## ANALISIS KUALITAS DAYA PADA PABRIK PT. IDEC ABADI WOOD INDUSTRIES (AWI) TARAKAN

## Sonny Riawan
Jurusan Teknik Elektro Universitas Borneo Tarakan, Kota Tarakan, Kaltara, Indonesia
email: sonny.riawan@gmail.com
Abstract—In  an  industry  or  factory  needs  a  good  power quality,  because  the  factory  is  widely  used  electronic  devices that  are  directly  related  to  the  production  process.  It  is therefore  necessary  to  study  related  to  the  quality  of  electric power in order to find out good or bad quality of electric power in  an  industry  or  factory.  The  study  was  conducted  at  PT. IDEC AWI Tarakan. PT IDEC has a Steam Power Plant with a capacity of 7 MW, some energi used for the factory and the remainder distributed to the PT. PLN Tarakan. The used data in this study form a line diagram of PT. IDEC AWI Tarakan, load  data,  channel  data  and  the  peak  load  data  factory  in  the evening.  The  study  was  conducted  by  taking  the  case  under normal  conditions,  without  the capacitor  condition and  repair condition.  To simulate and analyze power system, used in this study  ETAP  PowerStation  5.0.3  software  with  the  power  flow studies using Newton-Raphson method.
Keywords—Power factor, capacitors, power loss.
I ntisari—Dalam sebuah industri atau pabrik dibutuhkan kualitas  daya  yang  baik,  karena  pada  pabrik  banyak digunakan peralatan-peralatan elektronika yang berhubungan langsung dengan proses produksi. Oleh karena itu  perlu  dilakukan  penelitian  yang  berhubungan  dengan kualitas  daya  listrik  dengan  tujuan  agar  dapat  mengetahui baik  atau  buruk  kualitas  daya  listrik  pada  suatu  industri atau  pabrik.  Penelitian  dilakukan  di  PT.  IDEC  AWI Tarakan.  PT  IDEC  memiliki  Pembangkit  Listrik  Tenaga Uap  (PLTU)  dengan  kapasitas  7  MW.  Daya  yang dibangkitkan  sebagian  digunakan  untuk keperluan  pabrik dan  selebihnya  disalurkan  ke  PT.  PLN  Tarakan.  Data  yang digunakan  dalam  penelitian  ini  berupa  diagram  segaris  PT. IDEC  AWI  Tarakan,  data  beban,  data  saluran  dan  data beban  puncak  pabrik  pada  malam  hari.  Penelitian dilakukan  dengan  mengambil  kasus  pada  kondisi  normal, kondisi  tanpa  kapasitor  dan  kondisi  perbaikan.  Untuk mensimulasikan  dan  menganalisa  sistem  tenaga  listrik, dalam penelitian ini digunakan software ETAP PowerStation  5.0.3  dengan  studi  aliran  daya  menggunakan metode Newton-Raphson.
Kata kunci —Faktor daya, kapasitor, rugi-rugi daya.

## I. PENDAHULUAN
Besaran  listrik  yang  diperhatikan  dan  sekaligus menentukan baik atau buruk kualitas daya listrik di pabrik yaitu  tegangan,  arus,  frekuensi,  faktor  daya,  dan pentanahan.  Perhatian  terhadap  kualitas  daya  saat  ini semakin meningkat seiring dengan peningkatan penggunaan  energi  listrik  dan  peralatan  kelistrikan, kualitas  daya  listrik  adalah  setiap  masalah  daya  listrik yang  berbentuk  penyimpangan  tegangan,  arus,  atau frekuensi  yang  mengakibatkan  kegagalan  ataupun
kesalahan  operasi  pada  peralatan-peralatan  yang  terjadi pada konsumen energi listrik.
Daya  adalah  suatu  nilai  energi  listrik  yang dibangkitkan dan didistribusikan ke beban, besarnya daya listrik  tersebut  sebanding  dengan  perkalian  besarnya tegangan  dan  arus  listriknya.Energi  listrik  yang  dipakai oleh  PT.  IDEC  AWI  Tarakan  dibangkitkan  oleh Pembangkit  Listrik  Tenaga  Uap  (PLTU)  milik  PT.  IDEC AWI  Tarakan  dengan  kapasitas  7  MW,  sebesar  3  MW untuk pemakaian sendiri dan selebihnya disalurkan ke PT. PLN  Tarakan.  Pada  proses  produksi  di  pabrik  PT.  IDEC AWI.    Oleh  karena  itu  maka  perlu  dilakukan  penelitian yang  membahas  tentang:  parameter  kelistrikan  yaitu tegangan,  faktor  daya,  daya  aktif,  daya  reaktif  dan  daya kompleks,  daya  listrik,  perbaikan  kualitas  daya,  juga Untuk  memperoleh  informasi  tentang  baik  atau  buruknya kualitas  daya  di  pabrik  PT.  IDEC  AWI  Tarakan,  solusi perbaikan  kualitas  daya  pada  pabrik  PT.  IDEC  AWI Tarakan.

## II. METODE PENELITIAN
Sifat-sifat sistem distribusi yang baik yaitu: Kontinuitas,  Luasan  dan  Penyebaran,  Fleksibel,  Kualitas daya.  Berikut  ini  merupakan  detail  penjelasan  komponen tersebut.
A. Tegangan Listrik
Potensial  V  sebagai  kerja  (sumber  dari  Beda  luar) yang  digunakan  untuk  memindahkan  suatu  muatan  listrik positif dari suatu titik ke titik yang lain adalah perubahan energi  potensial  listrik  yang  sebanding  dengan  muatan listriknya :
𝑉 = 𝑤 𝑞 = − ∫ 𝐸 ∙ 𝑑ℓ 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 𝑎𝑤𝑎𝑙 (1)
Toleransi  tegangan  boleh  naik  atau  turun  yang  diijinkan berdasarkan Standar PLN adalah +5% dan -10%.
B. Arus Listrik Arus  listrik  diukur  dalam  satuan  Ampere  (A),  adalah satu Coulomb per detik. Arus listrik di rumuskan
𝐼 = 𝑑𝑞 𝑑𝑡 (2)
C. Daya dan Faktor Daya Daya adalah suatu ukuran terhadap penggunaan energi dalam suatu waktu tertentu.
𝑝 = 𝐸 𝑡 (3)
Daya  nyata  atau  daya  aktif  adalah  daya  listrik  yang digunakan  secara  nyata,  misalnya  untuk  menghasilkan panas,  cahaya,  energi  kinetik  yaitu  pada  motor  listrik. Daya  reaktif  dihasilkan  oleh  beban-beban  yang  bersifat reaktansi,  terdapat  dua  jenis  beban  reaktansi  yaitu reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif. Daya kompleks atau  lebih  sering  dikenal  sebagai  daya  semu  adalah penjumlahan  secara  vektor  antara  daya  aktif  dan  daya reaktif.
𝑆 = 𝑃 + 𝑗𝑄
(4)
Daya  kompleks  dinyatakan  dengan  satuan  VA  (Volt Ampere)  adalah  hasil  kali  antara  besarnya  tegangan  dan arus listrik yang mengalir pada beban.
𝑆 = 𝑉 ∙ 𝐼
(5)
Hubungan ketiga buah daya listrik yaitu daya aktif P, daya reaktif  Q,  serta  daya  kompleks  S,  dinyatakan  dengan sebuah segitiga yang disebut dengan segitiga daya
S Q φ P Gambar 1. Segitiga daya
antara  ketiga  daya  listrik  dapat  dinyatakan  persamaan daya kompleks :
𝑆 = √𝑃 2 + 𝑄 2 (6)
Persaaman daya aktif :
𝑃 = 𝑆 cos 𝜑 𝑃 = 𝑉𝐼 cos 𝜑 (7) Persamaan daya reaktif : Q = S sin 𝜑 𝑄 = 𝑉𝐼 sin 𝜑 (8) Faktor daya : 𝐶𝑂𝑆𝜑 = 𝑝𝑓 = 𝑃 𝑆 (9)
D. Monitoring kualitas daya Monitoring  atau  pemantauan  kualitas  daya  adalah proses pengumpulan dan pengambilan data, menganalisis, dan menginterpretsikan data pengukuran tersebut menjadi suatu  informasi  yang  bermanfaat.  Program  monitoring kualitas  daya  dilakukan  karena  adanya  permintaan  untuk meningkatkan  kualitas  sistem  daya  menjadi  lebih  baik. Beberapa  tujuan  dari  monitoring  kualitas  daya  adalah Monitoring untuk  mengetahui kinerja system, Monitoring untuk  menjelaskan  masalah-masalah  tertentu,  Monitoring untuk memprediksi waktu pemeliharaan peralatan
E. Identifikasi Permasalahan Kualitas Daya
Beberapa informasi yang digunakan untuk mengidentifikasi  per-masalahan  dalam  kualitas  daya listrik.  Permasalahan  alami,  seperti  kegagalan  peralatan, kesalahan fungsi dari sistem kendali dan peralatan, Kapan terjadinya  suatu  kegagalan  dalam  sistem  tenaga  listrik, Terjadinya  permasalahan  atau  kegagalan  operasi  dalam suatu  waktu  yang  sama,  Sumber-sumber  yang  dapat menyebabkan variabel pada kualitas daya, sepetri starting motor,  switching kapasitor,  penggunaan  peralatan elektronika daya, peralatan  yang  menghasilkan busur api, Kondisi  peralatan  tenaga  listrik  yang  terpasang,  Data sistem  tenaga  listrik,  seperti  diagram  segaris/ single  line , ukuran dan impedansi transformator, dan informasi beban listrik.
F. Studi Aliran Daya Persamaan  umum  untuk  arus  yang  mengalir  menuju suatu bus:
𝐼 1 = 𝑌 11 𝑉 1 + 𝑌 12 𝑉 2 + 𝑌 13 𝑉 3 +∙ ∙ ∙ +𝑌 1𝑛 𝑉 𝑛 𝐼 2 = 𝑌 21 𝑉 1 + 𝑌 22 𝑉 2 + 𝑌 23 𝑉 3 +∙ ∙ ∙ +𝑌 2𝑛 𝑉 𝑛 𝐼 3 = 𝑌 31 𝑉 1 + 𝑌 32 𝑉 2 + 𝑌 33 𝑉 3 +∙ ∙ ∙ +𝑌 3𝑛 𝑉 𝑛 𝐼 𝑛 = 𝑌 𝑛1 𝑉 1 + 𝑌 𝑛2 𝑉 2 + 𝑌 𝑛3 𝑉 3 +∙ ∙ ∙ +𝑌 𝑛𝑛 𝑉 𝑛 (10)
Dapat juga ditulis dengan persamaan:
𝐼 𝑃 = ∑ 𝑌 𝑝𝑞 𝑉 𝑞 𝑛 𝑞=1 ; 𝑝 = 1,2,3, ⋯ , 𝑛 (11) G. Metode Newton-Raphson
Pada  metode Newton-Raphson , slack bus  diabaikan dari  perhitungan  iterasi  untuk  menentukan  tegangan- tegangan, karena besar dari sudut tegangan pada slack bus telah  ditentukan.  Sedangkan  pada  generator  bus,  daya aktif  dan magnitude tegangan  bernilai  tetap,  sehingga hanya daya reaktif yang dihitung pada setiap iterasinya

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Data parameter kelistrikan, beban dan saluran

## A. Data Parameter Kelistrikan
Tabel I Data Parameter Kelistrikan PT. IDEC AWI Tarakan P (MW) Q (MVar) S (MVA) Tegangan (V) Cos 𝛗 Input PLTU L-L L-N 2.600 1.107 2.826 20000 400 230 0.92
Tegangan  yang  dipakai  di  pabrik  untuk  produksi  sehari- hari 400 V tegangan antar fasa (V LL ) dan 230 V tegangan fasa ke netral (V LN )
B. Data Saluran Penghantar Data  saluran  penghantar  yang  diperlukan  untuk penelitian  ini  adalah  data  panjang  saluran  penghantar, jenis  saluran  penghantar,  diameter  penghantar,  jumlah penghantar  per  fasa  serta  nilai  tahanan  (R)  dan  reaktansi (X) untuk tiap-tiap penghantar.
Tabel II

## Nilai Resistansi dan Reaktansi Kabel
Penghantar Ukuran (mm 2 ) R (Ohm/km) X (Ohm/km) Tembaga 50 0.379 0.189 70 0.262 0.210 95 0.189 0.203 120 0.150 0.196 150 0.122 0.192 185 0.0972 0.184 240 0.0740 0.174
Untuk menentukan Nilai R dan X kabel R = 0.379 Ohm/km X = 0.189 Ohm/km Panjang kabel = 100 m Sehingga:
R = 0.379
1000 × 100
R = 0.0379 Ω X = 0.189
1000 × 100

## X = 0.0189 Ω
C. Sistem Tenaga Listrik PT. IDEC AWI Tarakan Generator PT. IDEC AWI Tarakan merupakan Turbin Generator  sinkron  3  Fasa,  arus  bolak-balik  yang  bekerja pada  frekuensi  50  Hz.  Tegangan  yang  dibangkitkan  oleh generator,  bernilai  6.3  kV  dengan  daya  sebesar  7  MW yang  kemudian  dihubungkan  ke  sisi  primer  trafo  daya dengan  hubungan  delta-bintang  (Δ-Y)  dan  keluaran  pada sisi sekundernya 20 kV, yang selanjutnya tegangan 20 kV diturunkan melalui  Transformator 1 dan Transformator 2 menjadi  400  V  untuk  tegangan  antar  fasa  (V LL )  atau  230 V untuk tegangan fasa ke netral (V LN ).

## Tabel III
Daftar jurusan Trafo 1 dan 2 PT. IDEC AWI Tarakan
Trafo Feeder (Penyulang) Bagian 1 Feeder 1 Genset Room, MDP I Pabrik 2 Feeder 2 MDP II Pabrik, MDP III Saw Mill, MDP IV Boiler 50 T
Gambar 2. Diagam Segaris PT. IDEC AWI Tarakan
D. Studi Aliran Daya
Membuat  plant, Penomoran  dan  penamaan  busbar, Input data. Beberapa contoh data yang harus di input pada software  ETAP  PowerStation  5.0.3 dengan  paramater sebagai berikut:
1. Data power grid
Berikut ini adalah data power grid. V = 20kV. P = 7 MW grounding = Y (bintang). Mode = Swing. 2. Data transformator
Berikut ini adalah data TR1 dan TR2. VA
= 2500 kVA. Rating   = 20/0.4 kV. Belitan ∆-Y Solid (delta-bintang).
3. Data busbar Tegangan
pada
Bus disesuaikan dengan koneksi/hubungan  yang  dilakukan  dengan  detail  data sebagai erikut P = 200 kW. V = 0.4 kV. PF = 80%. EFF = 90%. Pembebanan 80% pada Design, 4 Pole. 4. Beban statis VA = 35 kVA. V = 0.4 kV. PF = 80%.
Pembebanan 80% pada design.
5. Beban lumped VA = 56 kVA. V = 0.4 kV. PF = 80%.
Amps   = 85.
dengan  perbandingan  beban  motor  80%  dan  beban  statis 20% pada pembebanan 80% yang mempunyai ketentuan:
a. Daya  yang dipakai  pabrik dalam kondisi normal  yaitu sesuai dengan beban puncak yang telah ditentukan.
b. Tegangan  di  tiap-tiap  bus  berada  dalam  batas-batas yang diijinkan yaitu +5% -10%.
c. Daya  yang  mengalir  pada  penghantar  berada  dalam batas kapasitas penghantar.
d. Daya kompleks (VA) pada transformator berada dalam batas kapasitas transformator yang diberikan.
e. Kapasitor  beroperasi  secara  normal  sesuai  dengan kondisi lapangan.
Gambar 3 Grafik perbandingan total pembangkitan
Gambar 4 Grafik perbandingan total rugi-rugi daya
Berdasarkan  hasil  studi  aliran  daya,  Gambar  4.10 grafik  perbandingan  total  rugi-rugi  daya,  menampilkan informasi  besarnya  rugi-rugi  daya  pada  ketiga  kondisi, berdasarkan  Gambar  4.10  dapat  diketahui  besarnya  rugi- rugi  daya  pada  kondisi  normal  sebesar  0.032  MW  dan 0.155  MVAr,  pada  kondisi  perbaikan  rugirugi  daya sebesar  0.031  MW  dan  0.144  MVAr  lebih  kecil  dari kondisi  normal,  sedangkan  pada  kondisi  tanpa  kapasitor rugi-rugi daya  sebesar 0.040 MW dan 0.207 MVAr lebih besar dari kondisi normal.

## IV. KESIMPULAN
Pada kondisi beban puncak normal yaitu kondisi beban puncak  malam  pukul  20.00  WITA  dengan  kapasitor beroperasi  normal  faktor  daya  pada  bus  pembangkit sebesar  92.4%.  Pada  kondisi  beban  puncak  tanpa menggunakan kapasitor, faktor daya pada bus pembangkit sampai  penyulang  tidak  mencapai  80%  sehingga  terjadi undervoltage pada  beberapa  bagian  pabrik  yaitu  pada Sander_1  dan  Sander_3.  Pada  kondisi  analisa  percobaan yaitu pembagian kapasitor bank yang ada di Feeder /penyulang I dibagi dua untuk dipasang di MDP I, faktor daya pada bus penyulang I dan II naik sampai 90%. Berdasarkan  hasil  simulasi  sistem  tenaga  listrik  degan software  ETAP  PowerStation  5.0. 3,  Kualitas  daya  pada pabrik  PT.  IDEC  AWI  Tarakan  masuk  dalam  golongan kualitas  daya  yang  baik,  dilihat  dari  power  faktor  yang mencapai  90%  dan  kemungkinan  kecil  terjadinya undervoltage pada  ujung  terima/beban.  Pengoperasian Bank  Kapasitor  pada  industri  cukup  penting  selain  untuk mempebaiki  factor  daya  juga  sebagai  penurun losses/ rugi-rugi daya.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  penulis  ucapkan  kepada  segenap  pihak yang  secara  langsung  maupun  tidak  langsung  telah berkontribusi baik terhadap proses penyusunan tulisan ini maupun  dalam  proses  publikasinya.  Terima  kasih  kepada para  autor  yang  naskahnya  penulis  jadikan  sebagai referensi.

## REFERENSI
[1] Kurniawan  Dzackiy,  U. Simulasi  Aliran  Daya  Pada
Penyulang Dua Gardu Induk Rawalo Dengan Menggunakan Software ETAP 7.0. 2011
[2] LPPM-ITS, Modul  Pelatihan  ETAP  Level-1, Modul
Pelatihan,  Fakultas  Teknologi  Industri,  Institut  Teknologi Sepuluh November, Surabaya. 2008
[3] Noviariant, Analisa Kualitas Daya dan Harmonisa , 2011
[4] Roger  C.  Dugan,  Mc  Granaghan.  F.  M,  Santoso.  S,  Beaty Wayne.  H, Electrical  Power  Systems  Quality ,  2nd  edition, Downloaded from Digital Engineering Library @ McGraw- Hill. 2011