## STUDI TENTANG PERBAIKAN JATUH TEGANGAN DI TIANG UJUNG JARINGAN TEGANGAN RENDAH PADA PT.PLN UP3 AREA SAMARINDA
Restu Mukti Utomo 1 , Nur Rani Alham 2 , Hilmansyah 3 ,Muslimin 4 , Angga Wahyu Aditya 5 , Abdul Mubarak 6 1,2,4,6 Teknik Elektro,Fakultas Teknik Universitas Mulawarman
3,5 Teknologi Listrik, Politeknik Negeri Balikpapan Jln. Kuaro, Gn. Kelua, Kec. Samarinda Ulu, Kota Samarinda, Kalimantan Timur 75119 Jln. Soekarno-Hatta KM8, Kota Balikpapan, Kalimantan Timur 76129 Email: 1 restuutomo@ft.unmul.ac.id, 2 nurrani.alham@ft.unmul.ac.id
Abstract—  Electric  power  distribution  system  is  one  of  the systems in electric power that has an important role that is directly related  to  the  user  of  electric  energy. In  the  distribution  system must have the appropriate reliability of the standards applied but in reality  the  distribution  of  electric  power  distribution  is  not appropriate,  such  as  falling  voltage  commonly  called  drop  voltage that reaches the consumer. This is caused by several factors so that the quality of existing electricity is not optimally beneficial and can even  cause  damage  to  electrical  equipment. In  phase  S,  from  the analysis  of  calculations  and  measurements  made  by  the  author based  on  basic  theory,  conclusions  can  be  drawn  as  follows.  In calculations and measurements in phaseS R and T the voltage fall is  caused  by  the  length  of  the  delivery.  In  phase  S,  when  viewed from  the  calculation  and  measurement  of  voltage  fall  due  to  the length  of  the  delivery  and  other  factors,  namely  the  cable connection is not perfect. From the data obtained by the author of the  voltage  fall  at  the  GNK  383  Distribution  Substation  is  not constant  because  the  load  changes  the  use  of  electrical  energy  by different  consumers  The  voltage  fall  at  the  GNK  383  Distribution Substation  occurs  at  night  because  the  load  usage  activity  by consumers is very high.
I ntisari — Sistem  distribusi  tenaga  listrik  merupakan  salah  satu sistem  dalam  tenaga  listrik  yang  mempunyai  peran  penting  yang berhubungan  langsung  dengan  pemakai  energi  listrik. Dalam sistem  distribusi  harus  memiliki  keandalan  yang  sesuai  standar yang  diterapkan  namun  kenyataannya  penyaluran  distribusi tenaga listrik itu ada yang tidak sesuai, seperti jatuh tegangan yang biasa  disebut  drop  tegangan  yang  sampai  ke  konsumen. Hal  ini disebabkan oleh beberapa faktor sehingga kualitas listrik yang ada tidak  bermanfaat  secara  optimal  bahkan  dapat  menyebabkan kerusakan  pada  peralatan  listrik. Pada  fasa  S,  Dari  analisa perhitungan dan pengukuran yang dilakukan penulis berdasarkan teori  dasar  maka  dapat  ditarik  kesimpulan  sebagai  berikut.  Pada perhitungan  dan  pengukuran  di  fasa  R  dan  T  jatuh  tegangan diakibatkan oleh panjang penghantar. Pada fasa S, jika dilihat dari perhitungan  dan  pengukuran  jatuh  tegangan  disebabkan  panjang penghantar  serta  faktor  lain  yaitu  sambungan  kabel  yang  tidak sempurna.  Dari  data  yang  diperoleh  penulis  jatuh  tegangan  pada Gardu  Distribusi  GNK  383  tidak  konstan  karena  beban  berubah- ubah  pemakaian  energi  listrik  oleh  konsumen  yang  berbeda-beda Jatuh  tegangan  pada  Gardu  Distribusi  GNK  383  terjadi  pada malam  hari  karena  aktivitas  pemakaian  beban  oleh  konsumen sangat tinggi.
Kata Kunci— sistem distribusi, drop tegangan, gardu distribusi.

## I. P ENDAHULUAN
Sistem  distribusi  tenaga  listrik  merupakan  salah  satu sistem  dalam  tenaga  listrik  yang  mempunyai  peran  penting yang  berhubungan  langsung  dengan  pemakai  energi  listrik. Dalam sistem distribusi harus memiliki keandalan yang sesuai standar  yang  diterapkan  namun  kenyataannya  penyaluran distribusi tenaga listrik itu ada yang tidak sesuai, seperti jatuh tegangan  yang  biasa  disebut  drop  tegangan  yang  sampai  ke konsumen.  Drop  tegangan  adalah  suatu  kondisi  atau  keadaan dimana  jumlah  tegangan  yang  disalurkan  mengalami perubahan/berbeda  dengan  tegangan  yang  diterima  pada  sisi penerimaan. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor sehingga kualitas  listrik  yang  ada  tidak  bermanfaat  secara  optimal bahkan dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan listrik.
Jika  keadaan  seperti  itu  terus  dibiarkan  maka  akan menurunkan  keandalan  dan  kualitas  pelayanan  dalam pendistribusian  tenaga  listrik  serta  dapat  menyebabkan kerusakan  –  kerusakan  alat  elektronik  yang  dimiliki  oleh konsumen.  Untuk  itu  diperlukan  tindakan  yang  dapat meminimalisir  drop  tegangan  serta  memperbaiki  keandalan dan kualitas pelayanan distribusi tenaga listrik.
Pada  sistem  distribusi  yang  belum  optimal  dalam penyaluran  ke  beban  dikarenakan  rugi  –  rugi  tegangan  pada sistem  distribusi  begitu  besar.  Jika  tegangan  tidak  sesuai biasanya  terjadi  karena  daya  dan  tegangan  sebagian  hilang dalam perjalanan menuju konsumen, dimana dipengaruhi oleh antara  lain  panjangnya  saluran  distribusi,  penempatan  gardu atau  trafo  distribusi  yang  tidak  optimal  terhadap  beban, diameter penghantar yang tidak sesuai dengan kapasitas beban sehingga  menghasilkam  panas  pada  saluran  penghantar  yang berakibat hilangnya daya dan tegangan pada jaringan.
Berdasarkan  latar  belakang  masalah  diatas  penulis tertarik  untuk  mempelajari  mengenai  jatuh  tegangan  dan dampak  jatuh  tegangan  yang  diakibatkan  secara  ilmu kelistrikan serta diwujudkan  dengan  mengangkat judul Tugas Akhir tentang “ Study tentang Memperbaiki Jatuh Tegangan Pada  Tiang  Ujung  (  JTR  )  Gardu  Distribusi    Pada  PT.  PLN (Persero) UP 3 Area Samarinda”.

## II. T INJAUAN P USTAKA

## A. Jaringan Distribusi
Sistem  Distribusi  adalah  bagian  dari    suatu    sistem  tenaga listrik  antara  gardu  induk,  jaringan  distribusi  primer,  gardu distribusi,  jaringan  distribusi  sekunder,  dan  sampai  dengan pelayanan konsumen

## B. Gardu Distribusi
Pengertian umum dari gardu distribusi tenaga listrik yang sering  digunakan  adalah  suatu  bangunan  gardu  listrik  berisi atau  terdiri  dari  instalasi  Perlengkapan  Hubung  Bagi Tegangan  Menengah  (PHB-TM),  Transformator  Distribusi (TD)  dan  Perlengkapan  Hubung  Bagi  Tegangan  Rendah (PHB-TR) untuk memasok kebutuhan tenaga listrik bagi para pelanggan  baik  dengan  Tegangan  Menengah  (TM  20  kV) maupun Tegangan Rendah (TR 220/380V). Konstruksi  gardu distribusi  dirancang  berdasarkan  optimalisasi  biaya  terhadap maksud  dan  tujuan  penggunaannya  yang  kadang  kala  harus disesuaikan dengan peraturan pemda setempat.

## C. Transformator
Transformator merupakan salah satu alat listrik pengubah besaran-besaran  listrik  yang  banyak  digunakan  pada  bidang tenaga  listrik  dan  bidang  elektronika.  Pada  bidang  tenaga listrik,  transformator  digunakan  mulai  dari  pusat  pembangkit tenaga  listrik  sampai  ke  rumah-rumah.  Sebelum  di transmisikan  tegangan  yang  dihasilkan  oleh  pembangkit dinaikkan  terlebih  dahulu  dengan  menggunakan  sebuah transformator  dengan  tujuan  untuk  mengurangi  kerugian energi  yang  terjadi  saat  listrik  di  transmisikan.  Kemudian sebelum digunakan oleh konsumen tegangan akan diturunkan lagi  secara  bertahap  dengan  menggunakan  transformator distribusi  sesuai  dengan  peruntukkannya  seperti  kawasan industri,  komersial,  atau  perumahan.  Transformator  yang dimanfaatkan  di  rumah  tangga  pada  umumnya  mempunyai ukuran  yang  lebih  kecil,  seperti  yang  digunakan  untuk menyesuaikan  tegangan  dari  peralatan  rumah  tangga  listrik dengan suplai daya yang tersedia

## D. Perhitungan Arus Beban Penuh Transformator
Daya  transformator  bila  di  tinjau  dari  sisi  tegangan tinggi (primer)dapat dirumuskan sebagai berikut :
S = √3 VL IL
(1) Keterangan :
S  : Daya Transformator (kVA).
V : Tegangan Sisi Primer Transformator (kV). I   : Arus Jala – Jala (A).
Sehingga  untuk  menghitung  arus  nominal  /  arus beban penuh ( full load ) dapat menggunakan rumus :
I FL = 𝑆 √3 .𝑉
(2)
Dimana :
IFL : Arus Beban Penuh (A). S     : Daya Transformator (kVA). V  :Tegangan Sisi Sekunder Transformator (kV).

## E. Ketidak Seimbangan Beban
Yang  dimaksud  dengan  keadaan  seimbang  adalah  suatu keadaan di mana :
• Ketiga vektor arus / tegangan sama besar.
• Ketiga  vektor  saling  membentuk  sudut  120º  satu  sama lain.
Sedangkan  yang  dimaksud  dengan    keadaan    tidak seimbang  adalah    keadaan  di  mana  salah  satu  atau    kedua syarat  keadaan    seimbang  tidak    terpenuhi.  Kemungkinan keadaan tidak seimbang ada 3 yaitu :
• Ketiga  vektor  sama  besar  tetapi  tidak  membentuk  sudut 120º satu sama lain.
• Ketiga  vektor  tidak  sama  besar  tetapi  membentuk  sudut 120º satu sama lain.
• Ketiga  vektor  tidak  sama    besar  dan  tidak  membentuk sudut 120º satu sama lain.

## F. Penyaluran dan Susut Daya
Misalnya daya sebesar P disalurkan  melalui suatu saluran dengan  penghantar  netral.  Apabila  pada  penyaluran  daya  ini arus-arus fasa dalam  keadaan seimbang, maka besarnya daya dapat dinyatakan sebagai berikut :
P  =  3 . [V] . [I] . cos  (3) Dengan : P : Daya pada tegangan ujung kirim V
: Tegangan pada ujung kirim
Cos  : Faktor daya
Daya yang sampai ujung terima akan lebih kecil dari P karena terjadi penyusutan dalam saluran.

## G. Penghantar Konduktor
Penghantar  ialah  suatu  benda  yang  berbentuk  logam ataupun  non  logam  yang  bersifat  konduktor  atau  dapat mengalirkan  arus  listrik  dari  satu  titik  ke  titik  yang  lain. Penghantar  dapat  berupa  kabel  ataupun  berupa  kawat penghantar yang berfungsi untuk menghantarkan arus listrik.

## H. Jatuh Tegangan
Adanya tegangan pada sebuah tahanan menyebabkan arus mengalir  melalui tahanan tersebut. Bila keadaan ini terjadi di dalam kabel – kabel utama atau saluran yang panjang, hal ini sering  dihubungkan  sebagai  penurunan  tegangan,  penurunan pada  tahanan.  Penurunan  tegangan  bisa  juga  dilihat  sebagai akibat  usaha  yang  harus  dikeluarkan  untuk  mengatasi perlawanan  terhadap  aliran  arus  dan  harus  dikurangkan  dari tegangan sumber agar mendapatkan tegangan yang sebenarnya pada beban.

## I. Jumlah Tenaga Listrik
Sambungan  tenaga  listrik  adalah  penghantar  yang penempatannya atau pemasanganya terletak di bawah ataupun di  atas  tanah  termasuk  peralatannya  sebagai  bagian  instalasi milik PLN yang menghubungkan jaringan tenaga listrik milik PLN  dengan  instalasi  listrik  pelanggan  untuk  menyalurkan tenaga  listrik.  Dapat  juga  dikatakan  sebagai  sambungan pelanggan  yang  merupakan  titik  akhir  dari  pelayanan  listrik kepada pelanggan, dengan tingkat mutu pelayanan yang dapat di  lihat  dari  mutu  tegangan  dan  tingkat  kehandalan  dari  sisi pelayanan tersebut

## J. Kontruksi Saluran Udara
Sambungan pelayanan tegangan rendah dengan menggunakan konstruksi saluran udara baik untuk sambungan fasa  tunggal  atau  sambungan  fasa  menyambung  dari  jaringan tegangan rendah langsung ke papan bagi / papan meter.

## III. H ASIL PENELITIAN

## A. Perhitungan Tegangan Primer Trafo
Pada  gardu  distribusi  GNK  383  dengan  tegangan nominal  sisi  primer  adalah  20  kV.  Pada  pengoperasian  tap trafo    pada  posisi  3  dengan  setting  20  kV.  Dari  hasil pengukuran  dengan  tap  tersebut  maka  diperoleh  tegangan keluaran  atau  sekunder  trafo  sebesar  392/227  Volt.  Dengan hasil ini dapat dihitung harga sebenarnya dari tegangan primer trafo dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑇𝑚
= 𝑆𝑒𝑡𝑡𝑖𝑛𝑔 𝑡𝑎𝑝 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜 𝑥 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜
= 20.000 𝑥 392
400

## = 19600 𝑣𝑜𝑙𝑡
Jadi besaran tegangan  sisi primer trafo tersebut adalah 19600 volt

## B. Jatuh tegangan berdasarkan pengukuran
Berdasarkan data hasil pengukuran pada gardu distribusi GNK 383 dapat dijelaskan sebagai berikut:

## Tabel 1. Total Pengukuran Jatuh Tegangan

## Tabel 2. Total Perhitungan Jatuh Tegangan
Dari  tabel  diatas,  antara  hasil  pengukuran  dan  hasil perhitungan secara teoritis dilapangan terdapat perbedaan, hal ini disebabkan oleh beberapa parameter, yaitu:
1. Sambungan kabel yang kurang sempurna
2. Jumlah sambungan rumah yang terlalu banyak
3. Kesalahan alat ukur atau alat ukur yang tidak akurat
4. Kesalahan baca saat pengukuran
Gambar 1. Karakteristik Pemakaian Beban oleh Konsumen
Pada Gardu Distribusi GNK 383 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 06 .0 0 07 .0 0 08 .0 0 09 .0 0 10 :0 0 11 :0 0 12 :0 0 13 :0 0 14 :0 0 15 :0 0 16 :0 0 17 :0 0 18 :0 0 19 :0 0 20 :0 0 21 :0 0 22 :0 0 23 :0 0 00 .0 0 01 .0 0 02 .0 0 03 .0 0 04 .0 0 05 .0 0 06 .0 0 A rus ( A m pe re ) Waktu ( Jam ) Karaktristik Pemakaian beban R S T
Gambar 2. Grafik Jatuh Tegangan Tiap Fasa pada Gardu
Distribusi GNK 383
Gambar 3. Grafik Jatuh Tegangan Rata-Rata pada Gardu Distribusi GNK 383

## C. Cara Mengatasi Jatuh Tegangan
Mengurangi  besar  jatuh  tegangan  dapat  dilakukan dengan  mengganti  penghantar  jaringan  dengan  penghantar dengan  diameter  yang  lebih  besar.  Luas  penampang  dari penghantar  70  mm2  menjadi  120  mm2.  Dengan  resistansi 0,253 ohm/km dan induktansi 0,262 ohm/km, maka resistansi untuk panjang penghantar 616 adalah 0,155 ohm dan reaktansi 0,0505 ohm.
Tabel. 3.Hasil perhitungan dengan menggunakan penghantar 120 mm2

## D. Analisa Jatuh Tegangan
Dari  hasil  perhitungan  yang  telah  dilakukan  dapat dianalisa  bahwa  terjadinya  jatuh  tegangan  pada  jaringan  atau saluran  distribusi  antara  lain  adalah  dikarenakan  pengaruh dari  panjang  saluran  dan  arus  yang  terdapat  pada  gardu distribusi  GNK  383.  Selain  itu  nilai  impedansi  juga mempengaruhi  besarnya  jatuh  tegangan  yang  terjadi  pada gardu  distribusi  GNK  383,  dimana  impedansi  dipengaruhi oleh  resistansi  saluran  dan  reaktansi  saluran.  Semakin  besar nilai  resistansi  dan  reaktansi  dari  jaringan  maka  jatuh tegangan yang terjadi pada gardu distribusi GNK 383 di Jalan Perjuangan akan semakin besar pula.
Dari  hasil  perhitungan  diatas  dapat  dilihat  bahwa  besar jatuh tegangan gardu distribusi GNK 383 adalah sebesar 35,2 V atau 15% untuk fasa R, 42,9 V atau 18 % untuk fasa S dan 31,7 atau 13,9% untuk fasa T pada malam  hari. Hal ini tidak sesuai  dengan  standar  tegangan  yang  ditentukan  yaitu  -10% dari tegangan nominalnya.
Dari  perhitungan  diatas  besarnya  arus  dan  impedansi saluran sangat mepengaruhi jatuh tegangan tetapi yang sangat beperan  penting  terjadinya  jatuh  tegangan  adalah  pada arusnya karena dapat dilihat arus sangat mempengaruhi besar jatuh tegangan yang terjadi di gardu distribusi  GNK 383.
Cara  mengatasi  jatuh  tegangan  yang  terjadi  pada  gardu distribusi  GNK  383  adalah  dengan  memperbesar  luas penampang kabel sehingga nilai resistansi dan reaktansi tidak besar. Dengan demikian jatuh tegangan untuk gardu distribusi GNK  383  ini  tidak  merugikan  PLN  maupun  konsumen, demikian  halnya  untuk  mengurangi  jatuh  tegangan  menjadi sangat  kecil  diperlukan  usaha-usaha  lain  pada  jaringan distribusi  skunder  sehingga  tegangan  yang  diterima  pada konsumen masih dapat dipergunakan dengan efektif.

## IV. KESIMPULAN
Dari  analisa  perhitungan  dan  pengukuran  yang  dilakukan penulis berdasarkan teori dasar maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Pada  perhitungan  dan  pengukuran  di  fasa  R  dan  T jatuh tegangan diakibatkan oleh panjang penghantar.
2. Pada  fasa  S,  jika  dilihat  dari  perhitungan  dan pengukuran  jatuh  tegangan  disebabkan  panjang penghantar  serta  faktor  lain  yaitu  sambungan  kabel yang tidak sempurna.
3. Dari  data  yang  diperoleh  penulis  jatuh  tegangan  pada Gardu  Distribusi          GNK  383  tidak  konstan  karena beban  berubah-ubah  pemakaian  energi  listrik  oleh konsumen yang berbeda-beda
4. Jatuh  tegangan  pada  Gardu  Distribusi  GNK  383 terjadi  pada  malam  hari  karena  aktivitas  pemakaian beban oleh konsumen sangat tinggi.
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 06 .0 0 07 .0 0 08 .0 0 09 .0 0 10 :0 0 11 :0 0 12 :0 0 13 :0 0 14 :0 0 15 :0 0 16 :0 0 17 :0 0 18 :0 0 19 :0 0 20 :0 0 21 :0 0 22 :0 0 23 :0 0 00 .0 0 01 .0 0 02 .0 0 03 .0 0 04 .0 0 05 .0 0 06 .0 0  V ( V ol t) Waktu ( Jam ) Jatuh Tegangan Tiap Fasa R S T 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 06 .0 0 07 .0 0 08 .0 0 09 .0 0 10 :0 0 11 :0 0 12 :0 0 13 :0 0 14 :0 0 15 :0 0 16 :0 0 17 :0 0 18 :0 0 19 :0 0 20 :0 0 21 :0 0 22 :0 0 23 :0 0 00 .0 0 01 .0 0 02 .0 0 03 .0 0 04 .0 0 05 .0 0 06 .0 0  V ( V ol t )
Waktu ( Jam ) Jatuh Tegangan  Rata-Rata
V. SARAN
Adapun saran-saran yang dapat saya sampaikan kepada pihak PLN sesuai dengan tugas akhir saya ini yaitu : 1. Merubah Posisi Tap Charger pada Trafo
Dengan  merubah  posisi  tap  charger  ini  dapat  membuat jatuh  tegangan  pada  tiang  ujung    gardu  distribusi  GNK 383 menjadi tegangan yang normal sesuai dengan standar. Namun ada kekurangannya, yaitu pada tegangan pangkal akan melebihi tegangan nominal trafo yang mengakibatkan  pelanggan-pelanggan  yang  dekat  dengan Gardu  Distribusi  GNK  383  menerima    tegangan  yang melebihi standar  yaitu +5%.
2. Memperbaiki Sambungan Kabel
Yaitu  memperbaiki  sambungan-sambungan  yang  longgar dengan  cara  mengganti  konektor  sistem  baut  dengan konektor  sistem  press.  Karena  menurut  petugas  PLN bapak  Satiman  selaku  supervisor  distribusi  Area Samarinda  bahwa  konektor  sistem  press  lebih  baik  dan telah  terbukti    daripada  konektor  sistem  baut  karena konektor press ini tidak mudah longgar.

## R EFERENSI
[1] Anonim. Mesin Listrik 1. Coursenote Semester 2 polnes. Samarinda
[2] Zuhal. 1991. Dasar Tenaga Listrik . Bandung: ITB
[3] Kadir, A. Distribusi dan Utilasi Tenaga Listrik .
Jakarta : UI-Press.
[4] Anonim. Mesin Listrik 1. Coursenote Semester 2 polnes. Samarinda
[5] Sumanto, Drs.MA. Teori Transformator .Yogyakarta: Andi
[6] PT. PLN ( Persero ).2010. Buku 1 Kriteria Disain Enjinering Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga listrik .
[7] PT. PLN ( Persero ).2010. Buku 2 Standar Konstruksi Sambungan Tenaga Listrik .
[8] PT. PLN ( Persero ).2010 . Buku 4 Standar Konstruksi Gardu Distribusi dan Gardu Hubung Tenaga Listrik . [9] Standarisasi Perusahan Listrik Negara 1-1995. Tegangan-Tegangan Standar .
[10] Neidle, Michael.1982. Teknologi Instalasi Listrik . Jakarta : Erlangga.