAN
listrik tiga fasa yang dibebani
dengan beban setimbang, jumlah ketiga
arus fasa sama dengan nol. Akan tetapi bila
dibebani dengan beban tidak setimbang,
maka jumlah ketiga arus fasa tidak sama
dengan nol atau ada arus yang mengalir
pada kawat netral. Besarnya arus yang

1. Sistem tenaga

mengalir pada kawat netral tergantung pada

Tabel2. Hasil perhitunga rugi-rugi daya
No.

9

5.76

Dari tabel 2, diperoleh bahwa jumlah
rugi-rugi daya total pada seluruh jaringan trafo

rugi-rugi pada jaringan trafo distribusi di kawasan
PLN Wilayah II Cabang Sibolga Kecamatan
Tapian Nauli. Data yang digunakan adalah data
arus beban puncak pada pukul 20.00 Wib.
Timbangan arus pada terminal sekunder trafo ML
04 adalah:

AVs:0,288Is:0,288 (30):

PR OI

5

25-8

: 0,288 (20) :

8

s.76

755.1
831.1
681,401

MT

5

Ilasil Perhitungan
Berikut ini diberikan contoh perhitungan

masing fasa adalah
AVR: 0,288 IR

PG 03

6

10.08
17.28

Lt.52
lr37,
8.64
t2.384
7t2.8t

PG 02

5

10

50
20

29
30
38
50
30

401.0t

4

30
50

610,6t 8,784

t2.96
8^64

ketidak-setimbangan beban

2. Pertiraan perhitungan rugi-rugi daya pada
jaringan tegangan rendah di kawasan PLN
Cabang Sibolga Kecamatan Tapian Nauli
adalah 15 KW.
3. Jatuh tegangan padajaringan trafo distribusi

sekunder masih dalam batas

diperbolehkan.

Yang

Buletin Pendidikan Badan Perguruan Nasrani Medan

DAFTAR PUSTAKA

Pabla, 1981, Electrical System Distribution,

Aris Munandar, A. DR dan Kuwahara, S. DR.
1997, Teknik Tenaga Listrik, Pradya

Stevenson, W.D. Jr, 1984, Analisa Sistem Tenaga,
Erlangga, Jakarta.

Pratama, Jakarta.

Gupta, A.P. 1983, Third Edition, Worked
Examples in Electrical Power.
I.J. Nagrath, D.P. Kothari, Modern Power System

Analysis, McGraw-Hill
Company.

Publishing

McGraw-Hill Book Company.

h.

1993, Analisa Sistem Tenaga Listrik,
Satya Wacana, Semarang.

Sulasno,

Theraja B.L. 1980, Electrical Technologi.
Westinghouse Elektrical Corporation. 1964,
Fourth Edition. Elektrical Transmis-sion
and Distribution refrence Book.

79