Sistem Kerja Energi Listrik

TEKNIK KERJA ENERGI LISTRIK

§  MEKANISME PENAGIHAN LISTRIK

PLN biasanya menerapkan struktur tarif dua bagian dalam tagihan listrikya untuk perusahaan besar dan sedang:

?  Tagihan Energi –Biaya ini berkenaan dengan energi aktual atau daya aktif (kilowatt jam atau kWh) yang dipakai selama satu bulan/ jangka waktu tagihan. Beberapa utilitas saat ini mengenakan tagihan berdasarkan pada energi yang nyata terlihat (kVAh), yang merupakan penjumlahan vektor kWh dan kVArh.

?  Tagihan Permintaan Maksimum – Tagihan ini merupakan tagihan permintaan maksimum yang tercatat selama sebulan/ jangka waktu penagihan dengan laju utilitas yang sesuai. Maksud dari pemberian hukuman/ penalti bagi beban puncak adalah untuk mendorong pengguna akhir untuk mengurangi beban puncak. Perusahaan dapat mengatur beban puncaknya (misal dengan mengurangi faktor daya) sehingga akan mengurangi tagihan listrik bulanan, tanpa perlu mengurangi penggunaan listrik nya.

Komponen lain dari tagihan listrik adalah:

?  Hukuman/ penalty atau bonus faktor daya, yang diterapkan oleh hampir seluruh utilitas, adalah mengambilan daya reaktif dari grid.

?  Biaya  bahan  bakar:  penyesuaian  biaya  yang  diterapkan oleh beberapa utilitas  untuk menyesuaikan biaya kenaikan bahan bakar terhadap nilai  acuan dasar.

?  Tagihan listrik:  tagihan tambahan berdasarkan jumlah listrik yang dipakai

?  Penyewaan meteran: biaya tetap setiap bulan untuk meteran energi yang dipasang

?  Pemakaian daya untuk penerangan dan fan: tagihan yang lebih tinggi dari  biaya listrik yang normal, yang dapat ditagihkan berdasarkan basis slab atau secara actual berdasarkan meteran.

?  Tagihan Waktu dalam Sehari (Time Of Day/ TOD):  berbagai tagihan untuk jam beban puncak dan bukan puncak.

?  Hukuman/ penalti untuk penggunaan  yang melebihi permintaan kontrak

PLN memasang sebuah elektromagnetik atau meteran trivector elektronik untuk maksud penagihan, yang mengukur hal- hal berikut:

?  Pemakaian maksimum yang tercatat selama sebulan, yang diukur pada interval waktu tertentu (misal 30 menit) dan disetel ulang pada setiap akhir siklus penagihan

?  Energi aktif dalam kWh selama siklus penagihan

?  Energi reaktif dalam kVArh selama siklus penagihan dan

?  Energi yang nyata kelihatan dalam kVAh selama siklus penagihan

Suatu kurva permintaan ditunjukkan dalam Gambar 1. Pemakaian yang terukur melebihi yang ditentukan pada suatu interval waktu dan perhitungan rata-ratanya yang terlihat pada garis putus-putus. Pemakaian  maksimum   akan   menjadi pemakaian tertinggi dari       nilai pemakaian yang dicatat dalam bulan penagihan. Meteran mencatat hanya jika nilai melampaui nilai pemakaian maksimum sebelumnya dan bahkan jika permintaan maksimum rata-ratanya rendah, industri/fasilitas dipungut biaya berdasarkan pada nilai permintaan maksimum tertinggi yang terukur.

Gambar 1: Kurva Permintaan

Banyak konsumen listrik yang telah mengubah  dari meteran  trivector elektromekanis konvensional ke meteran elektronik, yang memiliki kemampuan yang sangat baik yang dapat membantu utilitas maupun industri. Kemampuan tersebut meliputi:

·         Memori yang besar untuk data harian dan pencatatan seluruh kejadian terkait

·         Ketelitian yang tinggi hingga mencapai tingkat 0,2

·         Kemampuan untuk mencatat tarif berdasarkan data waktu harian

·         Mencegah terjadinya pengubahan terhadap pencatatan

·         Pengukuran harmonis dan total distorsi harmonis (THD)

·         Masa layanan yang panjang disebabkan tidak adanya bagian yang bergerak

·         Kemampuan untuk mengakses/download data dari jarak jauh

Analisa  kecenderungan  permintaan  listrik  dan  komponen  biaya  dapat  membantu  industri dalam mengidentifikasi area yang memungkinkan untuk menurunkan tagihan tarif listrik.

§  TRAFO

Apakah yang disebut Trafo?

Trafo  merupakan  suatu  peralatan  listrik  statis,  yang  merubah  energi  listrik  dari  tingkat tegangan yang satu ke tingkat tegangan yang lain. Adanya  alat  ini  memungkinkan untuk menghasilkan energi listrik pada tegangan yang relatif rendah dan mentransmisikannya pada tegangan tinggi dan arus yang rendah,  sehingga  akan mengurangi kehilangan  jaringan dan digunakan pada tegangan yang aman (lihat Gambar 1).

Gambar 2. Trafo

Trafo terdiri dari dua atau lebih kumparan yang listriknya terisolasi namun kemagnetannya tersambungkan. Kumparan primernya dihubungkan ke sumber daya dan kumparan sekundernya dihubungkan ke beban. Keistimewaan trafo adalah:

·     Turns ratio: merupakan perbandingan antara jumlah kumparan sekunder  yang menyala dan jumlah kumparan primer yang menyala (lihat Gambar 3).

·         Tegangan sekunder: tegangan primer diikalikan turns ratio.

·    Ampere-turns: dihitung dengan mengalikan arus dalam kumpara n dengan jumlah nyala.

Ampere-turns primer setara dengan ampere -turns sekunder.

·      Pengaturan  tegangan  trafo:  persentase  kenaikan  tegangan  dari beban  penuh  ke tanpa beban.

Gambar 3: Rakitan inti dan kumparan trafo tiga fase

§  Jenis Trafo

Tabel 3 menampilkan daftar dari berbagai jenis trafo

Tabe l 3: Pengelompokan Trafo

Kriteria	Jenis	Keterangan
Berdasarkan pada tegangan yang masuk	Penaik/ Step Up	Mengubah LV ke HV
	Penurun/       Step Down	Mengubah HV ke LV
Berdasarkan pengoperasian	Trafo Daya	Terletak   pada   stasiun   daya   untuk   menaikan tegangan  dan menangani daya yang besar.  Jenis tegangannya adalah 400 kV, 220kV, 132KV, 66 kV, 33kV dll.
	Trafo Distribusi	Terletak pada sub-stasiun jaringan distribusi dan menangani daya yang rendah.  Jenis tegangannya adalah 11kV, 6.6 kV, 3.3 kV, 440V, 230V dll.
	Trafo instrument	Digunakan  untuk  mengukur  tegangan  dan  arus yang tinggi dalam istrumen pengukuran.
Berdasarkan Lokasi	Luar ruangan	Berlokasi diluar ruangan pada struktur beton atau struktur tiang besi
	Dalam ruangan	Terletak di dalam gudang berstruktur beton
Berdasarkan hubungan	Tiga fase	Pasokan  input dan output  merupakan tiga fase (R/Y/B) dengan atau tanpa netral
	Satu fase	Pasokan input dan output merupakan satu fase

Menentukan Kehilangan dan Efisiensi Trafo

Didalam trafo tidak terdapat bagian yang berputar, sehingga efisiensinya berada pada kisaran 96 hingga 99 persen. Kehilangan-kehilangan terutama disebabkan oleh:

?  Kehilangan Konstan: hal ini disebut juga kehilangan besi atau kehilangan inti, yang tergantung  pada  bahan  inti  dan  sirkuit  magnetik  pada  alur  flux.  Kehilangan arus Hysteresis dan Eddy merupakan dua komponen kehilangan konstan.

?  Kehilangan Variabel:  juga disebut dengan kehilangan beban atau kehilangan tembaga, yang beragam dengan kwadrat arus beban.

Catatan   :  Efisiensi  trafo  terbaik  terjadi  pada  beban  bilamana  kehilangan  konstan  sama dengan kehilangan variabel.  Kehilangan trafo sebagai persentase arus beban ditunjukkan pada Gambar 4.

Pabrik pembuat trafo biasanya memberikan kehilangan tanpa beban (PNO-LOAD) dan dengan beban penuh (PLOAD ). Hubungan matematis berikut merupakan kehilangan total (PTOTAL ) pada berbagai kondisi beban pada trafo:

Gambar 4: Kehilangan trafo versus persen pembebanan

FORMULA LISTRIK

Tabel 4 dibawah memuat daftar formula/ rumus paling penting untuk sistim listrik.

Tabel 4: Formula Dasar yang Berhubungan dengan Sistim Listrik

Istilah	Tata Nama & Satuan	Hubungan Empiris	Keterangan
Tahanan	R  (Ohm)	= S L /A	S= Resistivitas (Ohm-m) L=Panjang (m) A=Luas permukaan lintang (m2 )
Tegangan Reaktansi	V (Volt) XL (ohm) (induksi)	= I R =2   FL	I=Arus (Amp) R=Tahanan (Ohm) F = Pasokan Frekuensi (Hz) L = Induktansi (Henry)
	XC (ohm) (Kapasitansi)	= 1/(2       FC)	F = Pasokan Frekuensi (Hz) C = Kapasitansi (Faraday)
Impedansi	Z (Ohm)	=  [(R2 +(XL-XC)2 ]
Daya Nyata	P (Watt)	=VICos (Satu Fase) =1.732 VICos (Tiga Fase)	V = Tegangan (Volt)  I= Arus (Amp) Cos   =Faktor Daya V=Tegangan (Volt) I=Arus (Amp) Cos   =Faktor Daya
Daya reaktif	VAR	=1.732 VISin (Tiga Fase)	V=Tegangan (Volt) I=Arus (Amp) = Sudut Faktor Daya

Istilah	Tata Nama & Satuan	Hubungan Empiris	Keterangan
Daya Terlihat	VA	=  [(P 2 +(VAR)2 ]	P=Daya Nyata (Watt) VAR=Daya Reaktif (VAR)
Faktor Daya	Cos	= P/VA	P=Daya Nyata (Watt) KVA=Daya Terlihat (VA)
Efisiensi		= Pkeluar/Pmasuk	Pkeluar = Daya keluaran Pmasuk =Daya Masuk
Rasio Trafo		V1 /V2 = N1 /N2	V1 =Tegangan Primer (Volt) V2 =Tegangan Sekunder (Volt) N1 = Jumlah Turn Primer N2 = Jumlah Turn Sekunder
Penurunan Tegangan pada Jaringan	V  (Volt)	=IR	I=Arus pada Jaringan (Amp) R=Tahanan Jaringan(Ohm)
Kehilangan Jaringan	PJalur (Watt)	2 =I R	I=Arus pada Jaringan(Amp) R=Tahanan Jaringan (Ohm)
Hubungan Bintang		Vjaringan=1,732 Vfase Ijaringan = Ifase	Vjalur = Tegangan Jaringan (Volt) Ijalur = Arus Jaringan Vfase = Tegangan Fase (Volt) Ifase = Arus Fase (Amp)
Hubungan Delta		Vjaringan=Vfase Ijaringan = 1.732 Ifase