Pembebanan Transformator

BAB III

TINJAUAN TENTANG TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

III.1

UMUM

Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama : pusat pembangkit listrik, saluran transmisi , dan sistem distribusi. Pemakaian energi yang diberikan kepada para pelanggan bukanlah menjadi tanggung jawab PLN. Suatu sistem distribusi yang menghubungkan semua beban terjadi pada stasiun pembantu atau substation, dimana dilaksanakan transformasi tegangan. Pada jaringan distribusi, beban-beban yang terpasang ke sistem melalui transformator distribusi distribusi direncanakan memilki suatu suatu beban yang setimbang. setimbang. Tetapi pada kenyataannya, dalam jaringan distribusi beban yang terpasang kepada konsumen pada umumnya adalah beban satu phasa. Hal seperti inilah yang dapat menimbulkan sistem distribusi tiga phasa yang tidak setimbang. Akibat adanya beban tidak setimbang ini, maka besarnya arus tiap phasa tidak sama sehingga berdampak terhadap daya keluaran dari transformator tersebut yang akan mempengaruhi kemampuan transformator tersebut dalam melayani bebannya. Pada umumnya pusat pembangkit tenaga listrik berada jauh dari pengguna tenaga listrik. Untuk mentransmisikan tenaga listrik dari pembangkit ini, maka diperlukan penggunaan tegangan tinggi 150 kV atau tegangan ekstra tinggi 500 kV . Setelah saluran transmisi mendekati pusat pemakaian tenaga listrik, yang dapat merupakan suatu daerah industri atau suatu kota, tegangan melalui gardu induk diturunkan menjadi tegangan menengah 20 kV .

34 Universitas Sumatera Utara

Tegangan menengah dari gardu induk ini melalui saluran distribusi primer untuk disalurkan ke gardu-gardu distribusi atau pemakai tegangan menengah. Dari saluran distribusi primer, tegangan menengah diturunkan menjadi tegangan rendah 400/230 V melalui gardu distribusi. Tegangan rendah dari gardu distribusi disalurkan melalui saluran tegangan rendah ke komsumen tegangan rendah. Pembangkit Listrik Pembangkit

TM

Transformator Penaik

GI

Saluran Transmisi

TT/TET

Transformator Penurun

GI

Ke Pemakai TM

Ke GD

Saluran Distribusi Primer

TM

GD

TR

kWH meter

Saluran Distribusi Sekunder

Utilisasi

Instalasi Pemakai TR

Gambar 3.1. Gambaran umum distribusi d istribusi tenaga listrik


Tegangan menengah dari gardu induk ini melalui saluran distribusi primer untuk disalurkan ke gardu-gardu distribusi atau pemakai tegangan menengah. Dari saluran distribusi primer, tegangan menengah diturunkan menjadi tegangan rendah 400/230 V melalui gardu distribusi. Tegangan rendah dari gardu distribusi disalurkan melalui saluran tegangan rendah ke komsumen tegangan rendah. Pembangkit Listrik Pembangkit

TM

Transformator Penaik

GI

Saluran Transmisi

TT/TET

Transformator Penurun

GI

Ke Pemakai TM

Ke GD

Saluran Distribusi Primer

TM

GD

TR

kWH meter

Saluran Distribusi Sekunder

Utilisasi

Instalasi Pemakai TR

Gambar 3.1. Gambaran umum distribusi d istribusi tenaga listrik


III.2

SISTEM TIGA FASA

Kebanyakan sistem tenaga listrik dibangun dengan sistem tiga fasa. Hal tersebut didasarkan pada alasan-alasan ekonomi dan kestabilan aliran daya pada beban. Alasan ekonomi dikarenakan dengan sistem tiga fasa, penggunaan penghantar untuk transmisi menjadi lebih sedikit. Sedangkan alasan kestabilan dikarenakan pada sistem tiga fasa daya mengalir sebagai layaknya tiga buah sistem fasa tunggal, sehingga untuk peralatan dengan catu tiga fasa, daya sistem akan lebih stabil bila dibandingkan dengan peralatan sistem satu fasa. Sistem tiga fasa atau sistem fasa banyak lainnya secara umum akan memunculkan sistem yang lebih kompleks, akan tetapi secara prinsip untuk analisa sistem tetap mudah dilaksanakan. Sistem tiga fasa dapat digambarkan dengan suatu sistem yang terdiri dari tiga sistem fasa tunggal, sebagai berikut :

+

+ Ve

− j

+

2π 3

-

Ve

-

j

2π 3

V

-

+ VR -

+ VS -

+ VT -

Gambar 3.2 Sistem tiga fasa sebagai sebagai tiga sistem fasa tungga tungga l

(3.1) V R = V cos ω t ......................................................................... (3.1)

 

2π 

 

2π 

V S = V cos  ω t t +

V T = V cos  ω t t −

 ............................................................. (3.2)

3 

 ............................................................. (3.3)

3 


Sedangkan bentuk gelombang dari sistem tiga fasa yang merupakan fungsi waktu ditunjukkan pada gambar berikut :

VP 0,5

VR VS VT

-0,5 -VP

Gambar 3.3 3.3 Bentuk gelombang gelombang pada sistem sistem tiga fasa fasa Pada Gambar 3.3 tampak bahwa antara tegangan fasa satu dengan fasa yang lainnya mempunyai perbedaan sudut fasa sebesar 120 atau 2π/3. Pada umumnya fasa o

o

o

dengan sudut fasa 0 disebut sebagai sebagi fasa R fasa R,, fasa dengan sudut fasa 120 disebut o

sebagai fasa S dan dan fasa dengan sudut fasa 240 disebut sebagai fasa T . Perbedaan sudut fasa tersebut pada pembangkit dimulai dari adanya kumparan yang masing-masing o

tersebar secara terpisah dengan jarak 120 .

III.2.1 Sistem Hubungan Wye (Y) dan Delta ( )

Sistem Y merupakan sistem sambungan pada sistem tiga fasa yang menggunakan empat kawat, yaitu fasa R fasa R,, S , T dan N dan N . Sistem sambungan tersebut akan menyerupai huruf Y yang memiliki empat titik sambungan, yaitu pada ujung-ujung huruf dan pada titk petemuan antara tiga garis pembentuk huruf. Sistem Y dapat dapat dilihat seperti pada Gambar 3.4(a) berikut ini :


R

R

S

ZR

ZS ZTR

ZRS

ZT

T

T

(a)

S

ZST (b)

Gambar 3.4 Sistem Hubungan Y dan sistem ∆

Sistem hubungan atau sambungan Y sering juga disebut sebagai hubungan bintang. Sedangkan pada sistem yang lain yang disebut sebagai sistem

∆, hanya

menggunakan phasa R, S, dan T untuk hubungan dari sumber ke beban, sebagaimana Gambar 3.4(b) di atas. Tegangan efektif antara phasa umumnya adalah 380 V dan tegangan efektif phasa dengan netral adalah 220 V .

III.2.2 Sistem Hubungan Zig-Zag (Z)

Hubungan zig-zag adalah hubungan bintang dari kumparan-kumparan phasa suatu transformator phasa banyak, dimana tiap kumparan phasa dibentuk dari bagian-bagian yang mempunyai tegangan imbas yang phasanya bergeser. Pada sistem ini juga hanya menggunakan phasa R, S, dan T . Sistem hubungan zig-zag dapat dilihat pada Gambar 3.5 berikut ini :


S

R IR

ZR

T

IS

ZS

IT

ZT

Gambar 3.5 Sistem Hubungan Zig-Zag (Z)

III.2.3 Beban Seimbang Terhubung Wye (Y)

Untuk sumber beban yang tersambung bintang ( star ) atau Y, hubungan antara besaran listriknya adalah sebagai berikut : V star =

V line 3

(Volt) ....................................................................... (3.4)

I star = I line (Amp) ........................................................................ (3.5) Z star =

V star I star

=

V line 3 I line

S star = 3 ×V star × I star =

(Ohm)...................................................... (3.6)

3 V line × I line =

2 V line

Z star

2 = 3× I line × Z star ........ (3.7)

P = S cos ϕ (Watt) ...................................................................... (3.8) Q = S sin ϕ .................................................................................. (3.9)


III.2.4 Beban Tidak Seimbang Terhubung Wye (Y)

Pada sistem ini masing-masing fasa akan mengalirkan arus yang tak seimbang menuju netral (pada sistem empat kawat). Sehingga arus netral merupakan penjumlahan secara vektor arus yang mengalir dari masing-masing fasa.

R IR S IS N IT T

Gambar 3.6 Beban tidak seimbang terhubung bintang empat kawat

I R =

V RN

I S =

V SN

I T =

V TN

Z R

Z S

Z T

(Amp) ................................................................. (3.10)

(Amp) .................................................................. (3.11)

(Amp) .................................................................. (3.12)

I N = I R + I S + I T (Amp) ...................................................... (3.13)


III.3

DAYA DALAM SISTEM TIGA PHASA

Daya sesaat pada suatu sumber sinusoida satu phasa juga berbentuk sinusoida dengan frekwensi dua kali frekwensi sumbernya. Maka : P = VI Cos θ − VI Cos (2ϖ t − θ ) (Watt)……………………………(3.14) Persamaan 3.14 di atas dapat diterapkan pada setiap phasa dalam suatu sistem tiga phasa seimbang. Satu-satunya perubahan yang diperlukan adalah adanya pergeseran o

phasa 120 di antara phasa-phasanya itu. Sesuai dengan hal tersebut, untuk masingmasing phasa dapat ditulis : P R = V p I p Cos θ − V p I p Cos (2ϖ t − θ )

(Watt)………………..(3.15)

P S = V p I p Cos θ − V p I p Cos (2ϖ t − θ − 120 o )

(Watt)………...(3.16)

P T = V p I p Cos θ − V p I p Cos (2ϖ t − θ − 240 o )

(Watt)………...(3.17)

Dengan phasa R dipilih sebagai phasa acuan, V p dan I p menyatakan nilai-nilai efektif tegangan phasa, dan arus phasanya serta θ menyatakan sudut impedansi beban tiga phasa seimbang yang menyerap daya. Jadi daya sesaat keseluruhannya adalah : P = P R + P S + P T P = 3 V p I p Cos θ − V p I p [Cos (2ϖ t − θ ) + Cos (2ϖ t − θ − 120 o ) + Cos (2ϖ t − θ − 240 o )] P = 3 V p I p Cos θ (Watt ) ..........................................................................(3.18) Untuk suatu sistem tiga phasa yang dihubungkan secara Y, maka : V l = 3 V p

(Volt) ………………………………………….(3.19)

I l = I p

(Amp)...................................................………...(3.20)

Untuk suatu sistem tiga phasa yang dihubungkan secara∆, maka : V l = V p (Volt)……………………………………..............(3.21)


I l = 3 I p (Amp)......................................................................(3.22) Untuk hubungan Y, dengan menggunakan persamaan 3.19 dan 3.20, maka didapatkan : P = 3

V l 3

I l Cos θ = 3 V l I l Cos θ (Watt)…………………..(3.23)

Untuk hubungan Δ, dengan menggunakan persamaan 3.21 dan 3.22 maka didapatkan : P = 3 V l

I l 3

Cos θ = 3 V l I l Cos θ (Watt)..……………………(3.24)

Tampak bahwa kedua pernyataan diatas menunjukkan bahwa daya dalam suatu sistem tiga phasa adalah sama, baik untuk hubungan Y ataupun Δ bila dayanya dinyatakan dalam besaran- besaran salu an r ( line ). Tetap i p erlu diin gt a bahwa θ menyatakan sudut impedansi beban perphasa dan bukan sudut antara Vl dengan Il .

III.4

TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Transformator distribusi yang umum digunakan adalah transformator step-down 20KV/400V. Tegangan fasa ke fasa sistem jaringan tegangan rendah adalah 380 V . Karena terjadi drop tegangan, maka pada rak tegangan rendah dibuat di atas 380 V agar tegangan pada ujung penerima tidak lebih kecil dari 380 V .Pada kumparan primer akan mengalir arus jika kumparan primer dihubungkan ke sumber tegangan bolak-balik, sehingga pada inti tansformator yang terbuat dari bahan ferromagnet akan terbentuk sejumlah garis-garis gaya magnet (fluks = φ ). Karena arus yang mengalir merupakan arus bolak-balik, maka fluks yang terbentuk pada inti akan mempunyai arah dan jumlah yang berubah-ubah. Jika arus yang mengalir berbentuk sinusoidal, maka fluks yang terjadi akan berbentuk sinusoidal pula. Karena fluks tersebut mengalir melaui inti yang mana pada inti tersebut terdapat belitan


primer dan sekunder, maka pada belitan primer dan sekunder tersebut akan timbul ggl (gaya gerak listrik) induksi, tetapi arah ggl induksi primer berlawanan dengan arah ggl induksi sekunder. Sedangkan frekuensi masing-masing tegangan sama dengan frekuensi sumbernya. Hubungan transformasi tegangan adalah sebagai berikut : E 1 E 2 Dimana :

=

N 1 N 2

= a .................................................................... (3.25)

E 1 = ggl induksi di sisi primer (volt ) E 2 = ggl induksi di sisi sekunder (volt ) N 1 = jumlah belitan sisi primer (turn) N 2 = jumlah belitan sisi sekunder (turn) a

= perbandingan transformasi

Gambar 3.7 Transformator Distribusi Tiga Phasa 160 KVA


III.4.1 Spesifikasi Umum Tegangan Primer Transformator Distribusi Tegangan primer sesuai dengan tegangan nominal sistem pada jaringan tegangan menengah (JTM) yang berlaku dilingkungan ketenagalistrikan yaitu 6 KV dan 20 KV. Dengan demikian ada dua macam transformator distribusi yang dibedakan oleh tegangan primernya, yaitu : a. Transformator distibusi bertegangan primer 6 KV b. Transformator distribusi betegangan primer 20 KV Catatan : Pada sistem distribusi tiga phasa, 4 kawat, maka transformator phasa tunggal yang dipasang tentunya mempunyai tegangan pengenal 20 KV 3

= 12 KV

III.4.2 Spesifikasi Umum Tegangan Sekunder Transfomator Distribusi Tegangan sekunder ditetapkan tanpa disesuaikan dengan tegangan nominal sistem jaringan tegangan rendah (JTR) yang berlaku dilingkungan PLN (127 V & 220 V untuk sistem phasa tunggal dan 127/220 V dan 220/380 V untuk sistem tiga phasa), yaitu 133/231 V dan 231/400 V (pada keadaan tanpa beban). Dengan demikian ada empat macam transformator distribusi yang dibedakan oleh tegangan sekundernya, yaitu : a. Transformator distribusi bertegangan sekunder 133/231 V b. Transformator distribusi bertegangan sekunder 231/400 V c. Transformator distribusi bertegagan sekunder 133/231 V dan 231/400 V yang dapat digunakan secara serentak (simultan).


Catatan : Bilamana dipakai tidak serentak maka dengan bertegangan sekunder 231/400 V daya transformator tetap 100 % daya pengenal, sedang dengan tegangan sekunder 133/231 V dayanya hanya 75 % daya pengenal. d. Transformator distribusi bertegangan sekunder 133/231 V dan 231/400 V yang digunakan terpisah.

III.4.3 Spesifikasi Umum Penyadapan (Taping) Transformator Distribusi Ada tiga macam penyadapan tanpa beban (STB), yaitu : a. Sadapan tanpa beban tiga langkah : 21 ; 20 ; 19 KV b. Sadapan tanpa beban lima langkah : 22 ; 21 ; 20 ; 19 ; 18 KV c. Sadapan tanpa beban lima langkah : 21 ; 20,5 ; 20 ; 19,5 ; 19 KV Penyadapan dilakukan dengan pengubah sadapan (komutator) pada keadaan tanpa beban pada sisi primer. Catatan : Nilai-nilai tegangan sadapan, khususnya penyadapan utama (principle tapping), adalah nilai-nilai yang bersesuaian dengan besaran-besaran pengenal (arus, tegangan, daya).

III.4.4 Spesifikasi Umum Daya Pengenal Transformator Distribusi Nilai-nilai daya pengenal tranformator distribusi yang lebih banyak dipakai dalam SPLN 8° : 1978 IEC 76 – 1 (1976) seperti pada tabel 3.1, sedang yang bertanda * adalah nilai-nilai standar transformator distribusi yang dipakai PLN.


Tabel 3.1 Nilai Daya Pengenal Transformator Distribusi KVA

KVA

5 6,3 8 10 12,5 16* 20

25* 31,5 40 50* 63 80 100* 125 160*

KVA 200* 250* 315* 400* 500* 630* 800* 1000* 1250* 1600* dst

III.4.5 Spesifikasi Umum Rugi-rugi Transformator Distribusi Berbagai nilai dari rugi-rugi transformator distribusi menurut SPLN 50 tahun 1997 dapat dilihat pada tabel 3.2 berikut ini :

Tabel 3.2 Nilai Rugi-rugi Transformator Distribusi KVA Rating 25 50 100 160 200 315 400 680 800 1000 1250 1600

Rugi Besi (Watt) 115 190 320 400 550 770 930 1300 1950 2300 2700 3300

Rugi Tembaga (Watt) 700 1100 1750 2000 2850 3900 4600 6500 10200 12100 15000 18100


III.5

KLASIFIKASI BEBAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Tujuan utama dari adanya alat transformator distribusi dalam sistem tenaga listrik adalah untuk mendistribusikan tenaga listrik dari gardu induk ke sejumlah pelangg an atau konsumen. Pada Tabel 3.3 berikut ini adalah klasifikasi pelanggan listrik yang dilayani oleh PLN : Tabel 3.3 Klasifikasi Beban Pelanggan Listrik PLN Beban Yang Dilayani

No

Golongan Tarif

Batas Daya

1

S-1 / TR

220 VA

2

S-2 / TR

450 VA

TARIF S

3

S-2 / TR

900 VA

( Sosial )

4

S-2 / TR

1300 VA

5

S-2 / TR

2200 VA

6

S-2 / TR

> 2200 VA s/d 200 KVA

S-3 / TM

> 200 KVA

1

R-1 / TR

s/d 450 VA

2

R-1 / TR

900 VA

TARIF R

3

R-1 / TR

1300 VA

( Perumahan )

4

R-1 / TR

2200 VA

5

R-2 / TR

> 2200 VA – 6600 VA

6

R-3 / TR

> 6600 VA

1

B-1 / TR

s/d 450 VA

2

B-1 / TR

900 VA

TARIS B

3

B-1 / TR

1300 VA

( Bisnis )

4

B-1 / TR

2200 VA

5

B-2 / TR

> 2200 VA s/d 200 KVA

6

B-3 / TM

> 200 KVA

1

I-1 / TR

s/d 450 VA

2

I-1 / TR

900 VA


TARIF I

3

I-1 / TR

1300 VA

( Industri )

4

I-1 / TR

2200 VA

5

I-1 / TR

> 2200 VA s/d 14 KVA

6

I-2 / TR

> 14 KVA s/d 200 KVA

7

I-3 / TM

> 200 KVA

8

I-4 / TT

> 30000 KVA

1

P-1 / TR

s/d 450 VA

2

P-1 / TR

900 VA

TARIF P

3

P-1 / TR

1300 VA

( Perkantoran )

4

P-1 / TR

2200 VA

5

P-1 / TR

> 2200 VA s/d 200 KVA

P-2 / TM

> 200 KVA

P-3 / TR

LPJU

Keterangan : S = Pelanggan Listrik Sosial R = Pelanggan Listrik Perumahan B = Pelanggan Listrik Bisnis I

= Pelanggan Listrik Insdustri

P = Pelanggan Listrik Perkantoran TR = Tegangan Rendah TM = Tegangan Menengah TT = Tegangan Tinggi LPJU = Lampu Penerangan Jalan Umum


III.6

LOSSES PADA SALURAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Yang dimaksud dengan losses adalah perbandingan antara energi listrik yang disalurkan ( P S ) dengan energi listrik yang terpakai ( P P ). Losses =

P S − P P P S

×100% ..................................................... (3.26)

III.6.1 Losses Pada Penghantar Fasa

Jika suatu arus mengalir pada suatu penghantar, maka pada penghantar tersebut akan terjadi rugi-rugi energi menjadi energi panas karena pada penghantar tersebut terdapat resistansi. Rugi-rugi dengan beban terpusat d i ujung dirumuskan :

∆V = I ( R cos ϕ + X sin ϕ ) l (Volt) .................................. (3.27) ∆ P = 3 I 2 R l (Watt) ........................................................ (3.28) Sedangkan jika beban terdistribusi merata di sepanjang saluran, maka rugi-rugi energi yang timbul adalah : 2

 I  ∆V =   ( R cos ϕ + X sin ϕ ) l (Volt) ............................ (3.29)  2  2

 I  ∆ P = 3   R l (Watt) ................................................... (3.30)  2  Dengan :

I

= arus yang mengalir pada penghantar (ampere)

R

= tahanan penghantar (ohm/km)

X

= reaktansi penghantar (ohm/km)

l

= panjang penghantar (km)

cos ϕ

= faktor daya beban 49 Universitas Sumatera Utara

III.6.2 Losses Akibat Beban Tidak Seimbang

Akibat pembebanan di tiap fasa yang tidak seimbang, maka akan mengalir arus pada penghantar netral. Jika di hantaran penghantar netral terdapat nilai tahanan dan dialiri arus, maka penghantar netral akan bertegangan yang menyebabkan tegangan pada transformator menjadi tidak seimbang. Arus yang mengalir di sepanjang kawat netral akan menyebabkan rugi-rugi daya sebesar :

∆ P = I N 2 R N (Watt)............................................................. (3.31)

III.6.3 Losses Pada Sambungan Tidak Baik

Losses ini terjadi karena di sepanjang jaringan tegangan rendah terdapat beberapa sambungan, antara lain : 1. Sambungan saluran jaringan tegangan rendah dengan kabel NYFGBY. 2. Percabangan saluran jaringan tegangan rendah. 3. Percabangan untuk sambungan pelayanan.

I

I

R

R

Gambar 3.8 Sambungan kabel


Besarnya rugi-rugi daya pada sambungan dirumuskan :

∆ P = I 2 R .......................................................................... (3.32) Dimana :

P = losses yang timbul pada konektor (watt ) I

= arus yang mengalir melalui konektor (ampere)

R = tahanan konektor (ohm)

III.7

REGULASI TEGANGAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Regulasi tegangan transformator didefinisikan sebagai perubahan pada tegangan terminal sekunder transformator yang dinyatakan dalam persentase (atau dalam per unit) terhadap tegangan nominal sekunder pada saat berbeban dengan faktor daya yang dapat berkurang hingga nol. Jika V 2 adalah tegangan terminal sekunder untuk setiap beban dan E2 adalah tegangan terminal sekunder pada saat tanpa beban. Dan dengan beban tertentu dan faktor daya tertentu, maka regulasi tegangan transformator dapat dirumuskan sebagai berikut :

V R =

E 2 − V 2 Tegangan Nomiinal Sekunder

............………….. (3.33)

Tegangan nominal sekunder transformator adalah sama dengan tegangan tegangan terminal transformator pada saat berbeban yaitu V2 . Jadi persamaan 3.33 di atas dapat dituliskan sebagai berikut : V R =

V R =

V S ( NL ) − V S ( FL ) V S ( FL )

V S ( NL ) − V S ( FL ) V S ( FL )

dalam per unit....................................(3.34)

× 100 % ……..………………………..(3.35)


Dimana : V S(NL) = Tegangan terminal sekunder pada saat tanpa beban (Volt) V S(FL) = Tegangan terminal sekunder untuk setiap beban (Volt) V R

III.8

= Regulasi tegangan transformator ( % )

EFISIENSI TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Efisiensi dinyatakan sebagai : η =

P out

η =

P out

P in

=

P out P out + Σrugi − rugi

.....................................(3.36)

atau :

dimana :

P in

X 100 0 0 ...........................................................(3.37)

POut = Daya keluaran (Watt) P In = Daya masukan (Watt) ∑ rugi-rugi = Pcu + Pi P cu = Rugi tembaga (Watt) Pi

= Rugi inti (Watt)

1. Perubahaan efisiensi terhadap beban Perubahaan efisiensi terhadap beban dinyatakan s ebagai : η =

V 2 cos φ V 2 cos φ + I 2 R2 ek +

Pi I 2

agar η maksimum, maka


P  d   I 2 R2ek + i  = 0 dI 2  I 2  Jadi, R2 ek =

P i I 22

P i = I 22 R2ek = P cu

Artinya, untuk beban tertentu, efisiensi maksimum terjadi ketika rugi tembaga = rugi inti. 2 . Perubahan efisiensi terhadap factor kerja (Cos Ф) beban Perubahan efisiensi terhadap factor kerja (Cos Ф) beban dapat dinyatakan sebagai :

η = 1 −

∑ rugi V 2 I 2 cos φ + ∑ rugi

η = 1 −

∑ rugi / V 2 I 2 cos φ + ∑ rugi / V 2 I 2

Bila ∑ rugi / V 2 I 2 = X = konstan maka, η = 1 −

X cos φ + X

= 1 −

X / cos φ 1 + X / cos φ


BAB IV

STUDI TENTANG KUALITAS KINERJA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI DALAM MELAYANI BEBAN

IV.1

UMUM

Transformator distribusi merupakan suatu alat yang memegang peranan penting dalam sistem distribusi daya listrik.Transformator distribusi mengubah tegangan menengah 20 KV menjadi tegangan rendah 400/230 V. Transformator distribusi pada dasarnya adalah tiga transformator satu phasa yang bekerja bersama dan dilayani oleh suatu sistem tiga phasa dan dapat melayani beban tiga phasa atau beban satu phasa pada masing-masing phasanya. Suatu transformator distribusi yang mempunyai kualitas baik,jika transformator tersebut mempunyai nilai efisiensi yang tinggi dan mempunyai nilai rugi-rugi yang kecil pada saat melayani beban. Semakin besar efisiensi suatu transformator serta rugi-rugi yang ditimbulkannya pada saat melayani beban semakin kecil, maka kualitas transformator tersebut semakin baik dan begitu juga sebaliknya. Regulasi tegangan transformator adalah suatu bentuk kualitas tegangan dari suatu transformator pada sisi beban. Semakin besar regulasi tegangan dari suatu transformator maka semakin buruklah kualitas tegangan pada sisi beban transformator tersebut dan begitu juga sebaliknya. Sehingga perlu dilakukan pengukuran efisiensi transformator serta regulasi tegangannya untuk mengetahui kulitas kinerja transformator tersebut dalam melanyani beban,baik beban yang seimbang dan maupun tak seimbang.


IV.2

PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN DALAM PERHITUNGAN

Persamaan-persamaan yang digunakan untuk menganalisa kualitas kinerja transformator distribusi dalam melayani beban adalah sebagai berikut : IV.2.1 Perhitungan Persentase Beban Yang Dilayani

Besarnya persentase kenaikan beban yang dilayani dapat dihitung dengan :

Beban =

KVA Beban KVATrafo

× 100%

……………..……………(4.1)

IV.2.2 Perhitungan Regulasi Tegangan Transformator

Pengaturan tegangan suatu transformator ialah perubahan tegangan sekunder antara beban nol dan pada saat berbeban untuk suatu faktor kerja tertentu, dengan tegangan primer konstan. Dan dengan beban tertentu dan faktor daya tertentu, maka regulasi tegangan transformator dapat dirumuskan sebagai ber ikut: V R

=

V S ( NL )

− V S ( FL )

V S ( FL )

× 100%

……………………………..(4.2)

Dimana : V S(NL) = Tegangan terminal sekunder pada saat tanpa beban (Volt) V S(FL) = Tegangan terminal sekunder untuk setiap beban (Volt) V R

= Regulasi tegangan transformator ( % )

IV.2.3 Penyaluran Daya Pada Transformator

Daya pada transformator tiga phasa dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (4.3), yaitu : P = 3 V I Cos φ...........................................(4.3) Dimana : P = Daya pada ujung kirim (Watt) 55 Universitas Sumatera Utara

V = Tegangan pada ujung kirim (Volt) I = Arus phasa (Ampere) Cos φ = Faktor daya Daya input dan daya output dari transformator dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (4.3) diatas.

IV.2.4 Losses Yang Terjadi Pada Saat Melayani Beban

Yang dimaksud dengan

losses adalah

perbandingan antara energi listrik

yang disalurkan ( P S ) dengan energi listrik yang terpakai ( P P ). P Dimana :

Losses

= P S - P P .................................................................. (4.4) P

= Rugi-rugi daya yang terjadi sepanjang saluran (KW)

Losses

P S = Daya listrik yang disalurkan (KW) P P = Daya listrik yang terpakai (KW) Dan besarnya persentase rugi-rugi daya yang terjadi adalah : % Losses

=

P S − P P P S

×100% ................................................................(4.5)

IV.2.5 Perhitungan Nilai Efisiensi Transformator

Untuk perhitungan efisiensi transformator dapat dipergunakan rumus standar untuk mendapatkan nilai efisiensi. Pada transformator tiga fasa , Efisiensi dinyatakan sebagai : η =

P out P in

X 100 0 0 .....................................(4.6)

Dimana : P in = P out + Σ rugi-rugi 56 Universitas Sumatera Utara

IV.3

METODE PENGAMBILAN DATA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Metode penmgambilan data dilakukan dengan mengambil data hasil ukur beban tiap-tiap transformator distribusi pada Waktu Beban Puncak (WBP) dan Lewat Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan menggunakan rumus pendekatan statistik, yaitu : n=

N N (d )

2

+1

Dimana : n = Sampel N = Jumlah Populasi (Jumlah Trafo Distribusi 160 KVA di Medan Kota) d = Derajat Kebebasan dimana : d = 0,1 Maka, jumlah data transformator distribusi 160 KVA yang d iambil untuk : N = 95 Trafo distribusi d = 0,1 adalah n = 49 Trafo Distribusi

IV.4

DATA HASIL UKUR BEBAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 160 KVA

Untuk mengetahui kualitas kinerja transformator distribusi 160 KVA dalam melayani beban pada sisi tegangan rendah, maka diperlukan data-data hasil ukur beban transformator distribusi tersebut. Sebagai aplikasinya, maka digunakan data-data hasil ukur beban transformator distribusi 160 KVA PT.PLN (Persero) Rayon Medan Kota.


Tabel 4.1 Spesifikasi Umum Transformator Distribusi 160 KVA Pada PT.PLN (PERSERO) Rayon Medan Kota

Kode Gardu – No Trafo

MK

Lokasi

Medan Kota

Jenis Transformator

Transformator Distribusi Tiang

No.Seri

24867

Merk

UNINDO

Daya Pengenal (KVA)

160

Phasa

3

Hubungan Belitan Trafo

Y-Z

Frekuensi Pengenal (Hz)

50

Posisi Tap

3/5

Tegangan Kerja

21/20,5/20/19,5/19 kV // 400 V

Tegangan Primer Pengenal L-L (KV)

20

Tegangan Sekunder Pengenal L-L (V)

400

Tegangan Sekunder Pengenal L-N (V)

231

Arus Primer (Amp)

5

Arus Sekunder (Amp)

243

Jenis Minyak Trafo

Diala B

Vektor Group

Yzn5

Impedansi (pu)

4%

Rugi Besi (P i ) (Watt)

400

Rugi Tembaga (Pcu) (Watt)

2000

Penghantar JTR

NYFGBY


Tabel 4.2 Data Hasil Ukur Beban Transformato r Distribusi 160 KVA Rayon Medan Kota Lewat Waktu Beban Puncak ( Pukul 23.00 – 17.00 WIB ) No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Kode Trafo MK003 MK006 MK021 MK027 MK431 MK055 MK056 MK429 MK062 MK064 MK083 MK447 MK101 MK104 MK107 MK396 MK115 MK117 MK150 MK158 MK163 MK165 MK184 MK195 MK199 MK562

Lokasi Transformat or Distribusi Jl.Putri Hijau/Ktr Lurah Jl Putri Hijau/PTP.B Jl Kumango/Panin Bank Jl Candi Mendut Jl Gurilla Sp Sentosa Baru Jl Cik Ditiro/Ade Irma Suryani Jl Hang Jebat Jl Ghandi Simpang Jl Besi Jl Masdulhak Jl Rivai/Taman Jl B.Katamso Gg.Mantri Jl Sei Kera/Palembang Jl Gurila Jl Juanda II Jl Suwondo Jl Menteng II Jl Pekong Jl Starban/GPDI Filadelfia Jl A Rivai/Cut Nyakdin Jl Rivai Taman Jl Gudang (Blk Satlantas) Jl Laboratorium Jl Putri Hijau/Gg Tikus Jl Sutomo Ujung Klm Renang Jl Madura Sp Jl Jawa Jl Industri Gg.Setia

KVA Trafo 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160

IR 124 135 55 114 93 96 136 45 131 84 127 101 184 75 84 92 70 48 120 87 88 80 109 55 37 122

Phasa R V L-N 217,1 219,7 219,6 219,4 219,3 219,5 219,2 219,7 218,3 219,5 218,7 218,3 219,3 218,7 217,7 218,1 219,8 218,4 218,9 218,8 219,4 217,1 219,4 217,0 219,9 219,3

SR 26,92 29,66 12,07 25,02 20,39 21,06 29,81 9,89 28,60 18,44 27,78 22,05 40,35 16,40 18,29 20,07 15,39 10,48 26,27 19,04 19,31 17,37 23,92 11,94 8,14 26,75

IS 164 38 69 152 102 92 127 59 120 59 131 68 88 178 106 138 91 20 94 37 163 43 154 84 43 155

Phasa S V L-N SS 218,8 35,88 219,5 8,34 218,1 15,05 217,2 33,02 217,3 22,16 218,3 20,08 216,2 27,46 219,8 12,97 216,8 26,02 216,3 12,76 217,2 28,45 217,6 14,80 218,9 19,26 219,0 38,98 217,1 23,02 217,3 29,99 218,3 19,87 219,9 4,40 219,2 20,61 217,0 8,03 218,9 35,68 217,4 9,35 218,9 33,71 218,4 18,35 219,7 9,45 219,8 34,07

IT 93 18 73 155 46 112 154 53 149 64 132 36 135 136 93 145 117 42 70 51 86 103 124 100 52 140

Phasa T VL-N ST 216,2 20,11 220,7 3,97 216,4 15,80 216,6 33,57 216,5 9,96 216,4 24,24 216,3 33,31 219,9 11,66 217,5 32,41 217,7 13,93 217,8 28,75 218,1 7,85 218,2 29,46 218,6 29,73 218,9 20,36 219,1 31,77 218,9 25,61 219,7 9,23 218,8 15,32 218,6 11,15 218,4 18,78 218,6 22,52 216,8 26,88 216,9 21,69 219,2 11,40 217,2 30,41

KVA Beban LWBP 88 44 46 97 56 69 96 36 92 48 90 47 94 90 65 87 64 25 66 40 78 52 89 55 30 96

Cos φ LWBP 0,94 0,95 0,93 0,93 0,94 0,93 0,92 0,95 0,94 0,93 0,93 0,94 0,93 0,93 0,95 0,94 0,94 0,95 0,94 0,93 0,93 0,92 0,94 0,93 0,93 0,92 59

Universitas Sumatera Utara

27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

MK216 MK217 MK219 MK221 MK223 MK564 MK228 MK231 MK232 MK233 MK234 MK241 MK489 MK243 MK249 MK405 MK269 MK271 MK287 MK289 MK326 MK328

Jl Jati Mas Jl Jati/Jl Durian Jl Durian Gg.Kacung Jl Lorong Gino G.Kelapa Jl Dorawati Jl Sumatra/Tapanuli Jl Perjuangan Gg.Salam Jl M.Yakub Gg.Setia Jl M.Yakub Gg.Arsad Jl M .Yakub Gg.H.Abdullah Jl M.Yakub (Parit Busuk) Jl Bromo Ujung Jl Seram RRI Jl Pancasila Jl Denai Jl Perjuangan Mesjid Jl Jati (PDAM Tirtanadi) Jl M.Yamin SH/Gg.Kelambir Jl Negara Jl Pahlawan/Perkasa Jl Utama/Jl Laksana Jl Utama/Cemara

160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160

126 134 153 93 74 137 121 78 89 141 80 63 124 61 107 99 89 100 97 113 100 97

218,5 217,9 217,8 219,6 218,2 219,9 218,0 217,1 217,8 216,6 215,5 217,3 218,4 219,6 218,8 219,7 218,5 218,1 218,6 217,5 216,9 216,7

27,53 29,20 33,32 24,42 16,15 30,13 26,38 16,94 19,39 30,54 17,24 13,69 27,08 13,40 23,42 21,75 19,45 21,81 21,20 24,58 21,69 21,02

89 134 113 141 98 145 114 67 62 139 95 127 96 49 112 78 64 127 106 115 65 67

219,3 218,8 219,0 216,8 217,4 218,0 217,1 219,3 218,8 217,8 216,4 218,2 219,4 219,9 218,5 219,1 219,6 219,3 219,9 218,5 218,4 217,9

19,52 29,32 24,75 30,57 21,31 31,61 24,75 14,70 13,57 30,28 20,56 27,72 21,06 10,78 24,47 17,09 14,06 27,85 23,31 25,13 14,20 14,60

115 126 102 115 93 79 120 81 62 80 84 133 183 92 155 99 95 114 94 87 124 119

216,5 216,2 216,1 217,7 219,6 217,4 216,7 218,9 216,5 215,1 216,8 215,4 218,8 219,4 219,1 218,9 216,9 216,7 217,2 216,9 215,9 215,6

24,90 27,24 22,04 25,04 20,42 17,18 26,01 17,73 13,42 17,21 18,21 28,65 40,04 20,19 33,96 21,67 20,61 24,70 20,42 18,87 26,77 25,67

76 91 85 81 61 83 82 52 49 83 60 75 93 47 86 64 57 79 69 73 67 65

0,93 0,92 0,94 0,93 0,94 0,93 0,93 0,95 0,93 0,93 0,95 0,94 0,93 0,94 0,93 0,94 0,94 0,93 0,93 0,94 0,93 0,93

27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

MK216 MK217 MK219 MK221 MK223 MK564 MK228 MK231 MK232 MK233 MK234 MK241 MK489 MK243 MK249 MK405 MK269 MK271 MK287 MK289 MK326 MK328 MK329

Jl Jati Mas Jl Jati/Jl Durian Jl Durian Gg.Kacung Jl Lorong Gino G.Kelapa Jl Dorawati Jl Sumatra/Tapanuli Jl Perjuangan Gg.Salam Jl M.Yakub Gg.Setia Jl M.Yakub Gg.Arsad Jl M .Yakub Gg.H.Abdullah Jl M.Yakub (Parit Busuk) Jl Bromo Ujung Jl Seram RRI Jl Pancasila Jl Denai Jl Perjuangan Mesjid Jl Jati (PDAM Tirtanadi) Jl M.Yamin SH/Gg.Kelambir Jl Negara Jl Pahlawan/Perkasa Jl Utama/Jl Laksana Jl Utama/Cemara Jl Utama/Sadi

160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160

126 134 153 93 74 137 121 78 89 141 80 63 124 61 107 99 89 100 97 113 100 97 92

218,5 217,9 217,8 219,6 218,2 219,9 218,0 217,1 217,8 216,6 215,5 217,3 218,4 219,6 218,8 219,7 218,5 218,1 218,6 217,5 216,9 216,7 217,4

27,53 29,20 33,32 24,42 16,15 30,13 26,38 16,94 19,39 30,54 17,24 13,69 27,08 13,40 23,42 21,75 19,45 21,81 21,20 24,58 21,69 21,02 20,00

89 134 113 141 98 145 114 67 62 139 95 127 96 49 112 78 64 127 106 115 65 67 108

219,3 218,8 219,0 216,8 217,4 218,0 217,1 219,3 218,8 217,8 216,4 218,2 219,4 219,9 218,5 219,1 219,6 219,3 219,9 218,5 218,4 217,9 218,6

19,52 29,32 24,75 30,57 21,31 31,61 24,75 14,70 13,57 30,28 20,56 27,72 21,06 10,78 24,47 17,09 14,06 27,85 23,31 25,13 14,20 14,60 23,61

115 126 102 115 93 79 120 81 62 80 84 133 183 92 155 99 95 114 94 87 124 119 76

216,5 216,2 216,1 217,7 219,6 217,4 216,7 218,9 216,5 215,1 216,8 215,4 218,8 219,4 219,1 218,9 216,9 216,7 217,2 216,9 215,9 215,6 216,3

24,90 27,24 22,04 25,04 20,42 17,18 26,01 17,73 13,42 17,21 18,21 28,65 40,04 20,19 33,96 21,67 20,61 24,70 20,42 18,87 26,77 25,67 16,44

76 91 85 81 61 83 82 52 49 83 60 75 93 47 86 64 57 79 69 73 67 65 64

0,93 0,92 0,94 0,93 0,94 0,93 0,93 0,95 0,93 0,93 0,95 0,94 0,93 0,94 0,93 0,94 0,94 0,93 0,93 0,94 0,93 0,93 0,94


No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Kode Trafo MK003 MK006 MK021 MK027 MK431 MK055 MK056 MK429 MK062 MK064 MK083 MK447 MK101 MK104 MK107 MK396 MK115 MK117

Tabel 4.3 Data Hasil Ukur Beban Transformato r Distribusi 160 KVA Rayon Medan Kota Waktu Beban Puncak ( Pukul 18.00 – 22.00 WIB ) Lokasi Transformator KVA Phasa R Phasa S Phasa T Distribusi Trafo I R V L-N S R IS VL-N SS IT VL-N ST Jl.Putri Hijau/Ktr Lurah 160 187 210,8 39,42 254 209,1 53,11 141 212,4 29,95 Jl Putri Hijau/PTP.B 160 184 213,2 39,23 166 212,5 35,28 33 215,2 7,10 Jl Kumango/Panin Bank 160 93 212,4 19,75 96 211,8 20,33 112 213,5 23,91 Jl Candi Mendut 160 156 210,4 32,82 209 209,2 43,72 227 210,1 47,69 Jl Gurilla Sp Sentosa Baru 160 181 210,1 38,03 142 212,1 30,12 119 214.4 25,52 Jl Cik Ditiro/Ade Irma Suryani 160 151 212,3 32,06 144 210,3 30,28 124 213,5 26,48 Jl Hang Jebat 160 68 213,2 14,50 179 208,7 37,36 136 212,7 28,93 Jl Ghandi Simpang Jl Besi 160 198 210,5 41,68 146 212,2 30,98 163 210,8 34,36 Jl Masdulhak 160 197 211,9 41,74 197 212,5 41,86 173 210,3 36,38 Jl Rivai/Taman 160 161 210,5 33,89 108 211,1 22,80 90 212,7 19,14 Jl B.Katamso Gg.Mantri 160 177 208,2 36,85 185 209,2 38,70 182 210,3 38,27 Jl Sei Kera/Palembang 160 155 209,3 32,44 115 210,6 24,22 96 215,2 20,66 Jl Gurila 160 195 210,9 41,13 113 212,4 24,00 170 211,8 36,01 Jl Juanda II 160 208 207,1 43,08 108 213,5 23,06 134 212,3 28,45 Jl Suwondo 160 136 211,3 28,74 154 210,9 32,48 178 209,5 37,29 Jl Menteng II 160 181 210,3 38,06 264 207,5 54,78 231 208,9 48,26 Jl Pekong 160 111 213,4 23,69 137 210,2 28,80 148 209,8 31,05 Jl Starban/GPDI Filadelfia 160 136 210,5 28,63 14 217,7 3,05 83 212,2 17,62

KVA Beban WBP 134 88 70 137 102 97 88 117 131 83 126 85 110 104 108 156 91 54

Cos φ WBP 0,90 0,89 0,91 0,90 0,90 0,89 0,91 0,92 0,90 0,91 0,90 0,90 0,89 0,91 0,90 0,90 0,91 0,90

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Kode Trafo MK003 MK006 MK021 MK027 MK431 MK055 MK056 MK429 MK062 MK064 MK083 MK447 MK101 MK104 MK107 MK396 MK115 MK117 MK150 MK158 MK163 MK165 MK184 MK195 MK199 MK562 MK216

Tabel 4.3 Data Hasil Ukur Beban Transformato r Distribusi 160 KVA Rayon Medan Kota Waktu Beban Puncak ( Pukul 18.00 – 22.00 WIB ) Lokasi Transformator KVA Phasa R Phasa S Phasa T Distribusi Trafo I R V L-N S R IS VL-N SS IT VL-N ST Jl.Putri Hijau/Ktr Lurah 160 187 210,8 39,42 254 209,1 53,11 141 212,4 29,95 Jl Putri Hijau/PTP.B 160 184 213,2 39,23 166 212,5 35,28 33 215,2 7,10 Jl Kumango/Panin Bank 160 93 212,4 19,75 96 211,8 20,33 112 213,5 23,91 Jl Candi Mendut 160 156 210,4 32,82 209 209,2 43,72 227 210,1 47,69 Jl Gurilla Sp Sentosa Baru 160 181 210,1 38,03 142 212,1 30,12 119 214.4 25,52 Jl Cik Ditiro/Ade Irma Suryani 160 151 212,3 32,06 144 210,3 30,28 124 213,5 26,48 Jl Hang Jebat 160 68 213,2 14,50 179 208,7 37,36 136 212,7 28,93 Jl Ghandi Simpang Jl Besi 160 198 210,5 41,68 146 212,2 30,98 163 210,8 34,36 Jl Masdulhak 160 197 211,9 41,74 197 212,5 41,86 173 210,3 36,38 Jl Rivai/Taman 160 161 210,5 33,89 108 211,1 22,80 90 212,7 19,14 Jl B.Katamso Gg.Mantri 160 177 208,2 36,85 185 209,2 38,70 182 210,3 38,27 Jl Sei Kera/Palembang 160 155 209,3 32,44 115 210,6 24,22 96 215,2 20,66 Jl Gurila 160 195 210,9 41,13 113 212,4 24,00 170 211,8 36,01 Jl Juanda II 160 208 207,1 43,08 108 213,5 23,06 134 212,3 28,45 Jl Suwondo 160 136 211,3 28,74 154 210,9 32,48 178 209,5 37,29 Jl Menteng II 160 181 210,3 38,06 264 207,5 54,78 231 208,9 48,26 Jl Pekong 160 111 213,4 23,69 137 210,2 28,80 148 209,8 31,05 Jl Starban/GPDI Filadelfia 160 136 210,5 28,63 14 217,7 3,05 83 212,2 17,62 Jl A Rivai/Cut Nyakdin 160 138 210,4 29,04 118 212,1 25,03 104 210,5 21,89 Jl Rivai Taman 160 108 212,5 22,95 68 216,8 14,74 129 210,5 27,15 Jl Gudang (Blk Satlantas) 160 164 209,9 34,42 188 207,9 39,09 176 208,8 36,75 Jl Laboratorium 160 103 211,8 21,82 70 217,7 15,24 120 210,5 25,26 Jl Putri Hijau/Gg Tikus 160 111 212,5 23,59 148 211,6 31,32 144 210,5 30,31 Jl Sutomo Ujung Klm Renang 160 100 210,8 21,08 175 209,5 36,66 120 211,7 25,41 Jl Madura Sp Jl Jawa 160 90 212,7 19,14 87 213,8 18,60 109 211,5 23,05 Jl Industri Gg.Setia 160 186 209,2 38,91 274 207,5 56,86 201 208,1 41,83 Jl Jati Mas 160 191 208,5 39,82 154 210,6 32,43 216 207,5 44,82

KVA Beban WBP 134 88 70 137 102 97 88 117 131 83 126 85 110 104 108 156 91 54 83 70 122 68 93 91 66 153 130

Cos φ WBP 0,90 0,89 0,91 0,90 0,90 0,89 0,91 0,92 0,90 0,91 0,90 0,90 0,89 0,91 0,90 0,90 0,91 0,90 0,92 0,91 0,90 0,89 0,91 0,91 0,91 0,92 0,90 61

Universitas Sumatera Utara

28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49


Jl Jati/Jl Durian Jl Durian Gg.Kacung Jl Lorong Gino G.Kelapa Jl Dorawati Jl Sumatra/Tapanuli Jl Perjuangan Gg.Salam Jl M.Yakub Gg.Setia Jl M.Yakub Gg.Arsad Jl M .Yakub Gg.H.Abdullah Jl M.Yakub (Parit Busuk) Jl Bromo Ujung Jl Seram RRI Jl Pancasila Jl Denai Jl Perjuangan Mesjid Jl Jati (PDAM Tirtanadi) Jl M.Yamin SH/Gg.Kelambir Jl Negara Jl Pahlawan/Perkasa Jl Utama/Jl Laksana Jl Utama/Cemara Jl Utama/Sadi

160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160

229 183 211 148 117 199 138 178 236 148 111 200 96 199 206 119 89 136 200 123 157 152

206,5 210,7 208,6 210,1 211,2 207,8 212,7 210,2 208,1 210,1 211,7 210,7 216,8 212,9 209,8 212,4 215,2 211,2 210,8 212,5 210,3 211,5

47,29 38,56 44,02 31,09 24,71 41,35 29,35 37,42 49,11 31,09 23,50 42,14 20,81 42,37 43,22 25,28 19,15 28,72 42,16 26,14 33,02 32,15

196 157 259 185 266 175 78 84 211 148 185 188 79 212 138 131 111 169 242 105 118 176

209,3 212,1 205,5 209,8 208,1 210,1 214,1 216,1 209,8 211,3 209,3 209,4 217,9 210,8 212,3 210,8 211,5 210,1 207,5 213,3 212,7 210,2

41,02 33,30 53,22 38,82 55,35 36,77 16,70 18,15 44,27 31,27 38,72 39,37 17,22 44,69 29,30 27,62 23,48 35,51 50,22 22,40 25,10 37,00

154 186 230 133 108 229 164 79 126 159 198 297 151 247 246 142 196 168 222 140 215 134

210,5 211,2 207,4 212,5 213,7 209,5 211,6 215,2 212,5 209,7 210,5 207,2 212,4 208,9 207,7 209,9 210,3 209,1 209,2 210,1 209,4 214,9

32,42 39,28 47,70 28,26 23,08 47,98 34,70 17,00 26,78 33,34 41,68 61,54 32,07 51,60 51,09 29,81 41,22 35,13 46,44 29,42 45,02 28,80

134 122 162 108 113 139 88 79 132 105 114 158 75 152 136 91 91 109 153 85 113 107

0,91 0,92 0,90 0,92 0,92 0,92 0,91 0,90 0,91 0,92 0,92 0,91 0,92 0,92 0,90 0,91 0,91 0,91 0,90 0,91 0,89 0,91

28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49


Jl Jati/Jl Durian Jl Durian Gg.Kacung Jl Lorong Gino G.Kelapa Jl Dorawati Jl Sumatra/Tapanuli Jl Perjuangan Gg.Salam Jl M.Yakub Gg.Setia Jl M.Yakub Gg.Arsad Jl M .Yakub Gg.H.Abdullah Jl M.Yakub (Parit Busuk) Jl Bromo Ujung Jl Seram RRI Jl Pancasila Jl Denai Jl Perjuangan Mesjid Jl Jati (PDAM Tirtanadi) Jl M.Yamin SH/Gg.Kelambir Jl Negara Jl Pahlawan/Perkasa Jl Utama/Jl Laksana Jl Utama/Cemara Jl Utama/Sadi

160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160

229 183 211 148 117 199 138 178 236 148 111 200 96 199 206 119 89 136 200 123 157 152

206,5 210,7 208,6 210,1 211,2 207,8 212,7 210,2 208,1 210,1 211,7 210,7 216,8 212,9 209,8 212,4 215,2 211,2 210,8 212,5 210,3 211,5

47,29 38,56 44,02 31,09 24,71 41,35 29,35 37,42 49,11 31,09 23,50 42,14 20,81 42,37 43,22 25,28 19,15 28,72 42,16 26,14 33,02 32,15

196 157 259 185 266 175 78 84 211 148 185 188 79 212 138 131 111 169 242 105 118 176

209,3 212,1 205,5 209,8 208,1 210,1 214,1 216,1 209,8 211,3 209,3 209,4 217,9 210,8 212,3 210,8 211,5 210,1 207,5 213,3 212,7 210,2

41,02 33,30 53,22 38,82 55,35 36,77 16,70 18,15 44,27 31,27 38,72 39,37 17,22 44,69 29,30 27,62 23,48 35,51 50,22 22,40 25,10 37,00

154 186 230 133 108 229 164 79 126 159 198 297 151 247 246 142 196 168 222 140 215 134

210,5 211,2 207,4 212,5 213,7 209,5 211,6 215,2 212,5 209,7 210,5 207,2 212,4 208,9 207,7 209,9 210,3 209,1 209,2 210,1 209,4 214,9

32,42 39,28 47,70 28,26 23,08 47,98 34,70 17,00 26,78 33,34 41,68 61,54 32,07 51,60 51,09 29,81 41,22 35,13 46,44 29,42 45,02 28,80

134 122 162 108 113 139 88 79 132 105 114 158 75 152 136 91 91 109 153 85 113 107

0,91 0,92 0,90 0,92 0,92 0,92 0,91 0,90 0,91 0,92 0,92 0,91 0,92 0,92 0,90 0,91 0,91 0,91 0,90 0,91 0,89 0,91


IV.5

ANALISA DATA ■ Analisa

Data Hasil Ukur Beban Trafo Lewat Waktu Beban Puncak

( LWBP Mulai Pukul 23.00 – 17.00 WIB )

Untuk Data Trafo Distribusi No.1 ►Persentase beban yang dilayani : Beban =

KVA Beban KVATrafo

x100% =

88 160

x100% = 55 %

►Tegangan sekunder pada saat tidak berbeban adalah : O

Untuk : Cos φ = 0,94 ( φ = 19,95 ); Z (pu) = 4 % ; VS(FL) = 400 V

IV.5

ANALISA DATA ■ Analisa

Data Hasil Ukur Beban Trafo Lewat Waktu Beban Puncak

( LWBP Mulai Pukul 23.00 – 17.00 WIB )


KVA Beban KVATrafo

x100% =

88 160

x100% = 55 %

►Tegangan sekunder pada saat tidak berbeban adalah : O

Untuk : Cos φ = 0,94 ( φ = 19,95 ); Z (pu) = 4 % ; VS(FL) = 400 V 3(V L − L ) 2

3(400V ) 2

Z base

=

Z trafo

= Z ( pu ) xZ base =

I S

=

S

S trafo 3V L− L

=

=

=

160 KVA

3Ω

3Ωx0,04 = 0,12Ω

160 KVA 3.(400V )

= 133,33 A

Dan ; V S ( NL)

= V S ( L − L ) + ( Z trafo ) x ( I S ∠ϕ ) =

V S ( NL)

=

400 + 15,99∠19,95

V S ( NL)

=

415,07∠0,750 Volt

0

=

400V ∠0

0

+ (0,12Ω) x(133,33 A∠19,95

0

)

400 + 15,03 + j5,46 = 415,03 + j 5,46

►Persentase Regulasi Tegangan Transformator Distribusi yaitu : V R

=

V R

=

V S ( NL)

− V S ( FL)

V S ( FL)

X 100% =

415,05 − 400 400

X 100%

3,77%


►Perhitungan Rugi-rugi Daya Pada Jaringan Distribusi : Dari tabel data hasil ukur beban trafo,dengan munggunakan persamaan (4.4) dan (4.5), rugi-rugi daya yang terjadi pada jaringan distribusi adalah : KVA Saluran = SR + S S + S T = 26,92 + 35,88 + 20,11 = 82,91 KVA Dimana besarnya P P dan PS adalah : P P = KVA Saluran x Cos φ = 82,91 x 0,94 = 77,94 KW Dan ; P S = KVA Beban x Cos φ = 88 x 0,94 = 82,72 KW Sehingga besarnya rugi-rugi daya serta persentase rug i-rugi (losses) yang terjadi adalah : P

Losses

= PS - PP = 82,72 KW - 77,94 KW = 4,78 KW

% Losses

=

P S − P P P S

×100% =

82,72 − 77,94 82,72

x100% = 5,78%

►Dengan menggunakan persamaan (4.6), maka efisiensi dari transformator distribusi untuk : Beban = 55 % ; Cos φ = 0,94 ; Pcu = 2000 W ; P i = 400 W ; P Losses = 4,78 KW P out = Beban x KVATrafo x Cos φ = 55 % x 160 KVA x 0,94 = 82,72 KW 2

2

P cu1 = ( Beban ) x P cu = ( 0,55 ) x 2000 W = 605 W P in = P out + P i + P cu1 + P Losses = 82,72 KW + 0,4 KW + 0,605 KW + 4,78 KW = 88,51 KW


Maka efisiensinya adalah : η =

η =

P out P in

X 100 0 0

82,72 88,51

X 100 0 0

η = 93,46 %

Data berikutnya dapat dianalisa dengan cara yang sama, sehingga diperoleh hasilnya pada tabel 4.4 yaitu : Tabel 4.4 Analisa Data Hasil Ukur Beban T ransformator Distribusi 160 KVA Rayon Medan Kota Lewat Waktu Beban Puncak ( LWBP ) No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Kode Trafo MK003 MK006 MK021 MK027 MK431 MK055 MK056 MK429 MK062 MK064 MK083 MK447 MK101 MK104 MK107 MK396 MK115 MK117 MK150 MK158 MK163 MK165 MK184 MK195 MK199

Beban LWBP (%)

55 28 29 61 35 43 60 23 58 30 56 29 59 56 41 55 40 16 41 25 49 33 56 34 19

P Losses (KW) 4,78 1,93 2,86 5,01 3,28 3,37 4,98 1,40 4,67 2,67 4,66 2,16 4,58 4,68 3,16 4,86 2,94 0,84 3,57 1,65 3,93 2,54 4,22 2,81 1,03

% 5,78 4,62 6,69 5,55 6,23 5,25 5,64 4,10 5,40 5,98 5,57 4,89 5,24 5,53 5,12 5,94 4,88 3,54 5,75 4,44 5,42 5,31 5,05 5,50 3,70

VR % 3,77 3,81 3,73 3,73 3,77 3,73 3,70 3,81 3,77 3,73 3,73 3,77 3,73 3,73 3,81 3,77 3,77 3,81 3,77 3,73 3,73 3,70 3,77 3,73 3,73

η % 93,46 94,47 92,64 93,65 93,05 93,92 93,54 94,82 93,83 93,21 93,61 94,11 93,92 93,59 94,11 93,37 94,27 94,96 93,47 94,46 93,81 93,89 94,13 93,63 94,46 65 Universitas Sumatera Utara

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

MK562 MK216 MK217 MK219 MK221 MK223 MK564 MK228 MK231 MK232 MK233 MK234 MK241 MK489 MK243 MK249 MK405 MK269 MK271 MK287 MK289 MK326 MK328 MK329

60 48 57 53 51 38 52 51 33 31 52 38 47 58 30 54 40 38 50 43 46 42 41 40

■ Analisa

4,38 3,76 4,82 4,60 0,90 2,93 3,79 4,52 2,50 2,44 4,62 3,79 4,64 4,48 2,47 3,86 3,28 2,71 4,31 4,28 4,15 4,03 3,46 3,71

4,96 5,32 6,82 5,76 1,20 5,11 4,91 5,93 5,06 5,35 5,99 6,65 6,58 5,18 5,60 4,83 5,45 5,06 5,87 6,67 6,05 6,47 5,72 6,17

3,70 3,73 3,70 3,77 3,73 3,77 3,73 3,73 3,81 3,73 3,73 3,81 3,77 3,73 3,77 3,73 3,77 3,77 3,73 3,73 3,77 3,73 3,73 3,77

94,14 93,92 93,46 93,48 97,66 94,04 94,24 93,31 94,15 93,84 93,30 92,80 92,81 93,96 93,67 94,32 93,77 94,38 93,46 92,68 93,29 92,90 93,56 93,14

Data Hasil Ukur Beban Trafo Waktu Beban Puncak

( WBP Mulai Pukul 18.00 – 22.00 WIB )


KVA Beban KVATrafo

x100% =

134 160

x100% = 84 %

►Tegangan sekunder pada saat berbeban adalah : O

Untuk : Cos φ = 0,90 ( φ = 25,84 ); Z (pu) = 4 % ; VS(FL) = 400 V Z base

=

3(V L − L ) 2 S

=

3(400V ) 2 160 KVA

=

3Ω


Z trafo

I S

=

= Z ( pu ) xZ base =

S trafo 3V L− L

=

3Ωx0,04 = 0,12Ω

160 KVA 3.(400V )

= 133,33 A

Dan ; V S ( NL)

= V S ( L − L ) + ( Z trafo ) x( I S ∠ϕ ) =

V S ( NL)

=

400 + 15,99∠25,84 0

V S ( NL)

=

414,45∠0,96 Volt

=

400V ∠0

0

+ (0,12Ω) x(133,33 A∠25,84

0

)

400 + 14,39 + j 6,97 = 414,39 + j 6,97

0

►Persentase Regulasi Tegangan Transformator Distribusi yaitu : V R

=

V R

=

V S ( NL)

− V S ( FL)

V S ( FL)

X 100% =

414,45 − 400 400

X 100%

3,61%

►Perhitungan Rugi-rugi Daya Pada Jaringan Distribusi : Dari tabel data hasil ukur beban trafo,dengan munggunakan persamaan (4.4) dan (4.5), rugi-rugi daya yang terjadi pada jaringan distribusi adalah : KVA Saluran = SR + S S + S T = 39,42 + 53,11 + 29,95 = 122,48 KVA Dimana besarnya P P dan PS adalah : P P = KVA Saluran x Cos φ = 122,48 x 0,90 = 110,23 KW Dan ; P S = KVA Beban x Cos φ = 134 x 0,90 = 120,60 KW


Sehingga besarnya rugi-rugi daya serta persentase rug i-rugi (losses) yang terjadi adalah : P

Losses

= PS - PP = 120,60 KW - 110,23 KW = 10,37 KW

% Losses

=

P S − P P P S

×100% =

120,60 − 110,23 120,60

x100% = 8,60%

►Dengan menggunakan persamaan (4.6), maka efisiensi dari transformator distribusi untuk : Beban = 84 % ; Cos φ = 0,90 ; Pcu = 2000 W ; P i = 400 W ; P Losses = 10,37 KW P out = Beban x KVATrafo x Cos φ = 84 % x 160 KVA x 0,90 = 120,96 KW 2

2

P cu1 = ( Beban ) x P cu = ( 0,84 ) x 2000 W = 1411 W P in = P out + P i + P cu1 + P Losses = 120,96 KW + 0,4 KW + 1,411 KW + 10,37 KW = 133,14 KW Maka efisiensinya adalah : η =

η =

P out P in

X 100 0 0

120,96 133,14

X 100 0 0

η = 90,85 %

Data berikutnya dapat dianalisa dengan cara yang sama, sehingga diperoleh hasilnya pada tabel 4.5 yaitu :


Tabel 4.5 Analisa Data Hasil Ukur Beban T ransformator Distribusi 160 KVA Rayon Medan Kota Waktu Beban Puncak ( WBP ) No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Kode Trafo MK003 MK006 MK021 MK027 MK431 MK055 MK056 MK429 MK062 MK064 MK083 MK447 MK101 MK104 MK107 MK396 MK115 MK117 MK150 MK158 MK163 MK165 MK184 MK195 MK199 MK562 MK216 MK217 MK219 MK221 MK223 MK564 MK228 MK231 MK232 MK233 MK234

Beban WBP (%)

84 55 44 86 64 61 55 73 82 52 79 53 69 65 68 98 57 34 52 44 76 43 58 57 42 96 81 84 76 101 68 71 87 55 50 83 66

P Losses (kW) 10,37 5,69 5,47 11,49 7,50 7,28 6,56 9,18 9,92 6,52 10,96 6,91 7,88 8,58 8,54 13,41 6,79 4,23 6,48 4,69 10,56 4,17 7,08 7,14 4,74 14,16 11,64 12,08 9,99 15,35 9,04 9,07 11,87 6,60 5,79 10,77 8,56

% 8,60 7,27 8,59 9,32 8,12 8,43 8,20 8,53 8,41 8,63 9,66 9,03 8,05 9,07 8,79 9,55 8,20 8,70 8,49 7,36 9,62 6,90 8,37 8,62 7,90 10,06 9,95 9,91 8,90 10,53 9,10 8,72 9,28 8,24 8,14 8,97 8,86

VR % 3,61 3,58 3,65 3,61 3,61 3,58 3,65 3,70 3,61 3,65 3,61 3,61 3,58 3,65 3,61 3,61 3,65 3,61 3,70 3,65 3,61 3,58 3,65 3,65 3,65 3,70 3,61 3,65 3,70 3,61 3,70 3,70 3,70 3,65 3,61 3,65 3,70

η % 90,85 92,12 91,10 90,26 91,36 91,16 91,37 90,98 91,01 9103 90,02 90,65 91,41 90,59 90,84 89,97 91,37 90,97 91,16 92,12 90,03 92,53 91,20 91,02 91,76 89,60 89,73 89,80 90,64 89,10 90,61 90,89 90,28 91,32 91,50 90,59 90,81 69 Universitas Sumatera Utara

38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

MK241 MK489 MK243 MK249 MK405 MK269 MK271 MK287 MK289 MK326 MK328 MK329

71 99 47 95 85 57 57 68 96 53 71 67

9,29 13,60 4,51 12,27 11,15 7,54 6,51 8,77 12,76 6,41 8,78 8,23

8,85 9,46 6,54 8,77 9,10 9,11 7,86 8,84 9,27 8,29 8,73 8,45

3,70 3,65 3,70 3,70 3,61 3,65 3,65 3,65 3,61 3,65 3,58 3,65

90,71 90,03 92,82 90,62 90,40 90,62 91,65 90,74 90,21 91,28 90,85 91,10

Dengan menjumlahkan seluruh rugi-rugi daya yang terjadi pada tiap-tiap trafo distribusi pada saat Waktu Beban Puncak (Pukul 18.00 - 22.00 WIB) dan Lewat Waktu Beban Puncak (Pukul 23.00 – 17.00 WIB ), maka didapat total rugi-rugi daya seluruh trafo distribusi 160 KVA yang terjadi dalam waktu 24 jam sehari pada tahun 2007 (lama pengukuran beban seluruh trafo distribusi 08 Juni 2007 – 09 Nopember 2007) adalah : P Total = P Losses LWBP + PLosses WBP = 171,01 KW + 426,88 KW = 14.349,36 KWh ≈ 14.345,4 KWh ≈ 14,4 MWh Jika besar Tarif Dasar Listrik (TDL) pada saat ini ada lah Rp.650,-/ KWh, maka kerugian yang terjadi pada tahun 2007 adalah : 

Per Hari

: Rp.650,-/KWh x 14.345,4 KWh = Rp. 9.324.510,-



Per Bulan

: Rp.650,-/KWh x 14.345,4 KWh x 30 = Rp. 279.735.300,-



Per Tahun

: Rp.650,-/KWh x 14.345,4 KWh x 365 = Rp. 3.403.446.150,-


Dari tabel 4.4 dan tabel 4.5 analisa data hasil ukur beban transformator distribusi yang dilakukan, maka dapat dibuat grafik sebagai berikut :

Karakteristik Pembebanan 120

100

) % ( n a b e B

80

LWBP 60 WBP

40

20

0 1

4

7

10 13 16 1 9 22 25 2 8 31 34 3 7 40 4 3 46 4 9

Trafo Distribusi 160 KVA

Gambar 4.1 Kurva Karakteristik Pembebanan Transformator Distribusi LWBP dan WBP


Rugi-Rugi Daya 18 16 14

) 12 W k ( 10 s e s 8 s o l P 6

LWBP WBP

4 2 0 1

4

7

10 13 1 6 19 2 2 25 28 3 1 34 3 7 40 4 3 46 4 9


Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Plosses Trafo Distribusi pada WBP dan LWBP

Regulasi Tegangan (VR) 3.85 3.8 3.75

) 3.7 % ( 3.65 R V

LWBP W BP

3.6

3.55 3.5 3.45 1

5

9

13 17

21 25 29

33 37

41 45

49


Gambar 4.3 Grafik Perbandingan VR Trafo Distribusi pada WBP dan LWBP


Efisiensi 100 98 96

) % ( i s n e i s i f E

94 LWBP

92

WBP 90 88 86 84 1

5

9

13 17 21 25 29 33 37 41 45 49


Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Efisiensi Trafo Distribusi Pada WBP dan LWBP


Pembebanan Transformator

Recommend Documents