menambah kerugian daya berupa panas lebih. Ada 3 pengaruh yang ditimbulkan
itas transformator hanya untuk kVA beban yang dibutuhkan, rus harmonik dapat mengakibatkan arus rms trafo menjadi lebih besar dari
rms menyebabkan rugi-rugi pada penghantar juga be
bertambahnya rugi-rugi inti yang sebanding terhadap kuadrat arus beban rms dan ku
eddy karena harmonik berpengaruh nyata pada tem eratur kerja transformator . Hal ini akan dapat terlihat pada besar rugi-
rugi da at
aan :
P
CE
= Σ I
h 2
x h
2
P
EC-R
........................................................ 3.7
an
h
= Arus rms harmonik ke_n gi arus Eddy
c.Rugi-Rugi inti.
oleh panas lebih tersebut pada transformator yaitu :
a. Arus RMS.
Jika kapas a
kapasitasnya. Meningkatnya arus rtambah.
b. Rugi - Rugi Arus Eddy P
ce
Rugi arus eddy perlu diamati karena distorsi arus beban relatif lebih tinggi. Dengan adanya arus frekuensi harmonik lebih tinggi menyebabkan
adrat frekuensi. Konsentrasi arus eddy lebih tinggi pada ujung-ujung belitan transformator karena efek kerapatan medan magnet bocor pada kumparan.
Bertambahnya rugi-rugi arus p
ya nyata Watt akib arus Eddy ini. Besarnya rugi-rugi total arus eddy
dinyatakan dengan suatu persam
Dim a :
I P
EC-R
= Faktor ru h
= Angka harmonik
Universitas Sumatera Utara
Peningkatan rugi
inti yang disebabkan oleh harmonisa bergantung pada
pengaruh harmonisa pada tegangan yang diberikan dan rancangan dari inti trafo. emak
minasi inti. Peningkatan rugi inti karena harmonisa tidak sekritis dua rugi-rugi di atas.
S in besar distorsi tegangan maka semaikn tinggi pula eddy current di
la
Universitas Sumatera Utara
ANALISA PENGARUH HARMONISA PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
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 400230 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. Perkembangan pemakaian alat-alat semikonduktor atau yang dikenal
dengan beban non linear pada masa kini menimbulkan cacat gelombang pada sistem distribusi, yang dikenal dengan harmonisa, yaitu harmonisa arus dan
harmonisa tegangan. Adanya harmonisa ini pada trafo menimbulkan pengaruh pada transformator itu sendiri, yaitu terhadap rugi-rugi dan terhadap derating dari
transformator tersebut. Semakin tingginya nilai dari harmonisa arus dan tegangan ini menimbulkan bertambahnya rugi-rugi pada transformator tersebut. Oleh sebab
BAB IV
Universitas Sumatera Utara
itu maka perlu dilakukan pengukuran harmonisa arus dan tegangan pada
at peng
IV.2.1 Perhitungan Arus Beban Penuh dan Arus Hubung Singkat
transformator distribusi untuk mengetahui seberapa besar pengaruhnya.
IV.2 PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN DALAM PERHITUNGAN
Persamaan-persamaan yang digunakan dalam menganalisa untuk melih aruh harmonisa pada transformator distribusi adalah sebagai berikut :
V
. 3
S I
FL
……………………………..
4.1
D an
I
FL
= arus beban penuh A S = daya semu transformator kVA
tegangan sisi se
im
a :
V = kunder transformator kV
V Z
S I
SC
. 3
. 100
.
............................................... 4.2
D an
I
SC
= arus hubung singkat A
rafo dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Pem
im a :
S = data semu transformator V = Tegangan sisi sekunder transformator kV
IV.2.2 Perhitungan Pembebanan Pada Trafo
Pembebanan pada t bebanan =
100 x
I
fund
………… I
FL
…………………. 4.3
Dimana :
I fund = arus Fundamental. Nominal I
FL
= arus full load
Universitas Sumatera Utara
IV.2.3 Perhitungan Analisa THD Total Harmonic Distortion Untuk menganalisa THD ini, dipakai standar IEEE 519 ”Recommended
Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems
“.Analisa THD ini ada dua macam, yaitu THD Arus dan THD Tegangan. Untuk THD arus, harusa lebih dahulu dicari rasio IscI
L
untuk mengetahui apakah THD yang ada melebihi standar atau tidak. Nilai Isc dihitung dengan menggunakan
rumus pada Persamaan 4.2, sedangkan nilai I
L
diperoleh dari dat pengukuran. Dan untuk THD tegangan dapat dilihat berdasarkan tegangan sistem yang dipakai,
aitu dibawah 69 kV.
eban trafo dalam per unit, dapat ditentuka
LL
= I
h 2
+ Σ I
h 2
x h
2
P
EC-R
p.u ......................................... 4.4
imana:
-R
arus Eddy
I
h
= arus harmonik
2
sedangkan Σ I
h
x h
2
P
EC-R
erupakan komponen rugi arus Eddy dalam p.u.
Untuk mencari faktor rugi arus Eddy dapat dilihat pada tabel dibawah ini y
IV.2.4 Perhitungan Load Loss P
LL
Transformator
Untuk menghitung load loss Rugi-rugi B n dengan rumus sebagai berikut :
P Σ
d P
EC
= faktor rugi – rugi h
= angka harmonik
Σ I
h 2
merupakan komponen rugi I R dalam p.u,
2
m
Universitas Sumatera Utara
.1 . Nilai da
Vol ge
Tabel 4 ri P
EC_R
Type MVA ta
P
EC-R
Dry 1
1.5 1.5
2.5
480 V LV 9 – 15
5kV HV 15 kV HV
3 - 8 12 - 20
1
Oil - filled 2.5 - 5
480 V LV 1 – 5
5 480 V LV
9 – 15
erjadinya harmonisa engan rugi-rugi transformator setelah terjadinya harmonisa.
ATA HARMONISA
pada siang
IV.2.5 Perhitungan Pertambahan Rugi-Rugi Transformator
Perhitungan ini dilakukan dengan menghitung rugi-rugi total pada transformator dengan cara menjumlahkan rugi-rugi sebelum t
d
IV.3 METODE PENGAMBILAN D TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
Metode pengambilan data dilakukan dengan cara melakukan pengukuran di lapangan pada setiap transformator distribusi yang ada di cabang medan ada
2711 buah Transformator Distribusi terkususnya daerah medan kota dan sekitarnya ada 569 buah Transformator Distribusi. Pengukuran dilakukan pada
5 buah transformator distribusi milik cabang Medan yang mewakili beberapa jenis Konsumen Pusat Kota, Perumahan Mewah, Perumahan Biasa, Pusat
perbelanjaan, Daerah Bisnis Usaha. Waktu pengukuran dilakukan hari antara pukul 11.00 – 15.00 WIB, tertanggal 19-21 Agustus 2009.
Pengukuran kandungan harmonik disetiap Transformator Distribusi dilakukan pada setiap phasa R, S, T dengan menggunakan Alat ukur yang
Universitas Sumatera Utara
dinamakan dengan power quality analyzer. Power quality analyzer yang digunakan adalah power quality analyzer fluke 435 ditunjukkan pada Gambar
4.1. Alat ini digunakan untuk mengukur besarnya arus, tegangan dan kandungan armonik pada transformator Distribusi
Gambar 4.1 Power Quality Analyzer Fluke 435
V.3.1 Data Teknis Power Quality Analyzer Fluke 435
al Data dari power quality analyzer dapat diuraikan dibawah ini.
phases + neutral : 1000 Vrms 6 kV peak
mpsHerz pada power quality analyzer fluke 435 dapat ilihat pada Tabel 4.2
h
I
Technical data
Technic
Input
Number : 4 voltage and current 3
Maximum voltage
VoltAmpsHerz
Technical data VoltA d
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.2 Tehnical data VoltAmp
Measu Accu
sHerz rement range
racy Vrms AC + DC
1 ... 1000 V 0.1 of Vnom
Vpeak 1 ... 1400 V
5 of Vnom Crest factor, voltage
1.0 ... 2.8 ±5
Arms AC + DC 0 ... 20 kA
±0.5 ± 5 counts Apeak
0 ... 5.5 kA 5
Crest factor, A 1 ... 10
±5 Hz 50 Hz nominal
42.50 ... 57.50 Hz ±0.01 Hz
Universitas Sumatera Utara
menunjukkan technical data harmonics pada power quality analyzer Fluke 435.
Tabel armoni
Measurement range Acc
Harmonics
Tabel 4.3
4.3 Tehnical data H cs
uracy Vrms
0.0 … 1000 V
±0.05 of nominal
voltage Arms
0.0 … 4000 mV x clamp
±5 ± 5 counts scaling
Watts Depend
caling
and voltage
±5 ± n x 2 or reading,
± 10 counts
s on clamp s
DC voltage 0.0 … 1000 V
±0.2 of nominal voltage THD
0.0 … 100.0
±2.5 V and A ± 5
Watt Hz
0 … 3500 Hz ± 1 Hz
Phase angle
-360º ... +360º ± n × 1.5º
Mechanical General Specifications
mm
hock Vibration : 30 g 3 g according to MIL-PRF-28800F Class 2
Size : 256 x 169 x 64
Weight :
1.1 kg
S
IV.3.2 Rangkaian Pengukuran pada Trafo Distribusi
Rangkaian pengukuran kandungan arus dan tegangan harmonik disetiap phasa transformator R,S,T diperlihatkan pada Gambar 4.4, dimana masing –
masing phasa dihubungkan ke power quality analyzer fluke 435, pada Gambar 4.2
Universitas Sumatera Utara
menunjukkan gambar Trafo tiang, sedangkan Gambar 4.3 menunjukkan pengukuran kandungan harmonisa pada trafo tiang.
Gambar 4.2 Transformator Tiang
Gambar 4.3 Pengukuran kandungan Harmonisa pada sisi sekunder trafo tiang
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4 Rangkaian Pengukuran pada transformator phasa
IV.4 DATA HASIL PENGUKURAN HARMONIK PADA TRANSFORMATOR
Hasil pengukuran harmonik pada 5 buah transformator distribusi pada 5 daerah yang mewakili konsumen pelanggan PLN cabang medan, rayon Medan
Kota, dapat dilihat sebagai berikut :
1.Daerah Krakatau, Jalan Sidorukun.
Spesifikasi trafo Distribusi
1. Buatan Pabrik
: Sintra
2. Tipe
: OUTDOOR 3.
Daya : 160
kVA 4.
Tegangan Kerja :
20kV 400 V 5.
Arus : 4.62-231
A 6.
Hubungan : Yzn5
7. Impendansi
: 4
8. Trafo
: 1 x 3 phasa
9. Pendinginan
: ONAN
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.4 Data Hasil pengukuran pada Transformator Phasa Tegangan
volt Arus
A Daya
Aktif kW
Daya Nyata
kVA Cos
φ V THD
ITHD
R 216 134
27.4 30.3
0.9 1.9 10.2 S
217.6 157 34.2 35.2 0.96 1.9 8.7 T
215.7 132 26.0 27.9 0.95 1.9 8.1
Tabel 4.5 Data Kandungan Harmonisa Arus pada Transformator Phasa
Harmonik ke : IHD
Arus A
3 9.8 13.32
5 2.4 3.20
R 7 1.5
2.10 3 8.3
13.30 5 1.7
2.67 S
7 1.9 2.90
3 7.7 16.60
5 1.9 2.50
T 7 1.6
2.11 3 182.0
113.5 5 9.5 5.9
Netral
7 4.5 2.8
Tabel 4.6 Data Hasil pengukuran Harmonisa Tegangan pada Transformator
Phasa VTHD Pengukuran
R 1.9
S
1.9
T 1.9
2. Kompleks Perumahan Mewah Tanjung Sari pasar 2, komplek TPI
Spesifikasi trafo Distribusi
1. Buatan Pabrik
: Morawa
2. Tipe
: OUTDOOR 3.
Daya : 250
kVA 4.
Tegangan Kerja :
20 kV 400 V 5.
Arus : 7.2-361
A 6.
Hubungan : Yzn5
7. Impendansi
: 4
8. Trafo
: 1 x 3 phasa
9. Pendinginan
: ONAN
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.7 Data Hasil pengukuran pada Transformator Phasa Tegangan
volt Arus
A Daya
Aktif kW
Daya Nyata
kVA Cos
φ V THD
ITHD
R 205.2 125 24.5 25.7 0.96 1.6 10.8
S 205.5 219 42.1 43.5 0.97 1.8 10.4
T 205.4 204 40.3 41.8 0.96 1.6 8.03
Tabel 4.8 Data Kandungan Harmonisa Arus pada Transformator Phasa Harmonik
ke :
IHD Arus A
3 9.9 12.37
5 3.7 4.62 R
7 2.6 3.2 3 9.7 21.2
5 3.1 6.78 S
7 2.2 4.818
3 7.6 15.5 5 1.9 3.87
T 7 1.8 3.67
3 64.8 53.13
5 2.3 1.88
Netral In =82
THD =155.7 7 2.0 1.64
Tabel 4.9 Data Hasil pengukuran Harmonisa Tegangan pada Transformator
Phasa VTHD Pengukuran
R 1.6
S
1.8
T 1.6
3.Kompleks bisnis, Jalan Dr. Mansur
Spesifikasi trafo Distribusi
1. Buatan Pabrik
: Morawa
2. Tipe
: OUTDOOR 3.
Daya : 200
kVA 4. Tegangan Kerja
: 20 kV400 V
5. Arus
: 5.78-289 A
6 Hubungan :
Yzn5 7. Impendansi
: 4
8. Trafo :
1 x 3 phasa 10.
Pendinginan :
ONAN
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.10 Data Hasil pengukuran pada Transformator Phasa Tegangan
volt Arus
A Daya
Aktif kW
Daya Nyata
kVA Cos
φ V THD
ITHD
R 212.5 247 52.7 53.3 0.98 2.5 13.12
S 213.0 180 36.4 37.3 0.97 2.2 12.81
T 212.0 172 35.3 34.3 0.98 1.9 12.53
Tabel 4.11 Data Kandungan Harmonisa Arus pada Transformator Phasa
Harmonik ke : IHD
Arus A
3 12.4 30.62
5 3.7 9.13
R 7 2.2
5.43 3 11.8
21.24 5 4.2
7.56 S
7 2.7 4.86
3 11.6 19.95
5 3.6 6.19
T 7 3.1
5.33 3 10.8
11.66 5 4.4
4.75
Netral In= 108
THD= 66.5 7 3.6
3.88
Tabel 4.12 Data Hasil pengukuran Harmonisa Tegangan pada Transformator
Phasa VTHD Pengukuran
R 2.5
S
2.2
T 1.9
4.
Kompleks Pusat Perbelanjaan, Petisah Tengah, Jalan Nibung Raya
Spesifikasi trafo Distribusi
1. Buatan Pabrik
: Starlite
2. Tipe
: OUTDOOR 3.
Daya : 250
kVA
Universitas Sumatera Utara
4. Tegangan Kerja :
20 kV400 V 5.
Arus : 4.1-230
A 6 Hubungan
: Dyn5
7. Impendansi :
4 8. Trafo
: 1 x 3 phasa
11. Pendinginan
: ONAN
Tabel 4.13 Data Hasil pengukuran pada Transformator Phasa Tegangan
volt Arus
A Daya
Aktif kW
Daya Nyata
kVA Cos
φ V THD
ITHD
R 196 283
50.7 54.3
0.98 2.2
19.0
S 196 270
40.4 35.3
0.97 2.3
24.78
T 197 239
37.3 34.3
0.98 2.1
17.9
Tabel 4.14 Data Kandungan Harmonisa Arus pada Transformator Phasa
Harmonik ke : IHD
Arus A
3 18,2 51.5
5 4,3 12.16
R 7 3,6
10.18 3 22,7
61.29 5 1,0 2.7
S 7 9,9
26.73 3 15,1
36.08 5 4,5
10.75
T 7 8,5
20.30 3 336,1
208.38 5 47,8
29.6
Netral In=62
THD= 67,2 7 54,1
33.5
Tabel 4.15 Data Hasil pengukuran Harmonisa Tegangan pada Transformator
Phasa VTHD Pengukuran
R
2.2
S 2.3
T 2.0
Universitas Sumatera Utara
5.
Kompleks Pusat Kota,Jl. K.H. Zainul Arifin
Spesifikasi trafo Distribusi
1. Buatan Pabrik
: Stran
2. Tipe
: OUTDOOR 3.
Daya : 100
KVA 4. Tegangan Kerja
: 20 kV 400V
5. Arus
: 3.1-186 A
6 Hubungan :
Dyn5 7. Impendansi
: 4
8. Trafo :
1 x 3 phasa 12.
Pendinginan :
ONAN
Tabel 4.16 Data Hasil pengukuran pada Transformator Phasa Tegangan
volt Arus
A Daya
Aktif kW
Daya Nyata
kVA Cos
φ V THD
ITHD
R 223 115.2 24 25 0.94 2.4 12.17
S 224 112 23 26 0.92
2.2 17.66
T 221 120 24 26 0.92
2.4 17.55
Tabel 4.17 Data Kandungan Harmonisa Arus pada Transformator Phasa
Harmonik ke : IHD
Arus A
3 10.7 12.32
5 5.3 6.10
R 7 2.4
2.76 3 13.9
15.56 5 8.6 9.6
S 7 6.7 7.5
3 12.4 14.48
5 10.2 12.24
T 7 7.1
8.52 3 58.1
36.26 5 10.6
6.61
Netral In=62.41
THD= 66,01
7 8.1 5.05
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.18 Data Hasil pengukuran Harmonisa Tegangan pada Transformator
Phasa VTHD Pengukuran
R 2.4
S
2.2
T 2.4
75
Universitas Sumatera Utara
IV.5 ANALISA DATA 1.
