Studi Penentuan Jumlah Tap Trafo Distribusi 20 KV (Studi Aplikasi Pt.Morawa Elektrik Transbuana)

STUDI PENENTUAN JUMLAH TAP TRAFO DISTRIBUSI 20 KV (Studi Aplikasi PT.Morawa Elektrik Transbuana)

oleh :

NAMA : EKO RINAL P SIMAMORA NIM : 050402029

Tugas ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk Memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

STUDI PENENTUAN JUMLAH TAP TRAFO DISTRIBUSI 20 KV (Studi Aplikasi PT.Morawa Elektrik Transbuana)

oleh :

NAMA : EKO RINAL P SIMAMORA NIM : 050402029

Tugas ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk Memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Diketahui Oleh : Disetujui Oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro Dosen Pembimbing

Ir.Surya Tarmizi Kasim M.Si Ir.Panusur SM. L.Tobing Nip. 195405311986011002 Nip. 101100314510057

Abstrak

Salah satu masalah yang terdapat dalam sistim tenaga listrik adalah perubahan atau penurunan tegangan yang diakibatkan pusat-pusat pembangkit tenaga listrik berada jauh dari pusat beban, hal ini mengakibatkan kerugian yang cukup besar dalam penyaluran daya listrik. Kerugian tersebut disebabkan oleh saluran yang cukup panjang. Sehingga dalam penyaluran daya listrik melalui transmisi maupun distribusi akan mengalami tegangan jatuh (drop Voltage) sepanjang saluran yang dilalui. Ada beberapa cara yang dilakukan untuk memperbaiki jatuh tegangan, salah satunya dengan pemasangan tapping pada transformator distribusi.

Tapping transformator dapat dibuat tipe onload maupun tipe offload.Tapping ini dibuat pada sisi tegangan tinggi. Mengubah posisi tapping sama dengan mengubah jumlah belitan primer dan dikendalikan oleh tap changer. Perubahan jumlah belitan akan mempengaruhi rasio perbandingan belitan transformator. Perubahan rasio perbandingan belitan ini menyebabkan perubahan tegangan pada sisi tegangan tinggi sementara tegangan rendahnya konstan. Dalam tugas akhir ini akan dibahas mengenai penentuan jumlah tap transformator tipe off load dalam menunjang pengoprasian transformator untuk menjaga kestabilan tegangan agar masih pada batas yang ditentukan.

KATA PENGANTAR

Pujian dan ucapan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala kasihnya yang menyertai penulis setiap saat selama perkuliahan., dalam pelaksanaan penelitian tugas akhir ini, dan saat penyusunan laporan tugas akhir.

Tugas akhir ini merupakan bagian kurikulum yang harus di selesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, penulis berjudul :

STUDI PENENTUAN JUMLAH TAP TRAFO DISTRIBUSI 20 KV (Studi Aplikasi PT.Morawa Elektrik Transbuana)

Penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada orang tua saya, Jamin Simamora dan Ibunda Tercinta Erlina Barus yang telah membesarkan, mendidik dan terus membimbing serta mendoakan saya. Juga rasa sayang kepada adek saya Paska Yeni Maharani Simamora, dan kepada abang saya T.Ewa G Simamora, Rendo N.D Simamora dan juga kepada Keluarga Besar Simamora.

Dalam kesempatan ini, penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir.Panusur SM.L.Tobing, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir.A.Rachman Hasibuan selaku dosen Wali penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan.

3. Bapak Ir.Surya Tarmizi Kasim,Msi selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Rahmat Fauzi, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.

4. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU.

5. Teman-teman angkatan ’05 Teknik Elektro USU, Colin, Rigos, Richard Apra, Jonson, Darwin Bolon, Wosvi, Dansem, dan lain-lain yang tak dapat penulis sebutkan satu persatu.

6. Kekasihku tercinta Yosefin Christyanti Lubis.

7. Dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Akhir kata, tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak kesalahan dan kekurangan, namun penulis tetap berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi pengembangan selanjutnya.

Medan, April 2011

DAFTAR ISI

ABSTRAK………..( i )

KATA PENGANTAR ... ( ii )

DAFTAR ISI ... ( iv )

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 6

1.2 Tujuan Penulisan ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Manfaat penulisan ... 3

1.5 Metode dan Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TRANSFORMATOR 2.1 Umum ... 6

2.2 Konstruksi Transformator ... 7

2.3 Prinsip Kerja Transformator ... 9

2.3.1 Keadaan Transformator Tanpa Beban... .. ...11

2.3.2 Keadaan Transformator Berbeban... ... ....13

2.4 Rangkaian Ekivalen Transformator ... 14

2.4.1 Pengukuran Beban nol... ... ...17

2.4.2 Pengukuran Hubung Singkat... ... ...17

2.5.1 Rugi Tembaga (Pcu)... ... ...18

2.5.2 Rugi Besi (Pi)...19

2.5.3 Efisiensi...20

BAB III TAPPING DAN TAP CHANGER 3.1 Tapping Transformator ... 21

3.1.1 Umum ... 21

3.1.2 Prinsip Kerja Tapping ... 21

3.2 Jenis Tap Changer ... 25

3.2.1 Tap Changer Tanpa Beban (Off Load Tap Changer)... 25

3.2.2. Tap Changer Berbeban (On Load Tap Changer) ... 27

3.3 Variasi Tegangan Tapping ... 32

3.4 Jatuh Tegangan... 34

3.4.1 Pengaruh Jatuh Tegangan ... 34

3.4.2 Konsep Dasar Perhitungan Jatuh Tegangan ... 35

BAB IV PENENTUAN JUMLAH TAP TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 20 Kv 4.1 Umum ... 39

4.2 Analisa Pemilihan Tap Trafo Distribusi 20 kV ... 39

4.3 Penentuan Jumlah Tap Transformator ... 44

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 48

Abstrak

Salah satu masalah yang terdapat dalam sistim tenaga listrik adalah perubahan atau penurunan tegangan yang diakibatkan pusat-pusat pembangkit tenaga listrik berada jauh dari pusat beban, hal ini mengakibatkan kerugian yang cukup besar dalam penyaluran daya listrik. Kerugian tersebut disebabkan oleh saluran yang cukup panjang. Sehingga dalam penyaluran daya listrik melalui transmisi maupun distribusi akan mengalami tegangan jatuh (drop Voltage) sepanjang saluran yang dilalui. Ada beberapa cara yang dilakukan untuk memperbaiki jatuh tegangan, salah satunya dengan pemasangan tapping pada transformator distribusi.

Tapping transformator dapat dibuat tipe onload maupun tipe offload.Tapping ini dibuat pada sisi tegangan tinggi. Mengubah posisi tapping sama dengan mengubah jumlah belitan primer dan dikendalikan oleh tap changer. Perubahan jumlah belitan akan mempengaruhi rasio perbandingan belitan transformator. Perubahan rasio perbandingan belitan ini menyebabkan perubahan tegangan pada sisi tegangan tinggi sementara tegangan rendahnya konstan. Dalam tugas akhir ini akan dibahas mengenai penentuan jumlah tap transformator tipe off load dalam menunjang pengoprasian transformator untuk menjaga kestabilan tegangan agar masih pada batas yang ditentukan.

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Dalam istilah elektro, transformator adalah suatu alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik dengan frekuensi yang sama. Perubahan energi listrik yang terjadi adalah perubahan tegangan dan arus. Pada transformator suplai tegangan dan arus yang dipakai adalah tegangan dan arus bolak-balik ( AC). Sedangkan tegangan dan arus searah (DC) tidak dapat dikonversikan oleh transformator.

Dalam aplikasinya di lapangan transformator yang paling banyak dipergunakan adalah Transformator distribusi. Pada umumnya jenis transformator yang dipergunakan sebagai Transformator distribusi adalah transformator tiga fasa, karena suplai tegangan dan arus yang masuk dari pembangkit tenaga listrik adalah tegangan dan arus tiga fasa.

Sistem tenaga listrik memiliki empat unsur utama yaitu; pembangkit tenaga listrik, saluran transmisi, saluran distribusi dan beban atau disebut juga sebagai pengguna tenaga listrik. Perkembangan sistem kelistrikan saat ini telah mengarah pada peningkatan efisiensi dan mutu tegangan dalam penyaluran energi listrik. peningkatan efisiensi dan mutu tersebut dapat dimulai dari pembangkitan, transmisi dan distribusi.

Pada sisi distribusi, peningkatan efisiensi dapat dilakukan dengan cara mengurangi terjadinya jatuh tegangan pada saluran dan memberikan tingkat tegangan

yang aman bagi peralatan pelanggan. Besarnya tegangan yang diterima oleh konsumen listrik tidaklah sama, hal ini terjadi karena adanya impedansi dari jaringan. Oleh karena itu, jatuh tegangan selalu ada pada setiap bagian dari sistem tenaga, mulai dari sumber sampai ke pelanggan. Jatuh tegangan berbanding lurus dengan besarnya arus dan sudut phasanya, yaitu arus yang mengalir di seluruh sistem tenaga. Dengan pemasangan tap changer pada sistem maka tegangan pengirim dapat dinaikkan maupun diturunkan sesuai dengan keadaan beban. Oleh karena itu, pada titik terjauh beban penerimaan tidak akan mengalami terlalu banyak penurunan tegangan. Akibat tegangan pengirim dinaikkan maka pada titik beban terdekat dengan sumber akan menerima tegangan yang lebih tinggi dibandingkan dengan titik beban yang jauh dari sumber. Oleh karena itu tegangan tersebut perlu dikendalikan.

Adapun tujuan pengendalian tegangan sistem dengan menggunakan tap changer adalah agar penggunaan daya dan tegangan menjadi lebih ekonomis; yaitu tegangan yang digunakan sesuai dengan tegangan yang di desain dari peralatan yang dipakai, sampai pada suatu batas tertentu.

I.2 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Memberikan penjelasan tentang penentuan jumlah tap transformator. 2. Untuk menjelaskan penggunaan tap changer untuk mendapatkan jumlah

I.3 Batasan Masalah

Agar tujuan penulisan tugas akhir ini sesuai dengan yang diharapkan serta terfokus pada judul dan bidang yang telah disebutkan di atas, maka penulis membatasi permasalahan yang akan dibahas pada :

1. Tidak membahas hal-hal yang menyebabkan perubahan tegangan pada jaringan.

2. Transformator yang dipergunakan adalah transformator distribusi 20 kV

I.4 Manfaat Penulisan

Laporan Tugas Akhir ini diharapkan bermanfaat untuk :

1. Mahasiswa Departemen Teknik Elektro yang ingin memperdalam pengetahuan tentang Transformator.

2. Penulis sendiri untuk memberikan pemahaman tentang pentingnya mengetahui prosedur penetapan tap transformator dalam meningkatkan perbaikan jatuh tegangan yang terjadi pada sistim dan pada akhirnya akan dapat memberikan tingkat tegangan yang aman bagi peralatan

3. Bagi para pembaca, diharapkan dapat menjadi sumbangan dalam memperkaya pengetahuan sehingga dapat memunculkan ide-ide yang baru dalam menemukan suatu metode untuk mengetahui atau meningkatkan nilai efisiensi dari suatu transformator.

I.5 Metode Dan Sistematika Penulisan A. Metode Penulisan

Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menerapkan beberapa metode studi diantaranya :

1. Studi literatur yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik tugas akhir ini dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau di perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, internet dan lain-lain

2. Studi lapangan yaitu dengan melaksanakan percobaan di PT. Morawa Elektrik Transbuana.

3. Studi bimbingan yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak departemen Teknik Elektro USU, dengan dosen-dosen Teknik Elektro, asisten Laboratorium dan teman-teman sesama mahasiswa.

B. Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut.

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat penulisan, metode dan sistematika penulisan.

BAB II TRANSFORMATOR

Bab ini menjelaskan tentang transformator secara umum, konstruksi, prinsip kerja, rangkaian ekivalen, operasi kerja paralel, keadaan tanpa beban dan keadaan berbeban serta rugi-rugi dan efisiensi.

BAB III TAPPING DAN TAP CHANGER

Bab ini membahas mengenai tapping pada transformator, jenis tap changer, tap changer berbeban dan tap changer tanpa beban, Variasi tegangan tapping, dan jatuh tegangan.

BAB IV PENENTUAN JUMLAH TAP TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 20 kV

Bab ini membahas secara umum, spesifikasi peralatan, analisa pemilihan jumlah tap transformator, penentuan jumlah sadapan pengubah tegangan pada transformator, percobaan-percobaan, pengukuran dan analisa data.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dan saran yang diperoleh dari hasil percobaan.

BAB II

TRANSFORMATOR

II.1 Umum

Transformator merupakan suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis, dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer, dan kumparan sekunder. Rasio perubahan tegangan akan tergantung dari rasio jumlah lilitan pada kedua kumparan itu. Biasanya kumparan terbuat dari kawat tembaga yang dibelit seputar “kaki” inti transformator.

Penggunaan transformator yang sangat sederhana dan andal merupakan salah satu alasan penting dalam pemakaiannya dalam penyaluran tenaga listrik arus bolak-balik, karena arus bolak – balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik. Pada penyaluran tenaga listrik arus bolak-balik terjadi kerugian energi sebesar I2R (watt). Kerugian ini akan banyak berkurang apabila tegangan dinaikkan setinggi mungkin. Dengan demikian maka saluran – saluran transmisi tenaga listrik senantiasa mempergunakan tegangan yang tinggi. Hal ini dilakukan terutama untuk mengurangi jatuh tegangan yang terjadi pada saluran, dengan cara mempergunakan transformator untuk menaikkan tegangan listrik di pusat listrik dari tegangan generator yang biasanya berkisar antara 6 kV sampai 20 kV pada awal transmisi ke tegangan saluran transmisi antara 100 kV sampai 1000 kV,

kemudian menurunkannya lagi pada ujung akhir saluran ke tegangan yang lebih rendah.

Transformator yang dipakai pada jaringan tenaga listrik merupakan trafo tenaga, trafo daya dan trafo distribusi. Disamping itu ada jenis – jenis transformator lain yang banyak dipergunakan, dan yang pada umumnya merupakan transformator yang jauh lebih kecil. Misalnya transformator yang dipakai di rumah tangga untuk menyesuaikan tegangan dari lemari es dengan tegangan yang berasal dari jaringan listrik umum. Atau transformator yang lebih kecil, yang dipakai pada lampu TL. Atau, lebih kecil lagi, transformator – transformator “mini” yang dipergunakan pada berbagai alat elektronik, seperti pesawat penerima radio, televisi, dan lain sebagainya.

II.2 Konstruksi Transformator

Pada dasarnya transformator terdiri dari kumparan primer dan sekunder yang dibelitkan pada inti ferromagnetik. Transformator yang menjadi fokus bahasan disini adalah transformator daya.

Konstruksi transformator daya ada dua tipe yaitu tipe inti ( core type ) dan tipe cangkang ( shell type ). Kedua tipe ini menggunakan inti berlaminasi yang terisolasi satu sama lainnya, dengan tujuan untuk mengurangi rugi-rugi arus eddy.

Tipe inti ( Core type )

Tipe inti ini dibentuk dari lapisan besi berisolasi berbentuk persegi dan kumparan transformatornya dibelitkan pada dua sisi persegi. Pada konstruksi tipe inti, lilitan mengelilingi inti besi,seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Konstruksi transformator tipe inti ( core type )

Sedangkan konstruksi intinya umumnya bebrbentuk huruf L atau huruf U. ( Gambar 2.2. )

Gambar. 2.2 Konstruksi lempengan logam inti transformator bentul L dan U

Tipe cangkang ( Shell type )

Jenis konstruksi transformator yang kedua yaitu tipe cangkang yang dibentuk dari lapisan inti berisolasi, dan kumparan dibelitkan di pusat inti. Pada transformator ini, kumparan atau belitan transformator dikelilingi oleh inti

Gambar 2.3. Transformator tipe cangkang ( shell type )

Sedangkan konstruksi intinya umumnya berbentuk huruf E, huruf I atau huruf F ( Gambar. 2.4 ).

Gambar. 2.4. Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk E, I dan F

II.3 Prinsip Kerja Transformator

Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah dan menyalurkan energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian ke rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan megnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Transformator di gunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap

keperluan misalnya, kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya jarak jauh.

Gambar 2.5 Prinsip kerja transformator

Transformator terdiri atas dua buah kumparan ( primer dan sekunder ) yang bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektrik namun berhubungan secara magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi ( reluctance ) rendah. Apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik maka fluks bolak-balik akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di kumparan primer maka di kumparan primer terjadi induksi sendiri ( self induction ) dan terjadi pula induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari kumparan primer atau disebut sebagai induksi bersama ( mutual induction ) yang

menyebabkan timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder, maka mengalirlah arus sekunder jika pada rangkaian sekunder diberikan beban, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan (secara magnetisasi ).

dt

φ

d N (-) =

e (volt)....………..( 2.1 )

Dimana : e = gaya gerak listrik ( ggl ) [ volt ] N = jumlah lilitan

dt

φ

d

= perubahan fluks magnet

Perlu diingat bahwa hanya tegangan listrik arus bolak-balik yang dapat ditransformasikan oleh transformator, sedangkan dalam bidang elektronika, transformator digunakan sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban untuk menghambat arus searah sambil tetap mengalirkan arus bolak-balik antara rangkaian.

Tujuan utama menggunakan inti pada transformator adalah untuk mengurangi reluktansi ( tahanan magnetis ) dari rangkaian magnetis ( common magnetic circuit )

II.3.1 Keadaan Transformator Tanpa Beban

Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V1 yang sinusoidal, akan menimbulkan arus primer I0 yang juga sinusoid

dan dengan menganggap belitan N1 reaktif murni. I0 akan tertinggal 900 dari V1. Arus

Ф = Фmax sin ωt ... (2.2)

Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan. Induksi е1 ( Hukum Faraday )

dt

Φ

d -N =

e_{1 1}

dt t ω sin Φ d -N =

e_{1 1} max

e1 = - N1 ωФmax cosωt (volt)...(2.3)

Dimana : e1 = Gaya gerak listrik induksi

N1 = Jumlah belitan di sisi primer

ω = Kecepatan sudut putar Φ = Fluks magnet

Harga efektif :

2 Φ ω N -=

E1 1 max

2 Φ f π 2 N -=

E1 1 max

E1 = 4, 44 N1f Фmax (volt)...(2.4)

Dimana : E1 = Gaya geraqk listrik induksi (efektif)

N1 = Jumlah belitan di sisi primer

f = Frekuensi Φ = Fluks magnet

Bila rugi tahanan dan adanya fluksi adanya fluksi bocor di abaikan akan terdapat hubungan

a = N N = V V = E E 2 1 2 1 2 1

... (2.5)

Dimana : E1 = GGL induksi di sisi primer (volt)

E2 = GGL induksi di sisi sekunder (volt)

V1 = Tegangan terminal di sisi primer (volt)

V2 = Tegangan terminal di sisi sekunder (volt)

N1 = Jumlah belitan di sisi primer

N2 = Jumlah belitan di sisi sekunder

a = Faktor transformasi

II.3.2 Keadaan Berbeban

Apabila kumparan sekunder di hubungkan dengan beban ZL, I2 mengalir pada

kumparan sekunder, dimana I2 = V2 / ZLdengan θ2 = faktor kerja beban

V

I2

I1

Gambar 2.6 Transformator dalam keadaan berbeban.

Arus beban I2 ini akan menimbulkan gaya gerak magnet ( ggm ) N2 I2 yang

V

I2

I0

I2'

Gambar 2.7 Pergerakan Fluks Didalam Inti Transformator

Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir arus I2’, yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban I2, hingga

keseluruhan arus yang mengalir pada kumparan primer menjadi :

I1 = I0 + I2' (ampere)...(2.6)

II.4 Rangkaian Ekivalen Transformator

Tidak seluruh Fluks yang dihasilkan oleh arus pemagnetan Im merupakan Fluks Bersama ( ФM), sebagian darinya hanya mencakup kumparan pimer ( Ф1 ) atau

sekunder saja ( Ф2 ) dalam model rangkaian ekivalen yang dipakai untuk

menganalisis kerja satu transformator, adanya fluks bocor Ф1 dengan mengalami

proses transformasi dapat ditunjukan sebagai reaktansi X1dan fluks bocor Ф2 dengan

mengalami proses transformasi dapat ditunjukan sebagai reaktansi X2 sedang rugi

tahanan ditunjukan dengan R1 dan R2, dengan demikian model rangkaian dapat

AC

I1 R1 X1 _I2'

I0

Im Ic

N1 N2

I2 R2 X2

Z Xm Rc

Gambar.2.8 Rangkaian ekivalen sebuah transformator.

Apabila semua parameter sekunder dinyatakan dalam harga rangkaian primer, harganya perlu dikalikan dengan faktor a2, dimana a = E1/E2. Sekarang model

rangkaian menjadi sebagai terlihat pada gambar berikut.

AC

I1 R1 X1 _I2'

I0

Im _Ic Xm Rc

a2_R

2 a

2_X 2

a2_{Z aV}

2

Gambar 2.9a Penyederhanaan Rangkaian Ekivalen Transformator

Untuk selanjutanya, model rangkaian tersebut dapat diubah menjadi seperti gambar dibawah ini.

x2

x1

x1 a

2

AC

I1 a2R2 a

2_X 2

a2_{Z aV}

2

R1 X1

I0

Im Ic Xm Rc

I2'

Gambar 2.9b Parameter Sekunder pada Rangkaian Primer Maka didapat hasil perhitungan sebagai berikut :

Rek = R1 + a2R2 (ohm)...(2.7)

Xek = X1 + a2X2 (ohm)...(2.8)

AC

I1 Rek Xek

I0

Im Ic Xm Rc

I2'

a2_{Z aV}

2

Gambar 2.9c Hasil Akhir Penyederhanaan Rangkaian Ekivalen Transformator

Parameter transformator yang terdapat pada model rangkaian ( rangkaian ekivalen) Rc, Xm, Rek dan Xek dapat ditentukan besarnya dengan dua macam

pengukuran ( test ) yaitu pengukuran beban nol dan pengukuran hubungan singkat.

xek

a2x2

II.4.1 Pengukuran beban nol

Dalam keadaan tanpa beban bila kumparan primer di hubungkan dengan sumber tegangan V1, maka hanya I0 yang mengalir dari pengukuran daya yang masuk

( P1).

A

P

V V

Gambar 2.10 Pengukuran Beban Nol

Arus I0 dan tegangan V1 akan diperoleh harga

1 2 1 P V

Rc= (ohm)...(2.9)

m c c m 1 1 0 jX + R R jX = P V =

Z (ohm)...(2.10)

Dengan demikian, dari pengukuran beban nol dapat diketahui harga Rc dan Xm

II.4.2 Pengukuran hubung singkat

Hubungan singkat berarti impedansi beban ZL diperkecil menjadi nol,

sehingga hanya impedansi Zek = Rek + j Xek yang membatasi arus. Karena harga Rek

sehingga arus yang dihasilkan tidak melebihi arus nominal. Harga I0 akan relatif kecil

bila dibandingkan dengan arus nominal, sehingga pada pengukuran ini dapat diabaikan.

A

P

V A

Gambar 2.11 Pengukuran Hubung Singkat

Dengan mengukur tegangan Vhs, arus Ihs dan daya Phs, akan dapat dihitung

parameter : 2 hs hs ek I P = R )

( (ohm)...(2.11)

ek ek

hs hs

ek =R + jX I

V =

Z (ohm) ...(2.12)

ek 2 ek 2 ek = Z R

X (ohm) ...(2.13)

II.5 Rugi – Rugi Dan Efisiensi 1I.5.1 Rugi tembaga ( Pcu )

Rugi yang disebabkan arus mengalir pada kawat tembaga dapat ditulis sebagai berikut :

Pcu = I2 R (watt)... (2.14)

Formula ini merupakan perhitungan untuk pendekatan.

Karena arus beban berubah – ubah, rugi tembaga juga tidak konstan bergantung pada beban. Dan perlu diperhatikan pula resistansi disini merupakan resistansi AC.

II.5.2 Rugi besi ( Pi )

Rugi besi terdiri atas :

• Rugi histerisis, yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak – balik pada inti besi yang dinyatakan sebagai :

Ph = kh f Bmaks1.6 ( watt ) ... (2.15)

Kh = konstanta

Bmaks = Fluks maksimum ( weber )

• Rugi arus eddy , yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi. Dirumuskan sebagai :

Pe = ke f2 B2maks ... (2.16)

Ke = Konstanta

Bmaks = Fluks maksimum (weber) Jadi, rugi besi ( rugi inti ) adalah :

II.5.3 Efisiensi

Efisiensi dinyatakan sebagai :

in out P P =

η

2 rugi P

P out

out

Σ + =

η ... (2.18) dimana : Pin = Daya input transformator

Pout = Daya output transformator

BAB III

TAPPING DAN TAP CHANGER

III.1 Tapping Transformator III.1.1 Umum

Peralatan modern yang menggunakan energi listrik didisain untuk beroperasi pada level tegangan tertentu. Oleh karena itu, yang terpenting menjaga tegangan terminal konsumen sampai pada batas yang ditentukan. Tegangan keluaran atau tegangan terminal konsumen dapat dikendalikan dengan pemasangan tapping pada sisi primer atau pada sisi sekunder. Perubahan posisi tapping dikendalikan oleh tap changer. Tap changer atau pengubah tapping adalah suatu alat pengubah tegangan dengan mengubah rasio perbandingan belitan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder akibat adanya perubahan tegangan pada sisi primer.

Transformator menyediakan pilihan untuk mengimbangi sistem regulasi, sebagai pengaturan yang diperkenalkan mereka sendiri, dengan menggunakan tapping yang dapat bervariasi baik pada tipe on load maupun off load

III.1.2 Prinsip Kerja Tapping

Sejauh ini telah diasumsikan bahwa transformator tenaga memiliki belitan primer dan sekunder. Namun, hampir semua dari belitan ini memiliki beberapa bentuk pengaturan penyadapan yang memungkinkan, baik untuk penerapan variasi tegangan dan untuk peraturan internal trafo itu sendiri. Dalam kasus distribusi

tapping transformator ini akan memungkinkan untuk pengaturan /+)2,5% dan (-/+)5% variasi, disesuaikan hanya off-sirkuit. Prinsip pengaturan tegangan sekunder berdasarkan perubahan jumlah belitan pirmer atau sekunder. V1,N1 dan V2,N2 adalah parameter primer dan sekunder.

2 2 1 1 N V N V = ……….………….(3.1) 2 1 1 2 xN N V

V = ……….(3.2)

Dimana: V1 = Tegangan Primer N1 = Belitan primer V2 = Tegangan sekunder N2 = Belitan Skunder

Jika N1 berkurang, tegangan per belitan (V1/N1) bertambah, sehingga tegangan

sekunder 2 1 1

xV N V

bertambah. Di sisi lain, jika N2 bertambah sementara N1 tetap,

tegangan sekunder ₂ 1 1 _xV N V

juga bertambah. Dengan kata lain, pengurangan belitan

primer N1 mempunyai pengaruh yang sama dengan penambahan belitan N2.

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam penentuan sisi transformator mana yang akan dibuat tappingnya:

1. Transformator dengan rasio belitan yang besar, disadap pada sisi tegangan tinggi, karena pengendalian tegangan keluaran lebih halus.

2. Perubahan tapping pada sisi tegangan tinggi menangani arus yang kecil, walaupun isolasi diperlukan lebih banyak.

3. Pada umumnya belitan tegangan rendah dililit setelah inti, dan belitan tegangan tinggi dililit setelah belitan tegangan rendah. Oleh karena itu membuat tapping pada belitan tegangan tinggi lebih mudah.

Tapping dapat dibuat di awal, di akhir dan di tengah belitan transformator, ditunjukkan gambar 3.1 berikut.

Gambar 3.1 Tapping akhir dan tapping tengah

Ketika arus pada belitan primer dan sekunder mengalir dengan arah yang berlawanan. Arus-arus ini berinteraksi dengan fluks bocor diantara kedua belitan dan menghasilkan gaya radial yang saling tolak-menolak. Gaya radial ini menekan belitan dalam ke inti dan mendorong belitan luar menjauhi inti. Gaya yang berlawanan ini akan menimbulkan gaya aksial jika tapping dibuat pada belitan transformator. Pada gambar diatas, belitan dengan tapping akhir menimbulkan gaya aksial yang lebih

besar dengan belitan dengan tapping tengah. Pada keadaan hubung singkat, gaya aksial yang timbul akan sangat besar. Sehingga posisi tapping yang sering dipakai adalah tapping tengah.

Tapping transformator distribusi adalah +/-5% - +/-10% dari tegangan nominalnya. Jadi tegangan pada sisi primer transformator distribusi mempunyai 5 tapping yaitu:

Tapping 1 =VN + (0,1 x VN

Tapping 2 = VN + (0,05 x VN )

)

Tapping 3 =VN

Tapping 4 = VN - (0,05 x VN )

Tapping 5 = VN - (0,1 x VN )

Jumlah belitan transformator distribusi tiga phasa:

• Belitan primer dihubungkan Y

T V V N

3

1 = ………....(3.3)

Dimana : V/T = Tegangan per lilitan

• Belitan primer terhubung Δ

T V

V

N₁ = ……….…..(3.4)

• Jumlah belitan sekunder, jika belitan terhubung Z

T V

V

Jika tap changer didisain beroperasi, ketika transformator di luar rangkaian disebut tap changer tanpa beban. Tap changer yang didisain beroperasi ketika transformator dalam rangkaian disebut tap changer berbeban.

III.2 Jenis Tap Changer

III.2.1 Tap Changer Tanpa Beban (Off Load Tap Changer)

Tap changer ini biasanya digunakan pada transformator distribusi, dimana tegangannya lebih stabil. Sehingga pengaturan tappingnya, dilakukan pada saat pemasangan transformator ke dalam sistem tenaga listrik dan dalam jangka waktu yang lama. Tap changer tanpa beban diilustrasikan pada gambar 3.2a dan 3.2b.

Terdapat enam stut dari 1-6, belitan disadap dalam enam titik, sama dengan jumlah stut. Tap changer dihubungkan ke enam titik sadapan melalui stut yang berbentuk lingkaran. Tap changer transformator dapat ditempatkan dimana saja, bisa di bagian atas tangki atau tempat yang memungkinkan lainnya. Jarum penunjuk R dapat diputar melalui pemutar yang ada di luar tangki.

Jika belitan disadap pada interval 2,5%, maka dengan pemutaran jarum penunjuk R menyebabkan:

1. Pada stut 1, 2 ; belitan penuh dalam rangkaian

2. Pada stut 2, 3 ; 97,5% belitan dalam rangkaian

3. Pada stut 3, 4 ; 95% belitan dalam rangkaian

5. Pada stut 5,6 ; 90% belitan dalam rangkaian

Gambar 3.2a Penyusunan posisi tap changer tanpa beban yang terhubung Y

Gambar 3.3a Off load tap changer (OLTC)

Stut S merupakan posisi akhir dan menjaga jarum penunjuk tidak berputar penuh. Jika stut S tidak ada, jarum penunjuk R dapat tidak menghubungkan belitan. Mengubah tapping hanya bisa dilakukan, ketika transformator tidak terhubung dengan sumber. Seandainya jarum penunjuk R berada pada stut 1 dan 2. Untuk memindahkannya ke stut 2 dan 3, pertama transformator dilepas dari rangkaian dan kemudian jarum penunjuk R diputar ke posisi stut 2 dan 3. Setelah itu, transformator dihubungkan dengan sumber dan sekarang 97,5% saja belitan pada rangkaian.

III.2.1 Tap Changer Berbeban (On Load Tap Changer)

Pengubah tapping ini biasanya digunakan untuk perubahan tegangan dalam periode waktu yang singkat. Tegangan keluaran dapat diatur dengan tap changer, tanpa menyebabkan gangguan terhadap sistem.

Selama operasi tap changer berbeban:

1. Rangkaian utama tidak harus dilepas kecuali jika menyebabkan percikan api. 2. Tidak ada bagian dari sadapan belitan yang akan terhubung singkat.

Salah satu bentuk tap changer berbeban diilustrasikan pada gambar 3.4 (a). Dilengkapi dengan reaktor untuk menjaga sadapan belitan dari hubung singkat. Tapping transformator dihubungkan ke segmen 1 sampai 5 secara terpisah. Dua stut A dan B, terhubung dengan reaktor sadapan tengah C melalui saklar x dan y, sehingga membuat hubungan dengan setiap segmen dalam operasi normal.

Gambar 3.4 (a), kedua stut terhubung dengan segmen 1 dan seluruh belitan dalam rangkaian. Saklar x, y ditutup. Setengah total arus mengalir melalui x menuju setengah reaktor pada bagian bawah kemudian ke rangkaian luar. Setengah total arus yang lain mengalir melalui y menuju setengah reaktor pada bagian atas kemudian menuju rangkaian luar. Arus yang mengalir pada bagian atas dan bagian bawah reaktor mengalir dalam arah yang berlawanan. Reaktor dililit dengan dengan arah yang sama, sehingga ggm yang dihasilkan setengah belitan berlawanan dengan ggm yang dihasilkan setengah belitan yang lainnya. Gaya-gaya ini sama besarnya dan penjumlahannya nol. Reaktor hampir tidak induktif dan impedansinya sangat kecil. Oleh karena itu, tegangan jatuh pada reaktor sadapan tengah tidak ada.

Ketika perubahan tegangan dibutuhkan, stut A dan B dipindahkan ke segmen 2 dengan urutan operasi sebagai berikut:

I. Buka saklar y, gambar ( b.I ). Arus masuk melalui reaktor pada bagian bawah. Reaktor menjadi sangat induktif dan tegangan jatuhnya besar. Oleh karena itu, reaktor harus didisain menahan arus beban penuh sesaat.

II. Stut B tidak dialiri arus, sehingga bisa dipindahkan ke segmen 2 tanpa percikan api.

III. Tutup saklar y, gambar ( b.III ). Belitan transformator antara sadapan 1 dan 2 terhubung melalui reaktor. Impedansi reaktor besar, pada saat arus mengalir dalam satu arah, arus sirkulasi yang mengalir melalui reaktor dan sadapan belitan sangat kecil. Pada keadaan ini, reaktor melindungi sadapan belitan dari hubung singkat.

IV. Buka saklar x. Arus masuk mengalir hanya melalui reaktor pada bagian atas, menyebabkan tegangan jatuh yang besar.

V. Pindahkan stut A dari segmen 1 ke segmen 2 dan tutup saklar x. pada saat ini perpindahan sadapan 1 ke 2 telah selesai.

Untuk transformator yang besar, saklar x dan y dapat dibuat dari circuit breaker.

Gambar 3.5 Tapping berbeban

Jenis tap changer berbeban yang lain, juga dilengkapi dengan reaktor sadapan tengah, diilustrasikan pada gambar 3.5. Fungsi reaktor adalah melindungi sadapan belitan dari hubung singkat. Saklar 1, 2, 3, 4 dan 5 dihubungkan dengan sadapan belitan.

Saklar S pada gambar 3.5 diatas ditutup selama operasi normal, dengan saklar 2, 3, 4, 5 dibuka dan saklar 1 ditutup. Pada saat ini, arus mengalir melalui reaktor

bagian atas dan reaktor bagian bawah dengan arah yang berlawanan. Perubahan sadapan 1 ke sadapan 2, dilakukan dengan urutan operasi sebagai berikut.

i. Buka saklar S. Sekarang arus total mengalir melalui reaktor pada bagian atas dan tegangan jatuhnya besar.

iii. Buka saklar 1. Sehingga arus mengalir melalui reaktor pada bagian bawah dan tegangan jatuhnya besar.

iv. Tutup saklar S. Arus mengalir melalui kedua bagian reaktor .

Untuk perubahan sadapan 2 ke sadapan 3, urutan operasi diatas diulangi.

III.3 Variasi Tegangan Tapping

Pada transformator penentuan jumlah tapping distribusi tiga phasa bertujuan untuk menjaga tegangan pada sisi tegangan sekunder transformator agar selalu mendekati tegangan nominal, meskipun terjadi perubahan tegangan pada sisi tegangan tinggi dengan menggunakan tap changer. Jenis tap changer yang digunakan adalah tap changer tanpa beban.

Asumsikan tapping dibuat pada sisi primer. Dimana:

N1 = jumlah belitan antara tegangan terminal dengan sadapan 1. N2 = jumlah belitan antara tegangan terminal dengan sadapan 2. Ns = jumlah belitan sekunder, diasumsikan lebih kecil dari N1 dan N2. V1 = tegangan primer

I = arus primer

Xr = tahan reaktor ketika arus mengalir pada setengah bagian reaktor.

Pada gambar 3.4 (a). Ketika semua belitan primer dalam rangkaian, tegangan sekunder Vs1 adalah:

s s xN N V V 1 1

1 = ... (3.6) Untuk gambar 3.4 (b-I) dan (b-II), tegangan sekundernya:

s r s xN N Ix V V 1 1 2 −

= ………... (3.7)

Untuk gambar 3.4 (b-III), tegangan sekundernya:

s s xN N N V V 2 1 1 3 2 + = ………(3.8)

Untuk gambar 3.4 (b-IV), tegangan sekundernya:

s r s xN N Ix V V 2 1 4 − = ……….(3.9)

Untuk gambar 3.4 (b-V), tegangan sekundernya:

s s xN N V V 2 1

5 = ………(3.10)

Perubahan tegangan sekunder Vs1 ke Vs2 yang ditunjukkan pada gambar 3.6, menjelaskan tegangan sekundernya, pertama- tama berkurang dari oa ke ob sampai akhirnya bertambah ke oe. Tegangan berubah dari ab, bc, cd, ke de. de dalam gambar 3.6 merupakan tegangan yang paling besar.

III.4 Jatuh Tegangan

III.4.1 Pengaruh Jatuh Tegangan

Jatuh tegangan yang terlalu besar akan mengakibatkan pengaturan jatuh tegangan yang tidak baik. Jatuh tegangan umumnya tergantung pada arus, daya, dan reaktansi saluran seperti yang digambarkan pada gambar 3.7 sehingga persamaan untuk jatuh tegangan ΔV = IR Cosφt + IXL Sinφt ………(3.11)

Gambar 3.7 Rangakain Satu fasa

Dimana untuk factor daya yang jelek, jatuh tegangan pada tahanan saluran adalah kecil pengaruhnya jika dibandingkan dengan jatuh tegangan di reaktansi saluran. Dari factor inilah jatuh tegangan dapat dikurangi atau diperbaiki.

R XL

Vk V_t ZL

III.4.2 Konsep Dasar Perhitungan Jatuh Tegangan

Pada dasarnya jatuh tegangan (Voltage drop) yang terjadi dalam suatu sistim tenaga listrik disebabkan oleh adanya arus yang mengalir pada impedansi (Z), baik itu impedansi yang ada pada jaringan maupun peralatan listrik lainnya yang terdapat didalam sistim tersebut. Besarnya jatuh tegangan secara umum merupakan selisih antara tegangan sumber (Vk) dengan tegangan nominal diujung beban atau jaringan

(Vt

Sebagai dasar dasar dalam menghitung dan menganalisis jatuh tegangan, akan ditentukan jatuh tegangan pada jaringan dalam suatu system tenaga listrik. Sebagai gambaran mengenai suatu sistim tenaga listrik, akan ditunjukkan dengan menggunakan rangkaian penggati satu fasa yang sederhana seperti gambar 3.8a dan dilengkapi dengan diagram vector dari rangkaian tersebut, seperti yang diperlihatkan dalam gambar 3.8b.

Gambar 3.8 (a) Rangkaian Diagram Satu Fasa (b) Diagram Fasor

Jatuh tegangan yang terjadi pada jaringan distribusi 20 kV diakibatkan oleh nilai resistansi dan reaktansi dari saluran. Gambar 3.8a menerangkan bahwa nilai resistansi terhubung seri dengan nilai reaktansi. Sehingga besar jatuh tegangan dapat diketahui melalui analisis perhitungan.

Sesuai dengan definisi jatuh tegangan adalah :

ΔV = [Vk] − [Vt ]... (3.12) Dengan,

Vk = nilai mutlak tegangan ujung kirim Vt = nilai mutlak tegangan ujung terima

Gambar 3.8b merupakan diagram pasor dari Gambar 3.8a, dengan titik O sebagai titik pusat dari lingkaran dengan jari-jari Od = Vk, kita buat lingkaran, sehingga memotong perpanjangan Vt pada titik e. Jadi Vk = Oe = Oa + ac + ce Oleh karena ce << Vk; ce dapat diabaikan, sehingga Vk ≈Oa + ac

Selanjutnya, Oa = Vt; ac = ab + bc dimana

ab = IR Cosφt dan bc = IXL Sinφt sehingga:

ac = dV = IR Cosφt + IXL Sinφt

Selanjutnya Vk, dapat ditulis dalam bentuk: Vk ≈ Vt + dV

≈ IR Cosφt + IXL Sinφt

Atau

Vk −Vt ≈ IR Cosφt + IXL Sinφt

Sesuai dengan definisi diatas :

ΔV = [Vk] − [Vt ] Maka didapat:

ΔV ≡ IR Cosφt + IXL Sinφt...(3.13)

Jatuh tegangan dalam Prosen menurut devinisi : % = x 100%

Vt biasanya diambil tegangan system yang bersangkutan, dalam hal ini Vf yang merupakan tegangan fasa system, jadi persamaan tersebut dapat di tulis dalam bentuk:

Maka diperoleh:

ΔV = [Vk] − [Vt ] ≡ IR Cosφt + IXL Sinφt

Sehingga persamaan tersebut dapat ditulis sebagai berikut:

% = ≡ x 100%...(3.14) Dengan Vf adalah tegangan fasa nominal atau tegangan pengenal dari sistim yang bersangkutan.

BAB IV

PENENTUAN JUMLAH TAP TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 20 kV

IV.1 Umum

Beban sistem bervariasi dan besarnya berubah-ubah sepanjang waktu. Bila beban meningkat maka tegangan diujung penerimaan menurun dan sebaliknya bila beban berkurang maka tegangan di ujung penerimaan naik. Faktor lain yang ikut mempengaruhi perubahan tegangan sistem adalah rugi daya yang disebabkan oleh adanya impedansi seri penghantar saluran, rugi daya ini menyebabkan jatuh tegangan. Oleh karena itu konsumen yang letaknya jauh dari titik pelayanan akan cenderung menerima tegangan relatif lebih rendah, bila dibandingkan dengan tegangan yang diterima konsumen yang letaknya dekat dengan pusat pelayanan. Namun sebaliknya, konsumen yang letaknya dekat dengan pusat pelayanan akan menerima tegangan yang relative lebih tinggi, tegangan yang tinggi ini harus di sesuaikan dengan kebutuhan konsumen agar tidak merusak peralatan listrik yang dipakainya.

IV.2 Analisa Pemilihan Tap Trafo Distribusi 20 kV

Pemilihan tapping transformator didasarkan pada penyesuaian besar tegangan primer transformator, besar tegangan yang diterima oleh kumparan primer transformator dipengaruhi oleh jatuh tegangan yang terjadi pada saluran.

Berdasarkan SPLN 50: 1997 Ada dua macam penyadapan (tapping) tanpa beban yaitu:

- Sadapan tanpa beban ( STB )tiga langkah: 21, 20, 19 kV; - Sadapan tanpa beban lima langkah : 22, 21, 20, 19, l8 kV.

Penyadapan ini dilakukan dengan pengubah sadapan (komutator) pada keadaan tanpa beban pada sisi primer.

Untuk beban yang lebih kecil dipilih transformator yang memiliki tapping 3, yaitu:

• Untuk 2,5%/tap: Tapping 1 = VN + (0,025 x VN

Tapping 2 = VN

)

Tapping 3 = VN - (0,025 x VN )

• Untuk 5%/tap: Tapping 1 = VN + (0,05 x VN

Tapping 2 = VN

)

Misalkan :

Trafo distribusi tiga fasa 20Kv, dengan variasi tapping +/- 2,5%

Gambar 4.1 Variasi tapping trafo 3 langkah 2,5%/tap

Tap 1 : Terminal 3 – 4 (20,5 Kv) Tap 2 : Terminal 3 – 5 (20 Kv) Tap 3 : Terminal 2 – 5 (19,5 Kv)

Trafo distribusi tiga fasa 20Kv, dengan variasi tapping +/- 5%

Gambar 4.2 Variasi tapping trafo 3 langkah 5%/tap

Tap 1 : Terminal 3 – 4 (21 Kv) Tap 2 : Terminal 3 – 5 (20 Kv) Tap 3 : Terminal 2 – 5 (19 Kv)

Pemilihan ini didasarkan pada efisiensi dari jumlah belitan transformator tersebut, untuk tapping 3 jumlah belitannya akan lebih sedikit dibandingkan dengan

2 3

1

4 5 6

2 3

1

4 5

transformator yang memiliki tapping 5, dan juga ukuran tarafo yang memiliki tapping 3 akan lebih kecil dibandingkan dengan trafo yang memiliki tapping 5.

Dan untuk jaringan distribusi yang lebih panjang serta beban yang lebih besar akan dipilih jumlah tapping 5, dengan variasi 2,5%/tap dan 5%tap yaitu:

• Untuk 2,5%/tap: Tapping 1 =VN + (0,05 x VN

Tapping 2 = VN + (0,025 x VN )

)

Tapping 3 =VN

Tapping 4 = VN - (0,025 x VN )

Tapping 5 = VN - (0,5 x VN )

• Untuk 5%/tap: Tapping 1 =VN + (0,1 x VN

Tapping 2 = VN + (0,05 x VN )

)

Tapping 3 =VN

Tapping 4 = VN - (0,05 x VN )

Misalkan :

Trafo distribusi tiga fasa 20Kv, dengan variasi tapping +/- 5%

Gambar 4.3 Variasi tapping trafo 5 langkah 5%/tap

Tap 1 : Terminal 4 – 5 (22 Kv) Tap 2 : Terminal 3 – 5 (21 Kv) Tap 3 : Terminal 3 – 6 (20 Kv) Tap 4 : Terminal 2 – 6 (19 Kv) Tap 5 : Terminal 2 – 7 (18 Kv)

Trafo distribusi tiga fasa 20Kv, dengan variasi tapping +/- 2,5%

Gambar 4.4 Variasi tapping trafo 5 langkah 2,5%/tap

Tap 1 : Terminal 4 – 5 (21 Kv) Tap 2 : Terminal 3 – 5 (2,5 Kv) Tap 3 : Terminal 3 – 6 (20 Kv) Tap 4 : Terminal 2 – 6 (19,5 Kv) Tap 5 : Terminal 2 – 7 (19 Kv)

2 3 4

1

5 6 7

8

2 3 4

1

5 6 7

IV.3 Penentuan Jumlah Tap Transformator

Gambar 4.5 Jaringan Distribusi

Tegangan kirim gardu induk adalah 20 kV, yang akan menyuplai 4 trafo distribusi, akibat adanya jatuh tegangan pada saluran maka besar tegangan yang diterima oleh trafo 1 akan berbeda dengan tegangan yang diterima oleh trafo 2, trafo 3 maupun trafo 4.

Trafo 1 akan menerima tegangan yang lebih besar dari pada trafo 2, karena Drop voltagenya lebih kecil dibandingkan trafo 2, misalkan:

• trafo 1 menerima tegangan sebesar 19,8 kV

• trafo 2 menerima tegangan sebesar 19,4 kV

• trafo 3 menerima tegangan sebesar 19 kV

• trafo 4 menerima tegangan sebesar 18,8 kV Trafo 1 Trafo 2

Trafo 3

Trafo 4

Gardu induk 20

1.Tegangan primer trafo 1 adalah 19,8 kV, maka trafo 1 akan dipasang pada tap 2 (20 kV) dengan transformator tipe tapping 3, atau tap 3 (20 kV) dengan trafo tipe tapping 5.

2.Tegangan primer trafo 2 adalah 19,4 kV, maka trafo 2 akan dipasang pada tap 3 (19,5 kV) dengan transformator tipe tapping 3 atau pada tap 4 pada trafo tipe tapping 5 (variasi sadapan 2,5%)

3.Tegangan primer trafo 3 adalah 19 kV, maka trafo 3 akan dipasang pada tap 3 (19 kV) dengan transformator tipe tapping 3 (variasi sadapan 5%), atau pada tap 4 pada trafo tipe tapping 5 (variasi sadapan 5%)

4.Tegangan primer trafo 4 adalah 18,8 kV, maka trafo 3 akan dipasang pada tap 3 (19 kV) dengan transformator tipe tapping 3 (variasi sadapan 5%), atau pada tap 4 pada trafo tipe tapping 5 (variasi sadapan 5%)

Apabila pada suatu sistim dimana tegangan masukannya adalah 20,4 Kv dengan tapping trafo yang dipakai adalah 3 tap, yaitu

Tap 1 = 21 Kv Tap 2 = 20 Kv Tap 3 = 19 Kv

Dan posisi tap yang dipilih adalah tap 1 sehingga,

Pada saat beban penuh, tegangan sekunder berkurang sebesar impedansi trafo yaitu +/- 4%

Maka,

Vsekunder = x 96%

Vsekunder = x 96%

Vsekunder = x 96% Vsekunder = 373 V

Apabila pada suatu sistim dimana tegangan masukannya adalah 19.1 Kv dengan tapping trafo yang dipakai adalah 3 tap, yaitu

Tap 1 = 21 Kv Tap 2 = 20 Kv Tap 3 = 19 Kv

Dan posisi tap yang dipilih adalah tap 3 sehingga,

Vsekunder = x Vout

Pada saat beban penuh, tegangan sekunder berkurang sebesar impedansi trafo yaitu +/- 4%

Maka,

Vsekunder = x 96%

Vsekunder = x 96%

Vsekunder = x 96% Vsekunder = 386 V

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Dari pembahasan yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Penentuan jumlah tapping pada transformator distribusi tiga phasa bertujuan untuk menjaga tegangan pada sisi tegangan sekunder selalu konstan

2. Semakin banyak variasi tapping, maka pemilihan tegangan yang sesuai semakin mudah.

V.2 Saran

Pemilihan jumlah tap trafo berpengaruh pada efisiensi biaya dari trafo tersebut sebab, untuk tapping 3 jumlah belitannya akan lebih sedikit dibandingkan dengan transformator yang memiliki tapping 5, maka ukuran dan biaya tarafo yang memiliki tapping 3 akan lebih kecil dibandingkan dengan trafo yang memiliki tapping 5.

DAFTAR PUSTAKA

1. Bimbhra, P.S, ”Electrical Machinery”,Fourth Revised Edition,Khana Publisher,Nai Sarak Delhi,1990.

2. Chapman, Stephen J, ”Electric Machinery Fundamentals”, 3rd Edition, Mc Graw – Hill Book Company, Singapore, 1999.

3. Gonen, Turan, “Electric Power Distribution System Engineering”, Mc Graw-Hill Book Company, Singapore 1986.

4. J. Heathcote, Martin CEng, FIEE, ”The J & P Trasformer Book”, Twelfth edition, Reed Educational and Professional Publishing Ltd 1998.

5. Sumanto, MA, Drs., “Teori Transformator”, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta, 1997.

6. Wijaya, Mochtar, ”Dasar-Dasar Mesin Listrik”, Penerbit Djambatan, Jakarta, 2001.

7. Zuhal, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Edisi ke-5, Penerbit Gramedia, Jakarta, 1995.

Misalkan :

Trafo distribusi tiga fasa 20Kv, dengan variasi tapping +/- 5%

Gambar 4.3 Variasi tapping trafo 5 langkah 5%/tap

Tap 1 : Terminal 4 – 5 (22 Kv) Tap 2 : Terminal 3 – 5 (21 Kv) Tap 3 : Terminal 3 – 6 (20 Kv) Tap 4 : Terminal 2 – 6 (19 Kv) Tap 5 : Terminal 2 – 7 (18 Kv)

Trafo distribusi tiga fasa 20Kv, dengan variasi tapping +/- 2,5%

Gambar 4.4 Variasi tapping trafo 5 langkah 2,5%/tap

Tap 1 : Terminal 4 – 5 (21 Kv) Tap 2 : Terminal 3 – 5 (2,5 Kv) Tap 3 : Terminal 3 – 6 (20 Kv) Tap 4 : Terminal 2 – 6 (19,5 Kv) Tap 5 : Terminal 2 – 7 (19 Kv)

2 3 4

1

5 6 7

8

2 3 4

1

5 6 7

IV.3 Penentuan Jumlah Tap Transformator

Gambar 4.5 Jaringan Distribusi

Tegangan kirim gardu induk adalah 20 kV, yang akan menyuplai 4 trafo distribusi, akibat adanya jatuh tegangan pada saluran maka besar tegangan yang diterima oleh trafo 1 akan berbeda dengan tegangan yang diterima oleh trafo 2, trafo 3 maupun trafo 4.

Trafo 1 akan menerima tegangan yang lebih besar dari pada trafo 2, karena Drop voltagenya lebih kecil dibandingkan trafo 2, misalkan:

• trafo 1 menerima tegangan sebesar 19,8 kV • trafo 2 menerima tegangan sebesar 19,4 kV • trafo 3 menerima tegangan sebesar 19 kV • trafo 4 menerima tegangan sebesar 18,8 kV

Trafo 1 Trafo 2

Trafo 3

Trafo 4

Gardu induk 20

1.Tegangan primer trafo 1 adalah 19,8 kV, maka trafo 1 akan dipasang pada tap 2 (20 kV) dengan transformator tipe tapping 3, atau tap 3 (20 kV) dengan trafo tipe tapping 5.

2.Tegangan primer trafo 2 adalah 19,4 kV, maka trafo 2 akan dipasang pada tap 3 (19,5 kV) dengan transformator tipe tapping 3 atau pada tap 4 pada trafo tipe tapping 5 (variasi sadapan 2,5%)

3.Tegangan primer trafo 3 adalah 19 kV, maka trafo 3 akan dipasang pada tap 3 (19 kV) dengan transformator tipe tapping 3 (variasi sadapan 5%), atau pada tap 4 pada trafo tipe tapping 5 (variasi sadapan 5%)

4.Tegangan primer trafo 4 adalah 18,8 kV, maka trafo 3 akan dipasang pada tap 3 (19 kV) dengan transformator tipe tapping 3 (variasi sadapan 5%), atau pada tap 4 pada trafo tipe tapping 5 (variasi sadapan 5%)

Apabila pada suatu sistim dimana tegangan masukannya adalah 20,4 Kv dengan tapping trafo yang dipakai adalah 3 tap, yaitu

Tap 1 = 21 Kv Tap 2 = 20 Kv Tap 3 = 19 Kv

Dan posisi tap yang dipilih adalah tap 1 sehingga,

Pada saat beban penuh, tegangan sekunder berkurang sebesar impedansi trafo yaitu +/- 4%

Maka,

Vsekunder = x 96%

Vsekunder = x 96%

Vsekunder = x 96%

Vsekunder = 373 V

Apabila pada suatu sistim dimana tegangan masukannya adalah 19.1 Kv dengan tapping trafo yang dipakai adalah 3 tap, yaitu

Tap 1 = 21 Kv Tap 2 = 20 Kv Tap 3 = 19 Kv

Dan posisi tap yang dipilih adalah tap 3 sehingga,

Vsekunder = x Vout

Pada saat beban penuh, tegangan sekunder berkurang sebesar impedansi trafo yaitu +/- 4%

Maka,

Vsekunder = x 96%

Vsekunder = x 96%

Vsekunder = x 96%

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Dari pembahasan yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Penentuan jumlah tapping pada transformator distribusi tiga phasa bertujuan untuk menjaga tegangan pada sisi tegangan sekunder selalu konstan

2. Semakin banyak variasi tapping, maka pemilihan tegangan yang sesuai semakin mudah.

V.2 Saran

Pemilihan jumlah tap trafo berpengaruh pada efisiensi biaya dari trafo tersebut sebab, untuk tapping 3 jumlah belitannya akan lebih sedikit dibandingkan dengan transformator yang memiliki tapping 5, maka ukuran dan biaya tarafo yang memiliki tapping 3 akan lebih kecil dibandingkan dengan trafo yang memiliki tapping 5.

DAFTAR PUSTAKA

1. Bimbhra, P.S, ”Electrical Machinery”,Fourth Revised Edition,Khana Publisher,Nai Sarak Delhi,1990.

2. Chapman, Stephen J, ”Electric Machinery Fundamentals”, 3rd Edition, Mc Graw – Hill Book Company, Singapore, 1999.

3. Gonen, Turan, “Electric Power Distribution System Engineering”, Mc Graw-Hill Book Company, Singapore 1986.

4. J. Heathcote, Martin CEng, FIEE, ”The J & P Trasformer Book”, Twelfth edition, Reed Educational and Professional Publishing Ltd 1998.

5. Sumanto, MA, Drs., “Teori Transformator”, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta, 1997.

6. Wijaya, Mochtar, ”Dasar-Dasar Mesin Listrik”, Penerbit Djambatan, Jakarta, 2001.

7. Zuhal, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Edisi ke-5, Penerbit Gramedia, Jakarta, 1995.