P-ISSN: 2528-5688 E-ISSN: 2528-5696

## VOLT

## Jurnal Ilmiah Pendidikan Teknik Elektro
Journal homepage: jurnal.untirta.ac.id/index.php/VOLT Vol. 1, No. 1, Oktober 2016, 29-36

## ANALISIS KERUGIAN DAYA PADA SALURAN TRANSMISI TEGANGAN EKSTRA TINGGI 500 KV UNIT PELAYANAN TRANSMISI CILEGON BARU - CIBINONG
Didik Aribowo 1 , Desmira 1
1 Pendidikan Teknik Elektro, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Serang 42117, Indonesia E-mail: d_aribowo@untirta.ac.id, ides_syahidah@yahoo.com
Diterima: 02 September 2016. Disetujui: 02 Oktober 2016. Dipublikasikan: 07 Oktober 2016

## Abstrak
Kebutuhan tenaga listrik di Indonesia terus meningkat sesuai dengan laju pertumbuhan ekonomi dan industri serta pertambahan penduduk. Sistem kelistrikan antar pusat-pusat pembangkit dan pusat-pusat  beban  pada  umumnya  terpisah  dalam  ratusan  bahkan  ribuan  kilometer.  Saluran- saluran transmisi membawa tenaga listrik dari  pusat-pusat  pembangkitan  ke  pusat-pusat beban melalui saluran tegangan tinggi 150 kV atau melalui saluran transmisi tegangan ekstra tinggi 500 kV. Trafo penurunan akan merendahkan tegangan ini menjadi tegangan subtransmisi 70 kV yang kemudian di gardu induk diturunkan lagi menjadi tegangan distribusi primer 20 kV. Pada gardu induk distribusi yang tersebar di pusat-pusat beban tegangan diubah oleh trafo distribusi menjadi tegangan rendah 220/380 V. Pada saluran transmisi tegangan ekstra tinggi terdapat rugi – rugi tegangan  dan  rugi  –  rugi  daya yang disebabkan  oleh  beberapa  faktor diantaranya  adalah  faktor korona  dan  faktor  kebocoran  isolator  yang  biasanya  banyak  terjadi  pada  saluran  transmisi  te- gangan ekstra tinggi, sehingga mengakibatkan tegangan mengalami penurunan atau biasa disebut dengan jatuh tegangan. Berdasarkan dari hal tersebut diatas, maka dilakukan studi tentang keru- gian daya yang terjadi pada saluran transmisi tegangan ekstra tinggi single circuit Cilegon Baru - Cibinong,  sehingga  dapat  memberikan  suatu  gambaran-gambaran  tentang  kerugian-kerugian yang terjadi pada saluran transmisi tegangan ekstra tinggi dengan cara menghitung berapa besar rugi  daya  yang  terjadi  pada  saluran  tersebut  yang  nantinya  dapat  berguna  dalam  kaitannya dengan sistem transmisi tenaga listrik terutama pada saluran transmisi tegangan ekstra tinggi.
© 2016 Jurusan Pendidikan Teknik Elektro, FKIP UNTIRTA
Kata kunci: rugi daya, sutet, upt cilegon baru-cibinong.

## PENDAHULUAN
Kebutuhan  tenaga  listrik  di  Indonesia terus meningkat  sesuai   dengan   laju pertum-
buhan  ekonomi dan  industri  serta pertamba- han  penduduk.  Semua  sektor  pembangunan diarahkan  untuk  mampu  mempersiapkan  diri
untuk menghadapi  era   industrialisasi. Berba- gai  investasi  dalam  bidang  industri  saat  ini  te- lah  banyak  dilakukan  oleh  pihak  swasta  baik melalui  penanaman  modal  dalam  negeri (PMDN)    maupun    penanaman    modal    asing (PMA).    Sedangkan    dari    pihak    pemerintah sendiri  rupanya  sudah  cukup  banyak  yang  di- kerjakan  melalui  sektor  industri,  antara  lain melalui  kiprah  Badan  Usaha  Milik  Pemerintah (BUMN)  yang  tergabung  dalam  kelompok in- dustri  strategis  dan  juga  melalui  industri petrokimia, industri semen, industri logam, dan industri  berat  lainnya.  Tidak    bisa  dipungkiri bahwa  semua  kegiatan  industri  seperti  di  atas dapat  berjalan  apabila  tenaga  listrik  yang tersedia  cukup  memadai.  Untuk  mengatasi kebutuhan  tenaga  listrik  tersebut,  pihak pemerintah  juga  sudah  memikirkannya  antara lain  melalui  pembangunan  pembangkit  tenaga listrik berskala besar seperti yang ada di PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) Suralaya Jawa Barat, PLTU Payton JawaTimur dan PLTU Ujung Jati  Jawa  Tengah  yang    pada    saat    ini    sedang dalam  tahap pembangunan (Susilo, Sukmadi, & Handoko, 2011).
Listrik  adalah  sumber  energi  yang  sa- ngat  dibutuhkan  oleh  masyarakat  sehingga  da- lam  penyaluran  energi  tersebut  harus  benar- benar  handal,  listrik  merupakan  salah  satu kebutuhan  yang  paling  penting  untuk  menun- jang  kehidupan  manusia  saat  ini  dalam  me- menuhi  kebutuhan  sehari-hari,  baik  dalam  ru- mah  tangga  maupun  dalam  bisnis.  Secara umum  dapat  dikatakan  bahwa  energi  listrik merupakan  salah  satu  prasyarat  kehidupan manusia, dan perkembangan kehidupan manu- sia memerlukan penyediaan energi listrik. Oleh sebab itu ketersediaan energi listrik yang cukup dan  berkualitas  merupakan  tuntutan  yang  ha- rus  dipenuhi  oleh  PLN  (Perusahaan  Listrik Negara).  Sistem  kelistrikan  antar  pusat-pusat
pembangkit    dan    pusat-pusat    beban    pada umumnya terpisah dalam ratusan bahkan ribu- an kilometer. Hal ini terjadi karena beban (kon- sumen)  terdistribusi  di setiap  tempat, semen- tara    lokasi    pembangkitan    umumnya  terletak di  pusat-pusat  sumber  energi  (PLTA)  dan  di lokasi  yang  memudahkan  transportasi  bahan bakar  (PLTU),  yang  biasanya  dibangun  di  tepi laut. Oleh karena itu tenaga listrik yang dibang- kitkan  harus  disalurkan  melalui  kawat-kawat saluran  transmisi (Jaelani, 2013).
Tenaga listrik dibangkitkan pada dalam pusat-pusat  pembangkit  listrik  (power  plant) seperti  PLTA,  PLTU,  PLTG,  dan  PLTD  lalu disalurkan  melalui  saluran  transmisi  setelah terlebih  dahulu  dinaikkan  tegangannya  oleh transformator step-up yang ada di pusat listrik. Saluran  transmisi  tegangan  tinggi  mempunyai tegangan 70kV, 150kV, atau 500kV. Khusus un- tuk  tegangan  500kV  dalam  praktek  saat  ini disebut  sebagai  tegangan  ekstra  tinggi.  Setelah tenaga  listrik  disalurkan,  maka  sampailah  te- gangan  listrik  ke  gardu  induk  (G1),  lalu  di- turunkan  tegangannya  menggunakan  trans- formator  step-down  menjadi  tegangan  me- nengah yang juga disebut sebagai tegangan dis- tribusi primer. Kecenderungan saat ini menun- jukan  bahwa  tegangan  distribusi  primer  PLN yang  berkembang  adalah  tegangan  20kV. Setelah  tenaga  listrik  disalurkan  melalui  jari- ngan  distribusi  primer  atau  jaringan  Tegangan Menengah (JTM), maka tenaga listrik kemudian diturunkan  lagi  tegangannya  dalam  gardu- gardu distribusi menjadi tegangan rendah, yaitu tegangan 380/220 volt, lalu disalurkan melalui jaringan  Tegangan  Rendah  (JTR)  ke  rumah- rumah  pelanggan  (konsumen)  PLN  (Jaelani, 2013).
Pelanggan-pelanggan  dengan  daya  ter- sambung  besar  tidak  dapat  dihubungkan  pada Jaringan  Tegangan  Rendah,  melainkan  dihu-
bungkan  langsung  pada  jaringan  tegangan menengah,  bahkan  ada  pula  pelanggan  yang terhubung  pada  jaringan  transmisi,  tergantung dari besarnya daya tersambung. Setelah melalui jaringan  Tegangan  menengah,  jaringan  tega- ngan rendah dan sambungan Rumah (SR), maka tenaga listrik selanjutnya melalui alat pembatas daya  dan  kWh  meter.  Rekening  listrik  pelang- gan  tergantung  pada  besarnya  daya  tersam- bung serta pemakaian kWh nya. Setelah melalui kWh  meter,  tenaga  listrik  lalu  memasuki  in- stalasi  rumah,  yaitu  instalasi  milik  pelanggan. Instalasi  PLN  umumnya  hanya  sampai  pada kWh meter, sesudah kWh meter instalasi listrik umumnya adalah instalasi milik pelanggan. Da- lam instalasi pelanggan, tenaga listrik langsung masuk ke alat-alat listrik milik pelanggan seper- ti  lampu,  kulkas,  televisi,  dan  lain-lain  (Jaelani, 2013).
Saluran-saluran transmisi membawa te- naga listrik dari pusat-pusat  pembangkitan  ke pusat-pusat    beban  melalui  saluran  tegangan tinggi  150  kV  atau  melalui  saluran  transmisi tegangan ekstra tinggi 500 kV. Trafo penurunan akan  merendahkan  tegangan  ini  menjadi  tega- ngan  subtransmisi  70  kV  yang  kemudian  di gardu  induk  diturunkan  lagi  menjadi  tegangan distribusi primer 20 kV. Pada gardu induk dis- tribusi  yang  tersebar  di  pusat-pusat  beban  te- gangan diubah oleh trafo distribusi menjadi te- gangan  rendah  220/380  V.  Transmisi  tenaga listrik  merupakan  proses  penyaluran  tenaga listrik  dari  tempat  pembangkit  tenaga  listrik ( Power Plant ) hingga substation distribution se- hingga dapat disalurkan sampai pada konsumer pengguna  listrik  melalui  suatu  bahan  kon- duktor (Pramono, 2010).
Gambar 1. Diagram Blok Umum Sistem Tenaga Listrik.
Gambar  1  menunjukkan  blok  diagram dasar dari sistem transmisi dan distribusi tena- ga  listrik  yang  terdiri  dari  dua  stasiun  pem-
bangkit ( generating station ) G1 dan G2, bebera- pa substation yaitu  hubungan  antar  substation ( interconnecting  substation )  dan  untuk  bagian komersial perumahan  ( commercial  residential ),
dan  industrial  loads.  Transmisi berada  pada bagian yang diberi arsir tebal. Fungsi dari bagi- an transmission substation menyediakan servis untuk merubah dalam menaikan dan menurun- kan  tegangan  pada  saluran  tegangan  yang  di- transmisikan  serta  meliputi  regulasi  tegangan. Standarisasi range tegangan internasional yaitu 345  kV  hingga  765  kV  untuk  saluran  tegangan ekstra  tinggi  dan  115  kV  hingga  230  kV  untuk saluran  tegangan  tinggi.  Standarisasi  tegangan transmisi listrik di Indonesia adalah 500 kV un- tuk  saluran  ekstra  tinggi  dan  150  kV  untuk saluran tegangan tinggi (Pramono, 2010).
Pada  sistem  tenaga  listrik,  jarak  antara pembangkit  dengan  beban  yang  cukup  jauh, akan  menimbulkan adanya penurunan  kualitas tegangan  yang  diakibatkan  oleh  rugi-rugi  pada jaringan.  Sehingga  dibutuhkan  suatu  peralatan untuk memperbaiki kualitas tegangan dan dile- takkan  pada  saluran  yang  mengalami  drop  te- gangan. SVC ( Static Var Compensator ) berfungsi sebagai  pemelihara  kestabilan  kondisi  steady state dan dinamika voltase dalam batasan yang sudah  ditentukan  pada  jaringan  transmisi  ber- jarak jauh dan berbeban tinggi ( heavily loaded ). Synchronous Condenser , sebagai generator pen- suplay arus gangguan, dan transformer dengan taps yang variabel ini adalah jenis khusus trans- formator  listrik  yang  dapat  menambah  atau mengurangi powered gulungan kawat, sehingga meningkatkan  atau  menurunkan  medan  mag- net  dan  tegangan  keluaran  dari  transformator (Pramono, 2010).
Distribution  Substation ,  pada  bagian  ini merubah  tegangan  aliran  listrik  dari  tegangan medium  menjadi  tegangan  rendah  dengan transformator step-down ,  dimana  memiliki  tap otomatis dan memiliki kemampuan untuk regu- lator  tegangan  rendah.  Tegangan  rendah  meli- puti  rentangan  dari  120/240V  single  phase sampai  600V,  3  phase.  Bagian  ini  melayani  pe-
rumahan, komersial dan institusi serta industri kecil. Interconnecting  substation ,  pada  bagian ini  untuk  melayani  sambungan  percabangan transmisi  dengan  power  tegangan  yang  ber- beda  serta  untuk  menambah  kestabilan  pada keseluruhan  jaringan.  Setiap  substation  selalu memiliki Circuit  Breakers,  Fuses,  lightning  ar- resters untuk  pengaman  peralatan.  Antara  lain dengan  penambahan  kontrol  peralatan,  pen- gukuran, switching ,  pada  setiap  bagian  substa- tion (Pramono, 2010).

## METODE
Secara  umum  saluran  transmisi  disebut dengan  suatu  sistem  tenaga  listrik  yang  mem- bawa  arus  yang  mencapai  ratusan  kiloamper. Energi listrik yang dibawa oleh konduktor me- lalui  saluran  transmisi  dari  pusat-pusat  pem- bangkit  tenaga  listrik  kepada  pemakai  tenaga listrik.  Tegangan  pada  saluran  transmisi  ini disalurkan  melalui  kawat  penghantar  yang  di- topang  oleh  tower  atau  tiang  penyangga  yang tinggi  yang  terbuat  dari  campuran  baja  yang disesuaikan  dengan  posisi  atau  daerah  dengan jarak tertentu.
Data-data yang diperlukan diperoleh dari: 1)  observasi,  mengamati  secara  langsung  di tempat  operator  dan  mencatat  data-data  yang diperlukan  untuk  dianalisis;  2)  wawancara,  di- lakukan dengan cara menanyakan hal-hal yang sekiranya  belum  diketahui;  3)  studi  pustaka, dilakukan  dengan  membaca  buku-buku  dan mencari data yang diperlukan mengenai hal-hal atau materi yang dianalisis.
Analisis  data merupakan  salah  satu  lang- kah penting dalam penelitian, terutama bila di- gunakan  sebagai  generalisasi  atau  simpulan tentang masalah yang diteliti. Dalam penelitian ini  bersifat  deskriptif  maka  analisis  data  yang digunakan adalah analisis deskriptif percentase .
Analisis data ini digunakan untuk deskripsi atau pembahasan hasil penelitian berupa data kuan- titatif sehingga akan diperoleh gambaran kuali- tatif dari hasil penelitian.
Menghitung  kerugian  daya  yang  terjadi pada  penghantar  harus  dicari  dulu  nilai  re- sistannya.  Rumus  yang  digunakan  utnuk  men- cari  resistan  adalah  menggunakan  persamaan (1) sebagai berikut :

## (1)
Nilai reaktan dapat dicari setelah nilai re- sistannya  diketahui,  untuk  menghitung  nilai reaktan  adalah  dengan  menggunakan  rumus sebagai berikut :
(2)
Nilai GMD (Geometric Mean Distance atau jarak rata-rata geometris) dan nilai GMR (Geo- metric  Mean  Radius  atau  radius  rata-rata  ge- ometris), dapat dicari dengan:
(3)
untuk  menghitung  GMR  adalah  menggu- nakan persamaan sebagai berikut.
(4)
Saluran transmisi Cilegon Baru – Cibinong adalah  merupakan  saluran  transmisi  jarak menengah yaitu kurang dari 250 km. Data-data hasil   observasi digunakan untuk   menghitung besar  rugi  daya  pada  kawat  penghantar,  daya pengiriman serta   efisiensi   transmisi. Rumus- rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :
Mencari faktor daya :
(5) Keterangan: cos φ = Faktor daya P = Daya Penerimaan (Watt) S = Daya Reaktif (VAR)
Mencari  rugi  daya  pada  kawat  penghantar menggunakan persamaan sebagai berikut : (6)
Mencari  rugi  korona  menggunakan  persamaan sebagai berikut :
(7) dengan F = Frekuensi (Hz)
A = 0,375 untuk Kawat Lilit m = m0 . m1 δ = Kepadatan Udara Relatif r  = Jari-jari Penghantar E g = Gradien Tegangan E ’ g0 = 21,1 KV/cm Rugi daya total P rugi  = P resistan + P korona (8) Mencari  daya  pengiriman  dengan  persamaan berikut : Ps= Pr + Prugi (9)
Mencari  efisiensi  transmisi  dengan  meng- gunakan persamaan berikut :
(10)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Saluran transmisi terdiri dari seperang- kat konduktor yang membawa energi litrik dan mentransmisikan  dari  pusat  pembangkit  ke gardu  induk.  Konduktor  dari  saluran  transmisi tersebut digantungkan pada isolator yang dika- itkan ke lengan menara.
Tabel 1. Data dari Saluran Transmisi Yang Me- lalui  Daerah  Cilegon  Baru-Cibinong  pada  15 Desember 2015
R (Resistan per fasa) (Ohm/KM) 0,0251 XL (Reaktansi per fasa) (Ohm/KM) 0,2808 Z (Impedansi Saluran) (Ohm) 368,779 l (Jarak Saluran) (KM) 130,81 Luas Penampang (mm 2 ) 392,84 Pr (Daya Penerimaan) (MW) 825 Q (Daya Reaktif) (VAR) 90 I (Arus Line) (Ampere) 1050 Vr (Tegangan Penerimaan) (Volt) 480 D (Diameter Konduktor) (Cm) 2,58 R (Jari-jari Konduktor) (Cm) 1,29 F (Frekuensi) (Hz) 50 E g (Gradien Tegangan) (KV/Cm) 72,5834
R total = R x l = 0,0251 x 130,81 = 3,28331 ohm
X total = XL x l = 0,2808 x 130,81 = 36,73 ohm
cos φ = P / S
= 825 / 828,402 =0,99
P resistan = 3. I 2 . R
= 3 x 1050 2 x 3,28331 = 10.859.547,83 Watt
P korona =   A / δ (f +25)r2 (Eg - mδE’g0)10 -2
= 0,375 (50  +25)1,2 2 (72,5834  −  0,83  x0,9869 x21,1)10 -2
= 18,58236338 kW/km Rugi korona total P total = P x l = 18.582,36338x 130,81 = 2.430.758,95 Watt
P rugi  = P resistan + P korona
= 10.859.547,83+ 2.430.758,95
= 13.290.306,78 Watt
Daya  pengiriman  dapat  dicari  dengan rumus seperti dibawah ini.
Ps = Pr + Prugi
= 825.000.000 + 13.290.306,78 = 838.290.306,78 Watt Efisiensi  transmisi  dapat  dicari  seperti dibawah ini.
η =  Pr/Ps x 100%
= 825.000.000 / 838.290.306,78 x 100% =   98,41 %
Efisiensi  transmisi  pada  tanggal  15 Desember  2015  mendekati  100  %  yaitu  98,41 % dan 98,32%, artinya kerugian daya yang ter- jadi  yaitu  sebesar  13.290.306,78  Watt  masih dalam batas normal dan semua ini dipengaruhi oleh  besarnya  arus  dan  resistan  kawat penghantar yang tidak begitu besar.
Kerugian korona dalam persen dari rugi daya = P korona total/Rugi daya total x 100% = 2.430.758,95/13.290.306,78 x 100 = 18,28 %. Kerugian  korona  yang  terjadi  pada  Ra- bu,  15  Desember  2015  adalah  2.430.758,95 Watt  sedangkan  kerugian  daya  yang  terjadi adalah  sebesar  13.290.306,78  Watt  sehingga kerugian daya yang diakibatkan oleh faktor ko- rona adalah 18,28 %. Sedangkan sisanya adalah kerugian  yang  diakibatkan  oleh  faktor  lain misalnya  rugi  yang  diakibatkan  oleh  penghan- tar,  faktor  alam,  kekotoran  isolator,  dan  lain sebagainya.

## PENUTUP
Berdasarkan  hasil  analisis  maka  dapat diambil kesimpulan bahwa kerugian daya pada penghantarnya  untuk  saluran  transmisi  tega- ngan  ekstra  tinggi  500  kV  Cilegon  Baru  –  Cibi- nong  masih  sangat  kecil  sehingga  tidak  perlu
adanya  penggantian  atau  perbaikan  alat  dan bahan  pada  saluran  tersebut.  Kerugian  daya terbesar  adalah  terjadi  pada  hari  Rabu,  15 Desember  2015  sebesar  13.290.306,78  Watt. Hal  ini  banyak  dipengaruhi  oleh  arus,  panjang saluran dan resistan penghantarnya.
Kerugian  daya  yang  diakibatkan  oleh korona sebesar 2.430.758,95 Watt. Nilai efisien- si  transmisi  pada  saluran  transmisi  tegangan ekstra  tinggi  500  kV  Cilegon  Baru  –  Cibinong masih sangat baik karena rata – rata mendekati 100 %.

## DAFTAR PUSTAKA
Jaelani, Z. (2013). Analisis Rugi-Rugi Daya Pada Saluran  Transmisi  500kV  dengan Menggunakan Digsilent . Tesis. Universi-
tas  Pendidikan  Indonesia.  Diambil  dari http://repository.upi.edu/5526/ Pramono, Joko. (2010). Makalah Teknik Tenaga Listrik,    Transmission  of  Electrical  Ener- gy  (Transmisi  Tenaga  Listrik). Departe- men  Teknik  Elektro,  Fakultas  Teknik, Universitas  Indonesia,  Depok.  Diambil dari http://staff.ui.ac.id/system/files/users/ chairul.hudaya/material/papertransmis sionofelectricalenergy.pdf Susilo,  U.,  Sukmadi,  T.,  &  Handoko,  S.  (2011). Analisis  Pengaruh  Konfigurasi  Kon- duktor  Berkas  terhadap  Efisiensi,  Regu- lasi Tegangan dan Korona pada Saluran Transmisi  Udara .  Tesis.  Jurusan  Teknik Elektro  Fakultas  Teknik.  Diambil  dari http://eprints.undip.ac.id/25463/