Jurnal Teknik Elektro dan Komputer vol.13 no. 01 January-April 2024,  pp. 41-52 p-ISSN : 2301-8402 , e-ISSN : 2685-368X , available at : https://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/elekdankom
Abstract — Biak  District  is  currently  experiencing  a period  of  development  of  long-term  infrastructure  development which  includes  the  construction  of  tourism,  industry, manufacturing,  to  the  construction  of  national  housing  spread across  Biak  Regency.  So  that  the  forecasting  of  large  electrical loads in the next ten years in 2033 will rise to 23.21%, so that the value  of  the  voltage  drop  in  2033  precisely  at  the  Karbos  feeder reaches  25.85%  with  the  received  voltage  at  the  end  of  the  line reaches 6,299 kV. As for karmar feeders, the voltage drop value in 2033 can reach 11.9% with the receiving voltage at the end of the line reaching 14,087 kV. It is necessary to make improvements with the addition of power capacitors on the main line of the line so that the voltage profile in 2033 can be in accordance with the permitted PLN standards. The capacitor that needs to be added to the carbos feeder  is  500  kVAR  and  the  karmar  feeder  capacitor  is  added  by 150  kVAR.  After  the  addition  of  Power  Capacitors,  The  Voltage value  received at  the  end  of  the  line  becomes  19.31  KV  at  Karbos feeders and 19.25 kV at Karmar feeders, so that the voltage profile at  Karbos  and  Karmar  feeders  in  2033  is  in  accordance  with  the permissible PLN standards.
Key  words — Forecasting  Load;  Power  Capacitors;  Voltage Drop; Voltage Profile.
Abstrak —  Kabupaten  Biak  saat  ini  sedang  mengalami masa  pengembangan  pembangunan  insfrastruktur  jangka panjang  yang  meliputi  pembangunan  parawisata,  industri, pabrikan,  hingga  pembangunan  perumahan  nasional  yang tersebar  di  Kabupaten  Biak.  Sehingga  perkiraan  besar  beban listrik  dalam  sepuluh  tahun  ke  depan  yaitu  pada  tahun  2033 akan naik mencapai 23.21%, sehingga besar nilai jatuh tegangan pada  tahun  2033  tepatnya  di  penyulang  Karbos  mencapai 25.85%  dengan  tegangan  terima  pada  ujung  saluran  mencapai 6.299  kV.  Sedangkan  untuk  penyulang  Karmar  nilai  jatuh tegangan  pada  tahun  2033  dapat  mencapai  11.9%  dengan tegangan terima pada ujung saluran mencapai 14.087 kV. Maka perlu  dilakukan  perbaikan  dengan  penambahan  kapasitor  daya pada jalur utama saluran agar profil tegangan pada tahun 2033 dapat sesuai dengan standar PLN yang dizinkan. Kapasitor yang yang  perlu  ditambahkan  pada  penyulang  Karbos  sebesar  500 kVAR dan pada penyulang Karmar kapasitor yang ditambahkan sebesar  150  kVAR.  Setelah  penambahan  kapasitor  daya didapatkan  nilai  tegangan  yang  diterima  pada  ujung  saluran menjadi  19.31  kV  pada  penyulang  Karbos  dan  19.25  kV  pada penyulang  Karmar,  sehingga  profil  tegangan  pada  penyulang Karbos  dan  Karmar  pada  tahun  2033  telah  sesuai  dengan standar PLN yang diizinkan.
Kata  kunci —  Jatuh  Tegangan;  Kapasitor  Daya;  Perkiraan Beban; Profil Tegangan.

## I. P ENDAHULUAN
Energi  listrik  sangat  penting  dalam  kehidupan  manusia setiap hari. Mengingat energi listrik merupakan sumber energi utama yang paling dibutuhkan dan dimanfaatkan oleh manusia untuk  memenuhi  kebutuhan  hidup  sehari  –  hari,  sehingga dapat  dipastikan  kebutuhan  beban  pada  sistem  tenaga  listrik akan  selalu  bertambah  dari  tahun  ke  tahun.  Oleh  karena  itu suatu  sistem  tenaga  listrik  harus  dapat  melayani  konsumen secara  maksimal dari segi kualitas maupun kontinuitas.
Sistem  distribusi primer 20 kV di PT. PLN (Persero) ULP Biak Kota memiliki konfigurasi jaringan distribusi pola radial, sehingga permasalahan  yang sering dijumpai pada penyulang sistem distribusi di ULP Biak Kota yaitu kualitas daya listrik yang  memburuk,  hal  ini  diakibatkan  karena  sering  terjadinya masalah  jatuh  tegangan  sistem  yang  cenderung  besar, sehingga  jatuh  tegangan  yang  terjadi  kurang  dari  standar toleransi.  Jatuh  tegangan  merupakan  peristiwa  di  mana hilangnya  besar  nilai  tegangan  pada  suatu  penyaluran  daya listrik  yang  diakibatkan  karena  panjang  saluran  dan  diameter penghantar yang digunakan sehingga membuat  impedansinya akan  terus  bertambah  besar.  Standar  yang  digunakan  yaitu untuk over  voltage +5  %  dan  untuk under  voltage -10%.[1] Sebagian  penyulang  di  ULP  Biak  Kota  mempunyai  jatuh tegangan melebihi standar toleransi, sehingga harus dilakukan perbaikan  jatuh  tegangan.  Terdapat  sepuluh  penyulang  pada ULP Biak Kota.
Perbaikan  jatuh  tegangan  pada  penyulang  di  Kabupaten Biak  akan  dilakukan  dengan  metode  penambahan  kapasitor daya agar dapat memperbaiki nilai jatuh tegangan agar sesuai dengan standar yang ada. Kapasitor daya ini juga sangat tepat untuk menjaga kualitas daya listrik di Biak Kota berdasarkan kenaikan beban listrik dari tahun ke tahun. Untuk itu sebelum diterapkan penggunaan kapasitor daya, perlu dilakukan analisa terlebih dahulu untuk menentukan penggunaan kapasitor daya secara  optimal,  yang  di  dalamnya  berisi  penentuan  lokasi pemasangan kapasitor  daya yang  tepat, ukuran  dari  kapasitor daya,  dan  jumlah  unit  kapasitor  yang  akan  dibutuhkan  pada penyulang di ULP Biak Kota pada tahun 2033.

## A. Penelitian Terkait
Menurut  Syufrijal  (2014)  Sistem  distribusi  merupakan bagian sistem terpenting dalam penyaluran tenaga listrik yang berhubungan langsung dengan pelanggan. Terdapat dua sistem distribusi  yaitu  distribusi  primer  dan  distribusi  sekunder[2].

## Analysis of Voltage Drop Recovery On 20 kV Primary Distribution Line
Analisis Perbaikan Jatuh Tegangan pada Penyulang Distribusi Primer 20 kV
Lewi F. Simarmata, Glanny M. C. Mangindaan, Lily S. Patras Dept. of Electrical Engineering, Sam Ratulangi University Manado, Kampus Bahu St., 95115, Indonesia e-mails : lewisimarmata023@student.unsrat.ac.id, glanny_m@unsrat.ac.id, patraslilys48@gmail.com Received: 07 September 2023; revised: 10 November 2023; accepted: 07 January 2024
Lewi  Fernando  Simarmata  –  Analysis  of

## Voltage  Drop  Recovery  On  20  kV  Primary Distribution Line
Menurut Niken (2016) Distribusi primer yaitu pendistribusian energi  listrik  yang  dimana  tegangannya  terlebih  dahulu diturunkan  menjadi  20  kV  pada  gardu  induk  dan  kemudian dikirim  ke  gardu  distribusi  pada  sisi  pelanggan,  atau  dari gardu  induk  tenaga  listrik  langsung  dikirimkan  kepada konsumen  –  konsumen  yang  sangat  besar,  sedangkan distribusi sekunder, pendistribusian energi listrik dimulai dari sisi  sekunder  trafo  distribusi  (trafo  20  kV  pelanggan)  ke konsumen tegangan rendah.[3]
a) Distribusi Primer Distribusi  primer  adalah  jaringan  penyaluran  energi  listrik yang  memiliki  nilai  tegangan  menengah  (20  kV).  Jaringan distribusi  primer  ini  dapat  juga  disebut  jaringan  penyulang. Jaringan  distribusi  primer  dimulai  dari  sisi  belitan  sekunder trafo  daya  yang  terpasang  pada  gardu  induk  kemudian disalurkan  sampai  ke  sisi  belitan  primer  trafo  distribusi  yang berada  pada tower saluran.  Terdapat  lima  jenis  konfigurasi pada  sistem  distribusi  yaitu  pola  radial,  sistem loop ,  sistem spindel , sistem spot network dan sistem interkoneksi. [4] b) Distribusi Sekunder Distribusi  sekunder  adalah  jaringan  penyaluran  energi listrik yang termasuk bagian dengan kategori tegangan rendah, tegangan  sistem  pada  jaringan  distribusi  ini  sebesar  380/220 kV. Jaringan distribusi sekunder berawal dari belitan sekunder trafo  distribusi  sampai  ke  alat  ukur  (meteran)  pelanggan. Jaringan  distribusi  sekunder  penyalurannya  menggunakan penghantar yang berisolasi.[2]

## B. Perkiraan Beban Listrik
Perkiraan beban listrik merupakan salah satu faktor penting dalam  menentukan  perencanaan  operasi  sistem  tenaga  listrik pada beberapa tahun yang akan datang. Dalam memperkirakan suatu beban  dimasa  yang  akan  datang,  tidak  ada  rumus yang akurat  yang  digunakan  dikarenakan  besar  beban  ditentukan oleh  para  konsumen  energi  listrik  yang  setiap  waktu memerlukan  atau  menggunakan  energi  listrik.  Secara  umum kebutuhan  daya  listrik  konsumen  bersifat  periodik,  maka grafik pemakaian beban listrik atau yang sering disebut grafik beban mempunyai sifat periodik.
Teknik  perkiraan  atau  peramalan  beban  adalah  suatu  cara untuk  dapat  mengetahui  besar  daya  listrik  yang  dibutuhkan pada  masa  yang  akan  datang  melalui  suatu  mekanisme  yang sudah  ditetapkan.  Data-data  beban  pada  tahun  sebelumnya sangat  diperlukan  dalam  perhitungan  perkiraan  beban  yang akan terjadi di masa yang akan datang serta dilakukan dengan cara  mengektrapolir  grafik  beban  dimasa  lampau  ke  masa yang  akan  datang.  Setelah  dilakukan  ektrapolasi  kemudian ditambah  koreksi-koreksi  terhadap  hal-hal  khusus  baik  untuk perkiraan  jangka  pendek,  jangka  menengah  maupun  jangka panjang.[5]
Dengan  memilih  metode  perkiraan  yang  tepat  diharapkan perkiraan  akan  mendekati  keadaan  yang  tepat.  Metode  yang sering  digunakan  yaitu  metode  regresi  linier.  Untuk mengetahui benar atau tidak penggunaan metode regresi liniar, maka terlebih dahulu ditentukan besar koefisiensi korelasi (r) yang  diberikan  dengan  menggunakan  persamaan  sebagai berikut. [6]
2 2 2 2 ( )( ) ( ) ( ( ) ) K XY X Y r K X X K Y Y            (1)
Dimana:
Y = Besar beban pada tahun tertentu X = Tahun di mana besar beban adalah Y K = Jumlah tahun Untuk  memperoleh  harga  koefisien  regresi  dapat menggunakan persamaan sebagai berikut.
2 ( )( ) ( ) K XY X Y m K X X         (2)
Untuk mencari harga konstanta regresi dapat menggunakan persamaan sebagai berikut.
2
2 ( )( ) ( )( ) ( ) ( ) Y X X XY n K X X          (3)
Sedangkan  untuk  nilai  metode  regresi  linier  dapat menggunakan persamaan sebagai berikut.
Y mX n   (4)

## C. Daya Energi Listrik
Dalam sistem tenaga listrik daya terbagi menjadi tiga yaitu daya  aktif  yang  disimbolkan  dengan  P,  daya  reaktif  yang disimbolkan  dengan  Q  dan  daya  semu  yang  disimbolkan dengan  S.  Penjelasan  dari  ketiga  daya  tersebut  sebagai berikut.[7]
1) Daya Aktif Daya aktif merupakan daya yang asli yang diperlukan pada konsumen atau beban yang disuplai. Satuan dari daya aktif ini adalah  Watt.  Berikut  adalah  persaman  yang  digunakan untuk mendapatkan besar daya aktif.[8]
 Daya aktif satu fasa:
C os P V I     (5)
 Daya aktif tiga fasa: 3 Cos P V I      (6)
2) Daya Reaktif Daya  reaktif  adalah  daya  yang  dipakai  untuk menghasililkan medan magnet. Daya aktif ini memiliki simbol Q,  dengan  satuannya  adalah  Var.  Berikut  merupakan persamaan yang dipakai untuk menghitung daya reaktif:
 Daya reaktif satu fasa: Sin Q V I     (7)  Daya reaktif tiga fasa: 3 Sin Q V I      (8)
3) Daya Semu Daya  semu  merupakan  daya  yang  dibangkitkan  oleh generator  pada  sistem  pembangkit  listrik  atau  daya  yang dikirimkan  oleh  penyedia  tenaga  listrik.  Daya  semu  ini memiliki  symbol  yaitu  S  dengan  satuannya  adalah  VA  (Volt Ampere).  Di  dalam  daya  semu  terdiri  daya  aktif  dan  daya reaktif berdasarkan beban jenis beban yang dilayani. Adapun rumus yang digunakan untuk menghitung daya semu yaitu sebagai berikut:
S = V x I (VoltAmpere) (9)
Nilai  daya  semu  juga  dapat  diperoleh  melalui  persamaan berikut.
2 2 S P Q   (10)
Jurnal Teknik Elektro dan Komputer vol.13 no. 01 January-April 2024,  pp. 41-52 p-ISSN : 2301-8402 , e-ISSN : 2685-368X , available at : https://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/elekdankom

## D. Faktor Daya (Cos ϴ)
Faktor daya adalah kosinus dari beda sudut fasa antara arus dan  tegangan.  Simbol  dari  faktor  daya  ini  adalah  cos  ϴ  dan mempunyai nilai yaitu dari 0 sampai 1. Factor daya dikatakan baik  jika  nilainya  semakin  mendekati  1..  Factor  daya  dapat dihitung  dengan  cara  membandingkan  nilai  daya  aktif  (P) dengan nilai daya semu (S) seperti pada pesamaan berikut.[9]
Cos P S   (11)
Faktor  daya  terdiri  dari  dua  yaitu  faktor  daya  terbelakang ( lagging )  dan  faktor  daya  mendahului  ( leading ).  Faktor  daya lagging ini dapat terjadi jika melayani beban bersifat induktif sedangkan  leading  jika beban yang  dilayani  bersifat kapasitif ( leading ).[7]

## E. Penghantar Saluran Distribusi
1) Resistansi Saluran
Pada  suatu  sistem  dengan  arus  bolak-balik,  arus  akan melewati  bagian  terluar  penampang  penghantar  sehingga menimbulkan efek kulit atau yang disebut dengan skin Effect , sehingga  dapat  menyebabkan  tahanan  arus  bolak-balik  akan lebih  besar  dari  tahanan  arus  searah.  Tahanan  arus  searah ditentukan  oleh  nilai  resistivitas  material  konduktor.  Dengan mengetahui  besar  resistansi  DC,    dengan  persamaan berikut.[10]
DC l R p A 
(12)
Nilai  resistansi  arus  searah  bergantung  pada  temperatur, apabila  rumus  (12)  dilakukan  pada  temperatur  20 o C  maka pada suhu lebih dari 20 o C dapat menggunakan rumus sebagai berikut. [11]
2 1 1 2 1 (1 ( )) t t R R t t      (13)
R t2 = Nilai resistansi sesudah suhu berubah (Ω) R t1 = Nilai resistansi sebelum suhu berubah (Ω) α 0 = Koefisien temperatur T 0 = Temperatur transisi bahan (untuk tembaga,  T 0 = 238.5 o C, sedangkan untuk aluminium, T 0 = 228.1 o C). ∆t   = Perubahan temperatur (t 2 – t 1 ) A    = Luas Penampang (m 2 ) l = Panjang konduktor (km) ρ     = Tahanan jenis penghantar (Ωmm2 /m) (untuk tembaga, ρ = 10.66 Ω.cmil/ft atau = 1.77 x 10−8 Ω.m sedangkan aluminium, ρ = 17 Ω.cmil/ft atau = 2.83 x 10−8 Ω). Pengaruh  kenaikan  temperature  terhadap  resistansi  dapat ditentukan dari persamaan sebagai berikut.
2 0 2 1 0 1 t t R T t R T t    (14)
Atau,
2 0 2 1 0 1 t t T t
R R T t     (15) Sehingga  untuk  nilai  resistansi  AC  dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaan berikut.
AC DC
R
K R
 
(16)
Dimana: R AC = Resistansi AC (Ω/km) R DC = Resistansi DC (Ω/km)
K    = Faktor Koreksi (1.02) 2) Reaktansi Induktif Saluran Nilai  induktansi  dan  reaktansi  suatu  penghantar  sangat ditentukan oleh material, jarak dan bentuk konfigurasi jaring. Dalam  konfigurasi  jaring  simetris  dapat  dimisalkan  jarak antara  masing-masing  penghantar  adalah  sama.  Maka,  untuk mencari  GMD  pada  konduktor  tiga  fasa  dinyatakan  dalam persamaan berikut.[12]
3 12 23 13 GMD D D D    (17)
Untuk  mencari  nilai  GMR  dinyatakan  dalam  persamaan berikut.
A GMR     (18)
Nilai dari α dapat dilihat dalam Tabel I.[13]
Untuk  menentukan  induktansi  setiap  kawat  penghantar dapat menggunakan persamaan seperti berikut.
7 2 10 GMD L In GMR    (19)
Sehingga  untuk  mendapatkan  nilai  reaktansi  kawat penghantar saluran dapat menggunakan persamaan berikut.[12]
2 L X f L      (20)
Dimana: L             = Induktansi (H/km) ܺ ܮ = reaktansi kawat penghantar (Ω/km)
GMR       = geometric mean radius dari penghantar (mm) GMD       = geometric mean distance (mm) 3) Impedansi Saluran
Impedansi  adalah  total  hambatan  pada  suatu  sistem  tenaga listrik dengan arus bolak-balik (AC). [7] Z R jX   (21)

## F. Jatuh Tegangan (Drop Voltage)
Jatuh  tegangan  merupakan  berkurangnya  besar  nilai tegangan  pada  suatu  penghantar  yang  digunakan.  Jatuh tegangan  pada  suatu  sistem  akan  semakin  besar  jika  panjang penghantar dan beban yang dilayaninya semakin besar, namun jatuh  tegangan ini juga dapat berkurang  jika luas penampang penghantar  yang  digunakan  lebih  besar  [2]  Nilai  jatuh tegangan  dapat  dinyatakan  dalam  persen  atau  dalam  besaran Volt.  Persamaan  jatuh  tegangan  didapatkan  dari  diagram vektor arus dan tegangan pada saluran distribusi seperti yang terlihat pada gambar 1.[14]

## TABEL I
F AKTOR K ETERGANTUNGAN JUMLAH URAT KAWAT PENGHANTAR Cu / Al ACSR Jumlah Kawat Αg Jumlah Kawat αg Solid 0,779 26 0,809 7 0,726 30 0,829 19 0,758 54 0,81 37 0,768 61 0,772 91 0,774 127 0,775
Lewi  Fernando  Simarmata  –  Analysis  of Voltage  Drop  Recovery  On  20  kV  Primary Distribution Line
Gambar 1.  Diagram Vektor Arus dan Tegangan Saluran Distribus (sumber : Tampubolon, 2014)
S R
V V IZ   (22) ( Cos Sin ) ( ) S R V V I j R jX        Cos Cos Sin Sin
S R V V IR jIX jIR IX          ( Cos Sin ) ( Cos Sin ) S R V V I R X jI X R          ( Cos Sin ) S R V V V I R X  
     (23)
Untuk  sistem  3  phasa,  maka  persamaannya  menjadi  sebagai berikut : [9]
3 3 ( Cos Sin ) V I l R X          (24)
Karena besar arus 3 phasa menjadi :
3 3 Cos P I V      (25)
Berdasarkan persamaan diatas, maka besar persentase jatuh tegangan    pada  saluran  distribusi  dapat  diperoleh  dengan persamaan sebagai berikut. [14]
% 100% d V V V    (26)
Dimana:
%V d = Persentase Jatuh tegangan  (%)
= Jatuh Tegangan (Volt)
R           = Resistansi saluran (Ω/km) X           = Reaktansi saluran (Ω/km) V           =Tegangan yang disalurkan (Volt)
l = Panjang penghantar (km)
ϴ           = Sudut faktor daya

## G. Penambahan Kapasitor Daya
Penambahan kapasitor merupakan suatu cara alternatif yang digunakan  untuk  mengurangi  nilai  jatuh  tegangan  dengan menentukan  berapa  unit  yang  akan  ditambahkan  serta  dalam menentukan  lokasi  yang  optimum  untuk  ditambahkan sehingga  diperoleh  kualitas  tegangan  sesuai  dengan  standar yang  diijinkan.  Dengan  penambahan  kapasitor  daya,  daya reaktif  akan  disuplai  kepada  beban  yang  bersifat  induktif sehingga  kompensasi  dari  kapasitor  akan  mengurangi penyerapan  daya  reaktif  pada  sistem  oleh  beban[15],  dengan alternatif itu  jatuh tegangan yang terjadi dapat diperbaiki.
Perhitungan  penentuan  kebutuhan  kapasitor  dapat  dihitung dengan persamaan sebagai berikut.[9]
1 2 C Q Q Q   (27)
1 2
(tan tan ) Qc P    
 (28)
Sehingga  untuk  menentukan  rumus  kapasitansi  kapasitor kapasitor dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut.
2 2 C Q C fV   (29)
Dimana:
S     = Daya semu (VA) C     = Kapasitansi kapasitor (F) Q 1 = Daya reaktif sebelum penambahan kapasitor (VAR) Q 2 = Daya reaktif setelah penambahan kapasitor (VAR) Q C = Kapasitas Kapasitor (VAR)
Perhitungan  hubungan  kenaikan  tegangan  yang  terjadi sesuai  standart  PLN  setelah  pemasangan  kapasitor  dapat dilakukan dengan persamaan berikut ini. [14]
Rise C C I I X   (30) C C Q I V  (31)
Dimana:
Xc   = Reaktansi antara kapasitor dan sumber (Ω/km) Ic     = komponen arus reaktif leading (Ampere) Penambahan  kapasitor  daya  pada  jaringan  dapat dihubungkan  secara  seri  maupun  paralel  untuk  memperoleh nilai  kualitas  tegangan  yang  semakin  baik.  Kapasitor  paralel bekerja  dengan  cara  meningkatkan  nilai  faktro  daya  pada sistem sedangkan kapasitor seri bekerja secara langsung untuk mengurangi nilai resistansi induktif a. Kapasitor seri Kapasitor seri digunakan untuk perkembangan besar beban yang  terjadi  dikemudian  hari,  sehingga  nilai  dayanya  lebih besar  dari  pada  kapasitor  paralel.  Dengan  penambahan kapasitor  seri,  nilai  jatuh  tegangan  dapat  dihitung  dengan persamaan sebagai berikut:[9]
Cos ( )Sin L C V IR I X X
      (32)
Dimana:
R   = Resistansi pada penyulang (  ) X L = Reaktansi induktif penyulang (  ) X C = Reaktansi Kapasitif dari kapasitor (  ) b. Kapasitor Paralel Kapasitor  paralel  adalah  kapasitor  yang  pemasangannya dihubungkan  secara  paralel  dengan  saluran  dan  banyak digunakan pada sistem distribusi. Kapasitor shunt memberikan daya  reaktif  sehingga  arus  yang  dihasilkan  oleh  kapasitor dapat    menentang  komponen  arus  beban  induktif,  sehingga Nilai jatuh tegangan yang baru setelah penambahan kapasitor dapat diperoleh dari persamaan berikut: [16]
3 R X L C L V I R I X I X      (33)
Dimana:
R = tahanan total dari sirkuit penyulang (Ω) X L = reaktansi induktif total dari penyulang (Ω) I R = komponen arus aktif (A) I X = komponen arus reaktif lagging (A) I C = komponen arus reaktif leading (A)
Persamaan  jatuh  tegangan  setelah  penambahan  kapasitor shunt didapatkan dari diagram vektor arus dan tegangan pada saluran distribusi seperti yang terlihat pada gambar berikut.
Jurnal Teknik Elektro dan Komputer vol.13 no. 01 January-April 2024,  pp. 41-52 p-ISSN : 2301-8402 , e-ISSN : 2685-368X , available at : https://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/elekdankom
Gambar 2.  Diagram Pemasangan Kapasitor Shunt (sumber: Risjayanto, 2019)
Untuk  nilai  pendekatan  dari  persentase  kenaikan  tegangan tegangan  dapat  dihitung  menggunakan  persamaan  sebagai berikut.[17]
2 % 10 ( ) C L L L Q X l VR
V      (34)
Dimana:
%VR = Persentase kenaikan tegangan (%) l =  Panjang  saluran  dari  sumber  tegangan  ke  lokasi pemasangan kapasitor (kms)
V L-L = Tegangan fasa - fasa (kV)

## II. DATA TEKNIS DAN PERHITUNGAN

## A. Kenaikan Pemakaian Energi Pada ULP Biak Kota
Kenaikan  pemakaian  total  energi  yang  terjadi  pada  sistem kelistrikan pada ULP Biak Kota dari tahun 2017 sampai pada tahun 2023 dapat dilihat pada Tabel II. Pemakaian total energi yang terjadi  memperlihatkan kenaikan yang  linier. Data  pada Tabel  II  akan  digunakan  untuk  menganalisa  perkiraan persentase  kenaikan  pemakaian  total  energi  yang  terjadi sepuluh  tahun  ke  depan  untuk  mendapatkan  besarnya  nilai beban  puncak  yang  terjadi  di  setiap  seksi  pada  penyulang sistem  kelistrikan  ULP  Biak  Kota  pada  tahun  2033.  Untuk perhitungan perkiraan beban akan dibahas pada bab II dan bab III.

## B. Sistem Distribusi Primer 20 kV Pada ULP Biak Kota
Sistem  jaringan  distribusi  primer  yang  ada  di  ULP  Biak Kota  adalah  sistem  distribusi  secara  langsung  dangan konfigurasi  sistem  distribusi  primer  jenis  radial  dengan hantaran  yang  terbuka  ( Overheads  feeders ).  Penyulang  yang terdapat di Kabupaten Biak yang melayani area pelayanan PT. PLN  (Persero)  cabang  Kota  Biak  pada  tahun  2023  yang berasal dari Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) Karang Mulia  dan  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mesin  Gas  (PLTMG) Urfu.  Terdapat  sepuluh  penyulang  jaringan  distribusi  primer pada ULP Biak Kota yang dapat dilihat pada Tabel III.

## TABEL II

## DATA PEMAKAIAN TOTAL ENERGI SISTEM KELISTRIKAN ULP BIAK KOTA
Tahun Pemakaian Energi (kWh) 2017 248488134 2018 257352276 2019 267668532.3 2020 272416113 2021 280084631 2022 293921367 2023 308912876 TABEL III PENYULANG SISTEM DISTRIBUSI PRIMER 20 KV ULP BIAK KOTA
No Penyulang Sistem Panjang SUTM (kms) Jumlah Gardu (unit) Kapasitas Gardu (kVA) 1 Karrid Biak 16.46 37 5.550 2 Karsum Biak 13.00 30 4.285 3 Karmar Biak 61.57 29 2.380 4 Karsor Biak 19.78 40 7.170 5 Karbos Biak 90.95 61 4.390 6 Karven 1 Biak 5.35 23 3.750 7 Karven 2 Biak 6.36 26 3.495 8 Karban Biak 0.49 7 560 9 Karfi Biak 4.85 4 500 10 Karsam Biak 0.59 17 2.530
(Sumber: PT. PLN (Persero) Cabang Kota Biak, Januari 2023)
Dari  data  di  atas  didapatkan  penyulang  dengan  jaringan terpanjang  yaitu  penyulang  Karbos  dan  penyulang  Karmar dengan  panjang  penyulang  mencapai  90.95  kms  dan  61.57 kms.  Maka  dalam  penelitian  ini  akan  difokuskan  pada penyulang  Karbos  dan  Karmar.  Pada  penyulang  Karbos  nilai arus  beban  yang  paling  besar  mencapai  304.09  A  sedangkan pada  penyulang  Karmar  nilai  arus  beban  yang  paling  besar mencapai 92.43 A . Data beban dan panjang penghantar pada penyulang Karbos dan Karmar dapat dilihat pada tabel IV dan tabel V.

## TABEL IV
DATA BEBAN DAN PANJANG PENGHANTAR SUTM PENYULANG KARBOS Seksi Panjang Penghantar (kms) Luas Penampang dan Jenis Pengantar (mm 2 ) Arus Beban (A) Segmen cab “Karbos – Samping Lap PLTD” – LBS motorize Swapodibo 3.105 3x150 A3C 198.52 Segmen LBS motorize Swapedido – LBS TMP 1.995 3x150 A3C 95.94 Segmen LBS TMP – Kamp parai A3C / A3CS 150 mm 1.662 3x150 A3C 304.09 Kamp parai A3C / A3CS 150 mm – LBS Taman Burung 5.752 3x150 A3C 3.81 Segmen LBS Taman Burung – LBS motorize APMS 6.11 3x150 A3C 135.87 Segmen LBS motorize APMS – LBS Opiaref 4.261 3x150 A3C 60.98 Segmen cab “LBS opiaref – LBS kantor camat” – FCO jaringan marau 1.797 3x150 A3C 27.75 Segmen cab “FCO marau – Gardu RAW 305” – Gardu Desa Sawa BAR 301 3.372 3x150 A3C 52.79 Segmen Gardu Desa Sawa BAR 301 – Gardu BAR 303 2.599 3x150 A3C 29.54 Segmen Gardu BAR 303- Gardu TJB 301 4.507 3x150 A3C 25.56 Segmen Gardu TJB 301 – Pertigaan distrik Sawadori 2.667 3x150 A3C 1.86 Segmen Pertigaan distrik Sawadori – Pertigaan trafo sisipan 6.342 3x150 A3C 8.32 Segmen pertigaan trafo sisipan – Ujung Gardu SAU 301 2.392 3x150 A3C 9.62 Segmen Cab “Pertigaan Trafo Sisipan – Ujung Gardu SAU 301” – Ujung Gardu MAK 302 6.403 3x150 A3C 6.2

## TABEL V
DATA BEBAN DAN PANJANG PENGHANTAR SUTM PENYULANG KARMAR Seksi Panjang Penghantar Luas Penampang dan Jenis Arus Beban
Lewi  Fernando  Simarmata  –  Analysis  of Voltage  Drop  Recovery  On  20  kV  Primary Distribution Line (kms) Penghantar(mm 2 ) (A) Segmen Karmar-LBS Kios Putih 2.657 3x150 A3C 75.35 Segmen segitiga Yafdas- LBS ATB 2.493 3x150 A3C 61.41 Segmen Gereja Efrat Darfuar-Gardu SOR502 2.719 3x70 A3C 41.49 Segmen Cab.”LBS Maryendi-Gardu SOR502”- LBS Wapoga 2.997 3x70 A3C 53.11 Segmen LBS Wapoga- Recloser Yendidori 1.277 3x70 A3C 65.06 Segmen Recloser Yendidori- Fai Adoki 4.841 3x150 A3C 92.43 Segmen Fai Adoki-Hutan Urfu 2.946 3x150 A3C 4.97 Segmen Hutan Urfu-FCO Urfu Pantai 3.564 3x150 A3C 34.52 Segmen Urfu Pantai-FCO Samber 6.365 3x150 A3C 3.44 Segmen FCO Samber-Gardu WRO501 2.833 3x150 A3C 13.94 Segmen Gardu WRO501- Gardu WRO502 5.820 3x150 A3C 0.14 (Sumber: PT. PLN (Persero) Cabang Kota Biak, Maret 2023)

## C. Perkiraan Besar Beban Pada ULP Biak Kota
Untuk  mengetahui  berapa  besar  beban  yang  terjadi  di penyulang  distribusi  ULP  Biak  Kota  dalam  sepuluh  tahun kedepan,  dilakukan  perhitungan  perkiraan  pemakaian  energi total di ULP Biak kota dengan menggunakan data pemakaian energi dalam beberapa tahun terakhir. Pemakaian total energi dapat  dihitung  dengan  menggunakan  metode  regresi  linier. Pada  tabel  VI  di  bawah,  memperlihatkan  suatu  kenaikan pemakaian  energi  yang  cenderung  linier  sehingga  metode regresi  linier  sangat  akurat  dalam  memperhitungkan pemakaian  total  energi  di  tahun  2033,  sehingga  dapat diketahui  juga  nilai  beban  di  setiap  seksi  penyulang  yang terjadi dalam sepuluh tahun  di ULP Biak Kota.

## TABEL VI PEMAKAIAN TOTAL ENERGI DENGAN METODE REGRESI LINIER
Tahun X Y (kWh) X 2 X.Y Y2 2017 1 2484881 34 1 248488134 6.174635273880196e+ 16 2018 2 2573522 76 4 514704552 6.623019396238018e+ 16 2019 3 2676685 32.3 9 803005596.9 7.164644318363614e+ 16 2020 4 2724161 13 16 1089664,452 7.421053862202877e+ 16 2021 5 2800846 31 25 1400423155 7.844740052240616e+ 16 2022 6 2939213 67 36 1763528202 8.638976997914869e+ 16 2023 7 3089128 76 49 2162390132 9.542716495859138e+ 16 28 1928843 929.3 140 7982204223. 9 5.340978639669933e+ 17
Keterangan: X = Tahun dimana besar beban adalah Y Y =  Besar beban pada tahun tertentu
2 2 2 2 7982204223.9 1928 8 843929.3 5.340978 4 6 . 3 ( 9 4 6 2 6 . 9 ) 9 ( 3 8 3 ( )( ) ( ) ( ) 7 ) (28) ( ) ((7 140) 784) ((7 ) (3 720438903597463e+18) 1867799546.9
((7 140) 78 ) ((3.738685047768953e+1 ) 3 7 0 3 17 K XY X Y r K X X K Y Y r e r  
                      
 903597463e+18)
1867799546.9
(196) (1.82461441714901e+16) 1867799546.9
(3.57624425761206e+18) 1867799546.9 (3.57624425761206e+18) 1867799546.9 1891096046.63 0.987 r r r r r      
Dari hasil  perhitungan dengan  menggunakan  persamaan  di atas, didapatkan hasil nilai korelasi r = 0.987 atau mendekati satu.  Dari  hasil  nilai  korelasi  tersebut  diketahui  terdapat hubungan yang linier antara X dan Y, sehingga metode regresi linier  dapat  digunakan  untuk  menghitung  besar  pemakaian total energi yang akan terjadi dalam sepuluh tahun ke depan di ULP Biak Kota yaitu dari tahun 2024 sampai pada tahun 2033.
Untuk  menghitung  harga  koefisien  regresi  dengan menggunakan persamaan sebagai berikut.
2 2 ( )( ) ( ) K XY X Y m K X X        
(7 ) (28) ( ) (7 140) (784) (55875429567.3) (54007630020.4) 196 1867799546.9 196 9529589.525
7982204223.9 1928843929.3
m
m m m          
Kemudian  dilakukan  perhitungan  dengan  menggunakan persamaan (3) untuk mencari nilai harga konstanta regresi (n) sebagai berikut:
2
2 2 ( )( ) ( )( ) ( ) ( ) Y X X XY n K X X         
( 140) (28) ( ) (7 140) (784) (270038150102) (223501718269.2) 196 465364318328 196 237430774.65
1928843929.3 7982204223.9 n n n n        
  Untuk mencari nilai dari metode regresi dapat memasukkan hasil  perhitungan  dari  persamaan  (2)  dan  (3)  ke  dalam persamaan (4) sebagai berikut.
9529589.525 237430774.65
Y mX n Y X    

## D. Perhitungan Resistansi, Reaktansi dan Impedansi
Kualitas energi listrik yang sangat baik dalam suatu sistem distribusi  yaitu  mempunyai  nilai  jatuh  tegangan  yang  sangat kecil.  Perhitungan  nilai  jatuh  tegangan  dengan  menggunakan
Jurnal Teknik Elektro dan Komputer vol.13 no. 01 January-April 2024,  pp. 41-52 p-ISSN : 2301-8402 , e-ISSN : 2685-368X , available at : https://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/elekdankom
persamaan  (28)  dapat  dilakukan  jika  telah  diketahui  nilai tahanan  tahanan,  GMD,  GMR,  reaktansi.  Dalam  saluran distribusi  yang  ada  di  ULP  Biak  Kota  terutama  pada penyulang Karbos dan Karmar menggunakan jenis konduktor dengan jenis AAAC ( All Aluminium Alloy Conductor ) dengan ukuran luas penampang 70 mm 2 dan 150 mm 2 .
 Perhitungan Jenis Penghantar Pada Penyulang Karbos
Penulis  hanya  menampilkan  perhitungan  pada  Segmen  cab “Karbos – Samping Lap PLTD” – LBS motorize Swapodibo. Diketahui untuk nilai:
8
2 6 2 . 3.105 1 8 50 150 0 . 3 1 1 2 0 m l k m p ms A mm       

##  
Sehingga  besar  nilai  tahanan  R t1 dapat  dihitung menggunakan persamaan (12) seperti berikut.
1 1 1 1 3 8 6 3.105 150 10 0.000585 / 0.000585 1 2 0 0.585 / .83 10 t t t t m km l R p A
R R R             Nilai R t1 akan digunakan untuk mencari besar nilai tahanan R t2 yanh dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (15) seperti berikut.
2 2 2 2 0 2 1 0 1 (228.1) 60 ( 5 228.1) 20
1.161 0.6 0.585 0. 85 / 79 t t t t t km T t R R T t R R R            
Untuk  mendapatkan  nilai  R AC dihitung  dengan  persamaan (16) dengan faktor koreksi (K=1.02) sebagai berikut.
2
1.02 0.679
0.692 / AC t AC AC km R K R R R   
  
Nilai  reaktansi  dapat  dihitung  dengan  menggunakan persamaan (2.21). Untuk nilai konduktor jenis A3C dengan A = 150 mm 2 memiliki jumlah kawat 37, sehingga untuk nilai α = 0,768 dengan jarak antar konduktor yaitu (D = 900mm). Dengan demikian untuk menghitung nilai GMD dan GMR dapat menggunakan persamaan (17) dan (18) sebagai berikut.
3 12 23 13 3 3 1458 9 00000 00 900 180 4 0 113 1 0 .134 mm m GMD D D D GMD GMD GMD          2 6 2 0,768 0, 8 150 3. 6 14 5. 5 76 .91 3 .3 10 A GMR GMR
GMR
GMR mm m            
Hasil  dari  nilai  GMD  dan  GMR  digunakan  untuk menghitung  nilai  induktansi  (L)  dapat  menggunakan persamaan (19) sebagai berikut.
7
7 6 6 3 2 10 2 10 5.3 0 1.134 2.45 2. 10 1 / 10 5 / 4 GMD L In GMR L In L H m H km     
        
Nilai  Induktansi  yang  didapat  akan  digunakan  untuk menghitung  nilai  reaktansi  dengan  menggunakan  persamaan (20) sebagai berikut.
3 3 2 2 3.14 50 10 31 4 4 10 2. 5 . 0.76 2 45 9 / L L L L X m X k f L X X                 
Jadi besar nilai impedansi (Z) pada Segmen cab “Karbos – Samping  Lap  PLTD”  –  LBS  motorize  Swapodibo dapat dihitung dengan persamaan (21) sebagai berikut.
0.692 0.769 / L km Z R jX Z j    

## 
Pada  segmen  yang  lain  dalam  penyulang  Karbos  dan  juga pada  penyulang  Karmar  dilakukan  perhitungan  yang  sama seperti pada perhitungan di atas untuk mendapatkan nilai dari resistansi,  reaktansi  dan  impedansi  di  setiap  segmen penyulang.

## E. Perhitungan Jatuh Tegangan Pada Tahun 2023
Dalam  mengetahui  nilai  jatuh  tegangan  pada  penyulang sistem  distribusi  primer  di  ULP  Biak  Kota  dapat menggunakan  persamaan  (24).  Adapun  data  -  data  yang diperlukan  yaitu  sebagai  berikut:  panjang  konduktor,  arus beban,  besaran  saluran  seperti  tahanan  dan  reaktansi  serta faktor daya. Nilai arus beban yang digunakan adalah nilai arus beban  pada  tahun  2023,  Maka  menghitung  jatuh  tegangan pada  penyulang  Karbos  dapat  diketahui  dengan  data  sebagai berikut.
Diketahui: 198.52
3.105
0
0 Cos .8 Sin 6 .692 0.769 0. I
l R X        
Besar  nilai  jatuh  tegangan  dapat  dihitung  menggunakan persamaan (24) seperti berikut.
3 3 3 3 3 ( Cos Sin ) 3 ( 0.8) 0.6)) 1067.6 1.01
1078.2 Volt 1.07 kV 198.52 3.105 0.692 ( 0.769 ( V I l R X V V V      
                   
Nilai  persentase  jatuh  tegangan  dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaan (26) berikut.
3 3 3 3 % 100% 1.07 % 100% 20 % 5.35% V V V V V             
Lewi  Fernando  Simarmata  –  Analysis  of

## Voltage  Drop  Recovery  On  20  kV  Primary Distribution Line
Dengan dilakukan perhitungan yang sama di setiap segmen penyulang  Karbos  dan  Karmar,  dari  hasil  perhitungan  jatuh tegangan di atas, pada penyulang Karbos jatuh tegangan yang telah melebihi standar yang diizinkan yaitu pada Segmen LBS Taman  Burung  –  LBS  motorize  APMS  dengan  persentase sebesar 11.15%, sehingga tegangan yang diterima pada ujung saluran sangat rendah yaitu sebesar 14.125 kV.
Untuk  penyulang  Karmar  nilai  jatuh  tegangan  yang didapatkan di setiap segmen masih sesuai dengan standar yang ada yaitu di bawah 10%, namun tegangan yang diterima pada ujung saluran telah kurang dari standar yang ada yaitu sebesar 17.712 kV.

## III. HASIL DAN PERBAIKAN JATUH TEGANGAN

## A. Besar Nilai Beban pada Tahun 2033
Nilai arus beban yang terjadi di tahun 2033 dapat dihitung dengan  menggunakan  persamaan  regresi  linier  pada persamaan (4). Maka perkiraan pemakaian total energi di ULP Biak  Kota  yang  akan  terjadi  dalam  sepuluh  tahun  ke  depan yaitu dari tahun 2024 sampai pada tahun 2033 dapat dihitung sebagai berikut.
9529589.525
237430774.65
8 (tahun 2024)
m n X   
Solusi: 9529589.525(8) 2374 h 7 30774 k .65 31366 490.85  W
Y mX n Y Y  
   Besar nilai pemakaian total energi yang terjadi di ULP Biak Kota  sampai  dengan  tahun  2033  sesuai  dengan  hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel VII berikut.

## TABEL VII
PERKIRAAN PEMAKAIAN TOTAL ENERGI 2024 SAMPAI 2033
ULP BIAK KOTA Tahun Pemakaian Total Energi (kWh) Persentase Kenaikan (%) 2023 308912876 - 2024 313667490.85 1.53 2025 323197080.375 4.55 2026 332726669.9 7.36 2027 342256259.425 10.02 2028 351785848.95 12.52 2029 361315438.475 14.89 2030 370845028 17.14 2031 380374617.525 19.26 2032 389904207.05 21.29 2033 399433796.575 23.21 Total Persentase Kenaikan (%) 131.77
Gambar 3.  Grafik Perkiraan Pemakaian Total Energi di ULP Biak Kota

## 2033
Nilai kenaikan pemakaian energi setiap tahun diperoleh dari hasil  perhitungan  kemudian  ditampilkan  dalam  bentuk  grafik seperti  pada  gambar  3  di  atas.  Pada  tahun  2033,  kenaikan pemakaian total energi naik sebesar 23.21% dari tahun 2023, sehingga  total  persentase  kenaikan  pemakaian  total  energi pada sepuluh tahun ke depan mencapai 131.77%.
Pada  grafik  diperlihatkan  kenaikan  yang  linier  dikarenakan berdasarkan  hasil  perhitungan  perkiraan  pemakaian  total energi,  kebutuhan  akan  daya  listrik  pada  sistem  kelistrikan ULP  Biak  Kota  meningkat  setiap  tahunnya.  Setelah mendapatkan persentase kenaikan dari pemakaian total energi di  tahun  2033,  dapat  dihitung  besarnya  beban  pada  masing  - masing  titik  seksi  yang  tersebar  di  setiap  penyulang  sampai pada tahun 2033.
Besarnya  nilai  beban  yang  terjadi  pada  masing  -  masing segmen yang tersebar di penyulang Karbos dan Karmar pada tahun 2033 dapat dihitung sebagai berikut.
Diketahui:
Pada  Segmen  cab  “Karbos  –  Samping  Lap  PLTD”  –  LBS motorize Swapodibo.
I 1 = 198.52 A (pada tahun 2023) Total kenaikan energi = 131.77% Nilai  beban  pada  tahun  2033  dapat  dihitung  sebagai berikut.
2 2 198.52 100%
A 131.77% 198.5 4 2 60.1 I I    
Dari  hasil  perhitungan,  nilai  arus  beban  pada  tahun  2033 adalah sebesar  460.1  A.  Perhitungan yang sama dilakukan  di setiap  segmen  penyulang  Karbos  dan  Karmar  sehingga  nilai arus  beban  yang  didapat  akan  digunakan  untuk  menghitung nilai jatuh tegangan pada sistem distribusi primer di ULP Biak Kota pada tahun 2033.

## B. Jatuh Tegangan Pada Tahun 2033
Dalam  menghitung  besarnya  nilai  jatuh  tegangan  pada tahun 2033, nilai arus beban yang akan digunakan yaitu nilai dari hasil perkiraan beban yang terjadi, yang di mana nilai arus beban pada tahun 2033 naik sebesar 23.21%. Sehingga dalam menghitung  jatuh  tegangan  pada  penyulang  Karbos  dan Karmar  digunakan  nilai  arus  beban  pada  tahun  2033.  Hasil perhitungan  jatuh  tegangan  pada  penyulang  Karbos  di  titik seksi  Segmen  cab  "Karbos  -  Samping  Lap  PLTD"  -  LBS motorize  Swapodibo pada  tahun  2033  dapat  dihitung  seperti berikut.
Diketahui: 460.1 A (pada tahun 2033) I  Nilai  jatuh  tegangan  dapat  dihitung  menggunakan persamaan  (24) seperti berikut.
3 3 3 3 3 ( Cos Sin ) 3 460.1 ( 0.8) 0.6)) 1.01 Volt 2.5 kV 3.105 0.692 ( 0.769 ( 2474.4 2499 V I l R X V V V                          
Persentase jatuh tegangan dapat dihitung dengan persamaan (26) sebagai berikut.
Jurnal Teknik Elektro dan Komputer vol.13 no. 01 January-April 2024,  pp. 41-52 p-ISSN : 2301-8402 , e-ISSN : 2685-368X , available at : https://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/elekdankom
3 3 3 3 % 100% 2.5 % 100% 20 % % 12.5 V V V V V             
Perhitungan  yang  sama  dilakukan  pada  setiap  segmen dalam penyulang Karbos dan Karmar untuk mendapatkan nilai jatuh  tegangan  pada  tahun  2033.  Dari  hasil  perhitungan  di atas,  Jika  besarnya  nilai  jatuh  tegangan  pada  tahun  2033 dibandingkan  dengan  nilai  jatuh  tegangan  di  tahun  2023, kualitas  tegangan  yang  terjadi  pada  penyulang  Karbos  dan karmar  semakin  buruk,  hal  ini  dibuktikan  bahwa  semakin bertambah  besar  beban  yang  ada,  semakin  besar  juga  jatuh tegangan  yang  terjadi,  sehingga  perlu  dilakukan  perbaikan agar  jatuh  tegangan  yang  terjadi  dapat  sesuai  dengan  standar PLN yang ada.
Pada  penyulang  Karbos,  nilai  jatuh  tegangan  pada  tahun 2033 sangatlah buruk. Hal ini dikarenakan di semua titik seksi penyulang  Karbos  untuk  nilai  tegangannya  telah  kurang  dari standar yang diizinkan (<18 kV). Dari semua seksi penyulang Karbos,  titik  seksi  yang  mengalami  jatuh  tegangan  terbesar yaitu  Segmen  cab  "Karbos  -  Samping  Lap  PLTD"  -  LBS motorize Swapodibo dan Segmen LBS Taman Burung - LBS motorize  APMS dengan  persentase  jatuh  tegangan  mencapai 12.5%  dan  25.85%.  Nilai  tegangan  yang  diterima  di  ujung saluran  penyulang  sangatlah  rendah  yaitu  6.299  kV.  Nilai penurunan  tegangan  yang  terjadi  di  setiap  seksi  jalur  utama SUTM diperoleh dari hasil perhitungan kemudian ditampilkan dalam bentuk grafik seperti pada gambar 4 sebagai berikut.
Gambar 4.  Profil Nilai Tegangan pada Penyulang Karbos
Gambar 5.  Profil Nilai Tegangan pada Penyulang Karmar
Untuk penyulang Karmar walaupun jatuh tegangannya tidak seburuk  penyulang  Karbos,  namun  jatuh  tegangan  yang  ada juga harus diperhatikan dikarenakan dari setiap seksi yang ada pada  penyulang  ini,  hanya  terdapat  empat  seksi  yang  nilai tegangan  terimanya  sesuai  standar  PLN  yang  diizinkan, dikarenakan juga sangat dekat dengan sumber tegangan. Pada ujung saluran utama SUTM penyulang Karmar nilai tegangan yang  diterima  sebesar  14.087  kV.  sehingga  perlu  juga dilakukan  perbaikan  jatuh  tegangan  agar  profil  tegangan  di penyulang  Karmar  sangat  baik  dan  dapat  sesuai  dengan standar yang diizinkan.

## C. Perbaikan Jatuh Tegangan
Dalam  mengatasi  nilai  jatuh  tegangan  yang  sangat  besar pada  penyulang  Karbos  dan  Karmar,  perlu  dilakukan perbaikan  dengan  cara  menambahkan  kapasitor  daya  pada jaringan  SUTM  penyulang  Karbos  dan  Karmar.  Untuk Penyulang  Karbos  dan  Karmar  titik  penambahan  kapasitor daya  akan  diutamakan  pada  titik  seksi  yang  mengalami  nilai jatuh  tegangan  kurang  dari  standar  yang  diizinkan.  Ada beberapa  titik  yang  akan  ditambahkan  kapasitor  daya  yaitu pada titik seksi  Segmen cab "Karbos - Samping Lap PLTD" - LBS motorize Swapodibo dan Segmen LBS Taman Burung - LBS  motorize  APMS.  Namun,  jika  tegangan  yang  diterima masih kurang dari standar yang diizinkan maka kapasitor daya akan ditambahkan di setiap titik 1/3 dari total panjang saluran utama  dan  dibagi  1/3  dari  total  kebutuhan  kVAR  pada penyulang  Karbos.  Untuk  hasil  perhitungan  untuk  kapasitas kapasitor  dan  jumlah  kapasitor  yang  akan  ditambahkan  di penyulang Karbos pada tahun 2033 yaitu sebagai berikut. Diketahui:
Data  trafo  distribusi  total  pembebanan  pada  Segmen  cab "Karbos  -  Samping  Lap  PLTD"  -  LBS  motorize  Swapodibo yaitu  sebesar 137.54  kVA  pada  tahun  2023.  Untuk  perkiraan beban yang terjadi pada sepuluh tahun ke depan yaitu sebesar 318.77 kVA. S = 318.77 kVA. Cos ϴ 1 = 0.80, artinya ϴ 1 = 38.86 0 Cos ϴ 2 = 0.95 (Target Cosϴ yang akan dicapai), artinya ϴ 2 = 18.19 0
Untuk  mendapatkan  nilai  daya  aktif  yang  dipakai  dapat dihitung menggunakan persamaan (11) seperti berikut.
1 255.01 kW Cos 0.80 318.77 0.80 318.77
P S P
P      
Nilai daya aktif yang dipakai digunakan untuk mendapatkan nilai  kapasitas  kapasitor  daya  menggunakan  persamaan  (28) sebagai berikut.
1 1 1 2 1 sin 318.77 0.6 kVAR (D t aya reaktif awal) kVAR 191.262 (tan tan ) 255.01 (tan 36.86 an18.19) 107.39 Q Q Qc P Qc Qc S             

## 
Setelah  mendapatkan  besar  kapasitas  kapasitor  daya  yang digunakan,  untuk  mendapatkan  nilai  kapasitansi  kapasitor dapat dihitung menggunakan persamaan (29) sebagai berikut.
Lewi  Fernando  Simarmata  –  Analysis  of Voltage  Drop  Recovery  On  20  kV  Primary Distribution Line
2 2 107.39 107.39 125600 0.00085501 F 855.01 F 2 2 3.14 50 (20) C Q C fV C C C          
Nilai  daya  reaktif baru  setelah penambahan kapasitor  daya dapat  dihitung  dengan  menggunakan  persamaan  (27)  sebagai berikut.
2 1 2 2 R 1 191.262 83.872 . k 07 39 VA C Q Q Q Q Q      Besar  nilai  daya  semu  yang  baru  setelah  penambahan kapasitor  daya  yang  dapat  dihitung  menggunakan  persamaan (10) sebagai berikut.
2 2 2 2 2 =  (255.01) (8 A 268.44 3.872 ) = kV S P Q   
Dengan  demikian  nilai  faktor  daya  baru  setelah penambahan kapasitor daya yaitu sebagai berikut.
2 255.01 cos 0.94 268.44  

Nilai  faktor  daya  yang  baru  setelah  penambahan  kapasitor daya  adalah  sebesar  0.94,  dengan  demikian  untuk  nilai  arus setelah  penambahan  kapasitor  daya  dapat  dihitung menggunakan persamaan (25) sebagai berikut.
3 3 3 255.01 7.83 A 3 Cos 3 20 0.94 P I V I I       
    Dapat dilihat dari hasil perhitungan di atas, untuk kapasitas kapasitor yang perlu ditambahkan pada titik seksi Segmen cab "Karbos  -  Samping  Lap  PLTD"  -  LBS  motorize  Swapodibo yaitu  sebesar  107.39  kVAR  dengan  kapasitansi  sebesar 855.01μF. Dengan kompensasi dari kapasitor, pemakaian daya reaktif  oleh  sistem  dapat  berkurang  menjadi  89.2556  kVAR. Dengan  berkurangnya  pemakaian  daya  reaktif,  nilai  faktor daya  setelah  penambahan  kapasitor  menjadi  lebih  tinggi nilainya yaitu sebesar 0.94 serta nilai arus setelah penambahan kapasitor akan semakin rendah yaitu sebesar 7.83 A.
Hasil  perhitungan  jatuh  tegangan  setelah  pemasangan kapasitor  daya  pada  penyulang  Karbos  di  titik  seksi  Segmen cab  "Karbos  -  Samping  Lap  PLTD"  -  LBS  motorize Swapodibo pada tahun 2033 yaitu sebagai berikut.
Diketahui:
Q C = 107.039 kVAR
V = 17.5 kV ( Tegangan yang diterima sebelum perbaikan) Nilai  komponen  arus  reaktif  leading  (I C )  dapat  dihitung menggunakan persamaan (31) sebagai berikut.
A 107.3 6 9 17 5 .13 . C C C Q I V I   
Nilai  jatuh  tegangan  dengan  penambahan  kapasitor  daya dapat dihitung menggunakan persamaan (33) sebagai berikut.
3 3 3 3 ( ) 406.1 ( V
0.692) 0 8
319.93 Volt 0 .769(7. 3 6 3 . )
. 2 1 k 3 R X L C L R L X C V I R I X I X V I R X I I V V                    
Dengan persentase jatuh tegangannya:
3 3 0.32 % 100% 20 % 1.6% V V       
Dari  hasil  perhitungan  di  atas,  telah  didapatkan  nilai  jatuh tegangan  baru  pada  Segmen  cab  "Karbos  -  Samping  Lap PLTD"  -  LBS  motorize  Swapodibo  setelah  penambahan kapasitor  daya  yaitu  sebesar  0.32  kV  atau  1.6%  dengan kapasitas kapasitor sebesar 107.039 kVAR.
Untuk mendapatkan nilai jatuh tegangan pada Segmen LBS Taman  Burung  -  LBS  motorize  APMS  setelah  pemasangan kapasitor  dilakukan  perhitungan  yang  sama  seperti  pada Segmen cab "Karbos - Samping Lap PLTD"  - LBS motorize Swapodibo.
Nilai  jatuh  tegangan  yang  baru  setelah  pemasangan kapasitor  daya  pada  Segmen  LBS  Taman  Burung  -  LBS motorize  APMS  dan  Segmen  cab  "Karbos  -  Samping  Lap PLTD"  -  LBS  motorize  Swapodibo  dapat  dilihat  pada  tabel VIII sebagai berikut.

## TABEL VIII

## HASIL PERBAIKAN JATUH TEGANGAN PADA PENYULANG KARBOS
Seksi  V 3ϴ (kV)  V 3ϴ (%) Q C (kVAR) C (μf) Segmen cab "Karbos - Samping Lap PLTD" - LBS motorize Swapodibo 0.32 1.6 107.39 855.01 Segmen LBS Taman Burung - LBS motorize APMS 0.42 2.14 69.817 555.86
Dari  tabel  VIII,  nilai  jatuh  tegangan  pada  Segmen  cab "Karbos  -  Samping  Lap  PLTD"  -  LBS  motorize  Swapodibo dan Segmen LBS Taman Burung - LBS motorize APMS telah sesuai  standar  PLN  yang  diizinkan  yaitu  dengan  nilai  jatuh tegangan  1.6%  dan  2.14%.  Namun  tegangan  yang  diterima pada ujung saluran masih kurang dari standart toleransi yang ada  yaitu  <  18  kV.  Oleh  karena  itu  perlu  ditambahkan kapasitor daya pada penyulang Karbos.
Sesuai dari hasil perhitungan di atas, untuk total kebutuhan kapasitor  di  setiap  segmen  penyulang  Karbos,  didapatkan kebutuhan  sebesar  499.62  kVAR.  Kapasitas  kapasitor  yang akan  ditambahkan  pada  penyulang  Karbos  untuk  menaikkan tegangan  agar  sesuai  dengan  standar  yang  diizinkan  akan dibagi  menjadi  empat  unit  berdasarkan  kapasitas  yang disediakan pada pabrikan, kapasitor yang disediakan memiliki kapasitas  yaitu  sebesar  50  kVAR  yang  ditambahkan  pada Segmen  Cab  "Pertigaan  Trafo  Sisipan  -  Ujung  Gardu  SAU 301"  -  Ujung  Gardu  MAK  302,  untuk  kapasitor  100  kVAR akan ditambahkan pada Segmen Gardu BAR 303- Gardu TJB
Jurnal Teknik Elektro dan Komputer vol.13 no. 01 January-April 2024,  pp. 41-52 p-ISSN : 2301-8402 , e-ISSN : 2685-368X , available at : https://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/elekdankom
301,  untuk  kapasitor  150  kVAR  akan  ditambahkan  Segmen cab  "Karbos  -  Samping  Lap  PLTD"  -  LBS  motorize Swapodibo  dan  200  kVAR  yang  ditambahkan  pada  Segmen LBS Taman Burung - LBS motorize APMS.
Pada  Segmen  cab  "Karbos  -  Samping  Lap  PLTD"  -  LBS motorize  Swapodibo  sampai  diujung  saluran  penyulang yaitu Segmen  Cab  "Pertigaan  Trafo  Sisipan  -  Ujung  Gardu  SAU 301"  -  Ujung  Gardu  MAK  302,  untuk  persentase  kenaikan tegangan dapat dihitung menggunakan persamaan (34) sebagai berikut.
Diketahui:
Pada  Segmen  cab  "Karbos  -  Samping  Lap  PLTD"  -  LBS motorize  Swapodibo,  kapasitor  daya  akan  diletakkan  pada tiang  SUTM  dengan  kode  kontruksi  yaitu  M8  dengan  jarak pada sumber tegangan sebesar 2.899 km.
Q C = 150 kVAR l = 2.899 kms (dari sumber tegangan ke lokasi kapasitor) X L = 0.769  /km V L-L = 20 kV V R = 17. 5 kV
Kenaikan tegangan pada Segmen cab "Karbos - Samping Lap PLTD"  -  LBS  motorize  Swapodibo  dapat  dihitung menggunakan persamaan (34) sebagai berikut.
2 2 %VR= 10 ( ) 150 0.769 2.899 %VR= 10 (20)
%VR=8.35% C L L L Q X l V      

Persentase  kenaikan  tegangan  yang  terjadi  membuat  nilai tegangan yang diterima pada Segmen cab "Karbos - Samping Lap  PLTD"  -  LBS  motorize  Swapodibo  naik  sebesar  18.96 kV. Sesuai perhitungan di atas, didapatkan nilai tegangan yang diterima  pada  ujung  saluran  sebesar  19.31  kV.  Untuk  profil tegangan  yang  baru  sesuai  dengan  perhitungan  di  atas  pada tahun  2033  ditampilkan  dalam  bentuk  grafik  seperti  pada gambar 6 sebagai berikut.

## Gambar  6.  Profil Tegangan Setelah Pemasangan Kapasitor pada Penyulang Karbos
Pada  gambar  4.4,  untuk  memperbaiki  kualitas  atau  profil tegangan  yang  semakin  memburuk  pada  tahun  2033, dibutuhkan  peran  kapasitor  daya  untuk  memperbaiki  profil tegangan  pada  penyulang  Karbos.  Pada  penyulang  Karbos dibutuhkan  penambahan  empat  unit  kapasitor  daya  dengan kapasitas yang berbeda yang diletakkan pada empat titik yang berbeda  sehingga  total  kapasitas  kapasitor  yang  akan ditambahkan pada penyulang Karbos yaitu sebesar 500 kVAR.
Nilai  tegangan  yang  diterima  pada  ujung  saluran  bisa dikatakan  baik  yaitu  dengan  nilai  tegangan  mencapai  19.31 kV. Tegangan yang diterima di setiap seksi penyulang Karbos pada tahun 2033 telah sesuai standar PLN yang diizinkan.
Untuk Penyulang Karmar dilakukan perhitungan yang sama seperti  perhitungan  pada  penyulang  Karbos.  untuk memperbaiki  kualitas  atau  profil  tegangan  yang  semakin memburuk pada tahun 2033 tepatnya pada penyulang Karmar dibutuhkan  penambahan  tiga  unit  kapasitor  daya  yang diletakkan pada tiga titik yang berbeda, yang di mana satu unit berkapasitas  50  kVAR  diletakkan  pada  Segmen  Cab."LBS ATBi-Gardu  SOR502"-LBS  Wapoga  dan  Segmen  Recloser Yendidori-Fai  Adoki.  Untuk satu  unit  berkapasitas  45 kVAR diletakkan  pada  Segmen  Gardu  WRO501-Gardu  WRO502. Total  kapasitas  kapasitor  yang  akan  ditambahkan  pada penyulang  Karmar  yaitu  sebesar  145  kVAR,  membuat  nilai tegangan  yang  diterima  pada  ujung  penyulang  Karmar  yaitu sebesar  19.25  kV.  Sehingga  nilai  tegangan  yang  diterima  di setiap  seksi  penyulang  Karmar  pada  tahun  2033  telah  sesuai standar PLN yang dizinkan.
Gambar 7.  Profil Tegangan Setelah Pemasangan Kapasitor pada Penyulang Karmar
IV. KESIMPULAN DAN SARAN

## A. Kesimpulan
Perkiraan  besar  beban  pada  penyulang  distribusi  di  ULP Biak Kota dalam sepuluh tahun ke depan yaitu tepatnya pada tahun 2033, terjadi kenaikan beban sebesar 23.21%, sehingga mengakibatkan  jatuh  tegangan  pada  penyulang  Karbos  dan Karmar  semakin  besar.  Jatuh  tegangan  terbesar  pada penyulang  Karbos  dan  Karmar  mencapai  5.17  kV  dan  2.38 kV. Maka diperlukan peran kapasitor daya untuk memperbaiki profil  tegangan.  Untuk  penyulang  Karbos,  total  kapasitas kapasitor  yang  akan  ditambahkan  adalah  sebesar  500  KVAR yang akan dibagi menjadi empat unit kapasitor, yang di mana per  unit  kapasitor  dapat  berkapasitas  50  kVAR,  100  kVAR, 150 KVAR dan 200 kVAR, sehingga tegangan yang diterima pada ujung saluran Karbos dapat  sesuai dengan standar yaitu 19.31 kV. Sedangkan pada penyulang Karmar, total kapasitor yang akan ditambahkan adalah sebesar 150 KVAR yang akan dibagi  menjadi  tiga  unit  dengan  kapasitas  per  unit  adalah  50 KVAR dan 45 kVAR, sehingga tegangan yang diterima pada ujung  saluran  adalah  19.25  kV.  Maka  dengan  penambahan kapasitor  daya  pada  penyulang  Karbos  dan  Karmar,  profil
Lewi  Fernando  Simarmata  –  Analysis  of
Voltage  Drop  Recovery  On  20  kV  Primary Distribution Line
tegangan  pada  tahun  2033  sesuai  dengan  standar  yang diizinkan.

## B. Saran
Dalam  melakukan  pemasangan  kapasitor  daya,  perlu diperhatikan karakteristik persebaran beban jaringan distribusi untuk  menentukan  metode  penempatan  yang  lebih  optimal. Serta  perlu  juga  dilakukan  pergantian  luas  penampang penghantar  menjadi  yang  lebih  besar,  dikarenakan  panjang saluran SUTM yang sangat jauh agar dapat mengurangi jatuh tegangan yang berlebihan.

## V. K UTIPAN
[1] “SPLN 1 1995 Tegangan Standar,” dokumen.tips , 1995. https://dokumen.tips/documents/spln-1-1995-tegangan-standar- pln.html (accessed Jun. 22, 2023).
[2] S. Monantun, Jaringan Distribusi Tenaga Listrik Paket Keahlian Teknik Ketenagalistrikan Semester 1 Sekolah Menengah Kejuruan . Jakarta, 2014.
[3] N. A. Basyarach, O. Penangsang, and A. Soeprijanto, “Optimal capacitor placement and sizing in radial distribution system using accelerated particle swarm optimization,” 2017 Int. Semin. Intell. Technol. Its Appl. ISITIA , pp. 93–97, 2017.
[4] D. Suswanto, Buku Sistem Distribusi Tenaga Listrik , 1st ed. Padang, 2009. Accessed: Jun. 21, 2023. [Online]. Available: https://www.scribd.com/document/379197385/Buku-Sistem- Distribusi-Tenaga-Listrik
[5] A. S. Pabla, Electric power distribution , 4th ed. New Delhi: McGraw Hill, 1997. Accessed: Jun. 21, 2023. [Online]. Available: http://pustaka.elektro.ft.unand.ac.id//index.php?p=show_detail&id=73 1
[6] N. Draper, Analisis regresi terapan , 2nd ed. Jakarta: Bambang Sumantri, 1992. Accessed: Jun. 21, 2023. [Online]. Available: https://opac.perpusnas.go.id/DetailOpac.aspx?id=452460
[7] W. N. Hardiranto, “Analisa Optimasi Perbaikan Faktor Daya dan Drop Voltage Dengan Menggunakan Kapasitor Bank Pada Line 5 PT Bukit Asam (Persero) TBK,” Fakultas Teknik, Universitas Lampung, Bandar Lampung, 2017.
[8] A. Tanjung, “Rekonfigurasi Sistem Distribusi 20 kV Gardu Induk Teluk Lembu dan PLTMG Langgam Power Untuk Mengurangi Rugi Daya dan Drop Voltage,” vol. 11, no. 2, 2014.
[9] D. Tampubolon and M. Sjani, “Optimasi Penggunaan Kapasitor Bank Pada Jaringan 20 kV Dengan Simulasi Etap,” vol. 9, no. 2, 2014.
[10] M. N. Hidayatullah, “Analisa Rugi Daya dan Efisiensi Penyaluran Tenaga Listrik dari GI Seduduk Putih ke Jaringan Tegangan Menengah 20 kV UP3 Palembang UIW S2JB,” other, Politeknik Negeri Sriwijaya, 2019. Accessed: Jun. 21, 2023. [Online]. Available: http://eprints.polsri.ac.id/8176/
[11] N. J. Hontong and Maickel Tuegeh ST, MT, “Analisa Rugi – Rugi Daya Pada Jaringan Distribusi Di PT. PLN Palu,” ISSN . , 2015.
[12] H. Saadat, Power System Analysis . New York: WCB/McGraw-Hill, 1999.
[13] T. S. Hutauruk, Transmisi daya listrik . Jakarta: Erlangga, 1985.
[14] E.-E. E. David A. Snyder, Voltage drop calculations (formulas, phasor diagram and real-world examples) | EEP . Meadow Estate: EEP-Electrical Engineering, 2014. Accessed: Jun. 19, 2023. [Online].
Available: https://electrical-engineering-portal.com/download- center/books-and-guides/electrical-engineering/voltage-drop
[15] M. F. Wahyudianto, S. Sarwito, and A. Kurniawan, “Analisa
Tegangan Jatuh pada Sistem Distribusi Listrik di Kapal Penumpang dengan Menggunakan Metode Simulasi,” J. Tek. ITS SINTA 4 11815 , vol. 5, no. 2, Art. no. 2, Feb. 2017, doi: 10.12962/j23373539.v5i2.19716.
[16] B. F. Risjayanto, “Optimal Capacitor Placement (OCP) Pada Sistem Jaringan Distribusi 20 kV Menggunakan ETAP,” vol. 08, pp. 1–9, 2019.
[17] J. Landang, S. Silimang, and M. Tuegeh, “Optimasi Penempatan Kapasitor Pada Jaringan Transmisi Teling-Tomohon Menggunakan Kecerdasan Buatan,” 2015.

## TENTANG PENULIS
Penulis bernama lengkap Lewi Fernando Simarmata , lahir di Biak, Papua pada 13 Maret 2001. Penulis memulai Pendidikan di  SD  Negeri  Perumnas  Sumberker  Biak pada  tahun  2007  –  2013,  kemudian melanjutkan pendidikan di SMP Negeri 2 Biak  Kota  pada  tahun  2013  –  2016,  lalu melanjutkan pendidikan di SMA Negeri 1 Biak  Kota  pada  tahun  2016  –  2019.  Tahun  2019,  penulis melanjutkan  pendidikan  S1  di  program  studi  Teknik  Elektro, Fakultas  Teknik,  Universitas  Sam  Ratulangi  Manado  dan mengambil  konsentrasi  minat  Teknik  Tenaga  Listrik  dan Tegangan  Tinggi  pada  tahun  2021.  Selama  menjalani Pendidikan,  penulis  mengikuti  Kerja  Praktek  di  PT.  Hendri Elyon  Narwastu  pada  Juli-September  2022  dan  tergabung dalam  kepengurusan  organisasi  Himpunan  Mahasiswa Elektro. Penulis pernah  ikut  terlibat  dalam  kegiatan  Kuliah Kerja  Terpadu (KKT) pada KKT 133 Posko Winangun Atas, Kecamatan Pineleng, Kabupaten Minahasa.