Perhitungan Losses Jaringan Listrik

Perhitungan Losses Jaringan Listrik

I.          LOSSES PADA JARINGAN DISTRIBUSI

Losses pada jaringan distribusi adalah perbedaan antara energi listrik yang disalurkan (Ns) dengan energi listrik yang terpakai (NI).

                 Ns - NI

Losses = ------------- x 100 %

                    Ns

Apakah penyebab terjadinya Losses

1.1.    Terjadi rugi-rugi pada saluran (penghantar)

 

I                 = Arusnya yang mengalir pada penghantar

r                 = Tahanan pada penghantar per km

x                = Reaktansi pada penghantar per km

Cos Q        = Faktor daya beban

L                = Panjang penghantar

1.2.    Kesalahan pada pengukuran

1.2.1.    Kesalahan baca stan kWh meter (deviasi error)

1.2.2.    Kesalahan pada rasio trafo ukur (Current Transformer & Potential Transformer)

·         Trafo ukur rusak (belitan hubung singkat, ini rusak)

·         Trafo ukur jenuh

·         Salah pada rating plate (seharusnya 150 / A, ditulis 100 / 5)

1.3.    Beban tidak seimbang dan kawat netral mengalir arus

Pada konsisi beban tidak seimbang, maka arus pada netral akan nol. Sedangkan pada kondisi ideal pada kawat netral ini seharusnya "nol". Bila ada nilai tahanan pada kawat pentanahan netral, maka pada kawat netral akan bertegangan besarnya arus yang mengalir sepanjang kawat netral akan menyebabkan rugi daya di sepanjang kawat netral.

1.4.    Kontak pada sambungan tidak baik (loss contact)

             

1.5.    Penggunaan tenaga listrik yang tidak terukur.

·         Pencurian listrik

·         Kebocoran listrik

1.6.    Variasi tegangan pelayanan

1.6.1.    Tegangan standar sistem tegangan rendah

·         Satu fasa         :  127 V dan 220 V

Secara bertahap tegangan 127 V dihilangkan

·         Tiga fasa         :  127 / 220 V dan 220 / 380 V

Secara bertahap tegangan 127 / 220 V dihilangkan

1.6.2.    Toleransi tegangan pelayanan

·         Maksimal + 5 % minimal - 10 % ( untuk JTR 198 s/d 231 Volt sedangkan untuk JTM 18 s/d 21 kV )

II.        RUGI TEGANGAN

2.1.    Sepanjang hantaran SR

Maksimal 2 % bila disadapkan langsung dari JTR

     

Maksimal 12 % disadapkan langsung pada trafo

Model SR, yang disadapkan langsung dari trafo

2.2.    Perhitungan rugi tegangan

Delta V  = I (r . Cos Q + Sin Q) . L

atau

           P

Delta  V  = ---- (r + X tg Q) I ......... V atau kV

           V

·         Untuk TM P dalam satuan MW

Untuk TR P dalam satuan kV

·         Untuk TM dalam satuan kW

Untuk TR dalam satuan V

                                             P

Pada TM = 100 (r + X . tg Q) ----- I  ......... %

                                             V²

                                             P

Pada TR = 10⁵ (r + X . tg Q) ----- I  ......... %

                                             V²

2.3.    Momen listrik

Momen listrik dari beban tiga fasa seimbang P (kW) yang terletak pada jarak dari sumber daya L (km), maka momen listriknya :

M = P . L ........................ kW . km

Bila daya P total terdistribusi merata pada jaring sepanjang L, momen listriknya

        P . L

M = --------

          2

2.4.    Unit momen listrik

                      V²

M₁ = 10^-5 --------------

                 R + x . tgQ

Momen listrik suatu beban M1, unit momen listrik dari saluran M dan jatuh tegangan dihubungkan oleh persamaan berikut ini.

M = M1 . D

Tabel unit momen listrik

Untuk berbagai ukuran kabel twisted dan faktor daya beban (Cos Q) tegangan dasar adalah 4000 V. Bila digunakan sistem 220 V harga skala M, yang dibaca dikalikan dengan 0,30.

Contoh Kasus

Beban tiga fasa seimbang sebesar 30 kW pada faktor daya 0,8 harus dipasok melalui saluran 500 meter dari gardu 400 Volt.

Tentukan ukuran kabel untuk suatu jatuh tegangan maksimal 6 %.

Jawaban :

Momen listrik dari saluran tersebut :

M = P . L = 30.0,5 = 15 kW . km

Unit momen listrik minimum untuk kabel tersebut adalah :

          M        15

M1 = ----- = ------- = 2,5 kW . km

          D          6

Titik 2,5 pada skala M1 memotong garis faktor daya 0,8 pada kabel 70 mm² masih memnuhi batas-batas kemampuan kabel. Dalam kenyataan dapat mencapai 2,6.

Jatuh tegangan sebenarnya ;

       15

D = ----- 5,77 %

       2,6

Arus salurannya adalah :

                    30.1.000

I = ------------------------------------- = 57,5 A

      400 . (1 - 0,0577) 0,8 . 1,73

Dari tabel KHA kabel TIC TR, kabel ukuran 16 mm² mampu melalui arus sebesar itu, tetapi jatuh tegangannya akan menjadi :

D   = I (r Cos j + x Sin j) . L

      = 57,5 (2,41 . 0,8 + 0,1 . 0,6) . 0,5

      = 94,01 Volt

atau :

       94,01

D = -------- . 100 % = 23 %

        400

Karakteristik Listrik Untuk Kabel Udara Twisted Alumunium

Penampang Nominal	Tahanan Pada 850C	Reaktansi pada                     50 Hz	Arus yang diizinkan pada
			200C	300C	400C
mm2	Ohm / km	Ohm / km	A	A	A
16 25 35 50 70	2,41 1,52 1,10 0,81 0,54	0,1 0,1 0,1 0,1 0,1	85 110 135 160 200	80 100 125 145 185	70 95 110 135 170

Arus beban terus menerus maksimum, harus lebih kecil dari kuat hantar arus (KHA) dari penghantar.

Besarnya KHA ini terlihat pada tabel.

Tabel :

·         Daftar KHA penghantar yang dihitung atas dasar kondisi-kondisi berikut ;

·         Kecepatan angin 0,6 m / detik

·         Suhu keliling akibat sinar matahari 30⁰C

·         Suhu penghantar maksimum 80⁰C

·         Bila tidak ada angin maka KHA dapat dikali dengan 0,7

Luas penampang                   (MM2)	KHA terus menerus, untuk penghantar AAC                         (C)	KHA terus menerus, untuk penghantar AAAC                      (A)
16 25 35 50 70 95 120 150 185 240	110 145 180 225 270 340 390 455 520 625	105 135 170 210 255 320 365 425 490 585

2.5.    Memperbaiki Faktor Daya Jaringan

Beban listrik seperti motor, trafo dan lain-lain menyerap arus magnit sehingga menyebabkan arus ketinggalan terhadap tegangan dengan sudut j.

Sedangkan proyeksi daya-daya sebagai akibat pergeseran arus tersebut adalah :

P    = V . I Cos j                Disebut daya aktip

Q   = V . I Sin j                 Disebut daya reaktip

S    = V . I                          Disebut daya nyata

S = ÖP² + Q²

          Q

Sin = ----

          S

            P

Cos j = -----

            S

            Q

Tg j = ----

            P

P akan didisipasikan sebagai energi mekanis atau panas yang dapat dimanfaatkan oleh pemakai listrik, sedangkan Q akan hilang sebagai energi elektro magnit.

Semakin besar daya Q yang hilang maka sistem penggunaan energi menjadi tidak efisien. Untuk itu harus dibatasi dengan cara membatasi besarnya faktor daya antara 0,8 - 0,85.

Kehilangan-kehilangan pada jaringan sebagai akbat variasi harga Cos j diperlihatkan pada tabel di bawah ini :

Cos j	Arus	Kehilangan
1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5	1 1,111 1,251 1,431 1,671 2,01	1 1,22 1,56 2,04 2,77 1,0

Terlihat bahwa dengan Cos j makin rendah, jaringan akan semakin parah keadaannya dan untuk memperbaikinya ada 2 (dua ) cara yaitu :

1.    Pengaturan arus penguatan generator

2.    Pemasangan batere kapasitor

Saluran udara selain menghasilkan daya reaktip juga menyerap daya reaktip, sedangkan saluran kabel tanah lebih banyak menghasilkan daya reaktip. Oleh karena itu saluran kabel tanahmemiliki Cos j yang lebih besar dari pada jaringan udara.

2.5.1.    Perhitungan kapasitor

1.    Ketahui terlebih dahulu besarnya Cos j beban, caranya :

·         Mengukur dengan menggunakan Cos j meter

·         Mengukur besarnya tegangan arus dan daya aktip dan menghitung

S = V . I Ö3

              P

Cos j = ----

               S

2.    Ketahui harga Sin j dengan cara :

·         Menghitung

Sin j =Ö I - Cos j²

·         Mengukur daya reaktip menggunakan var meter dan menghitung :

                      S

        Sin j = -----

                      P

3.    Hitung besarnya Tg j :

Sin j                       P

Tg j = -------- atau Tg v = -----

           Cos j                       S

4.    Besarnya daya reaktip Q adalah :

Q = P . Tg j

5.    Menaikkan harga Cos j berarti mengurangi harga daya reaktip dari Q menjadi Q¹ besarnya daya reaktip yang dihilangkan :

Qc = Q - Q¹ = P . Tg j - P . Tg j¹

      = P (Tg j - Tg j¹)

Qc diatas adalah besarnya daya reaktip yang dihasilkan oleh batere kapasitor

2.5.2.    Kapasitas batere kapasitor

Qc adalah daya reaktip yang dihasilkan kapasitor. Besarnya Qc berdasarkan tegangan dan arus adalah sebesar :

Qc = V . Ic                                    Ic adalah arus yang diserap kapasitor

                V

Qc = V . -----                     Xc adalah reaktansi kapasitor

                Xc

           1

Xc = -----                           C adalah kapasitansi kapasitor

        v . C

Qc = V² . 3.4 . C               v = 2pF = 2 . 3,14 . 50 = 314

Kapasitas kapasitor dapat dihitung menjadi :

         Qc

C - ---------

     314 . V²

Jaringan 20 kV dengan S = 100 kVA dan P = 45 kW jika faktor daya jaringan akan dinaikkan menjadi 0,857 berdasarkan kapasitas dari kapasitor yang harus dipasang.

Jawaban :

               45

Cos j = ------- = 0,45 dan Tg j = 2

               100

Cos j¹ = 0,857 Tg j¹ = 0,6

Kapasitor yang perlu dipasang adalah sebesar

Qc = P . (Tg j - Tg j¹) = 45 (2 - 0,6)

      = 63 kVAr

          63.1.00

C = ----------------

       314.20.000²

= 0,5 mikro Farad

                         Gambar contoh pemasangan kapasitor