ANALISA ALIRAN DAYA PADA JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV PT. PLN (PERSERO) SEBATIK MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP POWERSTATION 12.6.0
Sumardi 1 , Patria Julianto 2
1,2 Teknik Elektro, Universitas Borneo Tarakan, Tarakan, Kalimantan Utara, Indonesia
1 sumardi.borneo@gmail.com
2 patria81@gmail.com
Abstract — Along with the development of various sectors of  local  development  using  electrical  energy  as  an infrastructure supporting community activities. Electric power system  that  is  expected  to  be  a  reliable  and  quality  systems. Therefore,  to  determine  the  condition  of  the  Electric  power system necessary to do research related to electric power flow analysis with the aim to determine the condition of the system under normal circumstances.
The research was conducted at PT. PLN (Persero) Sebatik. PT. PLN (Persero) Sebatik plant has a total capacity of 2 MW. Generated power for public purposes Sebatik. The data used in this am of PT. PLN Sebatik, generated data, data channel and load data. The study was conducted by taking the case of base load and peak load. To simulate and analyze the power system, in  this  study  used a  software  ETAP  PowerStation 12.6.0  with power flow studies using Newton - Raphson method.
Keywords — Power  Flow  Analysis,  Electrical  Power  System, Drop Voltage
Intisari — Seiring dengan perkembangan pembangunan daerah  dari  berbagai  sektor  menggunakan  energi  listrik sebagai  infrastruktur  penunjang  kegiatan  masyarakat. Sistem  tenaga  listrik  yang  ada  diharapkan  merupakan sistem  yang  handal  dan  berkualitas.  Oleh  karena  itu  untuk mengetahui  kondisi  sistem  tenaga  listrik  perlu  dilakukan penelitian  yang  berhubungan  dengan  analisa  aliran  daya listrik dengan tujuan agar dapat mengetahui  kondisi sistem dalam keadaan normal.
Penelitian  dilakukan  di  PT.  PLN  (Persero)  Sebatik.  PT PLN (Persero) Sebatik memiliki total kapasitas Pembangkit sebesar  2  MW.  Daya  yang  dibangkitkan  untuk  keperluan masyarakat Sebatik. Data yang digunakan dalam penelitian ini  berupa  diagram  segaris  PT.  PLN  Sebatik,  data pembangkit,  data  saluran  dan  data  beban.  Penelitian dilakukan dengan mengambil kasus beban dasar dan beban puncak.  Untuk  mensimulasikan  dan  menganalisa  sistem tenaga  listrik,  dalam  penelitian  ini  digunakan software ETAP  PowerStation  12.6.0 dengan  studi  aliran  daya menggunakan metode Newton-Raphson
Kata  Kunci —Analisa  aliran  daya,  Sistem  Tenaga  Listrik, Jatuh Tegangan.

## I. PENDAHULUAN
Kecamatan  Sebatik  memiliki  jumlah  penduduk  lebih dari  22.283  jiwa  dengan  kepadatan  penduduk  sebanyak 195,5  jiwa/km2  dan  luas  wilayah  104,42  km2.  Pulau  ini
merupakan salah satu Pulau terluar yang menjadi prioritas utama  pembangunan  karena  berbatasan  langsung  dengan Negara  tetangga.  Salah  satu  pembangunan  yang  ada khususnya pengembangan listrik di pulau Sebatik.
Seiring  dengan  perkembangan  semua  kegiatan pembangunan  khususnya  di  pulau  Sebatik  dari  berbagai sektor  menggunakan  energi  listrik  sebagai  salah  satu infrastruktur  penunjang  kegiatan  masyarakat  Sebatik. Sistem  tenaga  listrik  yang  ada  diharapkan  merupakan sistem  yang  handal  dan  berkualitas  tinggi  berkaitan dengan suplai energi listriknya
Untuk  mengetahui  kondisi  teknis  sistem  kelistrikan dilakukan analisa terhadap komponen sistem tenaga listrik yang  meliputi  pembangkit,  saluran  Distribusi,  dan  beban terpasang.  Kita  dapat  menggunakan  metode  perhitungan aliran daya dalam analisa sistem tenaga untuk mengetahui besarnya  nilai  parameter-parameter  di  setiap  Bus  sistem yang  meliputi  tegangan,  daya,  arus,  dan  besarnya  sudut fasa.[4]

## II. LANDASAN TEORI

## A. Jaringan Pada Sistem Distribusi Primer
Jaringan  Pada  sistem  Distribusi  tengah  menengah Primer  20kV  dapat  dikelompokkan  menjadi  beberapa model  diantaranya,  yaitu  jaringan  Radial,  Jaringan hantaran  penghubung  (Tie  Line),Jaringan  Lingkaran (loop), Jaringan Spindel.

## B. Daya
Daya adalah energi yang dikeluarkan untuk melakukan  usaha.  Dalam  sistem  tenaga  listrik,  daya dinyatakan  dengan  watt  dan  P  adalah  rata  rata  atau disebut  daya  aktif  dengan  satuan  Watt,  sedangkan  Q adalah  daya  reaktif  dalam  satuan  Var.  dalam  rangkaian AC  satu  fasa  dapat  ditarik  kesimpulan  rumus  untuk  daya pengukuran pada rangkaian adalah sebagai berikut :[2]
𝑃 = 𝑉 . 𝐼 𝐶𝑜𝑠𝜑 (1)
atau
𝑄 = 𝑉 . 𝐼 𝑆𝑖𝑛𝜑 (2)
Dengan : 𝑃 = Daya dalam Watt (W)
𝑄 = Daya reaktif dalam var V = Tegangan dalam Volt (V) I = Arus dalam Ampere (A)
Cos 𝜑 = Faktor daya Gambar 1. Hubungan antara daya
C. Segitiga Daya
Untuk  menentukan  daya  pada  suatu  rangkaian  AC yang  terdiri  dari  daya  aktif  (P)  dan  daya  reaktif  (Q) dipergunakan segitiga siku siku[2]
Gambar 2. Rumus Segitiga daya
Hasil kali V dan I 𝑉 𝐼 = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑆 , 𝑉𝑜𝑙𝑡 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒 S = (3)
Rugi-rugi daya Pada saluran P loss = I 2 Z (4)

## D. Studi Aliran Daya
Studi aliran daya merupakan studi untuk mendapatkan informasi mengenai Aliran daya pada kondisi saat operasi sistem. Informasi ini sangat dibutuhkan guna mengevaluasi unjuk kerja sistem Tenaga dan menganalisis kondisi pembangkitan maupun pembebanan.
Analisa  aliran  daya  (Load  Flow  Analysis)  dilakukan untuk mengetahui besarnya tegangan bus, faktor daya dari cabang,  arus  dan  aliran  daya  yang  terjadi  pada  saluran dalam  sistem. ETAP  PowerStation  Load  Flow  Analysis adalah program simulasi untuk tujuan analisa aliran daya. Sistem  yang dapat dianalisa adalah sistem radial  maupun loop.[4],[2]

## E. Kualitas Daya
Kualitas  daya  listrik  adalah  tenaga  listrik  yang  andal, energi  listrik  dengan  kualitas  yang  baik  dan  memenuhi standar,  mempunyai  kontribusi  yang  sangat  penting  bagi kehidupan  masyarakat  jaman  sekarang.  Pengertian  ini didasarkan  dari  tiga  komponem  penting  tentang  kualitas daya listrik, yaitu kontinuitas, flekdibel, dan efisiensi.
Dengan  adanya  kualitas  daya  yang  baik  maka  faktor ekonomis  atau  biaya  dapat  ditekan  seminimal  mungkin. Terdapat  beberapa  definisi  yang  berbeda  terhadap pengertian  tentang  kualitas  daya  listrik,  tergantung kerangka  acuan  yang  digunakan  dalam  mengartikan masalah  tersebut.  Daya  adalah  suatu  nilai  dari  energi listrik  yang  ditransmisikan  dan  didistribusikan  ( Roger C.Dugan, 1996 ).

## F. Konsep Perhitungan Aliran daya
Perhitungan  aliran  daya  pada  dasarnya  adalah menghitung besaran tegangan V dan sudut fasa tegangan δ pada  setiap  G.I.  Hasil  perhitungan  ini  digunakan  untuk menghitung  besar  aliran  daya  aktif P dan  daya  reaktif Q di  setiap  peralatan  transmisi,  besarnya  daya  aktif P dan daya  reaktif Q yang  harus  dibangkitkan  setiap  pusat pembangkit serta jumlah rugi-rugi di sistem Berdasarkan  parameter-parameter  yang  diketahui, maka bus pada suatu sistem tenaga listrik diklasifikasikan dalam  3  jenis  yaitu    Bus  beban,  Bus  pembangkit,  Bus swing.[1]

## G. Perhitungan Aliran Daya menggunakan ETAP
Powerstation
Pada  perhitungan  aliran  daya  menggunakan  ETAP akan  dihitung  tegangan  rel,  faktor  daya,  arus  dan  aliran daya  yang  melalui  sistem  tenaga  listrik.  Program  dapat menggunakan  sumber  tenaga  ayun  (swing),  pengaturan tegangan  dan  tanpa  pengaturan  tegangan  dengan  banyak generator  dan  peralatan.  Program  ini  dapat  digunakan untuk  jaringan  loop  maupun  radial.  Metode  perhitungan yang  berbeda  dapat  dipilih  untuk  memperoleh  hasil perhitungan yang terbaik . Pada ETAP terdapat 3 metode perhitungan  aliran  daya  yaitu  Newton-Raphson,  fast- decoupled  dan  accelerated  Gauss-Seidel.  Ketiganya mempunyai  karakteristik  konvergensi  yang  berbeda. Metode yang akan digunakan dapat dipilih dari ketiganya, tergantung  konfigurasi  sistem,  pembangkitan,  kondisi beban  dan  tegangan  awal  rel.  Indeks  presisi  pada  setiap metode  dapat  kita  tentukan  sendiri.  Untuk  metode Newton-Raphson  dan  fast-decoupled  biasanya  adalah 0,0001 sedangkan untuk metode accelerated Gauss-Seidel umumnya  menggunakan  indeks  presisi  0,000001  dengan faktor akselerasi sebesar 1,45.[3]

## III. METODE PENELITIAN
Dalam  penelitian  ini  lokasi  yang  diambil  yaitu  di  PT. PLN  (Persero)  Sebatik  Cabang  Berau  Kabupaten Nunukan.  Pada  tahap  ini  penulis  mengumpulkan  data diagram segaris (Single Line Diagram) PT. PLN (Persero) Sebatik,  data  pembangkit,  data  saluran  penghantar,  dan data beban.
Dalam  pengolahan  data  di  lakukan  beberapa  tahap yaitu  pengambilan  data,  membuat  pemodelan  sistem tenaga  listrik  berdasarkan  diagram  segaris  menggunakan software  ETAP  Powerstation  12.6.0,  Melakukan  analisa kualitas  daya  pada  kondisi  awal  dan  kondisi  puncak, menganalisa dan  membandingkan perubahan  yang terjadi
dari  kondisi  beban  ,  dan terakir  menarik  kesimoulan  dari penelitian yang telah dilakukan.

## A. Data Pembangkit
Data  Pembangkit  meliputi  daya  aktif,  reaktif,  dan dayasemu
Tabel I Data pembangkit beban dasar Tabel II Data pembangkit beban puncak Daya Semu
S = 290/0,85 = 341,1765 kVA Daya Reaktif
Q = 341.1765× 𝑠𝑖𝑛 31,73 =
= 341.1765× 0.52=177.411 Sudut fasa
𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0.85 𝜑 = 𝑐𝑜𝑠 −1 0.85 = 31.7 883 sin𝜑 = 0.52

## B. Data Beban
Tabel III
Data beban malam tiap  feeder
Tabel IV Data beban siang tiap feeder C. Data Saluran Penghantar Tabel V
Data panjang saluran dan diameter kabel
Semua penghantar  memakai  jenis kabel NYY dengan bahan  Alumunium  dan  dengan  ukuran  pada  Tabel  5, kecuali  untuk  PLTMG  ke Feeder 2  dan Feeder 3 memakai  kabel  jenis  XLPE  dengan  bahan  penghantar Alumunium.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Sistem Tenaga Listrik PT. PLN (Persero) Sebatik Penyaluran  sistem  tenaga  listrik  PT.  PLN  (Persero) Sebatik  cabang berau  ke  beban listrik  dengan mengoperasikan pembangkit listrik secara paralel. Sistem paralel  digunakan  agar  daya  listrik  yang  dihasilkan  oleh pembangkit  sesuai  dengan  beban  listrik  yang  ada.  Daya listrik yang disalurkan ke beban listrik melalui penyulang ( feeder ). Sistem tenaga Listrik PT. PLN (Persero) Sebatik cabang  Berau  dibagi  dalam  3  penyulang  ( feeder) .  Total daya  yang  dibangkitkan  dari  semua  pembangkit  yang beroperasi  di  PT.  PLN  (Persero)  Sebatik  cabang  Berau saat  ini  yaitu  2170  kW. Cosφ pada  PT.PLN  (Persero) Sebatik cabang Berau sebesar 0.85 dan Sinφ 0.52.[5]
B. Hasil  Simulasi  ETAP  Beban  Dasar  Pukul  12:00 WITA Tabel  VI Data bus beban
Dari  hasil  simulasi  aliran  daya,  Data  Tabel  4.1 Menampilkan  hasil  saat  beban  dasar  siang  pukul  12.00 WITA  tentang  kondisi  beban  di  PT.  PLN  Sebatik. Berdasarkan  data  pada  Tabel  6,  dapat  dilihat  bahwa semua bagian beroperasi dalam kondisi normal dalam arti tidak beroperasi melebihi beban yang telah ditentukan.

## Tabel VII
Data trafo
Dari  hasil  simulasi  aliran  daya,  data  Tabel  7 Menampilkan  hasil  saat  beban  dasar  Pukul  12.00  WITA tentang  kondisi masing-masing  transformator  dan kapasitas  dari  tranformator,  bahwa  transformator  dalam kondisi yang normal, yaitu besarnya daya kompleks (VA) yang  keluar  tidak  melebihi  kapasitas  dari  masing-masing transformator
Tabel VIII
Daya yang mengalir pada bus
Dari  hasil  Simulasi  alirandaya,  data  Tabel  8 Menampilkan  hasil  saat  beban  dasar  tentang  besarnya daya  yang  mengalir  pada  tiap-tiap  bus.  berdasarkan  data tersebut  bisa  dikatakan  kondisi  sistem  tenaga  listrik  PT. PLN  Persero  Sebatik  pada  saat  beban  dasar  pagi  pukul 12.00 WITA dalam kondisi yang normal
Tabel IX Rugi - rugi daya
Berdasarkan  hasil  simulasi  aliran  daya,  data  Tabel  9 Menampilkan  hasil  total  besarnya  rugi-rugi  daya  Sebesar 23.1 kW dan 24.2 kVar.
Tabel X
Hasil simulasi kerugian antar saluran

## C. Pemodelan Sistem Tenaga Listrik
Gambar 3. Diagram segaris PT. PLN (Persero) Sebatik ETAP 12.6.0

## D. Perbandingan Hasil dua Kondisi
Dari  hasil  Penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat dibandingkan  hasil  dari  total  pembangkitan  dan  rugi-rugi daya dari dua kondisi yaitu pada kondisi Beban dasar dan kondisi beban puncak.
Gambar 4. Grafik Perbandingan Total Pembangkitan

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil percobaan simulasi studi aliran daya tentang Analisa aliran daya pada jaringan distribusi 20kV PT.  PLN  (Persero)  Sebatik  pada  Kondisi  beban  dasar Siang  dan  beban  puncak  Malam  dengan  menggunakan software  ETAP  PowerStation  12.6.0 diambil  beberapa kesimpulan :
 Daya yang mengalir ke setiap beban/ Feeder tergantung dari beban yang terpasang.
 Pada kondisi beban dasar dan Beban Puncak dapat diketahui besarnya daya aktif yang disalurkan adalah 1.056 kW lebih kecil dari kondisi malam sebesar 1810 kW.
 Diketahui besarnya rugi-rugi daya pada kondisi Siang sebesar 0.023 MW dan 0.024 MVAr, pada kondisi Malam rugi-rugi daya sebesar 0.067 MW dan 0.65 MVAr lebih Besar dari kondisi Siang,
 Pada kondisi beban puncak malam terjadi undervoltage pada beberapa bagian Feeder yaitu jatuh Tegangan terbesar terjadi pada Feeder.3 sebesar Vd% = 5% dari tegangan normal 20 kV turun menjadi 19.061 KV . Penurunan tegangan tersebut terjadi karena jarak sumber dengan pembebanan relatif jauh.
 Jatuh tegangan terkecil terjadi pada feeder.2 sebesar Vd% = 1.% dari tegangan normal 20kV turun menjadi 19.852 kV.
 Penurunan tegangan tersebut masih dalam batas toleransi SPLN yaitu tidak lebih dari 5% dan untuk Tegangan Lebih tidak kurang dari 10% untuk Jatuh Tegangan dari tegangan nominal

## 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] Afandi A.N. ,Opersasi Sistem tenaga Listrik Berbasis EDSA, Penerbit Gava Media, Yogyakarta 2010
[2] Hadi saadat,”Power Sistem Analysis”, McGraw-Hill
Inc, 1999
[3] Julianto, Patria “Optimisasi Penentuan Lokasi dan Ukuran Kapasitor Pada Sistem Distribusi Menggunakan Improved Adaptive Genetic Algorithm” Tesis. ITS, 2010 Multa P, Lesnanto “Modul Pelatihan ETAP”
Jurusan Teknik Elektro Dan Teknologi Informasi Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta 2013
[4] Sulasno, Ir.”Analisis Sistem Tenaga”, Semarang: Badan Penerbit Universitas Diponegoro,1993
[5] Tanato Yusak “Visualisasi Sistem Tenaga Listrik Menggunakan PowerWorld Simulator” Penerbit
GRAHA ILMU Yogyakarta 2013