PENENTUAN KAPASITAS TRANSFORMATOR DAYA P
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
!
" #$%&#''(
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains Teknik Universitas Nusa Cendana
Jalan Adisucipto Penfui Kupang, Telp. (0380) 881557, HP. 081339442255
E mail : [email protected]
Salah satu peralatan utama yang ada di dalam Gardu Induk (GI) adalah transformator daya. Pada GI pembangkit,
tansformator daya (step up transformer) berfungsi menaikkan tegangan sesuai dengan tegangan sistem transmisi
dan setelah mencapai pusat pusat beban pada GI beban tegangan tersebut diturunkan melalui trafo step down
sesuai dengan tingkat kebutuhan konsumen. Dalam perencanaan pembangunan sebuah GI, aspek penting yang
harus diperhatikan adalah penentuan kapasitas dari transformator daya yang akan pakai sesuai dengan kebutuhan
beban jangka pendek maupun jangka panjang. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kapasitas dari
transformator daya pada perencanaan GI Ropa, GI Ende, dan GI Maumere sesuai kebutuhan beban 20 tahun
mendatang.
Berdasarkan hasil perhitungan dan analisis diperoleh kapasitas transformator daya yang akan digunakan pada GI
Maumere, Ende, pusat pembangkit Ropa dan distribusi di daerah Ropa sesuai beban puncak masing masing: 2 x
20 MVA,70/20 kV; 2 x 40 MVA,70/20 kV; 2 x 10 MVA,20/70 kV dan 5 MVA,70/20 kV.
)"
* +
Dalam rangka pembangunan Pembangkit Listrik
Tenaga Uap (PLTU) Ropa di Kabupaten Ende, Pulau
Flores, Provinsi Nusa Tenggara Timur (NTT) dengan
kapasitas 2 x 7 MW, tentunya akan dirancang sistem
tenaga listrik secara menyeluruh. Dalam hal ini,
termasuk unsur)unsur pembangkitan, transmisi,
distribusi, dan bersamaan dengan itu dirancang pula
Gardu Induk (GI) yang merupakan titik)titik simpul
dalam jaringan sistem tenaga listrik. PLTU Ropa akan
melayani kebutuhan beban untuk daerah Ropa, Ende
dan Maumere, karena itu direncanakan tiga buah GI,
yakni di pusat pembangkit Ropa, Ende, dan Maumere.
GI sebagai sub pembangkit berperan penting dalam
penyaluran energi Listrik ke beban atau konsumen.
Pembangunan GI disesuaikan dengan kondisi dan
tempat dimana GI tersebut akan dibangun. Penentuan
kapasitas dari GI tergantung pada tegangan atau daya
yang dibangkitkan serta berapa banyak yang akan
dipakai (daya untuk pemakaian sendiri), kapasitas dari
sebuah GI sama dengan kapasitas transformator (trafo)
yang akan dipakai di GI itu sendiri.
Untuk menentukan kapasitas dari transformator
daya yang akan di gunakan pada GI, maka dibutuhkan
data beban puncak dari sistem atau daerah yang akan
dilayani. Data beban puncak untuk jangka waktu
tertentu diperoleh dengan melakukan peramalan
berbasis data)data historis seperti PDRB, jumlah
penduduk dan data)data statistik lainnya dengan
menggunakan berbagai macam software diantaranya
DKL. Data hasil peramalan tersebut bisa digunakan
untuk menghitung dan menentukan kapasitas
transformator daya yang dibutuhkan di dalam suatu GI .
,"
+
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah
kajian deskriptif melalui wawancara dan studi pustaka.
Wawancara dilakukan dengan bagian perencanaan PT
PLN (persero) wilayah NTT untuk mendapatkan data
primer dan sekunder. Data primer berupa lokasi
pembangunan GI, kapasitas pembangkit, sedangkan
data sekunder berupa data historis milik PLN (data
statistik). Dalam penelitian ini digunakan asumsi cos φ
= 0,85, pembebanan trafo yang efektif, yaitu rating 20%
– 80% dari kapasitas trafo dan pertumbuhan ekonomi
6%. Data primer dan sekunder yang diperoleh, diolah
dengan komputer (simulasi) menggunakan software
DKL 3.01 untuk mendapatkan prakiraan beban puncak
dan kebutuhan energi listrik kota Ende, Maumere dan
daerah Ropa. Berdasarkan data hasil simulasi,
dilakukan perhitungan kapasitas trafo daya sesuai
dengan beban puncak 20 tahun kedepan pada tiga gardu
induk dimaksud.
T-197
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
-"
-")
*
#./
+
!/ 0
Gardu Induk (GI) adalah suatu instalasi yang terdiri
dari rel daya, peralatan hubung bagi, transformator,
reaktor, peralatan ukur dan pengaman, yang merupakan
bagian dari suatu sistem tenaga listrik yang fungsinya
yaitu : menaikkan dan menurunkan tegangan sistem,
memutus atau menyambungkan jaringan listrik dan
melayani beban disekitar GI.
Dilihat dari fungsinya, jenis gardu induk dibagi
atas: gardu induk pembangkit, gardu induk hubung dan
gardu induk beban. Berdasarkan konstruksinya, GI
diklasifikasikan atas dua bagian, yaitu: GI pasangan
luar (outdoor), yakni peralatan utama seperti trafo,
peralatan hubung bagi, dan lain – lain semuanya
dipasang diluar ruangan atau udara terbuka. Hanya
peralatan kontrol, relai – relai, dan peralatan bantu saja
yang dipasang didalam ruangan atau bangunan. Jenis
pasangan luar memerlukan tanah yang luas, namun
biasanya konstruksinya murah, dan pendinginannya
murah. Karena itu GI ini biasa dipakai di pinggir kota
di mana harga tanah murah. GI pasangan dalam
(indoor), yakni peralatan utama maupun kontrolnya di
pasang di dalam ruangan. Jenis GI pasangan dalam
dipakai di pusat kota, dimana harga tanah mahal, dan di
daerah pantai di mana ada pengaruh kontaminasi
garam. Penentuan konstruksi apa yang yang akan di
pakai bagi suatu GI tertentu, di tentukan oleh beberapa
faktor seperti: keadaan lingkungan, estetika, biaya,
keamanan dan keandalan. Susunan peralatan dalam
suatu gardu induk seperti ditunjukkan pada Gambar 1,
(Tobing, 2003).
#$1#. )
# .#$ #
#.
#
#./
Penggunaan trafo dalam sistem tenaga listrik
memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai dan
ekonomis untuk tiap – tiap keperluan, misalnya :
kebutuhan untuk tegangan tinggi dalam pengiriman
daya listrik jarak jauh ( Zuhal, 1992). Dalam instalasi
industri, transformator biasanya digunakan untuk
menaikkan dan menurunkan tegangan dari suatu tingkat
tegangan ke tingkat tegangan lainnya, misalnya dari
tegangan menengah atau dari tegangan tinggi ke
tegangan rendah. Bagian utama dari suatu trafo adalah
inti, dua set atau lebih kumparan dan isolasi seperti
diperlihatkan pada gambar 3,(Tobing, 2003).
Transformator daya merupakan trafo dengan
kapasitas pemindahan daya yang besar, misalnya trafo
daya pada Gardu induk 5MVA, 70/20kV. Pada sistem
tenaga listrik transformator daya biasa diklasifikasikan
menjadi dua yaitu: transformator daya pada pusat)pusat
pembangkit dan gardu induk yang disebut transformator
distribusi.
Transformator daya adalah titik awal
penyaluran tenaga listrik yang tersebar ke pusat – pusat
beban, disamping harganya mahal serta membutuhkan
waktu yang lama dalam pemasangan atau pergantian
bila terjadi kerusakan.
#$1#. ,
!#
0 4#'&! .#! 2(.$# (.
#$1#. -
(! . 0
!/ 0
-", .#! 2(.$# (. #3#
Transformator (Trafo) adalah piranti listrik yang
dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari
satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik
yang lain melalui suatu gandengan magnet dan
berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik dan untai
ekivalen dari suatu transformator diperlihatkan pada
gambar 2, (Faulkenberry, et.all, 1996).
.#! 2(.$# (.
Persamaan dasar untuk tegangan induksi yang
dibangkitkan di sisi primer dan sekunder adalah:
(1)
E1 = 4,44 fN1Ø
(2)
E2 = 4,44 fN2Ø
Dengan :
E1 = ggl kumparan primer
T-198
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
E2 = ggl kumparan sekunder
N1 = jumlah belitan kumparan primer
N2 = jumlah belitan kumparan sekunder
f = frekuensi tegangan sumber
Ø = fluks magnetik pada inti
-"- &!&! #! #%# # .#! 2(.$# (.
Penentuan kapasitas dari sebuah transformator
harus berdasarkan beban yang dilayani. Dalam hal ini
persentasi pembebanan transformator harus mendekati
80% kapasitas transformator. Transformator umumnya
mencapai efisiensi maksimum (rugi – rugi trafo
minimum ) dan persamaan 3 merupakan formula yang
dapat digunakan untuk perhitungan rating transformator
yang dipilih, (Warman, 2004):
(3)
Rating trafo =
Pada
pembebanan
transformator adalah :
80%,
maka
kapasitas
Menurut Karmiata (2003), secara umum ada empat
kelompok besar metode peramalan yang biasa
digunakan perusahaan)perusahaan listrik dewasa ini,
yaitu: analitis, ekonometri, kotak hitam (black box) dan
gabungan analitis dan ekonometri (DKL 3.01)
Peramalan beban dilakukan setelah peramalan
kebutuhan energi listrik dilakukan. Pada dasarnya laju
pertumbuhan kebutuhan energi sama dengan laju
pertumbuhan beban rata)rata. Setelah peramalan
kebutuhan energi listrik dan laju pertumbuhannya di
peroleh, maka selanjutnya adalah meramalkan kondisi
beban untuk beberapa tahun ke depan. Laju
pertumbuhan energi listrik mempunyai harga yang
sama dengan pertumbuhan energi rata)rata dengan
demikian jika laju pertumbuhan energi listrik diketahui,
maka laju pertumbuhan beban rata)rata juga diketahui.
Peramalan beban yang terpenting adalah peramalan
beban puncak pada kurva beban, baik pada kurva beban
harian,mingguan, bulanan dan seterusnya. Hubungan
antara beban puncak ( BP ) dan beban rata)rata ( BR )
adalah:
BP ( n )
(4)
LF =
(5 )
BR (n)
Dengan :
MVA = beban transformator
X
= kapasitas transformator
Dengan :
LF = Load Factor
n = Tahun pengamatan
-"5
(/&' ! 0 &.#$#'#!
Model yang digunakan dalam peramalan harus
dapat menggambarkan kaitan antara penjualan energi
listrik dengan variabel lain yang ada dalam masyarakat
seperti variabel pendapatan dan tingkat konsumsi
masyarakat. Ada dua macam model pendekatan yakni:
Model Mikro, model ini adalah model yang meninjau
secara terperinci setiap komponen atau variabel yang
mempunyai penjualan energi listrik. Model Makro,
model ini adalah model yang meninjau secara umum
dengan menyederhanakan variabel yang mempengaruhi
penjualan energi listrik, dalam penyusunan ramalan ini
dilakukan pembagian kebutuhan energi listrik secara
sektoral yang meliputi: sektor rumah tangga, sektor
komersial, sektor publik, dan sektor industri, (Sabri,
1991 ).
-"6 &.#$#'#! &1#!
Peramalan pada dasarnya merupakan suatu dugaan
atau perkiraan mengenai terjadinya suatu kejadian atau
peristiwa di masa yang akan datang. Ramalan di bidang
elektrifikasi pada dasarnya merupakan kebutuhan
energy listrik (Watt jam) dan ramalan baban (Watt).
Pada kenyataannya harga LF tidaklah konstan dari
tahun ke tahun karena berubah)ubahnya bentuk kurva
bebannya. Apabila pertumbuhan faktor beban rata)rata
tiap tahun ( mulai dari awal perhitungan sampai tahun
yang pada saat itu besarnya faktor beban telah
ditargetkan ) bisa dinyatakan dengan statu formulasi
matematis, maka kondisi beban puncak tiap tahun bisa
diramalkan. Faktor beban tiap tahun dapat dinyatakan
dengan persamaan:
LF(n) = LF (O) . ( 1+ α )n
(6)
dengan :
LF(n) = Faktor beban pada tahun n, dimana pada
tahun tersebut besarnya faktor beban telah
ditargetkan.
LF(0) = Faktor beban diawal tahun pengamatan
α = Laju pertumbuhan faktor beban rata)rata mulai
dari tahun awal pengamatan sampai tahun n.
Sehingga besarnya beban puncak setiap tahun dan laju
pertumbuhan biasanya bisa ditentukan jika persamaan
beban rata)rata tiap tahun telah diperoleh. Karena
pertumbuhan beban rata)rata persis sama dengan
pertumbuhan kebutuhan energi listrik, maka rata)rata
tiap tahun dapat dinyatakan dengan persamaan:
T-199
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
BR(n) = BR (0) (1+i )n
BP(n) = BP(0) . ( 1+ φ )
(7)
dengan i menyatakan pertumbuhan beban rata)rata tiap
tahun atau pertumbuhan kebutuhan energi listrik rata)
rata tiap tahun. Kondisi beban puncak tiap tahun bisa
dinyatakan dengan persamaan :
!
(8)
LF(0) . ( 1+ α ) n
atau :
Load factor = average load x T
Peak load x T
BR(0) . ( 1+ i ) n
_____________ (9)
LF(0) . ( 1+ α ) n
BP(O) . ( 1 + φ ) =
-"7 *# ' $ '#
Hasil simulasi software DKL (hasil prakiraan
kebutuhan beban dan energi listrik sistem Maumere dan
Ende) dan hasil perhitungan kapasitas trafo yang
dibutuhkan sesuai beban puncak di Ende dan Maumere
serta kebutuhan daya di GI Ropa dan sekitarnya untuk
20 tahun mendatang disajikan pada Tabel 1 sampai
dengan 5.
( 1+ i ) n
(10)
φ =
( 1+ α ) n
Dengan diperolehnya laju pertumbuhan rata)rata
beban puncak setiap tahun, maka besarnya beban
puncak untuk beberapa tahun ke depan bisa diperoleh
melalui persamaan berikut :
#1&' ) *# ' .#0 .##!
$
!
&1
#! &1#! /#! !&.
+
.0
&$
# $&.& #
!,
, ,8
! "
"
" #$%
! "
!% &!
' ((! )
*)
+ & %
& '
()*
!% &!
' ((! )
*)
+ & %
+,-.
," !% &!
' ((! )
*)
+ & %
/
,
/
,
/
,
/
,
/
,
/
,
/
,
/
,
,
/
,
,
/
,
,
0
&
,
#$ %
- ! ./ !0 !(!
1
2
3%! "
4 $ 5 %%!% "
6
5 &7 )
"
& 12
($
28!
(12)
Dimana T adalah waktu dalam perhari, minggu, bulan
atau tahun.
dengan menyatakan laju pertumbuhan beban puncak
rata)rata adalah :
#
"
Beban puncak adalah beban tertinggi suatu sistem
kelistrikan yang di capai dalam periode waktu tertentu
sedangkan Load factor atau faktor beban adalah
perbandingan beban rata – rata terhadap periode beban
puncak dan dapat dinyatakan sebagai berikut :
BR(0) . ( 1+i ) n
BP(n) =
(11)
!
(*
"
T-200
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
#1&' , *# '
.#0 .##!
&1
#! &1#! /#! !&.
+
.0
&$ !/& #
!,
, ,8
Skenario pertumbuhan ekonomi 6%
#1&' - *# ' &.
No.
Tahun
Beban
Puncak
(MW)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
6,00
6,00
6,00
6,00
7,00
7,00
7,00
8,00
8,00
9,00
9,00
10,00
Cos φ
MVA
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
7,06
7,06
7,06
7,06
8,24
8,24
8,24
9,41
9,41
10,59
10,59
11,76
! #!
!9#0 /
#%# # .#2( 3#!
# $&.& , # !
Kapasitas trafo yg
dibutuhkan berda)
sarkan pembeban)
an maksimum
80%
100%
8,824
7,059
8,824
7,059
8,824
7,059
8,824
7,059
10,294
8,235
10,294
8,235
10,294
8,235
11,765
9,412
11,765
9,412
13,235
10,588
13,235
10,588
14,706
11,765
No.
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
T-202
1
0#! & # /&! #!
&!/# #!
Tahun
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
Beban
Puncak
(MW)
Cos φ
MVA
11,00
11,00
12,00
13,00
14,00
15,00
16,00
18,00
20,00
23,00
26,00
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
12,94
12,94
14,12
15,29
16,47
17,65
18,82
21,18
23,53
27,06
30,59
Kapasitas trafo yg
dibutuhkan berda)
sarkan pembeba)
nan maksimum
80%
100%
16,176
12,941
16,176
12,941
17,647
14,118
19,118
15,294
20,588
16,471
22,059
17,647
23,529
18,824
26,471
21,176
29,412
23,529
33,824
27,059
38,235
30,588
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
#1&' 5 *# ' &.
! #! #%# # .#2( 3#!
&1#! !9#0 / !/& , # !
No.
Tahun
Beban
Puncak
(MW)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
6,00
6,00
7,00
8,00
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,00
Cos φ
MVA
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
7,06
7,06
8,24
9,41
9,41
10,59
11,76
12,94
14,12
15,29
16,47
#1&' 6 *# ' &.
Tahun
Pertumbuhan
beban (%)
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
5
5
5
5
5
5
5
5
Kapasitas trafo yg
dibutuhkan berda)
sarkan pembeban)
an maksimum
80%
100%
8,824
7,059
8,824
7,059
10,294
8,235
11,765
9,412
11,765
9,412
13,235
10,588
14,706
11,765
16,176
12,941
17,647
14,118
19,118
15,294
20,588
16,471
! #!
&1
No.
Tahun
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
#! &1#! /
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
Cos φ
MVA
2
2,1
2,205
2,31525
2,431013
2,552563
2,680191
2,814201
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
2,352941
2,470588
2,594118
2,723824
2,860015
3,003015
3,153166
3,310825
&!&! #! #%# # .#! 2(.$# (. #3# #./
!/ 0 # $&.&
Berdasarkan data hasil simulasi pada Tabel 1, beban
puncak Maumere tahun ke – 20 atau tahun 2028
mencapai 26 MW atau 30,59 MVA. Pada pembebanan
transformator 80%, maka dapat ditentukan kapasitas
transformator :
sehingga kapasitas transformator daya yang butuhkan
20 tahun mendatang adalah 40 MVA,70/20 kV atau 2 X
20 MVA, 70/20 kV. Tetapi bila ditinjau dari load factor
tahun 2028 yaitu : 58,9% maka kapasitas transformator
yang dibutuhkan adalah : 18,01 MVA, 70/20 kV atau 20
MVA,70/20 kV atau 2 X10 MVA, 70/20 kV.
T-203
Beban
Puncak
(MW)
Cos φ
MVA
15,00
17,00
19,00
21,00
24,00
27,00
31,00
35,00
40,00
45,00
52,00
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
17,65
20,00
22,35
24,71
28,24
31,76
36,47
41,18
47,06
52,94
61,18
Kapasitas trafo yg
dibutuhkan berda)
sarkan pembeba)
nan maksimum
80%
100%
22,059
17,647
25,000
20,000
27,941
22,353
30,882
24,706
35,294
28,235
39,706
31,765
45,588
36,471
51,471
41,176
58,824
47,059
66,176
52,941
76,471
61,176
(%# /#! &$1&1#!#! .#! 2(.$# (.
Beban
puncak
(MW)
-"
1
0#! & # /&! #!
&!/# #!
Kapasitas transformator yang
dibutuhkan berdasarkan
pembebanan maksimum
Pembebanan
Pembebanan
80%
100%
2,941176471
2,352941176
3,088235294
2,470588235
3,242647059
2,594117647
3,404779412
2,723823529
3,575018382
2,860014706
3,753769301
3,003015441
3,941457767
3,153166213
4,138530655
3,310824524
-"8 !#'
&$1&1#!#! .#! 2(.$# (. #3# #./
!/ 0 # $&.&
Pada tahun 1 (tahun 2008) beban puncak mencapai
6,00 MW atau 7,06 MVA. Bila diinginkan pembebanan
maksimum trafo 80%, maka kapasitas trafonya 10 MVA,
sehingga pembebanan trafo pada tahun 1 adalah :
Bila di lihat dari load factor tahun 2008 53,3%,
maka kapasitas transformator yang dibutuhkan adalah
5MVA. Dengan cara yang sama, maka dapat ditentukan
besarnya pembebanan transformator dan kapasitas
transformator pada tahun ke)2 sampai dengan tahun ke)
20 dan hasilnya diperlihatkan pada Tabel 3. Pada
Gambar 4 ditunjukkan kurva kapasitas trafo yang
dibutuhkan di GI Maumere sesuai dengan beban puncak
di Maumere.
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
berarti transformator bekerja dalam rating kerja efektif.
Pada Tahun 2008 Load factor nya 49,2%, maka
kapasitas trafo yang dibutuhkan hanya 5 MVA. Dengan
cara yang sama, maka dapat ditentukan besarnya
pembebanan trafo dan kapasitas trafo pada tahun ke)2
sampai dengan tahun ke)20 dan hasilnya diperlihatkan
pada Tabel 4. Pada Gambar 5 ditunjukkan kurva
kapasitas trafo yang dibutuhkan sesuai beban puncak di
Ende.
#$1#. 5
.4#
#%# # .#2( & #
# $&.&
&1#!
!9#0
Dari Gambar 4 dapat dilihat bahwa dengan adanya
kenaikan beban di Maumere, maka kapasitas trafo yang
dibutuhkan juga harus ditambahkan. Sumbu y
menunjukkan kapasitas trafo (MVA), dan sumbu x
menunjukkan beban puncak yang terjadi sampai Tahun
2028. Persamaan y = 1,9958x2 )5,063x + 12,647,
menunjukkan bahwa jika beban puncak tetap tidak
mengalami pertumbuhan sejak awal tahun, maka
kapasitas trafo yang dibutuhkan, yaitu 12,647 MVA,
sedangkan bila ada pertumbuhan beban, maka kapasitas
trafo harus ditambahkan. Pada tahun ke ke – 20 yaitu
Tahun 2028 beban di Maumere mencapai 26 MW atau
30,59 MVA, maka kapasitas trafo yang dibutuhkan,
yaitu 38,235 MVA atau mendekati 40 MVA.
#
Berdasarkan data hasil simulasi pada tabel 2, beban
puncak Ende tahun ke – 20 atau tahun 2028 mencapai 52
MW atau 61,18 MVA. Pada pembebanan transformator
80%, maka dapat ditentukan kapasitas transformator
yaitu :
#$1#. 6
-": !#'
&$1&1#!#! .#! 2(.$# (. #3# %#/#
#./ !/ 0 !/&
Pada tahun ke)1 (2008) beban puncak mencapai 6
MW atau 7,06 MVA, jika diinginkan pembebanan
maksimal transformator 80%, maka kapasitas
transformator yang dibutuhkan 10 MVA. Kemudian
pembebanan transformator pada tahun ke ) 1 adalah :
.#2( & #
&1#!
/
!/&
Dari kuva pada Gambar 5, sumbu y menunjukkan
kapasitas trafo yang dibutuhkan pada GI Ende,
sedangkan sumbu x menunjukkan beban puncak yang
terjadi di Ende sampai 20 tahun mendatang. Dari
persamaan y = 5,1471x2 – 14,853x + 20,294, terlihat
bahwa angka 20,294 merupakan konstanta dan ini
menunjukkan bahwa bila tidak terjadi pertumbuhan
beban di Ende, maka kapasitas trafo yang di butuhkan
yaitu 20,294 MVA. Pada tahun ke 20 beban puncak di
Ende mencapai 52 MW maka kapasitas trafo yang
dibutuhkan pada GI Ende yaitu 76,5 MVA atau
mendekati 80 MVA.
-")
sehingga kapasitas transformator daya yang dipakai 20
tahun mendatang adalah 80 MVA atau 2 X 40 MVA.
Tetapi bila dilihat load factor pada tahun tersebut yaitu
sebesar 54,4%, maka kapasitas trafo yang dibutuhkan
adalah : 33,28 MVA atau 35 MVA.
#%# #
&!&! #!
#%# #
.#! 2(.$# (.
#3#
#./ !/ 0 (%#
Untuk menentukan kapasitas tansformator daya pada
GI Ropa, maka dilihat dari kapasitas pembangkit.
Kapasitas transformator di GI Ropa dapat di tentukan
berdasarkan kapasitas pembangkit yaitu, 2 x 7 MW,
maka kapasitas transformator di G I Ropa adalah 2 x 10
MVA. Sedangkan untuk menentukan kapasitas
transformator daya untuk distribusi di Ropa caranya
sama dengan penentuan kapasitas transformator daya
pada G I Maumere dan G I Ende. Data yang di dapat dari
PLN Wilayah NTT, beban puncak untuk Ropa tahun
2021 adalah 2 MW atau 2,353 MVA.
Hasil perhitungan pertumbuhan beban Ropa 20
tahun mendatang dapat dilihat dari Tabel 5 di atas.
Dari tabel tersebut di dapat beban puncak Ropa tahun ke
– 20 atau Tahun 2028 mencapai 2,814 MW atau 3,310
MVA dengan Cos φ 0,85. Pada pembebanan
transformator 80%, maka dapat ditentukan kapasitas
transformator =
T-203
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
sehingga kapasitas transformator daya yang dipakai 20
tahun mendatang adalah 5 MVA, 70/20 kV.
Pada Gambar 6 ditunjukkan kurva kebutuhan
kapasitas trafo sesuai beban puncak yang terjadi di Ropa.
#$1#. 7
#%# #
.#2( & #
&1#!
/
(%#
Dari Gambar 6 dapat dilihat bahwa dengan adanya
kenaikan beban di Ropa, maka kapasitas trafo nya pun
harus di tambahkan. Persamaan y = 0,0042x2 + 0,1334x
+ 2,8043 menunjukkan bila tidak ada pertumbuhan
beban di Ropa, maka kapasitas trafo yang dibutuhkan
2,8043 MVA. Pada tahun ke )20 atau Tahun 2028 beban
puncak di Ropa mencapai 2,8 MW, maka kapasitas trafo
yang dibutuhkan adalah : 4,1 MVA atau 5 MVA. Sumbu
y adalah kapasitas trafo yang dibutuhkan bila beban
bertambah sedangkan sumbu x menyatakan beban
puncak yang terjadi di Ropa. Jumlah beban puncak total
untuk sistem Ropa)Enda) Maumere 20 tahun mendatang
adalah : 80,8 MW atau 95 MVA.
5"
+
Berdasarkan hasil analisis, maka disimpulkan
beberapa hal sebagai berikut :
1. Beban puncak dan faktor beban (load factor) di
Maumere sampai Tahun 2028 mencapai 26 MW atau
30,59 MVA dan 58,9 %. Kapasitas transformator
daya pada GI Maumere sesuai kebutuhan beban 20
tahun mendatang yaitu: 40 MVA, 70/20 kV atau 2 X
20 MVA, 70/20kV. Pada tahap awal dipasang sebuah
trafo 20 MVA sampai pada Tahun 2021 karena pada
tahun tersebut dibutuhkan kapasitas trafo 19,118
MVA.
2. Beban puncak dan faktor beban (load factor) di Ende
sampai Tahun 2028 mencapai 52 MW atau 61,18
MVA dan 54,4 %. Kapasitas transformator daya yang
dibutuhkan pada GI Ende sesuai pertumbuhan beban
20 tahun mendatang adalah 74,471 MVA, sehingga
disiapkan trafo dengan kapasitas 80 MVA atau 2 X
40 MVA, 70/20 kV.
3. Kapasitas transformator daya pada GI Ropa sesuai
kapasitas pembangkitnya, yaitu 2 X 10 MVA
sedangkan untuk distribusi listrik di daerah Ropa,
disiapkan trafo dengan kapasitas 5 MVA, 70/20 kV,
sesuai dengan kebutuhan beban puncak 20 tahun
mendatang.
4. Jumlah total beban puncak sistem 70 kV Ropa – Ende
– Maumere 20 tahun mendatang adalah : 80,8 MW
atau 95 MVA (dibutuhkan kapasitas trafo 100 MVA).
6"
*
*
Ucapan terima kasih disampaikan kepada PT. PLN
(Persero) wilayah NTT khususnya bagian perencanaan
dan Andy W. Njola yang telah banyak membantu dalam
pengambilan dan pengolahan data sehingga makalah ini
dapat diselesaikan dengan baik.
Faulkenberry, L.M., Coffer W, Electrical Power Distribution
and Transmission, Prentice)Hall Inc., New Jersey :
108)131. 1996.
Kadir, Abdul, Transformator, PT Alex Media Competindo,
Jakarta : 85)90. 1989.
Karmiata, Putu, Prakiraan Daftar Kebutuhan Listrik (DKL)
3.01, 2003, PT. PLN (Persero), Jakarta, 15)20.
Sabri, Yusra, Konsep Perencanaan Sistem Distribusi dan
Peramalan Beban, Kerjasama PLN – ITB. 1991.
Tobing, L. Bonggas,
Peralatan Tegangan Tinggi, PT.
Gramedia Pustaka Utama, Jakarta : 2)4. 2003.
Warman, Eddy, Penentuan Rating Transformator, USU,
Medan : 15)20. 2004.
Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, Gramedia, Jakarta : 43)45. 1991.
T-204
Kupang, 13 Nopember 2012
!
" #$%&#''(
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains Teknik Universitas Nusa Cendana
Jalan Adisucipto Penfui Kupang, Telp. (0380) 881557, HP. 081339442255
E mail : [email protected]
Salah satu peralatan utama yang ada di dalam Gardu Induk (GI) adalah transformator daya. Pada GI pembangkit,
tansformator daya (step up transformer) berfungsi menaikkan tegangan sesuai dengan tegangan sistem transmisi
dan setelah mencapai pusat pusat beban pada GI beban tegangan tersebut diturunkan melalui trafo step down
sesuai dengan tingkat kebutuhan konsumen. Dalam perencanaan pembangunan sebuah GI, aspek penting yang
harus diperhatikan adalah penentuan kapasitas dari transformator daya yang akan pakai sesuai dengan kebutuhan
beban jangka pendek maupun jangka panjang. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kapasitas dari
transformator daya pada perencanaan GI Ropa, GI Ende, dan GI Maumere sesuai kebutuhan beban 20 tahun
mendatang.
Berdasarkan hasil perhitungan dan analisis diperoleh kapasitas transformator daya yang akan digunakan pada GI
Maumere, Ende, pusat pembangkit Ropa dan distribusi di daerah Ropa sesuai beban puncak masing masing: 2 x
20 MVA,70/20 kV; 2 x 40 MVA,70/20 kV; 2 x 10 MVA,20/70 kV dan 5 MVA,70/20 kV.
)"
* +
Dalam rangka pembangunan Pembangkit Listrik
Tenaga Uap (PLTU) Ropa di Kabupaten Ende, Pulau
Flores, Provinsi Nusa Tenggara Timur (NTT) dengan
kapasitas 2 x 7 MW, tentunya akan dirancang sistem
tenaga listrik secara menyeluruh. Dalam hal ini,
termasuk unsur)unsur pembangkitan, transmisi,
distribusi, dan bersamaan dengan itu dirancang pula
Gardu Induk (GI) yang merupakan titik)titik simpul
dalam jaringan sistem tenaga listrik. PLTU Ropa akan
melayani kebutuhan beban untuk daerah Ropa, Ende
dan Maumere, karena itu direncanakan tiga buah GI,
yakni di pusat pembangkit Ropa, Ende, dan Maumere.
GI sebagai sub pembangkit berperan penting dalam
penyaluran energi Listrik ke beban atau konsumen.
Pembangunan GI disesuaikan dengan kondisi dan
tempat dimana GI tersebut akan dibangun. Penentuan
kapasitas dari GI tergantung pada tegangan atau daya
yang dibangkitkan serta berapa banyak yang akan
dipakai (daya untuk pemakaian sendiri), kapasitas dari
sebuah GI sama dengan kapasitas transformator (trafo)
yang akan dipakai di GI itu sendiri.
Untuk menentukan kapasitas dari transformator
daya yang akan di gunakan pada GI, maka dibutuhkan
data beban puncak dari sistem atau daerah yang akan
dilayani. Data beban puncak untuk jangka waktu
tertentu diperoleh dengan melakukan peramalan
berbasis data)data historis seperti PDRB, jumlah
penduduk dan data)data statistik lainnya dengan
menggunakan berbagai macam software diantaranya
DKL. Data hasil peramalan tersebut bisa digunakan
untuk menghitung dan menentukan kapasitas
transformator daya yang dibutuhkan di dalam suatu GI .
,"
+
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah
kajian deskriptif melalui wawancara dan studi pustaka.
Wawancara dilakukan dengan bagian perencanaan PT
PLN (persero) wilayah NTT untuk mendapatkan data
primer dan sekunder. Data primer berupa lokasi
pembangunan GI, kapasitas pembangkit, sedangkan
data sekunder berupa data historis milik PLN (data
statistik). Dalam penelitian ini digunakan asumsi cos φ
= 0,85, pembebanan trafo yang efektif, yaitu rating 20%
– 80% dari kapasitas trafo dan pertumbuhan ekonomi
6%. Data primer dan sekunder yang diperoleh, diolah
dengan komputer (simulasi) menggunakan software
DKL 3.01 untuk mendapatkan prakiraan beban puncak
dan kebutuhan energi listrik kota Ende, Maumere dan
daerah Ropa. Berdasarkan data hasil simulasi,
dilakukan perhitungan kapasitas trafo daya sesuai
dengan beban puncak 20 tahun kedepan pada tiga gardu
induk dimaksud.
T-197
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
-"
-")
*
#./
+
!/ 0
Gardu Induk (GI) adalah suatu instalasi yang terdiri
dari rel daya, peralatan hubung bagi, transformator,
reaktor, peralatan ukur dan pengaman, yang merupakan
bagian dari suatu sistem tenaga listrik yang fungsinya
yaitu : menaikkan dan menurunkan tegangan sistem,
memutus atau menyambungkan jaringan listrik dan
melayani beban disekitar GI.
Dilihat dari fungsinya, jenis gardu induk dibagi
atas: gardu induk pembangkit, gardu induk hubung dan
gardu induk beban. Berdasarkan konstruksinya, GI
diklasifikasikan atas dua bagian, yaitu: GI pasangan
luar (outdoor), yakni peralatan utama seperti trafo,
peralatan hubung bagi, dan lain – lain semuanya
dipasang diluar ruangan atau udara terbuka. Hanya
peralatan kontrol, relai – relai, dan peralatan bantu saja
yang dipasang didalam ruangan atau bangunan. Jenis
pasangan luar memerlukan tanah yang luas, namun
biasanya konstruksinya murah, dan pendinginannya
murah. Karena itu GI ini biasa dipakai di pinggir kota
di mana harga tanah murah. GI pasangan dalam
(indoor), yakni peralatan utama maupun kontrolnya di
pasang di dalam ruangan. Jenis GI pasangan dalam
dipakai di pusat kota, dimana harga tanah mahal, dan di
daerah pantai di mana ada pengaruh kontaminasi
garam. Penentuan konstruksi apa yang yang akan di
pakai bagi suatu GI tertentu, di tentukan oleh beberapa
faktor seperti: keadaan lingkungan, estetika, biaya,
keamanan dan keandalan. Susunan peralatan dalam
suatu gardu induk seperti ditunjukkan pada Gambar 1,
(Tobing, 2003).
#$1#. )
# .#$ #
#.
#
#./
Penggunaan trafo dalam sistem tenaga listrik
memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai dan
ekonomis untuk tiap – tiap keperluan, misalnya :
kebutuhan untuk tegangan tinggi dalam pengiriman
daya listrik jarak jauh ( Zuhal, 1992). Dalam instalasi
industri, transformator biasanya digunakan untuk
menaikkan dan menurunkan tegangan dari suatu tingkat
tegangan ke tingkat tegangan lainnya, misalnya dari
tegangan menengah atau dari tegangan tinggi ke
tegangan rendah. Bagian utama dari suatu trafo adalah
inti, dua set atau lebih kumparan dan isolasi seperti
diperlihatkan pada gambar 3,(Tobing, 2003).
Transformator daya merupakan trafo dengan
kapasitas pemindahan daya yang besar, misalnya trafo
daya pada Gardu induk 5MVA, 70/20kV. Pada sistem
tenaga listrik transformator daya biasa diklasifikasikan
menjadi dua yaitu: transformator daya pada pusat)pusat
pembangkit dan gardu induk yang disebut transformator
distribusi.
Transformator daya adalah titik awal
penyaluran tenaga listrik yang tersebar ke pusat – pusat
beban, disamping harganya mahal serta membutuhkan
waktu yang lama dalam pemasangan atau pergantian
bila terjadi kerusakan.
#$1#. ,
!#
0 4#'&! .#! 2(.$# (.
#$1#. -
(! . 0
!/ 0
-", .#! 2(.$# (. #3#
Transformator (Trafo) adalah piranti listrik yang
dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari
satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik
yang lain melalui suatu gandengan magnet dan
berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik dan untai
ekivalen dari suatu transformator diperlihatkan pada
gambar 2, (Faulkenberry, et.all, 1996).
.#! 2(.$# (.
Persamaan dasar untuk tegangan induksi yang
dibangkitkan di sisi primer dan sekunder adalah:
(1)
E1 = 4,44 fN1Ø
(2)
E2 = 4,44 fN2Ø
Dengan :
E1 = ggl kumparan primer
T-198
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
E2 = ggl kumparan sekunder
N1 = jumlah belitan kumparan primer
N2 = jumlah belitan kumparan sekunder
f = frekuensi tegangan sumber
Ø = fluks magnetik pada inti
-"- &!&! #! #%# # .#! 2(.$# (.
Penentuan kapasitas dari sebuah transformator
harus berdasarkan beban yang dilayani. Dalam hal ini
persentasi pembebanan transformator harus mendekati
80% kapasitas transformator. Transformator umumnya
mencapai efisiensi maksimum (rugi – rugi trafo
minimum ) dan persamaan 3 merupakan formula yang
dapat digunakan untuk perhitungan rating transformator
yang dipilih, (Warman, 2004):
(3)
Rating trafo =
Pada
pembebanan
transformator adalah :
80%,
maka
kapasitas
Menurut Karmiata (2003), secara umum ada empat
kelompok besar metode peramalan yang biasa
digunakan perusahaan)perusahaan listrik dewasa ini,
yaitu: analitis, ekonometri, kotak hitam (black box) dan
gabungan analitis dan ekonometri (DKL 3.01)
Peramalan beban dilakukan setelah peramalan
kebutuhan energi listrik dilakukan. Pada dasarnya laju
pertumbuhan kebutuhan energi sama dengan laju
pertumbuhan beban rata)rata. Setelah peramalan
kebutuhan energi listrik dan laju pertumbuhannya di
peroleh, maka selanjutnya adalah meramalkan kondisi
beban untuk beberapa tahun ke depan. Laju
pertumbuhan energi listrik mempunyai harga yang
sama dengan pertumbuhan energi rata)rata dengan
demikian jika laju pertumbuhan energi listrik diketahui,
maka laju pertumbuhan beban rata)rata juga diketahui.
Peramalan beban yang terpenting adalah peramalan
beban puncak pada kurva beban, baik pada kurva beban
harian,mingguan, bulanan dan seterusnya. Hubungan
antara beban puncak ( BP ) dan beban rata)rata ( BR )
adalah:
BP ( n )
(4)
LF =
(5 )
BR (n)
Dengan :
MVA = beban transformator
X
= kapasitas transformator
Dengan :
LF = Load Factor
n = Tahun pengamatan
-"5
(/&' ! 0 &.#$#'#!
Model yang digunakan dalam peramalan harus
dapat menggambarkan kaitan antara penjualan energi
listrik dengan variabel lain yang ada dalam masyarakat
seperti variabel pendapatan dan tingkat konsumsi
masyarakat. Ada dua macam model pendekatan yakni:
Model Mikro, model ini adalah model yang meninjau
secara terperinci setiap komponen atau variabel yang
mempunyai penjualan energi listrik. Model Makro,
model ini adalah model yang meninjau secara umum
dengan menyederhanakan variabel yang mempengaruhi
penjualan energi listrik, dalam penyusunan ramalan ini
dilakukan pembagian kebutuhan energi listrik secara
sektoral yang meliputi: sektor rumah tangga, sektor
komersial, sektor publik, dan sektor industri, (Sabri,
1991 ).
-"6 &.#$#'#! &1#!
Peramalan pada dasarnya merupakan suatu dugaan
atau perkiraan mengenai terjadinya suatu kejadian atau
peristiwa di masa yang akan datang. Ramalan di bidang
elektrifikasi pada dasarnya merupakan kebutuhan
energy listrik (Watt jam) dan ramalan baban (Watt).
Pada kenyataannya harga LF tidaklah konstan dari
tahun ke tahun karena berubah)ubahnya bentuk kurva
bebannya. Apabila pertumbuhan faktor beban rata)rata
tiap tahun ( mulai dari awal perhitungan sampai tahun
yang pada saat itu besarnya faktor beban telah
ditargetkan ) bisa dinyatakan dengan statu formulasi
matematis, maka kondisi beban puncak tiap tahun bisa
diramalkan. Faktor beban tiap tahun dapat dinyatakan
dengan persamaan:
LF(n) = LF (O) . ( 1+ α )n
(6)
dengan :
LF(n) = Faktor beban pada tahun n, dimana pada
tahun tersebut besarnya faktor beban telah
ditargetkan.
LF(0) = Faktor beban diawal tahun pengamatan
α = Laju pertumbuhan faktor beban rata)rata mulai
dari tahun awal pengamatan sampai tahun n.
Sehingga besarnya beban puncak setiap tahun dan laju
pertumbuhan biasanya bisa ditentukan jika persamaan
beban rata)rata tiap tahun telah diperoleh. Karena
pertumbuhan beban rata)rata persis sama dengan
pertumbuhan kebutuhan energi listrik, maka rata)rata
tiap tahun dapat dinyatakan dengan persamaan:
T-199
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
BR(n) = BR (0) (1+i )n
BP(n) = BP(0) . ( 1+ φ )
(7)
dengan i menyatakan pertumbuhan beban rata)rata tiap
tahun atau pertumbuhan kebutuhan energi listrik rata)
rata tiap tahun. Kondisi beban puncak tiap tahun bisa
dinyatakan dengan persamaan :
!
(8)
LF(0) . ( 1+ α ) n
atau :
Load factor = average load x T
Peak load x T
BR(0) . ( 1+ i ) n
_____________ (9)
LF(0) . ( 1+ α ) n
BP(O) . ( 1 + φ ) =
-"7 *# ' $ '#
Hasil simulasi software DKL (hasil prakiraan
kebutuhan beban dan energi listrik sistem Maumere dan
Ende) dan hasil perhitungan kapasitas trafo yang
dibutuhkan sesuai beban puncak di Ende dan Maumere
serta kebutuhan daya di GI Ropa dan sekitarnya untuk
20 tahun mendatang disajikan pada Tabel 1 sampai
dengan 5.
( 1+ i ) n
(10)
φ =
( 1+ α ) n
Dengan diperolehnya laju pertumbuhan rata)rata
beban puncak setiap tahun, maka besarnya beban
puncak untuk beberapa tahun ke depan bisa diperoleh
melalui persamaan berikut :
#1&' ) *# ' .#0 .##!
$
!
&1
#! &1#! /#! !&.
+
.0
&$
# $&.& #
!,
, ,8
! "
"
" #$%
! "
!% &!
' ((! )
*)
+ & %
& '
()*
!% &!
' ((! )
*)
+ & %
+,-.
," !% &!
' ((! )
*)
+ & %
/
,
/
,
/
,
/
,
/
,
/
,
/
,
/
,
,
/
,
,
/
,
,
0
&
,
#$ %
- ! ./ !0 !(!
1
2
3%! "
4 $ 5 %%!% "
6
5 &7 )
"
& 12
($
28!
(12)
Dimana T adalah waktu dalam perhari, minggu, bulan
atau tahun.
dengan menyatakan laju pertumbuhan beban puncak
rata)rata adalah :
#
"
Beban puncak adalah beban tertinggi suatu sistem
kelistrikan yang di capai dalam periode waktu tertentu
sedangkan Load factor atau faktor beban adalah
perbandingan beban rata – rata terhadap periode beban
puncak dan dapat dinyatakan sebagai berikut :
BR(0) . ( 1+i ) n
BP(n) =
(11)
!
(*
"
T-200
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
/
,
,
,
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
#1&' , *# '
.#0 .##!
&1
#! &1#! /#! !&.
+
.0
&$ !/& #
!,
, ,8
Skenario pertumbuhan ekonomi 6%
#1&' - *# ' &.
No.
Tahun
Beban
Puncak
(MW)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
6,00
6,00
6,00
6,00
7,00
7,00
7,00
8,00
8,00
9,00
9,00
10,00
Cos φ
MVA
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
7,06
7,06
7,06
7,06
8,24
8,24
8,24
9,41
9,41
10,59
10,59
11,76
! #!
!9#0 /
#%# # .#2( 3#!
# $&.& , # !
Kapasitas trafo yg
dibutuhkan berda)
sarkan pembeban)
an maksimum
80%
100%
8,824
7,059
8,824
7,059
8,824
7,059
8,824
7,059
10,294
8,235
10,294
8,235
10,294
8,235
11,765
9,412
11,765
9,412
13,235
10,588
13,235
10,588
14,706
11,765
No.
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
T-202
1
0#! & # /&! #!
&!/# #!
Tahun
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
Beban
Puncak
(MW)
Cos φ
MVA
11,00
11,00
12,00
13,00
14,00
15,00
16,00
18,00
20,00
23,00
26,00
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
12,94
12,94
14,12
15,29
16,47
17,65
18,82
21,18
23,53
27,06
30,59
Kapasitas trafo yg
dibutuhkan berda)
sarkan pembeba)
nan maksimum
80%
100%
16,176
12,941
16,176
12,941
17,647
14,118
19,118
15,294
20,588
16,471
22,059
17,647
23,529
18,824
26,471
21,176
29,412
23,529
33,824
27,059
38,235
30,588
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
#1&' 5 *# ' &.
! #! #%# # .#2( 3#!
&1#! !9#0 / !/& , # !
No.
Tahun
Beban
Puncak
(MW)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
6,00
6,00
7,00
8,00
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,00
Cos φ
MVA
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
7,06
7,06
8,24
9,41
9,41
10,59
11,76
12,94
14,12
15,29
16,47
#1&' 6 *# ' &.
Tahun
Pertumbuhan
beban (%)
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
5
5
5
5
5
5
5
5
Kapasitas trafo yg
dibutuhkan berda)
sarkan pembeban)
an maksimum
80%
100%
8,824
7,059
8,824
7,059
10,294
8,235
11,765
9,412
11,765
9,412
13,235
10,588
14,706
11,765
16,176
12,941
17,647
14,118
19,118
15,294
20,588
16,471
! #!
&1
No.
Tahun
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
#! &1#! /
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
Cos φ
MVA
2
2,1
2,205
2,31525
2,431013
2,552563
2,680191
2,814201
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
2,352941
2,470588
2,594118
2,723824
2,860015
3,003015
3,153166
3,310825
&!&! #! #%# # .#! 2(.$# (. #3# #./
!/ 0 # $&.&
Berdasarkan data hasil simulasi pada Tabel 1, beban
puncak Maumere tahun ke – 20 atau tahun 2028
mencapai 26 MW atau 30,59 MVA. Pada pembebanan
transformator 80%, maka dapat ditentukan kapasitas
transformator :
sehingga kapasitas transformator daya yang butuhkan
20 tahun mendatang adalah 40 MVA,70/20 kV atau 2 X
20 MVA, 70/20 kV. Tetapi bila ditinjau dari load factor
tahun 2028 yaitu : 58,9% maka kapasitas transformator
yang dibutuhkan adalah : 18,01 MVA, 70/20 kV atau 20
MVA,70/20 kV atau 2 X10 MVA, 70/20 kV.
T-203
Beban
Puncak
(MW)
Cos φ
MVA
15,00
17,00
19,00
21,00
24,00
27,00
31,00
35,00
40,00
45,00
52,00
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
17,65
20,00
22,35
24,71
28,24
31,76
36,47
41,18
47,06
52,94
61,18
Kapasitas trafo yg
dibutuhkan berda)
sarkan pembeba)
nan maksimum
80%
100%
22,059
17,647
25,000
20,000
27,941
22,353
30,882
24,706
35,294
28,235
39,706
31,765
45,588
36,471
51,471
41,176
58,824
47,059
66,176
52,941
76,471
61,176
(%# /#! &$1&1#!#! .#! 2(.$# (.
Beban
puncak
(MW)
-"
1
0#! & # /&! #!
&!/# #!
Kapasitas transformator yang
dibutuhkan berdasarkan
pembebanan maksimum
Pembebanan
Pembebanan
80%
100%
2,941176471
2,352941176
3,088235294
2,470588235
3,242647059
2,594117647
3,404779412
2,723823529
3,575018382
2,860014706
3,753769301
3,003015441
3,941457767
3,153166213
4,138530655
3,310824524
-"8 !#'
&$1&1#!#! .#! 2(.$# (. #3# #./
!/ 0 # $&.&
Pada tahun 1 (tahun 2008) beban puncak mencapai
6,00 MW atau 7,06 MVA. Bila diinginkan pembebanan
maksimum trafo 80%, maka kapasitas trafonya 10 MVA,
sehingga pembebanan trafo pada tahun 1 adalah :
Bila di lihat dari load factor tahun 2008 53,3%,
maka kapasitas transformator yang dibutuhkan adalah
5MVA. Dengan cara yang sama, maka dapat ditentukan
besarnya pembebanan transformator dan kapasitas
transformator pada tahun ke)2 sampai dengan tahun ke)
20 dan hasilnya diperlihatkan pada Tabel 3. Pada
Gambar 4 ditunjukkan kurva kapasitas trafo yang
dibutuhkan di GI Maumere sesuai dengan beban puncak
di Maumere.
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
berarti transformator bekerja dalam rating kerja efektif.
Pada Tahun 2008 Load factor nya 49,2%, maka
kapasitas trafo yang dibutuhkan hanya 5 MVA. Dengan
cara yang sama, maka dapat ditentukan besarnya
pembebanan trafo dan kapasitas trafo pada tahun ke)2
sampai dengan tahun ke)20 dan hasilnya diperlihatkan
pada Tabel 4. Pada Gambar 5 ditunjukkan kurva
kapasitas trafo yang dibutuhkan sesuai beban puncak di
Ende.
#$1#. 5
.4#
#%# # .#2( & #
# $&.&
&1#!
!9#0
Dari Gambar 4 dapat dilihat bahwa dengan adanya
kenaikan beban di Maumere, maka kapasitas trafo yang
dibutuhkan juga harus ditambahkan. Sumbu y
menunjukkan kapasitas trafo (MVA), dan sumbu x
menunjukkan beban puncak yang terjadi sampai Tahun
2028. Persamaan y = 1,9958x2 )5,063x + 12,647,
menunjukkan bahwa jika beban puncak tetap tidak
mengalami pertumbuhan sejak awal tahun, maka
kapasitas trafo yang dibutuhkan, yaitu 12,647 MVA,
sedangkan bila ada pertumbuhan beban, maka kapasitas
trafo harus ditambahkan. Pada tahun ke ke – 20 yaitu
Tahun 2028 beban di Maumere mencapai 26 MW atau
30,59 MVA, maka kapasitas trafo yang dibutuhkan,
yaitu 38,235 MVA atau mendekati 40 MVA.
#
Berdasarkan data hasil simulasi pada tabel 2, beban
puncak Ende tahun ke – 20 atau tahun 2028 mencapai 52
MW atau 61,18 MVA. Pada pembebanan transformator
80%, maka dapat ditentukan kapasitas transformator
yaitu :
#$1#. 6
-": !#'
&$1&1#!#! .#! 2(.$# (. #3# %#/#
#./ !/ 0 !/&
Pada tahun ke)1 (2008) beban puncak mencapai 6
MW atau 7,06 MVA, jika diinginkan pembebanan
maksimal transformator 80%, maka kapasitas
transformator yang dibutuhkan 10 MVA. Kemudian
pembebanan transformator pada tahun ke ) 1 adalah :
.#2( & #
&1#!
/
!/&
Dari kuva pada Gambar 5, sumbu y menunjukkan
kapasitas trafo yang dibutuhkan pada GI Ende,
sedangkan sumbu x menunjukkan beban puncak yang
terjadi di Ende sampai 20 tahun mendatang. Dari
persamaan y = 5,1471x2 – 14,853x + 20,294, terlihat
bahwa angka 20,294 merupakan konstanta dan ini
menunjukkan bahwa bila tidak terjadi pertumbuhan
beban di Ende, maka kapasitas trafo yang di butuhkan
yaitu 20,294 MVA. Pada tahun ke 20 beban puncak di
Ende mencapai 52 MW maka kapasitas trafo yang
dibutuhkan pada GI Ende yaitu 76,5 MVA atau
mendekati 80 MVA.
-")
sehingga kapasitas transformator daya yang dipakai 20
tahun mendatang adalah 80 MVA atau 2 X 40 MVA.
Tetapi bila dilihat load factor pada tahun tersebut yaitu
sebesar 54,4%, maka kapasitas trafo yang dibutuhkan
adalah : 33,28 MVA atau 35 MVA.
#%# #
&!&! #!
#%# #
.#! 2(.$# (.
#3#
#./ !/ 0 (%#
Untuk menentukan kapasitas tansformator daya pada
GI Ropa, maka dilihat dari kapasitas pembangkit.
Kapasitas transformator di GI Ropa dapat di tentukan
berdasarkan kapasitas pembangkit yaitu, 2 x 7 MW,
maka kapasitas transformator di G I Ropa adalah 2 x 10
MVA. Sedangkan untuk menentukan kapasitas
transformator daya untuk distribusi di Ropa caranya
sama dengan penentuan kapasitas transformator daya
pada G I Maumere dan G I Ende. Data yang di dapat dari
PLN Wilayah NTT, beban puncak untuk Ropa tahun
2021 adalah 2 MW atau 2,353 MVA.
Hasil perhitungan pertumbuhan beban Ropa 20
tahun mendatang dapat dilihat dari Tabel 5 di atas.
Dari tabel tersebut di dapat beban puncak Ropa tahun ke
– 20 atau Tahun 2028 mencapai 2,814 MW atau 3,310
MVA dengan Cos φ 0,85. Pada pembebanan
transformator 80%, maka dapat ditentukan kapasitas
transformator =
T-203
Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)
Kupang, 13 Nopember 2012
sehingga kapasitas transformator daya yang dipakai 20
tahun mendatang adalah 5 MVA, 70/20 kV.
Pada Gambar 6 ditunjukkan kurva kebutuhan
kapasitas trafo sesuai beban puncak yang terjadi di Ropa.
#$1#. 7
#%# #
.#2( & #
&1#!
/
(%#
Dari Gambar 6 dapat dilihat bahwa dengan adanya
kenaikan beban di Ropa, maka kapasitas trafo nya pun
harus di tambahkan. Persamaan y = 0,0042x2 + 0,1334x
+ 2,8043 menunjukkan bila tidak ada pertumbuhan
beban di Ropa, maka kapasitas trafo yang dibutuhkan
2,8043 MVA. Pada tahun ke )20 atau Tahun 2028 beban
puncak di Ropa mencapai 2,8 MW, maka kapasitas trafo
yang dibutuhkan adalah : 4,1 MVA atau 5 MVA. Sumbu
y adalah kapasitas trafo yang dibutuhkan bila beban
bertambah sedangkan sumbu x menyatakan beban
puncak yang terjadi di Ropa. Jumlah beban puncak total
untuk sistem Ropa)Enda) Maumere 20 tahun mendatang
adalah : 80,8 MW atau 95 MVA.
5"
+
Berdasarkan hasil analisis, maka disimpulkan
beberapa hal sebagai berikut :
1. Beban puncak dan faktor beban (load factor) di
Maumere sampai Tahun 2028 mencapai 26 MW atau
30,59 MVA dan 58,9 %. Kapasitas transformator
daya pada GI Maumere sesuai kebutuhan beban 20
tahun mendatang yaitu: 40 MVA, 70/20 kV atau 2 X
20 MVA, 70/20kV. Pada tahap awal dipasang sebuah
trafo 20 MVA sampai pada Tahun 2021 karena pada
tahun tersebut dibutuhkan kapasitas trafo 19,118
MVA.
2. Beban puncak dan faktor beban (load factor) di Ende
sampai Tahun 2028 mencapai 52 MW atau 61,18
MVA dan 54,4 %. Kapasitas transformator daya yang
dibutuhkan pada GI Ende sesuai pertumbuhan beban
20 tahun mendatang adalah 74,471 MVA, sehingga
disiapkan trafo dengan kapasitas 80 MVA atau 2 X
40 MVA, 70/20 kV.
3. Kapasitas transformator daya pada GI Ropa sesuai
kapasitas pembangkitnya, yaitu 2 X 10 MVA
sedangkan untuk distribusi listrik di daerah Ropa,
disiapkan trafo dengan kapasitas 5 MVA, 70/20 kV,
sesuai dengan kebutuhan beban puncak 20 tahun
mendatang.
4. Jumlah total beban puncak sistem 70 kV Ropa – Ende
– Maumere 20 tahun mendatang adalah : 80,8 MW
atau 95 MVA (dibutuhkan kapasitas trafo 100 MVA).
6"
*
*
Ucapan terima kasih disampaikan kepada PT. PLN
(Persero) wilayah NTT khususnya bagian perencanaan
dan Andy W. Njola yang telah banyak membantu dalam
pengambilan dan pengolahan data sehingga makalah ini
dapat diselesaikan dengan baik.
Faulkenberry, L.M., Coffer W, Electrical Power Distribution
and Transmission, Prentice)Hall Inc., New Jersey :
108)131. 1996.
Kadir, Abdul, Transformator, PT Alex Media Competindo,
Jakarta : 85)90. 1989.
Karmiata, Putu, Prakiraan Daftar Kebutuhan Listrik (DKL)
3.01, 2003, PT. PLN (Persero), Jakarta, 15)20.
Sabri, Yusra, Konsep Perencanaan Sistem Distribusi dan
Peramalan Beban, Kerjasama PLN – ITB. 1991.
Tobing, L. Bonggas,
Peralatan Tegangan Tinggi, PT.
Gramedia Pustaka Utama, Jakarta : 2)4. 2003.
Warman, Eddy, Penentuan Rating Transformator, USU,
Medan : 15)20. 2004.
Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, Gramedia, Jakarta : 43)45. 1991.
T-204