## STUDI ANALISA PERENCANAAN INSTALASI DISTRIBUSI SALURAN UDARA TEGANGAN MENENGAH (SUTM) 20 KV
Badaruddin 1 ,  Heri Kiswanto 2 1,2 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana, Jakarta, Indonesia Email: bsulle@gmail.com
Abstrak -  Salah   satu   bagian   dari proses    penyediaan    tenaga    listrik bagi   konsumen   pelanggan    listrik adalah   operasi   jaringan   distribusi. Karena   sistem   jaringan   distribusi merupakan titik pertemuan dari para pemakai     tenaga     listrik     dengan sistem penyaluran tenaga listrik. Salah      satu      komponen       yang memerlukan  biaya  yang  besar  pada distribusi   saluran   udara   tegangan menengah       adalah       penghantar (konduktor).     Oleh     karena     itu, diperlukan      analisa      perencanaan yang  matang  agar  dapat  ditentukan jenis  ukuran  konduktor  yang  paling tepat  dan  sesuai  dengan  kebutuhan permintaan  beban  listrik  pelanggan, sehingga   didapat   juga   biaya   yang ekonomis.
Kata kunci : Jaringan distribusi, tenaga listrik, konduktor Abstract  -  One  part  of  the  ready process  electric    power  for electricity customer consumer distribution      network      operation.
Because distribution  network  system is    meeting   points   from   electric power  users  with  electric  power canalization system.
One  of  the  component  that  need  big cost  in  kerage  tension  air-duct distribution    conductor.   Therefore, be  need  ripe  planning  analysis so that   determinable   conductor   size kind  correctest  and as  according  to customer  electricity load  request need,  so  that  got  also  economical cost.
Keywords : distribution network , electric power, conductor

## PENDAHULUAN
Salah     satu     bagian     dari     proses penyediaan tenaga listrik bagi konsumen  pelanggan listrik  adalah operasi  jaringan  distribusi.  Sistem distribusi      merupakan     titik pertemuan  dari  para  pemakai  tenaga listrik  dengan  sistem  penyaluran tenaga listrik.
Salah       satu       komponen       yang membutuhkan    biaya    pada    saluran
udara  distribusi  tegangan menengah adalah  kawat  penghantar (konduktor),  untuk   itu  perlu ditentukan  ukuran  konduktor  yang sesuai  dengan  kebutuhan permintaan agar  didapat biaya  yang  ekonomis tanpa mengurangi persyaratan penyaluran tenaga listrik.

## Tujuan Penelitian
Tujuan    penelitian    ini  adalah untuk menganalisis pengaruh ukuran penampang  penghantar  (konduktor) pada  rancangan  suatu  saluran  udara dari  jaringan distribusi tegangan menengah  dalam  upaya  mendapatkan biaya penyaluran yang paling ekonomis,  dilihat  dari  segi  investasi dan  operasinya,  termasuk biaya rugi- rugi atau susut jaringan yang mengiringinya dengan  pendekatan linearisasi.

## Batasan Masalah
Pada    p e n el i t i an    ini    pembahasan dibatasi pada penentuan ukuran penampang  penghantar  pada  saluran udara  jaringan  distribusi tegangan menengah  dan  masalah  teknis  yang berkaitan dengan ukuran penghantar.

## LANDASAN TEORI
Energi     listrik     pada     umumnya dibangkitkan oleh pusat pembangkit
tenaga    listrik    yang  letaknya    jauh dari  tempat  para  pelanggan  listrik. Untuk  menyalurkan   tanaga    listik tersebut  secara  ekonomis  pada jarak yang   cukup    jauh,    perlu    dibuat analisa  dan  perencanaan  yang baik dan  matang.  Pada umumnya  sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian, yaitu:
a)      Pusat  pembangkit  tenaga listrik,
b)   Instalasi jaringan transmisi, c) Instalasi jaringan distribusi.
Penyaluran     listrik     kepada     para pelanggan          secara          skematis digambarkan    seperti    gambar    2.1. Dalam   gambar   2.1   sudah   tercakup ketiga    unsur    dari    sistem    tenaga listrik,  sebagaimana  yang  dimaksud diatas.
Gambar 2.1.  Diagram  satu garis    penyaluran  tenaga listrik
Alokasi Biaya Investasi Penyaluran Tenaga Listrik
Dalam   menyalurkan     tenaga  listrik ke  para  pelanggan,  mulai  dari  pusat pembangkit    tenaga    listrik, transmisi dan distribusi, ternyata bagian distribusinya    menyerap  biaya investasi  paling  besar  kira-kira  45% dari  biaya  investasi  keseluruhannya, seperti yang terlihat pada gambar 2.2. Ke 45%  dari  biaya  investasi  itu, diserap   di   bagian   distribusi   yang terdiri dari sebagian  besar  rangkaian primernya  (JTM)    dan    rangkaian sekunder       (JTR) dan  trafo distribusinya. Dari  gambar  dimaksud jelaslah bahwa sistem distribusi mempunyai     nilai     ekonomi  yang tinggi.  Oleh  sebab itu  diperlukan perencanaan    yang  matang  agar didapat biaya keseluruhan yang efisien.
Gambar 2.1. Diagram  satu  garis penyaluran tenaga listrik

## SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI
Distribusi  adalah  bagian  dari  sistem tenaga        listrik         yang menyalurkan  tegangan    listrik    dari gardu           i n d u k      k e       g a r d u d i s t r i b u s i         yang        kemudian disalurkan  ke  pemakai  tenaga  listrik (konsumen). Saluran tegangan menengah  atau  disebut  juga  Jaringan
Tegangan Menengah (JTM).
Berfungsi menyalurkan listrik langsung ke  pusat  (mulut)  beban, maka  Jaringan  Tegangan  Menengah biasa  disebut juga  sebagai  penyulang ( feeder ).
Saluran         Udara         Tegangan Menengah (SUTM)
SUTM      disebut      saluran  udara tegangan    menengah  karena kawat hantarnya yang bertegangan
menengah berada di udara.
Saluran         Kabel         Tegangan Menengah (SKTM)
SKTM  disebut    saluran    kabel tegangan   menengah  karena    kawat hantarnya  berisolasi    penuh    (kabel) dan berada di dalam tanah.

## BIAYA SALURAN DISTRIBUSI Biaya Saluran
Biaya saluran  terdiri  dua komponen utama   yaitu   biaya   investasi   dan biaya  operasional,  termasuk  dalam biaya operasional adalah biaya pemeliharaan dan  rugi-rugi  (susut) teknis.
Biaya  terbagi    atas    beberapa komponen  sesuai  ketergantungannya dengan    penampang  konduktor, karena ukuran  konduktor diambil sebagai  variabel,  maka  komponen- komponen  biaya  tersebut  antara  lain sebagai berikut:
a.       Biaya-biaya  tetap   yang  sama sekali  tidak  tergantung pada  ukuran penampang konduktor, yaitu:
- Biaya     investasi,    seperti     harga tiang,   travers,   isolator   dan  ongkos pemasangan,  kecuali harga konduktor. -  Biaya pemeliharaan.
b. Biaya     rugi-rugi     listrik     yang berbanding terbalik dengan penampang konduktor.
Maka persamaan biaya saluran adalah sebagai berikut:
H  =   Ho  +   Hq  +   Hr dimana:
H :   biaya   saluran   per   satuan panjang per tahun (Rp/km/th)
Ho  :  biaya  tetap  yang  bukan konduktor  per  satuan  panjang  per tahun (Rp/km/th)
Hq : harga konduktor per satuan panjang per tahun
Hr  :  harga  rugi-rugi  listrik  (energi dan daya) per tahun (Rp/km/th)

## Biaya Tetap
Biaya        tetap        meliputi        biaya investasi   dan   biaya    pemeliharaan yang dikeluarkan  untuk  pengadaan jaringan, yang terdiri dari:
- Biaya pemasangan - Biaya material - Biaya pemeliharaan
Maka         biaya         tetap         dapat dinyatakan dalam persamaan:
Ho   =   {(Ha   +   Hp)   x   Fc}   +   Hh dimana:
Hh:  biaya  pemeliharaan  (Rp/km/th) Ha:     biaya     investasi     awal/harga material (diluar konduktor)[Rp/km] Hp:   biaya   pemasangan,   20%   dari Ha(Rp/km)
Fc     :    faktor    cicilan    tahunan (unit/th)
3.1.2.            Biaya      Penampang
Konduktor
Biaya     penampang   konduktor
bus
dapat dirumuskan sebagai
berikut: Hq = kq x q
dimana:
q   : penampang konduktor (mm²) kq : faktor diskon penampang konduktor
3.1.4.   Langkah   Menghitung Rugi Rata-rata Total Per Tahun a.   Menghitung faktor pertumbuhan (G)
G =
b.   Menghitung   faktor   distri i rata- rata (D)
D =
c.   Menghitung impedansi
(Z)
d.   Menghitung arus ekivalen
(Ieq) Ieq = .D.G e.    Menghitung arus pada tahun ke- n
(Isn)=
f.        Menghitung  jatuh   tegangan ( ∆V %)
Δ V =                    x 100%
g.      Menghitung  rugi  rata-rata  per tahun (Eu)
Eu = 3.(Ieq)². r . L . Fr . 8,76 kWh h. Menghitung arus efektif (Ieff)
Ieff =  Isn
i.    Menghitung energi rata-rata per tahun (U)
U = √3.V . .c os θ . Fb .
8,76
j.    Menghitung  rugi  total  rata-rata
per
tahun (Et %)
Et  %  = x
100%

## ANALISA

## Tinjauan Lokasi
Sebagai  bahan  analisis perencanaan, diambil   sebuah   Gardu   Induk   (GI) di  area    Cikokol    yang   merupakan penyulang 20  KV,  3  fasa,  saluran udara menggunakan     penghantar AAAC  seperti  terlihat  pada  gambar 4.1. Direncanakan akan ditarik instalasi jaringan  distribusi  baru sepanjang  2   km  dari    Gardu Distribusi    DK    102    (titik    B)   ke Gardu  Distribusi  DK 103S  (titik  C) untuk   mensuplai    beban    ke pelanggan  dan  jaringan  yang  terlalu jauh. Sesuai     dengan      kebutuhan beban  yang  ada,  maka  direncanakan
No Kebutuhan Material Vol Harga Satuan Harga Total 1 2 3
4
5 6 7 8 9
Trafo Dist 250 kVA
Travers UNP tunggal 12-1800 mm² Box Rak TR 630 A/4 jrs +
NH Fuse 250 A Pipa Arde TM panjang 6 m untuk pentanahan Pin Isolator Hang Isolator
L Arrester 20- 24 kV Cut Out 20 kV, 100A Tiang beton 1 bh 2 bh
1 bh 4 bh 46 bh 150 bh
3 bh 3 bh 50 bh Rp 64.130 .000 Rp 163.00 0 Rp 16.111 .000 Rp 690.00 0 Rp 140.00 0 Rp 170.00 0 Rp 668.00 0 Rp 487.00 0 Rp 1.650. 000 Rp 64.130.00 0 Rp 326.000 Rp 16.111.00 0 Rp 2.760.000 Rp 6.440.000 Rp 25.500.00 0 Rp 2.004.000 Rp 1.461.000 Rp 82.500.00 0 Total Biaya Investasi Rp 201.232.0 00
Transformator       yang       digunakan adalah sebesar 250 kVA. Maka besar arus (I) adalah: I = 7,2 A
Gambar    4.1    Penyulang    tegangan menengah
PERHITUNGAN BIAYA untuk q = 300 mm²

## Biaya Tetap
Biaya   investasi         penarikan jaringan distribusi  saluran  udara tegangan      menengah      20      KV dengan  jarak 2 km,  maka  biaya investasi dapat dilihat pada tabel 4.1.
Dari    tabel    4.1  didapat    biaya investasi  awal  (Ha) sebesar sebagai berikut:
Ha = Rp 201.232.000,- / 2 km = Rp 100.616.000.,- / km
Biaya  pemasangan  (Hp)  20%  dari biaya investasi awal, maka:
Hp   =   20%   x   biaya investasi
= 20% x Rp 100.616.000,-
= Rp 20.123.200,- / km
Biaya     pemeliharaan (Hh)     Hh     =     RP
2.000.000,- / km
6
Maka       biaya       tetap/th       (Ho) dapat diperoleh                     dengan menggunakan  persamaan      untuk faktor   diskon   (i)   = 15%,   masa   ekonomis   (n)   =   25 tahun.  Ho  =  {(  Rp  100.616.000,-  + Rp  20.123.200,-  )  x  0,15  }  +  Rp 2.000.000,- = Rp 20.110.880,-

## Biaya Penampang Konduktor
Untuk  mengetahui  biaya konduktor, terlebih  dahulu  harus  diketahui  nilai faktor  rugi-rugi penampang konduktor  (kq)  dengan  menggunakan persamaan  dimana  N  =  3,  hq  =  Rp 21.746.000,- / km mm² dan  Fc =        0,15, maka: kq = 3 x Rp 21.746.000,- x 0,15 = Rp 9.785.700,- /km/mm²/th Maka biaya konduktor dapat dihitung dengan     menggunakan     persamaan, yaitu:
Hq = Rp 9.785.700,- x 300 = Rp 2.935.570.000,- /km/th

## Biaya Rugi Listrik
Faktor  rugi-rugi    listrik    didapat
dengan menggunakan persamaan untuk
Fb  =  0,5
yaitu:
Fr  = 0,3 x (0,5) + 0,7 x (0,5)²
= 0,325
Dengan    menggunakan persamaan energi   rugi-rugi   per   km   per  tahun (Er) dapat dihitung, dimana p = 3, Fr = 0,325, I = 7,2 A, yaitu:
Er = 3 x 0,100 x (7,2²) x 0,325 x 8,76
= 44 kWh/km/th
Maka biaya rugi (susut) listrik selama 1  tahun  dapat  dihitung dengan menggunakan   persamaan,   untuk   hr = Rp 495,-/kWh, sebagai berikut: Hr  =  44  kWh/km/th  x  Rp  495,- /kWh
= Rp 21.780,- /km/th

## Total Biaya Penyaluran
Total     biaya     penyaluran     untuk periode  1  tahun diperoleh dengan menggunakan persamaan, sebagai berikut:
H      =       Rp       (20.110.880,-      + 2.935.710.000,-
+ 21.780,-) = Rp 2.955.842.660,- /km/th Dengan   cara   yang   sama,   tetapi ukuran panampang  konduktor  (q) dirubah,  maka  akan  didapat  biaya penyaluran   seperti   terlihat   pada tabel 4.2.
Tabel 4.2 Total biaya penyaluran
q (mm² ) Ho (Rp/km/t h) Hq (Rp/km/t h) Hr (Rp/km/t h) H (Rp/km/th) 300 20.110.88 0,- 2.935.710.00 0,- 21.780,- 2.955.842.66 0,- 240 20.110.88 2.348.568.00 27.225,- 2.368.706.10 150 0 20.110.88 0,- 0
1.467.855.00 0,-
45.045,- 1.488.010.92 5,-

## MENGHITUNG RUGI-RUGI

## TOTAL  PER  TAHUN  PADA
SALURAN untuk q = 300 mm² Untuk mempermudahkan  analisis, maka perhitungan biaya hanya dilakukan  pada   satu  jurusan   yaitu titik  B–  C,  dan  parameter  yang digunakan untuk  mendapatkan  pola penyaluran yang baik seperti dijelaskan pada
Menghitung    faktor     pertumbuhan (G),         dengan         menggunakan bagian   adalah   a   =   2,   b   =   0,5 sehingga   untuk   menghitung   jatuh jatuh   tegangan   pada   titik   B –  C  ( V BC ) berikut : b. Menghitung   faktor   distribusi
rugi- rugi (D) dengan
menggunakan persamaan untuk b = 0,5, sebagai berikut:
c.  Menghitung  Z  (impedansi), untuk r=   0,100   dan   x   =   0,094, sebagai berikut:
d.  Menghitung  arus  ekivalen  karena pengaruh distribusi arus dan pertumbuhan beban dengan
menggunakan persamaan untuk Isa = 7,2  A,  G = 1,4711  dan  D  =  0,76, sebagai berikut:
Ieq = 7,2 x 0,76 x 1,4711 = 8,05 A Maka  arus pangkal  tahun ke-n  (Isn) dapat  dihitung  dengan  menggunakan persamaan  untuk  a  =  2,  G =  1,4711 dan D = 0,76, sebagai berikut:

## e.      Menghitung jatuh  tegangan
titik     B     –     C     ( Δ V)sepanjang saluran  dengan menggunakan persamaan untuk Z = 0,137,  L=  2  km,  I sn =  14,4  A
dan kb
= (1 + 0,5)/2 = 0,75, maka:
Selanjutnya  untuk  menghitung  rugi total  rata-rata  per  tahun, dengan langkah-langkah sebagai berikut:
a.    Menghitung  rugi  rata-rata  per
tahun pada titik B – C (         ) dengan menggunakan persamaan  untuk  Ieq =  8,05 A, r  = 0,100 ohm,  L = 2 km dan Fr = 0,325 sebagai berikut:
Eu = 3 x (8,05²) x 0,100 x 2 x 0,325 x 8,76 = 110,695 kWh/th
b. Menghitung    arus    efektif (Ieff)  pada titik  B –  C  dengan menggunakan  persamaan untuk Isn = 14,4 A dan a
= 2,sebagai berikut:
c.   Menghitung    energi    rata-rata per tahun (U) dengan menggunakan  persamaan untuk Ieff  = 10,4 A, V =
20kV,  cos θ =  0,85  dan  Fb =  0,5
sebagai berikut:
U = √3 x 20kV x 10,4 x 0,85 x 0,5 x 8,76
= 1.341,272 kWh
Maka rugi  total rata-rata  per  tahun (E t %)  dengan  menggunakan persamaan sebagai berikut:
Dengan  cara  yang sama,  tetapi ukuran  panampang    konduktor   (q) dirubah, maka  akan didapat  biaya penyaluran   seperti    terlihat    pada table 4.3.
Tabel 4.3 Jatuh tegangan dan rugi total rata-rata per tahun
Penampang Konduktor (mm²) Jatuh Tegangan ( ΔV %) Rugi Total Rata- rata per tahun  (Et %) 300 240 150 0,015% 0,017% 0,025% 8% 10% 17%

## KESIMPULAN
Dari  pembahasan  sebelumnya  dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: a.       Dalam       instalasi       jaringan distribusi,      khususnya       pada saluran     udara,     yang     sangat berpengaruh              menentukan besarnya    nilai    investasi    dan biaya penyaluran  adalah  ukuran penghantar  atau  konduktor  yang digunakan.      Sehingga      perlu dibutuhkan                       analisis perhitungan   yang   matang   agar didapat      penggunaan      ukuran
9
c. Semakin kecil ukuran
penghantar, maka jatuh penghantar  atau  kondukor  yang DAFTAR PUSTAKA tepat, agar didapat nilai investasi 1. Marsudi,D,”Operasi Sistem yang optimum dan biaya
Tenaga   Listrik”,   Graha Ilmu,
penyaluran yang ekonomis. b.    Semakin        kecil        ukuran
penghantar, maka  semakin kecil
pula biaya penyaluran.
tegangan dan rugi total rata-rata per tahun akan semakin besar.

## SARAN
Saran    yang  dapat    ditulis    yaitu dalam  merencanakan  sisten jaringan tenaga  listrik,  hal  yang sangat dibutuhkan  adalah  ketepatan dalam menentukan asumsi-asumsi dan perkiraan  yang digunakan.  Untuk  itu perlu  dibuat perkiraan  yang matang yang didapat dari teori dan data  yang ada,  dan  juga  data  hasil monitoring suatu   jenis   pekerjaan   yang   sama yang disesuaikan  dengan  kendala- kendala yang ada dilapangan,
sehingga dapat  membuahkan  hasil yang sesuai dengan tujuan perencanaan awal  dengan hasil   yang optimal  dan  dapat diandalkan.
Yogyakarta