Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota

(1)

STUDI PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI BERDASARKAN JATUH TEGANGAN PADA PT. PLN (PERSERO) RAYON MEDAN KOTA

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains

ELFRIDA SIANIPAR

060801033

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2011

(2)

PERSETUJUAN

Judul : STUDI PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI BERDASARKAN JATUH TEGANGAN PADA PT. PLN (PERSERO) RAYON MEDAN KOTA

Kategori : SKRIPSI

Nama : ELFRIDA SIANIPAR

Nomor Induk Mahasiswa : 060801033

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Program Studi : FISIKA

Departemen : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, Juni 2011

Diketahui

Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing

Dr. MARHAPOSAN SITUMORANG Dr. BISMAN P, M.ENG,Sc

(3)

STUDI PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI BERDASARKAN JATUH TEGANGAN PADA PT. PLN (PERSERO) RAYON MEDAN KOTA

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dari ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2011

ELFRIDA SIANIPAR 060801033

(4)

PENGHARGAAN

Segala Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat, kasih karunia dan penyertaanNya selama penulis melaksanakan studi hingga terselesaikannya skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan.

Selama kuliah sampai penyelesain Skripsi ini, penulis mendapatkan banyak bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dengan sepenuh hati, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Dr. Bisman Perangin–angin M.Eng,Sc selaku Dosen Pembimbing pada penyelesaian skripsi ini yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam menyempurnakan skripsi ini.

2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan Ibu Drs. Justinon MS selaku Sekretaris Departemen Fisika, FMIPA USU, Kak Tini dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika yang telah membantu penulis dalam urusan administrasi.

3. Orang Tua tercinta, baik kepada ibunda yang telah dipanggil Bapa ke surga yaitu Ibunda saya N. Butar-butar (alm) maupun yang sedang bersama saya saat ini ayahanda AP Sianipar dan Ibunda L. Manurung yang telah menjadi sumber inspirasi dan kekuatan penulis dan yang selalu memberikan dorongan spritual, dukungan daya, dana, perhatian dan doa yang tak henti-hentinya selama penulis hidup.

4. Kakakku tercinta, Rini Sianipar, Nenti M Sianipar, Susanti Tiodora Sianipar, dan abang Tumpal Riado Sianipar, Orlando Sianipar, dan adik-adikku Benni Sianipar, Mega Sianipar, Veronica Sianipar, Daniel Sianipar, dan Amelia Priskila Sianipar yang begitu mengasihi penulis dan yang telah memberikan dukungan Doa, dana, dan perhatian dengan setulus hati, yang mengajari tentang arti ketekunan.

5. Teman Terdekat yang terkasih, Ramli Sitorus yang telah menjadi sahabat Doa, yang telah memberikan arahan, motivasi, semangat dan perhatian yang begitu besar selama perkuliahan dan pengerjaan skripsi.

6. Bapak Haji Selamat selaku Pengurus Bag.Distribusi PT. PLN (Persero) Cabang Medan yang mengizinkan saya untuk melakukan Riset di PT.PLN Rayon Kota Medan, Bapak Budi Aritonang selaku Pejabat Harian Sementara di PT. PLN (Persero) Rayon Kota Medan yang telah banyak memberikan masukan berupa analisa data dan data-data yang dibutuhkan selama pengerjaan skripsi berlangsung dan kepada Bapak Mushin selaku mentor pembimbing lapangan penulis di PT. PLN (Persero) Rayon Kota Medan yang telah banyak mengajari penulis tentang kesabaran dalam studi, dan mengarahkan serta membimbing penulis selama pengerjaan penelitian berlangsung.

7. Sahabat Segerakan GMKI FMIPA-USU, Doddi Tampubolon, Chandra Napitupulu, Espol siburian, Pengurus Komisariat GMKI Masa Bakti 2008-2009, PK GMKI FMIPA-USU Masa Bakti 2009-2010 dan teman-teman GMKI Komisariat FMIPA-USU yang telah memberikan masukan, arahan serta semangat kepada penulis selama keperiodean dalam melayani dan selama perkuliahan.

8. Kepala Laboratorium Elektronika Lanjutan, Bapak Dr. Biman P, M.Eng,Sc yang telah memberikan kepercayaan penuh kepada saya untuk menjadi asisten Laboratorium dan teman-teman Asisten Laboratorium Elektronika Lanjutan

(5)

tahun 2009 - 2011 (Posma Silitonga, Chandra Napitupulu, Masro Damaiyanti Ambarita, Leothamrin Gultom, Deddi Sagala, Ita Pasaribu, Irma Girsang) yang saling mendukung didalam laboratorium, dan yang membantu penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.

9. Sahabat terdekat Novriana Sianipar, Masro Damaiyanti Ambarita, Elisda Siboro, dan teman-teman Fisika stambuk 2006, Laosmaria Nababan, Rianto Nadapdap, , Kiki simamora, Erini afza dan teman-teman yang tidak bisa saya sebutkan namanya satu persatu, yang selalu memberikan masukan dan semangat kepada penulis selama perkuliahan, semoga persahabatan ini tidak sampai disini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi Pembaca.

Medan, Juni 2011

ELFRIDA SIANIPAR 060801033

(6)

ABSTRAK

Sistem distribusi adalah sistem tenaga listrik yang menyalurkan energi listrik dari pembangkit sampai ke konsumen dalam sekala tegangan menengah sampai dengan tegangan rendah. Dimana dalam penyaluran energi listrik diperlukan jarak yang cukup jauh dari GI (Gardu Induk) untuk sampai pada konsumen atau pelanggan, ditambah dengan dalam penyalurannya diperlukan arus yang cukup besar, sehingga terdapat regulasi tegangan yang cukup besar sepanjang saluran sampai menuju konsumen.

Pada kenyataannya terdapat transformator distribusi yang jaraknya cukup jauh dari GI (Gardu Induk) sehingga terjadi tegangan jatuh (drop voltage) yang sampai pada sisi primer transformator distribusi lebih dari yang diijinkan. Oleh sebab itu diperlukan penataan ulang dari segi panjang saluran sistem distribusi primer dengan mengatur penempatan transformator distribusi agar kinerja transformator menjadi lebih baik. Pada tugas akhir ini metode yang dipakai adalah dengan menganalisa dan menghitung persentase jatuh tegangan (drop voltage) pada suatu feeder yang disesuaikan dengan perhitungan jatuh tegangan yang diijinkan PLN.

Dari hasil analisa perhitungan diperoleh 5 (lima) transformator distribusi yang besar persentase tegangannya jatuh pada sisi primernya lebih dari 5%. Yakni Gardu MK 247 sebesar 6,63%, Gardu MK 290 sebesar 6,93%, Gardu MK 282 sebesar 7,02%, Gardu MK 262 sebesar 8,93%, dan Gardu MK 272 sebesar 8,96%. Maka untuk mendapatkan tegangan jatuh yang cukup kecil dan sesuai dengan yang diijinkan PLN, diperlukan suatu jarak yang sesuai dalam penempatan transformator distribusi.

(7)

PLACEMENT STUDY OF TRANSFORMER DISTRIBUTION BASED DROP VOLTAGE AT PT. PLN (PERSERO) KOTA MEDAN

ABSTRACT

Distribution system is a system that transmits electricity from generating electrical energy to consumers in mid-scale voltage to low voltage. Where in the distribution of electrical energy required a considerable distance from the GI (sub station) to reach the consumers or customers, coupled with the required current distribution is quite large, so there is a fairly large voltage regulation along the lines until towards the consumer. In fact, there are distribution transformers that were located quite far from the GI (sub station) that resulted in falling voltage (voltage drop) which arrive at the distribution transformer primary side more than the allowable. Therefore necessary rearrangement in terms of long-channel distribution system by regulating the placement of the transformer primary distribution transformer performance for the better. In this final method used is to analyze and calculate the percentage of drop voltage on a feeder, adjusted for the calculation of the allowable voltage drop of PLN. And the analysis results obtained by the calculation of 5 (five), a large percentage of distribution transformer voltage falls on the primary side more than 5%. Namely substation at 6.63% MK 247, MK 290 Relay at 6.93%, Substation at 7.02% MK 282, MK 262 Relay at 8.93%, and 272 MK Sentry at 8.96%. So to get a voltage and a small fall in accordance with the allowable foreign policy, required an appropriate distance in the placement of the distribution transformer.

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak vi

Abstract vii

Daftar Isi viii

Daftar Tabel x

Daftar Gambar xi

Bab I Pendahuluan

1. 1 Latar Belakang 1

1. 2 Tujuan Penulisan 2

1. 3 Batasan Masalah 2

1. 4 Manfaat Penelitian 2

1. 5 Metode Penulisan 3

1. 6 Sistematika Penulisan 3

Bab II Tinjauan Pustaka

2.1 Transformator 5

2.1.1 Jenis Transformator 6

2.1.2 Rugi-rugi Transformator 8

2.1.3 Efisiensi Transformator Distribusi 10 2.2 Sistem Distribusi Tenaga Listrik 10

2.3 Sistem Distribusi Primer 14

2.3.1 Macam-macam Konfigurasi Distribusi Primer 15 2.3.1.1 Jaringan Distribusi Primer

Menurut Susunan Rangkaian 15 2.3.1.2 Jaringan Distribusi Primer

Menurut Bahan Konduktornya 19 2.3.1.3 Jaringan Distribusi Primer

Berdasarkan Susunan Peletakkannya 20 2.3.1.3.1 Korelasi Jatuh Tegangan dan Losses

Terhadap Standar Distribusi Primer 22 2. 4 Sistem Distribusi Sekunder 25 2.4.1 Pelayanan Dengan Transformator Sendiri 26 2.4.2 Penggunaan Satu Transformator

Untuk Sejumlah Pemakai 26

2.4.3 Jaringan Sekunder 27

2. 5 Daya Listrik 28

2.5.1 Daya Semu 28

2.5.2 Daya Aktif 29

2.5.3 Daya Reaktif 29

2.5.4 Faktor Daya 30

2. 6 Transformator Distribusi 31

2.7 Persamaan-persamaan yang digunakan untuk menganalisa kualitas kinerja transformator

distribusi dalam melayani beban 32 2.7.1 Perhitungan Arus Beban Penuh Transformator Distribusi 32

(9)

2.7.2 Perhitungan Resistansi Dan Induktansi Keseluruhan

Dari Saluran Primer Menuju Transformator 33 2. 8 Rugi-Rugi Jaringan Distribusi 34

2.8.1 Rugi-Rugi Saluran 34

2.8.2 Rugi-Rugi Pada Penghantar Phasa 36 2.8.3 Rugi-rugi Akibat Beban Tak Seimbang 36 2.8.4 Rugi-Rugi Pada Sambungan Tidak Baik 37

2.9 Sifat Beban Listrik 38

2.9.1 Beban Resitif 38

2.9.2 Beban Induktif 38

2.9.3 Beban Kapasitif 39

Bab III Peninjauan Transformator Distribusi Pada Sistem Distribusi

3. 1 Peralatan dan Perlengkapan Pada Gardu Induk Denai 41

3.1.1 Transformtor Daya 42

3.1.2 Peralatan Pengaman 36

3.2 Data Hasil Ukur KVA Dan Dimensi Saluran Distribusi Primer yang Disalurkan Dari

Gardu Induk Denai Menuju PT.PLN Rayon Medan Kota 36 3.3 Rangkaian Pengukuran Tranformator Distribusi 44 Bab IV Analisa Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan

Jatuh Tegangan Pada Sisi 20 KV 45

4.1 Analisa Data Tegangan Jatuh Pada Sisi Primer Transformator

Pada Saat Beban Puncak 41

4.2 Data Tegangan Jatuh Pada Sisi Primer Transformator

Yang Lebih Dari 5% Sebelum Mengalami Perbaikan 48 4.3 Analisa Data Tegangan Jatuh Pada Sisi Primer Transformator

Setelah Mengalami Perbaikan 49

Bab V Penutup

5.1 Kesimpulan 54

5.2 Saran 55

Daftar Pustaka 56

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 3. 1

Konstanta Jaringan / SPLN 64 Tahun 1985

Yang digunakan pada Penyulang Denai 42 Tabel 3. 2 Data Saluran Penyulang Gardu Induk Denai 42 Tabel 3. 3 Data Hasil Ukur Transformator Distribusi

Pada Gardu Induk Denai 43

Tabel 4.1 Analisa Data Tegangan Jatuh Pada Saluran Distribusi Primer Dari Gardu Induk Denai Sampai Pada

Transformator Distribusi (Rayon Medan Kota)

Pada Saat Beban Puncak 47

Tabel 4. 2 Analisa Data Tegangan Jatuh Pada Sisi Primer

Transformator Yang Lebih Dari 5% Sebelum Mengalami Perbaikan 48

Tabel 4.3 Data Panjang Saluran Transformator

(11)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Prinsip Kerja Transformator dengan Kumparan

Primer (N1) dan Kumparan Sekunder (N2) 6 Gambar 2.2 Blok Diagram Rugi-rugi Pada Transformator 8

Gambar 2.3 Sistem Tenaga Listrik 13

Gambar 2.4 Bagian-bagian Sistem Distribusi Primer 14 Gambar 2.5 Jaringan Distribusi Sistem Radial 15 Gambar 2.6 Jaringan Distribusi Sistem Loop 16 Gambar 2.7 Jaringan Distribusi Sitem Tertutup/Ring 17 Gambar 2.8 Jaringan Sistem Distribusi Spindle 17 Gambar 2.9 Jaringan Distribusi Sistem Cluster 18 Gambar 2.10 Bentuk Gelomang pada Sistem Tiga Phasa 20 Gambar 2.11 Sistem Y dan Sistem Delta 21 Gambar 2.12 Diagram Saluran Distribusi Tenaga Listrik 23

Gambar 2.13 Diagram Vektor 24

Gambar 2.14 Sambungan Pemakai Besar Dengan

Gardu Distribusi Tersendiri 26

Gambar 2.15 Penggunaan Satu Distribusi Untuk Sejumlah Pemakai 26 Gambar 2.16 Jaringan Sekunder Tegangan Rendah 27

Gambar 2.17 Faktor Daya Tertinggal 31

Gambar 2.18 Faktor Daya Mendahului 31

Gambar 2. 18 Sambungan Kabel 37

Gambar 2.20 Arus dan Tegangan Pada Beban Resistif 38 Gambar 2.21 Arus, Tegangan dan GGL Induksi-diri

Pada Beban Induktif 39

Gambar 2.22 Arus, Tegangan dan GGL Induksi-diri

(12)

ABSTRAK

(13)

PLACEMENT STUDY OF TRANSFORMER DISTRIBUTION BASED DROP VOLTAGE AT PT. PLN (PERSERO) KOTA MEDAN

ABSTRACT

(14)

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Pusat-pusat pembangkit 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, subtransmisi, maupun distribusi akan mengalami tegangan jatuh sepanjang saluran yang dilalui.

Ditinjau dari segi panjang saluran distribusi dari gardu induk menuju transformator distribusi maupun dari transformator distribusi ke beban dapat juga menyebabkan tegangan jatuh yang cukup besar. Selain tegangan jatuh yang seakin besar menyebabkan juga kinerja transformator distribusi kurang maksimal. Dengan adanya kondisi tersebut diperlukan evaluasi dan perencanaan kembali yang memperhatikan kriteria-kriteria perencanaan seperti jatuh tegangan (drop voltage) yang diijinkan dan kelangsungan pelayanan listrik sehingga muncul optimasi pada jaringan yang dipakai.

Pada tugas akhir ini metode yang dipakai adalah dengan menganalisa dan menghitung nilai losses (rugi-rugi ) daya dan jatuh tegangan (drop voltage) pada suatu feeder. Lalu disesuaikan dengan perhitungan jatuh tegangan yang diijinkan PLN. Maka untuk mendapatkan tegangan jatuh yang cukup kecil dan sesuai dengan yang diijinkan PLN, diperlukan suatu jarak yang sesuai dalam penempatan transformator distribusi.

1.2 Tujuan Penelitian

Adapun Tujuan dari penulisan tugas akhir adalah :

1. Untuk mengetahui Presentase Tegangan Jatuh (Drop Voltage) pada sisi primer transformator pada saat beban puncak

2. Untuk mengetahui pengaruh panjang saluran trasnformator tegangan jatuh pada saluran distribusi dan salah satu cara untuk mengurangi tegangan jatuh pada saluran distribusi yaitu dengan penentuan letak transformator distribusi.

(15)

1.3 Batasan Masalah

Agar tujuan penulisan tugas akhir ini sesuai dengan yang diharapkan serta terarah pada judul, maka penulis membatasi masalah yang akan dibahas sebgai berikut :

1. Menganalisa tegangan jatuh pada saluran sistem distribusi primer hanya dilihat panjang saluran distribusi primer dari gardu induk sampai pada transformator distribusi.

2. Membahas tegangan jatuh pada sisi primer transformator distribusi 3. Transformator yang digunakan adalah transformator tiga phasa

1.4 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yanga dapat diambil dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui penyebab terjadinya jatuh tegangan (drop voltage)

2. Mengetahui pengaruh panjang saluran transformator dengan tegangan jatuh pada saluran distribusi

3. Mengetahui cara untuk mengurangi tegangan jatuh pada saluran ditribusi primer.

1.5 Metode Penelitian 1. Studi Literatur

Membaca teori-teori yang berhubungan dengan judul tugas akhir dari buku-buku, refrensi, jurnal, artikel-artikel, dan lain-lain.

2. Studi Bimbingan

Diskusi dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Departemen Fisika FMIPA-USU mengenai tugas akhir ini.

3. Metode Pengukuran

Data diperoleh dengan melakukan pengukuran langsung pada transformator distribusi dan mencatat data-data lain yang diperlukan.

4. Metode Pengolahan Data

Data yang diperoleh dianalisis sehingga diperoleh Presentase Tegangan Jatuh (Drop Voltage) pada sisi primer transformator pada saat beban puncak dan pengaruh panjang saluran distribusi serta jarak yang diinginkan PLN.

(16)

1.6 Sistematikan Penulisan BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan tentang latar belakang, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, metode penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini memberikan penjelasan mengenai gambaran sistem disribusi secara umum. Jenis – jenis saluran distribusi baik saluran primer maupun saluran sekunder. Serta losses yang terjadi pada saluran distribusi.

BAB III : PENINJAUAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI PADA SISTEM DISTRIBUSI

Bab ini menjelaskan data-data yang digunakan dalam penelitian, peralatan transformator, dan data transformator yang diukur dan pengukur pada transformator distribusi.

BAB IV : ANALISA PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

BERDASARKAN JATUH TEGANGAN PADA SISI 20 KV.

Bab ini menjelaskan pengolahan data yaitu menentukan presentase tegangan jatuh pada sisi primer transformator pada saat beban puncak dan menentukan panjang saluran tegangan jatuh yang sebenarnya pada saluran distribusi dari Gardu Induk Denai sampai transformator distribusi yang menjadi kawasan PT.PLN Rayon Medan

BAB V : PENUTUP

(17)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Transformator

Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah tegangan arus bolak-balik dari satu tingk ketingkat at yang lain melalui gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaannya dalam sistem tenaga memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan, misalnya untuk kebutuhan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.

Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan Hukum Ampere dan Hukum Faraday, yaitu Arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Transformator terdiri atas dua buah kumparan (primer dan sekunder) yang bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektris 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 (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 rangkaian sekunder di bebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan (secara magnetisasi).

(18)

Gambar 2.1 Pinsip Kerja Transformator dengan Kumparan - kumparan Primer (N1)dan Kumparan Sekunder (N2).

dt d N

e=− Φ (Volt) (2.1)

Dimana :

e = gaya gerak listrik (Volt) N = jumlah lilitan (turn)

dt dΦ

= perubahan fluks magnet (weber/sec)

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 melakukan arus bolak-balik antara rangkaian. Tujuan utama menggunakan inti pada transformator adalah untuk mengurangi reluktansi (tahanan magnetis) dari rangkaian magnetis (common magnetic circuit).

2.1.1 Jenis Transformator

Berdasarkan pasangan lilitannya, trafo dibedakan atas: a. Trafo 1 belitan

b. Trafo 2 belitan c. Trafo 3 belitan

(19)

Pada trafo 1 belitan, lilitan primer merupakan bagian dari lilitan sekundernya atau sebaliknya. Trafo belitan ini sering dikenal sebagai autotrafo. Trafo 2 belitan mempunyai dua belitan, yaitu sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah, dimana primer dan sekunder berdiri sendiri. Sedangkan trafo 3 belitan memiliki belitan primer, sekunder, dan tertier, masing-masing berdiri sendiri pada tegangan yang berbeda.

Berdasarkan fungsinya, trafo dibedakan atas 3, yaitu: a. Trafo Daya

b. Trafo Distribusi

c. Trafo Pengukuran, yang terdiri dari transformator arus dan transformator tegangan

Berdasarkan jumlah fasa, trafo dibedakan atas 2, yakni : a. Trafo 1 Fasa

b. Trafo 3 fasa

Berdasarkan kontruksinya, trafo dibedakan atas 2 jenis, yakni : a. Trafo tipe inti oleh satu kumparan.

b. Trafo tipe Cangkang

Pada tipe inti terdapat dua kaki, yang masing-masing kaki dibelit, sedangkan tipe cangkang mempunyai tigelit oleh a kaki, dan hanya kaki tengah yang dibelit oleh kedua kumparan. Kedua kumparan dalam tipe cangkang ini tidak tergabung secara elektrik, melainkan tergabung secara magnetik melalui inti. Bagian datar dari inti dinamakan pemikul.

(20)

2.1.2 Rugi-rugi Transformator

Gambar 2.2 Blok Diagram Rugi-rugi Pada Transformator

Dalam untuk kerjanya, trafo memiliki rugi-rugi yang harus diperhatikan. Rugi-rugi tersebut adalah:

a. Rugi-rugi Tembaga (Pcu)

Rugi-rugi tembaga merupakan rugi-rugi yang diakibatkan oleh adanya tahanan resistif yang dimiliki oleh tembaga yang digunakan pada bagian lilitan trafo, baik pada bagian primer maupun sekunder.

P_cu =Ι2 (Watt) (2.2)

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.

b. Eddy Current (Arus Eddy)

Rugi-rugi arus eddy merupakan rugi-rugi panas yang terjadi pada bagian inti trafo. Perubahan fluks menyebabkan induksi tegangan pada bagian inti besi trafo dengan cara yang sama seperti pada kawat yang mengelilinginya. Tegangan tersebut menyebabkan arus berputar pada bagian inti trafo. Arus eddy akan mengalir pada bagian inti trafo

(21)

yang bersifat resistif. Arus eddy akan mendisipasikan energi ke dalam inti besi trafo yang kemudian akan menimbulkan panas.

maks B f k Pe e

2 2

= (Watt) (2.3)

Dimana:

Kh = konstanta

Bmaks = Fluks maksimum ( weber )

Jadi, rugi besi ( rugi inti ) adalah :

Pi = Ph + Pe (Watt) (2.4)

c. Rugi-rugi Hysteresis

Rugi-rugi hysteresis merupakan rugi-rugi yang berhubungan dengan pengaturan daerah magnetik pada bagian inti trafo. Dalam pengaturan daerah magnetik tersebut dibutuhkan energi. Akibatnya akan menimbulkan rugi-rugi terhadap daya yang melalui trafo. Rugi-rugi tersebut menimbulkan panas pada bagian inti trafo.

Ph = kh f Bmaks1.6 Watt (2.5)

Dimana : Kh = konstanta

Bmaks = Fluks maksimum (weber)

d. Fluks Bocor

Fluks bocor merupakan fluks yang terdapat pada bagian primer maupun sekunder trafo yang lepas dari bagian inti dan kemudian begerak melalui salah satu lilitan trafo. Fluks lepas tersebut akan menimbulkan selfinductance pada lilitan primer dan sekunder trafo.

(22)

2.1.3 Efisiensi Transformator Distribusi

Efisiensi transformator distribusi dinyatakan sebagai :

rugi rugi out out in out P P P P − ∑ + = = η (2.6) atau % 100 × = in out P P η (2.7) Dimana :

Pout = Daya keluaran (Watt) PIn = Daya masukan (Watt) Σ rugi-rugi = Pcu + Pi

Pcu = Rugi tembaga (Watt) Pi = Rugi inti (Watt)

2.2 Sistem Distribusi Tenaga Listrik

Secara umum sistem tenaga listrik tersusun atas tiga subsistem pokok yaitu: 1. Subsistem pembangkit,

2. Subsistem transmisi, 3. Subsistem distribusi.

Sistem pembangkit merupakan sistem yang berfungsi sebagai pembangkit tenaga listrik. Tenaga listrik yang dibangkitkan kemudian ditransmisikan dalam daya yang besar oleh sistem transmisi ke gardu induk transmisi (GI). Dari GI transmisi tenaga listrik disubtransmisikan ke GI distribusi, kemudian didistribusikan kepada pelanggan secara langsung dan ke gardu-gardu distribusi untuk keperluan pelanggan dengan daya dan tegangan rendah.

(23)

Dalam perencanaan sistem tenaga listrik, sistem pembangkit dan sistem transmisi saling berhubungan secara ekonomis dalam pemilihan lokasi, desain, dan hubungan skala ekonomi. Namun sistem distribusi berdiri sendiri. Penyaluran daya dalam sistem distribusi dapat melalui saluran udara atau saluran bawah tanah. Pemilihan saluran udara dan saluran bawah tanah tergantung pada beberapa faktor yang berlainan. Yaitu faktor kontinuitas pelayanan, arah perkembangan daerah, biaya pemeliharaan tahunan, biaya modal, segi estetis, dan umur manfaat sistem tersebut. Gabungan kedua saluran ini sering kali diperlukan.

Sistem Distribusi tenaga listrik merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang menghubungkan energi listrik dari gardu induk bertegangan menengah ke konsumen. Fungsi utama sistem distribusi adalah menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya ke konsumen. Sumber daya tersebut dapat berupa :

a. Pusat pembangkit listrik yang langsung berhubungan dengan jaringan distribusi. b. Gardu induk, yaitu gardu yang disuplai melalui pembangkit listrik melalui

jaringan transmisi dan sub transmisi. Salah satu fungsi dari gardu induk adalah mensuplai tenga listrik kekonsumen yang terletak jauh dari pusat pembangkit tenaga listrik.

Baik buruknya suatu sistem distribusi dinilai dari beberapa faktor, yaitu : a. Regulasi tegangan (Jatuh Tegangan)

b. Kontinuitas pelayanan c. Efisiensi

d. Harga sistem

Suatu sistem distribusi harus memenuhi beberapa persyaratan sebagai berikut : a. Regulasi tegangan tidak terlalu besar

b. Gangguan terhadap pelayanana tidak boleh terlalu lama c. Biaya sistem tidak terlalu mahal

(24)

1. Sistem distribusi primer, yaitu sistem tenaga listrik dari gardu induk transmisi ke gardu induk subtransmisi. Jaringan ini merupakan tegangan menegah (TM) 2. Sistem distribusi sekunder, yaitu sistem tenaga listrik yang menyalurkan daya

listrik dari subtransmisi ke gardu induk distribusi. Jaringan ini merupakan tegangan rendah (TR)

Pada umumnya daya yang sampai ke titik-titik beban pada sistem distribusi primer lebih kecil dibandingkan daya yang dibangkitkan. Hal ini disebabkan karena adanya rugi-rugi daya sepanjang jaringan yang disebabkan oleh pemakaian beban oleh konsumen, panjang saluran yang dipakai, dan luas penghantar. Rugi-rugi daya ini akan berbeda pada setiap penyulang, tergantung dari besar pemakaian dan luas daerah pelayanan dari masing-masing penyulang. Dari rugi-rugi daya inilah yang akan mempengaruhi berapa nilai efisiensi penyaluran untuk menentukan berapa besar energi itu sampai kepada konsumen.

Setelah saluran transmisi mendekati pusat pemakaian tenaga listrik, yang dapat merupakan suatu daerah industri atau suatu kota. Tegangan melalui gardu induk (GI) diturunkan menjadi tegangan menengah (TM) 20kV. Setiap gardu induk (GI) sesungguhnya merupakan pusat beban untuk suatu daerah pelanggan tertentu, bebannya berubah-ubah sepanjang waktu sehingga daya yang di bangkitkan dalam pusat-pusat listrik harus selalu berubah. Perubahan daya yang dilakukan di pusat pembangkit ini bertujuan untuk mempertahankan tenaga listrik tetap pada frekuensi 50Hz. Proses perubahan ini dikoordinasikan dengan Pusat Pengaturan Beban (P3B).

Tegangan menengah dari gardu induk (GI) ini melalui saluran distribusi primer, untuk disalurkan ke gardu-gardu distribusi (GD) atau pemakai tegangan menengah (TM). Dari saluran distribusi primer, tegangan menegah (TM) diturunkan menjadi tegangan rendah (TR) 220V/380 V melalui gardu distribusi (GD). Tegangan rendah dari gardu distribusi disalurkan melalui saluran tegangan rendah ke konsumen tegangan rendah

(25)

Gambar 2.3 Skema Sistem Tenaga Listrik

Keterangan Gambar 2.3 : TR = Tegangan Rendah TM = Tegangan Menengah TT = Tegangan Tinggi TET = Tegangan Ekstra Tinggi GI = Gardu Induk

GD = Gardu Distribusi

Pada Gambar 2.3 terlihat jelas bahwa arah mengalirnya enegi listrik berawal dari pusat tenaga listrik melalui saluran-saluran transmisi dan distribusi dan sampai pada instalasi pemakai yang merupakan unsur utilisasi.

(26)

2.3 Sistem Distribusi Primer

Bagian-bagian sistem distribusi primer terdiri dari :

1. Transformator daya, Berfungsi utnuk menurunkan tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan menegah atau sebaliknya.

2. Pemutus tegangan, berfungsi sebagai pengaman yaitu pemutus daya 3. Penghantar, berfungsi sebagai penghubung daya

4. Gardu Hubung, berfungsi menyalurkan daya ke gardu-gardu distribusi tanpa mengubah tegangan

5. Gardu Distribusi, berfungsi untuk menurunkan tegangan menegah menjadi tegangan rendah.

Berikut adalah gambar bagian-bagian distribusi primer secara umum.

Gambar 2.4 Bagian-bagian Sistem Distribusi Primer

Keterangan :

1. Transformator daya 2. Pemutus tegangan 3. Penghantar 4. Gardu Hubung 5. Gardu Distribusi

(27)

2.3.1 Macam – macam Konfigurasi Distribusi Primer

Di dalam merencanakan sistem distribusi tenaga listrik sangat diperlukan adanya pedoman untuk menentapkan suatu kriteria bagi perencanaan Saluran Udara Tegangan Menegah (SUTM) dan tegangan rendah.

Jaringan tegangan menengah adalah jaringan tenaga listrik yang berfungsi untuk menghubungkan gardu induk sebagai suplai tenaga listrik dengan gardu-gardu distribusi maupun ke pelanggan yang memakai tegangan menengah seperti industri.

2.3.1.1Jaringan Distribusi Primer menurut Susunan Rangkaian Susunan Rangakain Sistem jaringan distribusi ada beberapa macam, yaitu :

a) Sistem Radial b) Sistem Loop

c) Sistem Tertutup/Ring d) Sistem Spindel e) Sistem Cluster f) Sistem Grid/Network

(28)

Gambar 2.5 Jaringan Distribusi Sistem Radial

Sistem radial ini merupakan suatu sistem distribusi tegangan menengah yang paling sederhana, murah, banyak digunakan terutama untuk sistem yang kecil, kawasan pedesaan. Umumnya digunakan pada SUTM, proteksi yang digunakan tidak rumit dan keandalannya paling rendah.

Keuntungan / Kerugian : 1. Mudah mengoperasikannya 2. Mudah mencari tegangan

3. Cocok untuk sistem yang sederhana

4. Tidak dapat dimanipulasi bila terjadi gangguan.

B. Sistem Loop

Pada sistem lup terbuka, bagian-bagian fider tersambung melalui alat pemisah (disconnectors), dan kedua ujung fider tersambung pada sumber energi. Pada suatu tempat tertentu pada fider, alat pemisah sengaja dibiarkan dalam keadaan terbuka. Pada asasnya, sistem ini terdiri atas dua fider yang dipisahkan oleh suatu pemisah, yang dapat berupa sekring, alat pemisah, saklar daya. Terlihat pada Gambar 2.6 bila terjadi gangguan, bagian saluran dari fider yang terganggu dapat dilepas dan menyambungnya pada fider yang tidak terganggu. Sistem demikian biasanya dioperasikan secara manual dan dipakai pada jaringan yang relatif kecil.

Merupakan pengembangan dari sistem radial, sebagai dari diperlukannya kehandalan yang lebih tinggi dan umumnya sistem ini dapat dipasok dalam satu gardu induk. Dimungkinkan juga dari gardu induk lain tetapi harus dalam satu sistem di sisi tegangan tinggi, karena hal ini diperlukan untuk manuver beban pada saat terjadi

(29)

gangguan.

Gambar 2.6 Jaringan Distribusi Sistem Loop Keuntungan/Kerugian :

1. Secara teknis lebih baik dari sistem radial

2. Biaya sedikit lebih mahal karena harus dibangun dua feeder pada jalur yang sama 3. Bisa dimanipulasi bila terjadi gangguan

C. Sistem Tertutup/Ring

Gambar 2.7 Jaringan Distribusi Sitem Tertutup/Ring

Keuntungan/Kerugian :

1. Jumlah konsumen yang besar bisa dijangkau

2. Gangguan salah satu sisi penghantar harus sanggup menampung seluruh beban yang terpasang pada sistem, disini erat hubungannya dengan rugi tegangan.

3. Mudah operasi

(30)

Gambar 2.8 Jaringan Sistem Distribusi Spindle

Sistem Spindle merupakan sistem yang relatif handal karena disediakan satu buah express feeder yang merupakan feeder/penyulang tanpa beban dari gardu induk sampai gardu hubung / GH refleksi, banyak digunakan pada jaringan SKTM. Sistem ini relatif mahal karena biasanya dalam pembangunannya sekaligus untuk mengatasi perkembangan beban dimasa yang akan datang. Proteksinya relatif sederhana hampir sama dengan sistem open loop. Biasanya ditiap-tiap feeder dalam sistem spindel disediakan gardu tengah (middle point) yang berfungsi untuk titik manufer apabila terjadi gangguan pada jaringan tersebut.

E. Sistem Cluster

Gambar 2.9 Jaringan Distribusi Sistem Cluster

Sistem clutser ini hampir mirip dengan sistem spindel. Dalam sistem cluster tersedia satu express feeder yang merupakan feeder atau penyulang tanpa beban yang digunakan sebagai titik menufer beban oleh feeder atau penyulang lain dalam sistem

(31)

cluster tersebut. Proteksi yang diperlukan untuk sistem yang relatif sama dengan sistem open loop atau sistem spindle.

Dalam beberapa wilayah sistem jaringan distribusi tersebut juga dikontrol dari jarak jauh (remot control) oleh Unit Pengatur Distribusi (UPD).

Dengan membuat topologi jaringan yang baik akan didapat performance jaringan yang handal dan optimal dalam arti akan diperoleh kerugian energi jaringan yang lebih kecildan pelayanan kepelanggan yang lebih baik.

Dalam membuat dan menentukan topologi jaringan perlu dilakukan perhitungan-perhitungan analisa teknis pada jaringan yang meliputi :

1. Analisa airan daya 2. Analisa Hubung Singkat 3. Analisa Drop tegangan

4. Pengaturan beban agar optimal

Keuntungan / Kerugian :

1. Sistem opersai lebih mudah dibandingkan sistem spindle 2. Tidak diperlukan tempat swiching (GH) dalam satu tempat 3. Panjang jaringan bisa lebih pendek untuk kawasan yang sama 4. Swiching bisa dilakukan disepanjang express feeder.

2.3.1.2 Jaringan Distribusi Primer Menurut Bahan konduktornya

Jaringan distribusi SUTM 20 KV pada umumnya menggunakan jenis kawat yaitu saluran yang konduktornya tidak dilapisi isolasi sebagai pelindung luar (telanjang). Tipe demikian dipergunakan pada pasangan luar yang diharapkan terbebas dari sentuhan misalnya untuk jenis kabel yaitu saluran yang konduktornya dilindungi (dibungkus) lapisan isolasi.

Bahan konduktor yang paling populer digunakan adalah tembaga (copper) dan aluminium. Tembaga mempunyai kelebihan dibandingkan dengan kawat penghantar

(32)

aluminium karena konduktivitas dan kuat tariknya lebih tinggi. Tetapi kelemahannya ialah untuk besar tahanan yang sama, tembaga lebih berat dari aluminium, dan juga lebih mahal. Oleh karena itu kawat penghantar aluminium telah menggantikan kedudukan tembaga. Untuk memperbesar kuat tarik dari kawat aluminium digunakan campuran aluminium (aluminium alloy). Oleh karena itu ada beberapa macam jenis konduktor, yaitu :

a. AAC (All-Aluminium Conduktor)

Kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari aluminium b. AAAC (All-Aluminium-Alloy Conduktor)

Kawat penghantar yang terbuat dari campuran aluminium c. ACSR (All Conduktor, Stell-Reinforce)

Kawat penghantar aluminium berinti kawat baja d. ACAR (Aluminium Conduktor, Alloy- Reinforced)

Kawat penghantar aluminium yang diperkuat dengan logam campuran

2.3.1.3 Jaringan Distribusi Primer berdasarkan Susunan Peletakannya

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

(33)

Gambar 2.10 Bentuk Gelomang pada Sistem Tiga Phasa

t Cos V

V_a = × ω (Volt) (2.8)

      − × = 3 2π ωt Cos V

Vb (Volt) (2.9)

      + × = 3 2π ωt Cos V

V_c (Volt) (2.10)

Pada Gambar 2.10 nampak bahwa antara tegangan phasa satu dengan yang lainnya mempunyai perbedaan phasa sebesar 120o atau 2/3.

Pada umumnya phasa dengan sudut phasa 0o disebut dengan phasa R, phasa dengan sudut phasa 120o disebut phasa S dan phasa dengan sudut phasa 240o disebut dengan phasa T. Perbedaaan sudut phasa tersebut pada pembangkit dimulai dari adanya kumparan yang masing-masing tersebar secara terpisah dengan jarak 120o.

A. Konfigurasi Vertikal

Yaitu bila diantar tiga saluran fasa pada sistem tiga fasa (R,S,T)

saling membentuk garis vertikal (tegak lurus bidang tanah, sejajar dengan posisi tiangnya.

B. Konfigurasi Horizontal

Yaitu bila diantara tiga saluran fasanya saling membentuk garis

lurus horizontal, terbagi dalam dua macam yaitu : konfigurasi horizontal tanpa perisai pelindung dan konfigurasi horizontal dengan perisai pelindung.

C. Sistem Y dan Delta

Sistem Y merupakan sistem sambungan pada sistem tiga phasa yang menggunakan empat kawat, yaitu fase R, S, T dan N. Sistem sambungan tersebut akan menyerupai huruf Y, yang memiliki empat titik sambungan yaitu pada ujung-ujung huruf dan pada

(34)

titik pertemuan antara tiga garis pembentuk huruf. Sistem Y dapat digambarkan dengan skema pada Gambar 2.14.

Gambar 2.11 Sistem Y da Sistem Delta

Sistem hubungan atau sambungan Y, sering juga disebut sebagai hubungan bintang. Sedangkan pada sistem yang lain yang disebut sebagai sistem Delta, hanya menggunakan phasa R, S dan T untuk hubungan dari sumber ke beban terlihat pada Gambar 2.11. Tegangan efektif antar phasa umumnya adalah 380 V dan tegangan efektif phasa dengan netral adalah 220 V.

2.3.1.3.1 Korelasi Jatuh Tegangan dan Losses terhadap Standar Distribusi Primer

Panjang sebuah Jaringan Tegangan Menengah (JTM) dapat didesain dengan mempertimbangkan jatuh tegangan (Drop Voltage) dan susut teknis jaringan.

Jatuh tegangan adalah perbedaan tegangan antara tegangan kirim dan tegangan terima karena adanya impedansi pada penghantar. Maka pemilihan penghantar (penampang penghantar) untuk tegangan menengah harus diperhatikan. Berdasarkan SPLN 72:1987 sebuah jaringan Tegangan Menegah dengan kriteria Jatuh Tegangan yang diijinkan tidak boleh lebih dari 5% (ΔV ≥ 5%).

Jatuh tegangan pada sistem distribusi mencakup jatuh tegangan pada: 1. Penyulang Tegangan Menengah (TM)

(35)

3. Penyulang Jaringan Tegangan Rendah

4. Sambungan Rumah

5. Instalasi Rumah

Adapun penyebab Jatuh Tegangan (Drop Tegangan) adalah :

1. Jauhnya jaringan, jauhnya jarak transformator dari Gardu Induk

2. Rendahnya tegangan yang diberikan GI atau rendahnya tegangan transformator distribusi

3. Sambungan penghantar yang tidak baik, penjamparan disaluran distribusi tidak tepat sehingga bermasalah di sisi Tegangan Menegah dan Tegangan Rendah. 4. Jenis penghantar atau konektor yang digunakan

5. Arus yang dihasilkan terlalu besar.

Untuk mendapatkan nilai Drop tegangan dan susut yang dikehendaki perlu memasukkan parameter – parameter antara lain :

1. Ukuran (Luas Penampang) dan jenis Penghantar 2. Beban Nominal Penghantar

3. Panjang Jaringan

Perhitungan Jatuh Tegangan Pada Jaringan Distribusi Primer

Maka untuk saluran distribusi primer besar jatuh tegangan pada saluran distribusi primer adalah berdasarkan gambar dibawah ini:

Gambar 2.12 Diagram saluran distribusi tenaga listrik

Dengan :

(36)

VR = tegangan pada sisi penerima (Volt) R = resistansi saluran (Ω)

X = reaktansi saluran (Ω) Zsal = Impedansi saluran (Ω) RL = resistansi beban (Ω) XL = Reaktansi beban (Ω) ZL = impedansi beban (Ω) I = arus beban (A)

∆V = susut tegangan (volt) Impedansi masing-masing bagian :

Z = R + jX Ω/Km (2.11)

Dari rangkaian yang ditunjukkan dalam Gambar 2.13 diperoleh :

I = Vs /( Zsal + ZL ) atau Vs = I Zsal + I ZL (2.12)

VR = I ZL adalah susut tegangan sepanjang ZL atau tegangan beban, dan I Zsal adalah susut tegangan sepanjang Zsal atau ∆V.

Penurunan persamaan jatuh tegangan dapat ditentukan dari gambar diagram fasor transmisi daya pada gambar 2.15:

(37)

Pada Gambar 2.17 dapat diperhatikan bahwa persamaan tegangan yang mendasari diagram vector tersebut adalah :

Vs = VR + I R cosϕ + I X sinϕ (2.13) Karena faktor (I R cosϕ + I X sinϕ) pada Gambar 2.14 sama dengan IZ, maka persamaan menjadi :

Vs = VR + IZ atau Vs - VR = IZ sehingga ∆V = IZ

(

) (

)

{

Rcosϕ Xsinϕ

}

V =Ι× +

∆ (2.14)

Maka untuk saluran distribusi primer perhitungan besar jatuh tegangan pada saluran distribusi primer untuk sistem tiga fasa adalah:

(2.15)

Besar persentase drop voltage pada saluran distribusi primer dapat dihitung dengan :

% 100 %∆ = ∆ ×

LL V

V (2.16)

Keterangan:

R = Resistansi saluran (Ohm) X = Reaktansi saluran (Ohm) Vs = tegangan di sisi pengirim Vr = tegangan di sisi penerima Cos φ = Faktor daya beban

Dari persamaan terlihat, nilai jatuh tegangan ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu daya aktif (P), resistansi dan reaktansi saluran (R dan X) serta daya reaktif (Q).

(

) (

)

{

cosϕ sinϕ

}

3 R X

V = ×Ι× +

(38)

Pengaturan daya aktif erat kaitannya dengan pengaturan frekuensi sistem. Sedangkan pengaturan daya reaktif akan mempengaruhi nilai tegangan. Oleh karena itu dengan melakukan pengaturan nilai daya reaktif kita dapat mengatur nilai tegangan.

2.4 Sistem Distribusi Sekunder

Distribusi sekunder mempergunakan tegangan rendah. Sebagaimana halnya dengan distribusi primer, terdapat pula pertimbangan-pertimbangan perihal kehandalan pelayanan dan regulasi tegangan. Sistem sekunder dapat terdiri atas empat jenis umum :

1. Pelayanan Dengan Transformator Tersendiri

2. Penggunaan Satu Transformator Untuk Sejumlah Pemakai 3. Bangking Sekunder

4. Jaringan Sekunder

2.4.1 Pelayanan dengan Tranformator Sendiri

Pelayanan dengan transformator tersendiri dilakukan untuk pemakai yang agak besar atau bila para pemakai terletak agak berjauhan terutama di daerah luar kota, sehingga saluran tegangan rendahnya akan menjadi terlampau panjang.

Gambar 2.10 Sambungan Pemakai Besar Dengan Gardu Distribusi Tersendiri Keterangan :

TM = Tegangan Menengah TR = Tegangan Rendah GD = Gardu Distribusi

(39)

2.4.2 Penggunaan Satu Transformator Untuk Sejumlah Pemakai

Yang mungkin terbanyak dipakai adalah sistem yang mempergunakan satu transformator dengan saluran tegangan rendah yang melayani sejumlah pemakai. Sistem ini memperhatikan beban dan keperluan pemakai yang berbeda-beda sifatnya.

Gambar 2.14 Penggunaan Satu Distribusi untuk Sejumlah Pemakai

2.4.3 Jaringan Sekunder

Suatu jaringan tegangan rendah yang agak besar diisi oleh beberapa transformator, yang pada gilirannya diisi oleh dua sumber energi atau lebih. Jaringan tegangan rendah ini melayani suatu jumlah pemakai yang cukup besar. Hal ini dikenal sebagai jaringan sekunder atau jaringan tegangan rendah

(40)

Gambar 2.15 Jaringan Sekunder Tegangan Rendah

Keterangan :

GD = Gardu Distribusi PO = Proteksi Otomatik TM = Tegangan Menengah

TR = Jaringan Sekunder Tegangan Rendah

Sistem jaringan sekunder yang baik pada saat ini memberikan taraf keandalan pada jaringan tegangan rendah di daerah dengan kepadatan beban yang tinggi, sehingga biayanya yang tinggi dapat dipertanggungjawabkan dan tingkat keandalan ini dipandang diperlukan. Pada keadaan tertentu dapat terjadi bahwa satu pelanggan tunggal mendapat penyediaan tenaga listrik dengan jenis sistem ini yang dikenal dengan nama jaringan spot (spot networks).

Pada umumnya, jaringan sekunder terjadi dengan menghubungkan semua sisi tegangan rendah dari gardu-gardu transformator yang diisi oleh dua atau lebih fider tegangan menengah. Pada sisi tegangan rendah gardu distribusi terdapat saklar daya yang dioperasikan secara otomatik dan dikenal dengan nama proteksi otomatik. Proteksi ini akan melepaskan transformator dari jaringan sekunder bilamana pengisian primer hilang tegangan. Hal ini akan menghindari suatu arus balik dari sisi tegangan rendah ke sisi tegangan menengah. Saklar daya didukung oleh sebuah sekring sehingga, bilamana

(41)

proteksi otomatik gagal, sekring akan bekerja dan melepaskan transformator dari jaringan sekunder.

Jumlah pengisi primer pada sisi tegangan menengah adalah penting. Bila misalnya ada hanya dua fider, dapat terjadi bahwa satu fider terganggu, maka akan perlu adanya kapasitas cadangan transformator yang cukup agar sistem yang masih bekerja tidak mengalami kelebihan beban. Jenis jaringan ini sering dinamakan jaringan kesiapan pertama (single-contingency network).

Jaringan sekunder tegangan rendah mendapat pengisian terbanyak dari tiga atau lebih fider, sehingga bilamana salah satu fider primer terganggu, sisa jaringan sekunder akan dapat dengan mudah menampung beban dari fider yang terganggu itu. Sistem demikian dinamakan jaringan kedua (second-contingency network). Jaringan sekunder tegangan rendah harus didesain sedemikian rupa hingga terdapat pembagian beban dan pengaturan tegangan (voltage regulation) yang baik pada semua transformator, juga dalam keadaan salah satu pengisi tegangan menengah terganggu.

2.5 Daya Listrik

Ada beberapa jenis daya listrik yang dibahas pada bab ini, yaitu :

2.5.1 Daya Semu

Daya semu adalah daya yang melewati suatu saluran penghantar yang ada pada jaringan transmisi maupun jaringan distribusi. Dimana untuk daya semu ini dibentuk oleh besaran tegangan yang dikalikan dengan besaran arus.

(42)

Untuk 1 phasa yaitu :

Ι × =V

S (2.17)

Untuk 3 phasa yaitu :

Ι × × = V

S 3 (2.18)

Dimana :

S = Daya semu ( VA)

V = Tegangan yang ada (KV) I = Besar arus yang mengalir (A)

2.5.2 Daya aktif

Daya aktif (daya nyata) adalah daya yang dipakai untuk menggerakkan berbagai macam seperti : gerakan motor listrik atau mekanik, daya aktif ini merupakan pembentukkan dari besar tegangan yang kemudian dikalikan dengan besaran arus dan faktor dayanya. Untuk 1 phasa :

ϕ Cos V

P= ×Ι× (2.19)

Untuk 3 Phasa :

ϕ Cos V

P=3× ×Ι× (2.20)

Dimana :

P = Daya Aktif (Watt) V = Tegangan yang ada (KV) I = Besar arus yang mengalir (A)

2.5.3 Daya reaktif

(43)

ϕ Sin V

Q= ×Ι× (2.21)

Untuk 3 phasa :

ϕ Sin V

Q=3× ×Ι× (2.22)

Dimana :

P = Daya Aktif (Watt) V = Tegangan yang ada (KV) I = Besar arus yang mengalir (A)

2.5.1 Faktor Daya

Faktor daya adalah perbandingan antara daya nyata dalam satuan watt dan daya reaktif dalam satuan VoltAmpere Reaktif (VAR) dari daya yang disalurkan oleh pusat-pusat pembangkit ke beban. Nilai faktor daya inimempengaruhi jumlah arus yang mengalir pada saluran untuk suatu beban yang sama.

Faktor daya salah satunya disebabkan oleh penggunaan peralatan pada pelanggan yang menyimpang dari syarat-syarat penyambungan yang telah di tetapkan, dapat mengakibatkan pengaruh balik terhadap saluran, antara lain faktor daya yang rendah dan ketidakseimbangan beban. Rendahnya faktor daya disebabkan karena melebarnya sudut fasa antara arus dan tegangan. Faktor daya yang terlalu rendah mengakibatkan rugi yang sangat besar pada saluran. Pergeseran sudut fasa antara arus dan tegangan di tentukan oleh sifat impedansi beban (resistif, induktif, kapasitif) yang dihubungkan dengan sumber arus bolakbalik tersebut. Apabila beban mempunyai impedansi yang bersifat resistif, maka arus dan tegangan sefasa atau besarnya pergeseran sudut fasa sama dengan nol. Dengan demikian faktor daya sama dengan satu (unity power factor).

Impedansi beban bersifat induktif, vektor arus (I) terbelakang dari vektor tegangan (V), kondisi tersebut disebut faktor daya tertinggal (lagging power factor), seperti ditunjukkan dalam Gambar 2.16 Sedangkan untuk impedansi beban yang bersifat kapasitif, vektor arus (I) mendahului vektor tegangan (V), keadaan tersebut

(44)

dinamakan faktor daya mendahului (leading power factor), seperti ditunjukkan dalam Gambar 2.17

Gambar 2.16 Faktor daya tertinggal

Rumus Faktor Daya Tertinggal yaitu :

ϕ ϕ _Sin V Sin V = Ι × × Ι × = = S P Faktor) (Power Daya

Faktor (2.23)

Gambar 2.17 Faktor daya mendahului

ϕ ϕ _Cos V Cos V = Ι × × Ι × = = S P Faktor) (Power Daya

Faktor (2.24)

2.6 Transformator Distribusi

Transformator distribusi merupakan salah satu alat yang memegan peranan penting /menyalurkan arus atau energi listrik dengan tegangan distribusi supaya jumlah energi yang tercecer dan hilang sia-sia diperjalanan tidak terlalu banyak.

Transformator distribusi umumnya digunakan adalah transformator Step Down 20KV/400V. Tegangan phasa ke phasa sistem jaringan rendah adalah 380 V. Karena terjadi drop tegangan, maka pada rak tegangan rendah dibuat menjadi 400V agar tegangan pada ujung penerima tidak lebih kecil dari 380V.

(45)

Transformator distribusi dapat berfasa tunggal atau phasa tiga dan ukurannya berkisar dari kira-kira 5 kVA. Impedansi transformator distribusi ini pada umumnya sangat rendah, berkkisar dari 2% untuk unit-unit yang kurang dari dari 50kVA sampai dengan 4% untuk unit-unit yang lebih besar dari 100 KVA.

2.7 Persamaan-persamaan yang digunakan untuk menganalisa kualitas kinerja transformator distribusi dalam melayani beban adalah sebagai berikut :

2.7.1 Perhitungan Arus Beban Penuh Transformator Distribusi

Telah diketahui bahwa daya transformator distribusi bila ditinjau dari sisi tegangan tinggi ( sisi primer) maka dapat dirumuskan sebagai berikut :

I V

S =3× × (2.25)

Dengan :

S = daya transformator (Kva)

V = Tegangan sisi primer transfomator (V) I = Arus jala-jala (A)

Dengan demikian, untuk menghitung arus beban penuh (full load) dapat menggunakan rumus :

LL in FL

V S I

= (2.26)

Dengan :

IFL = arus beban penuh transformator (A) Sin = Daya transformator saat beban (kVA)

VLL = Tegangan sisi primer transformator / Tegangan jala-jala (V)

2.7.2 Perhitungan Resistansi Dan Induktansi Keseluruhan Dari Saluran Primer Yang Menuju Transformator

(46)

a) Tahanan Total saluran distribusi primer dari gardu induk sampai pada sisi primer transformator adalah:

I V R

R LL

saluran = × (2.27)

Dengan :

R = Resistansi penghantar (Ω)

VLL = Tegangan sisi primer/ tegangan jala-jala(V) I = Arus pada penghantar (A)

b) Induktansi total saluran distribusi primer dari gardu induk sampai pada sisi primer transformator adalah:

I V X

X LL

saluran = × (2.28)

Dengan :

X = Reaktansi penghantar (Ω)

V = Tegangan sisi primer/ tegangan jala-jala(V)

Dimana :

∆S = Rugi daya Semu (VA)

∆P = Rugi daya Aktif (Watt)

∆Q = Rugi daya Reaktif (VAR) V = Tegangan Trafo (V) I = Arus pada Penghantar (I)

2.7 Rugi-rugi Pada Jaringan Distribusi

Dalam proses transmisi dan distribusi tenaga listrik seringkali dialami rugirugi daya yang cukup besar yang diakibatkan oleh rugi-rugi pada saluran dan juga rugi-rugi pada trafo yang digunakan. Kedua jenis rugi-rugi daya tersebut memberikan pengaruh yang

(47)

besar terhadap kualitas daya serta tegangan yang dikirimkan ke sisi pelanggan. Nilai tegangan yang melebihi batas toleransi akan dapat menyebabkan tidak optimalnya kerja dari peralatan listrik di sisi konsumen. Selain itu rugi-rugi daya yang besar akan menimbulkan kerugian finansial di sisi perusahaan pengelola listrik.

Yang dimaksud losses adalah perbedaan antara energi listrik yang disalurkan (Ps) dengan energi listrik yang terpakai (Pp).

% 100 × − =

S P s

P P P

Losses (2.32)

Berikut adalah penjelasan mengenai rugi-rugi yang terjadi pada jaringan distribusi.

2.8.1 Rugi-rugi Saluran

Pemilihan jenis kabel yang akan digunakan pada jaringan distribusi merupakan faktor penting yang harus diperhatikan dalam perencanaan dari suatu sistem tenaga listrik. Jenis kabel dengan nilai resistansi yang kecil akan dapat memperkecil rugi-rugi daya. Besar rugi-rugi daya pada jaringan distribusi dapat ditulis sebagai berikut:

Losses=3×Ι2 (2.33)

Dimana,

Losses = rugi-rugi pada saluran (Watt) R = resistansi saluran per fasa (Ohm) I = arus yang mengalir per fasa (Ampere)

Nilai resistansi dari suatu penghantar merupakan penyebab utama rugi-rugi daya yang terjadi pada jaringan distribusi. Nilai resistansi dari suatu penghantar dipengaruhi oleh beberapa parameter. Berikut adalah persamaan resistansi

penghantar:

A l

(48)

Dimana,

R = resistansi saluran (ohm)

r = resistivitas bahan penghantar (ohm-meter) l = panjang penghantar (meter)

A = luas penampang (m2)

Dari rumus di atas terlihat terdapat tiga parameter yang mempengaruhi nilai resistansi suatu penghantar, yaitu panjang penghantar, bahan penghantar dan luas permukaan penghantar.

Panjang dari suatu penghantar tergantung dari jarak distribusi ke pelanggan. Sehingga nilai tersebut tidak dapat diubah secara bebas. Sedangkan resistivitas bahan tergantung dari bahan penghantar yang digunakan. Parameter ini dapat diubah-ubah tergantung dari pemilihan bahan penghantar yang digunakan. Selain itu parameter yang dapat diubah-ubah secara bebas adalah luas penampang dari penghantar. Dimana semakin besar penampang dari suatu penghantar akan mengurangi nilai resistansi saluran.

Akan tetapi dalam pengubahan luas penampang penghantar harus memperhatikan faktor efisiensinya. Dengan demikian untuk mengurangi resistansi saluran pada jaringan distribusi, kita dapat mengganti jenis bahan penghantar yang digunakan dengan bahan yang nilai resistivitasnya rendah serta memperbesar luas permukaan penghantar.

2.8.2 Rugi Pada Penghantar Phasa

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 di ujung dirumuskan:

(49)

(

R X

)

L V =Ι cosϕ+ sinϕ

∆ (2.35)

RL P=₃Ι2

∆ (2.36)

Sedangkan jika beban terdistribusi merata di sepanjang saluran, maka rugi-rugi energi yang timbul adalah :

(

R X

)

V cosϕ sinϕ 2 2 +       = ∆ (2.37) RL P 2 2 1 3       = ∆ (2.38) Dengan :

I : Arus yang mengalir pada penghantar (Ampere) R : Tahanan pada penghantar (Ohm / km)

X : Reaktansi pada penghantar (Ohm / km) L : Panjang penghantar (Kms)

2.8.3 Rugi-Rugi Akibat Beban Tak Seimbang

Akibat pembebanan di tiap phasa yang tidak seimbang, maka akan mengalir arus pada hantaran netral. Jika di hantaran pentanahan netral terdapat nilai tahanan dan dialiri arus, maka kawat netral akan bertegangan yang menyebabkan tegangan pada trafo tidak seimbang.

Arus yang mengalir di sepanjang kawat netral, akan menyebabkan rugi daya di sepanjang kawat netral sebesar:

N R N P=Ι 2

∆ (2.39)

Dimana :

P = losses yang timbul pada konektor (watt)

(50)

RN = tahanan pada kawat netral (ohm)

2.8.4 Rugi-rugi 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.

Gambar 2.18 Sambungan Kabel

Besarnya rugi-rugi daya Aktif pada sambungan untuk tiga fasa dalam sisi primer dirumuskan :

R P= ×Ι ×

∆ 2

3 (2.40)

Dimana :

P = losses yang timbul pada konektor (watt)

I = Arus yang mengalir melalui konektor (ampere) R = Tahanan konektor (ohm)

(51)

2.9 Sifat Beban Listrik

Dalam suatu rangkaian listrik selalu dijumpai suatu sumber dan beban. Bila sumber listrik DC, maka sifat beban hanya bersifat resistif murni, karena frekuensi sumber DC adalah nol.

Reaktansi induktif (XL) akan menjadi nol yang berarti bahwa induktor tersebut akan short circuit. Reaktansi kapasitif (XC) akan menjadi tak berhingga yang berarti bahwa kapasitif tersebut akan open circuit. Jadi sumber DC akan mengakibatkan beban beban induktif dan beban kapasitif tidak akan berpengaruh pada rangkaian. Bila sumber listrik AC maka beban dibedakan menjadi 3 sebagai berikut :

2.9.1 Beban Resistif

Beban resistif yang merupakan suatu resistor murni, contoh : lampu pijar, pemanas. Beban ini hanya menyerap daya aktif dan tidak menyerap daya reaktif sama sekali. Tegangan dan arus se-fasa. Secara matematis dinyatakan : R = V / I

Gambar 2.19 Arus dan tegangan pada beban resistif

2.9.2 Beban Induktif

Beban induktif adalah beban yang mengandung kumparan kawat yang dililitkan pada sebuah inti biasanya inti besi, contoh : motor – motor listrik, induktor dan transformator. Beban ini mempunyai faktor daya antara 0 – 1 “lagging”. Beban ini menyerap daya aktif (kW) dan daya reaktif (kVAR). Tegangan mendahului arus sebesar φo

(52)

Gambar 2.20 Arus, tegangan dan GGL induksi-diri pada beban induktif

Untuk Sistem Tiga Phasa pada sistem distribusi primer, beban ini menyebabkan rugi daya aktif yang termanfaatkan yang mengalir dari sumber arus ke sisi beban.

Adapun Rumus Rugi daya beban Aktif adalah sebagai berikut :

total phasaR P=3Ι 2

∆ (2.41)

2.9.3 Beban Kapasitif

Beban kapasitif adalah beban yang mengandung suatu rangakaian kapasitor. Beban ini mempunyai faktor daya antara 0 – 1 “leading”. Beban ini menyerap daya aktif (kW) dan mengeluarkan daya reaktif (kVAR). Arus mendahului tegangan sebesar φo

. Secara matematis dinyatakan : XC = 1 / 2πfC

(53)

Gambar 2.21 Arus, tegangan dan GGL induksi-diri pada beban kapasitif

Untuk Sistem Tiga Phasa pada sistem distribusi primer, beban ini menyebabkan rugi daya Induktif - kapasitif yang tidak begitu terbeban.manfaatkan dari sumber ke sisi beban.

Adapun Rumus Rugi daya Beban Kapasitif adalah sebagai berikut :

3 _phasaX_total Q= Ι

∆ (2.42)

Dimana :

Iphasa : Arus yang mengalir pada phasa (A) R : Resistansi (Ohm)

(54)

BAB III

PENINJAUAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI PADA SISTEM DISTRIBUSI

Gardu Induk Denai adalah gardu induk penurun tegangan, dimana tegangan 70 KV diturunkan menjadi tegangan menengah 20 KV dan 12 KV dengan menggunakan trafo penurunan tegangan (step down). Setelah tegangan diturunkan kemudian disalurkan ke gardu hubung dan gardu distribusi dan selanjutnya ke jaringan tegangan rendah dan rumah konsumen.

3.1 Peralatan dan Perlengkapan Pada Gardu Induk Denai

Pada umumnya perlengkapan yang terdapat pada GI Denai adalah sebagai berikut : 1. Transformator Tegangan

Pada Gardu Induk Denai Rayon Medan Kota menggunakan transformator penurun tegangan ( step down ), dimana tegangan diturunkan dari 150 KV menjadi 20 KV. Khusus di daerah kota Medan tegangan ini merupakan tegangan menengah. Kapasitas transformator daya dari Gardu Induk Denai Rayon Medan Kota yaitu :

Trafo Daya 150 KV / 20 KV

• Kapasitas Trafo : 15 MVA • Frekuensi : 50 Hz • Tegangan Primer : 20 KV • Tegangan Sekunder : 400 V • Tahun Pembuatan : 1991

2. Peralatan Pengaman

Peralatan pengaman yang digunakan pada Gardu Induk Denai adalah Oil Circuit Breker (OCB), yang merupakan suatu alat pengaman / pemutus tenaga yang menggunakan peredam minyak. Adapun fungsi minyak tersebut antara lain untuk mengisolasi antara kontak-kontak yang suadah terbuka setelah busur api dipadamkan. Untuk pemakaian Oli Circuit Breaker ini hanya digunakan untuk system tegangan 150 KV / 20 KV

(55)

3.1.2 Peralatan Pengaman

Merupakan proteksi yang berfungsi sebagai pengaman, bila terjadi gangguan hubung singkat atau arus lebih maka alat pengaman tersebut bekerja atau berfungsi. Dengan adanya sistem pengaman yang baik diharapkan dapat memberikan pelayanan dengan kehandalan yang tinggi kepada konsumen terutama pihak PLN itu sendiri. Adapun peralatan pengaman yang digunakan di Gardu Induk Denai yaitu :

3.2 DATA HASIL UKUR KVA DAN DIMENSI SALURAN DISTRIBUSI PRIMER YANG DISALURKAN DARI GARDU INDUK DENAI MENUJU PT. PLN RAYON MEDAN KOTA

Untuk mengetahui besar tegangan jatuh sepanjang saluran distribusi primer, maka diperlukan data-data mengenai saluran distribusi primer dan transformator yang terpasang dan daya nya disalurkan dari Gardu Induk Denai.

Tabel 3.1 Konstanta Jaringan / SPLN 64 Tahun 1985 Yang digunakan pada Penyulang Denai

Jenis Bahan Penghantar Luas Penampang (mm2) Impedansi (Z) Ohm/Kms Arus(A)

AAAC 35 0,6452 + j0,3678 210

AAAC 70 0,4608 + j0,3572 155

AAAC 150 0,2162 + j0,3305 425

AAAC 240 0,1344 + j0,3158 585

Tabel 3.2 Data Saluran Penyulang Gardu Induk Denai

No. Kode Nama Penyulang Panjang Total Jaringan SUTM (Kms)

1 DA.1 BELUT 25,45

2 DA.2 PANDA 18,05

(56)

Tabel 3.3 Data Hasil Ukur Transformator Distribusi Pada Gardu Induk Denai

No. No.

Gardu Alamat / Lokasi

Jenis Penghantar

Panjang Saluran (KMS)

Tegangan Trafo (KVA)

Teg.Trafo pada Beban Puncak (Sin)

KVA

Faktor Daya

1 MK 520 JL. MANDALA BY PASS AAAC 3x240 7,50 630 615 0.90 0,44

2 MK 407 JL. PUKAT V AAAC 3x150 8,45 250 205 0,91 0,41

3 MK 455 JL. AKSARA AAAC 3x150 9,75 160 130 0,92 0,39

4 MK 295 JL. LETDA SUJONO AAAC 3x150 10,55 800 650 0.90 0,44

5 MK 290 JL. SERDANG AAAC 3x150 10,35 3180 2978 0,91 0,41

6 MK 272 JL. SERDANG AAAC 3x150 10,45 4000 3905 0,92 0,39

7 MK 459 JL. SENTOSA LAMA AAAC 3x150 10,75 160 140 0.90 0,44

8 MK 168 GANGA SABDA AAAC 3x150 11,55 160 144 0.92 0,39

9 MK 282 JL. PERINTIS KEMERDEKAAN AAAC 3x150 12,40 3180 2945 0.90 0.44

10 MK 283 JL. PERGURUAN AAAC 3x150 10,95 200 188 0.92 0.39

11 MK 387 RAYON MEDAN SELATAN AAAC 3x150 4,15 160 149 0,92 0,39

12 MK 437 JL. PASAR MERAH UJUNG AAAC 3x150 6,75 351 344 0,92 0,39

13 MK 395 JL. A.R HAKIM AAAC 3x150 5,15 250 239 0.93 0.37

14 MK 396 JL. MEGAWATI AAAC 3x150 6,15 400 379 0,91 0,41

15 MK 388 JL. BROMO AAAC 3x150 6,25 315 286 0,91 0,41

16 MK 389 JL. A.R. HAKIM AAAC 3x150 6,85 250 237 0.90 0,44

17 MK 243 JL. PANCASILA AAAC 3x70 7,60 400 371 0,91 0,41

18 MK 342 SP. GG MORNING AAAC 3x150 8,35 250 231 0.92 0,39

19 MK 254 JL. SEI MUSI AAAC 3x35 8,50 315 265 0.90 0.44

20 MK 433 JL. MEDAN AREA SELATAN AAAC 3x35 9,50 400 333 0.90 0.44

21 MK 256 JL. KAPTEN JUMHANA AAAC 3x150 9,55 250 229 0.93 0,37

22 MK 261 JL. K.API/GG TANJUNG AAAC 3x35 9,75 250 209 0,92 0,39

23 MK 247 JL. TANAH PUTIH AAAC 3x35 9,80 800 650 0.90 0.44

24 MK 262 SP. PDAM TIRTANADI AAAC 3x35 9,90 1000 881 0.91 0,41

(57)

3.3 Rangkaian Pengukuran Tranformator Distribusi

Rangkaian Pengukuran Pembebanan transformator distribusi dengan menggunakan Power Quality Analyzer. Yang diperlihatkan dari gambar dibwah ini.

Gambar 3.1 Rangkaian Pengukuran Trafo dengan Menggunakan Fluke 435

4 kabel BNC input pada fluke 435 dihubungkan pada phasa R, S, T dan N (Warna hitam dan sambungannya ditandai dengan lingkaran penuh) yaitu untuk mengukur besar arus pada trafo dan 5 kabel Banana Input pada fluke 435 dihubungkan pada phasa R, S, T , N dan Ground (warna biru dan sambungannya ditandai dengan lingkaran kosong) yaitu untuk mengukur besar tegangan trafo.

(58)

BAB IV

ANALISA PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI BERDASARKAN JATUH TEGANGAN PADA SISI 20 KV

4.1 Analisa Data Tegangan Jatuh Pada Sisi Primer Transformator Pada Saat Beban Puncak.

Untuk Data Trafo Distribusi MK 520 / Jl. Mandala By Pass

 Besar arus beban penuh pada sisi primer pada masing-masing transformator dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.26) :

LL in FL V S I 3 =

(

)

x V x

IFL _V 10,25

60 615 10 20 3 10 615 3 3 = = =

 Tahanan Total saluran distribusi primer dari gardu induk sampai pada sisi primer transformator dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.27) adalah:

I V R

R LL

saluran = ×

595 , 4 585 20000 1334 ,

0 × =

= saluran

R Ohm

 Induktansi total saluran distribusi primer dari gardu induk sampai pada sisi primer transformator dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.28) adalah:

I V X Xsaluran = × LL

79 , 10 585 20000 3158 ,

0 × =

= saluran

(59)

 Perhitungan tegangan jatuh pada saluran distribusi primer dari gardu induk sampai pada sisi primer transformator dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.15) adalah :

(

cosϕ sinϕ

)

3 saluran saluran

total R X

V = ×Ι× +

∆

(

) (

)

(

4,595 0,90 10,79 044

)

, 10

3× × × + ×

57 , 157

= Volt

 Perhitungan besar Rugi – rugi Daya Aktif adalah dihitung dengan menggunakan persamaan (2.41) adalah :

total phasaR P=3Ι 2 ∆

(

10,25

)(

4,595

)

649,13

3 2 =

∆P Watt

 Perhitungan besar Rugi-rugi Daya Reaktif – Kapasitif adalah dihitung dengan menggunakan persamaan (2.42) adalah :

3 _phasaX_total Q= Ι

∆

(

10,25

)(

10,79

)

3580

3 2 =

∆Q VAR

 Persentase tegangan jatuh pada saluran distribusi dari gardu induk sampai ke sisi primer transformator dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.16) adalah : % 100 %∆ = ∆ × LL V V V % 79 , 0 % 100 20000 57 , 157

%∆V = × =

Maka peresentase jatuh tegangan pada Trafo Distribusi MK 520 / Jl. Mandala By Pass adalah sebesar 0,79% .

Data berikutnya dapat dianalisa dengan cara yang sama, sehingga diperoleh hasilnya pada Lampiran Tabel 4.1.

(60)

Tabel 4.1 Analisa Data Tegangan Jatuh Pada Saluran Distribusi Primer

Dari Gardu Induk Denai Sampai Pada Transformator Distribusi (Rayon Medan Kota) Pada Saat Beban Puncak

No No Gardu

Panjang Saluran (Kms)

IFL (A)

Rtotal ( Ohm/Kms)

Xtotal (Ohm/Kms)

∆P ∆Q ∆Vtotal % ∆V

(Watt) (VAR) (Volt)

1 MK 520 7,50 10,25 4,595 10,79 0.90 0,44 649,13 3580,00 157,57 0,79

2 MK 407 8,45 3,42 10,174 16,81 0,91 0,41 1062 2899,00 95,55 0,48

3 MK 455 9,75 2,17 10,174 16,81 0,92 0,39 673,85 1839,59 59,76 0,3

4 MK 295 10,55 10,83 10,174 16,81 0.90 0,44 3363 9180,89 310,27 1,55 5 MK 290 10,35 49,63 10,174 16,81 0,91 0,41 15410 42073,00 1386,6 6,93 6 MK 272 10,45 65,08 10,174 16,81 0,92 0,39 20207 55170,00 1792,4 8,96 7 MK 459 10,75 2,33 10,174 16,81 0.90 0,44 723,46 1975,20 66,71 0,33

8 MK 168 11,55 2,4 10,174 16,81 0.92 0,39 745,2 2034,60 66,1 0,33

9 MK 282 12,40 49,08 10,174 16,81 0.90 0.44 15239 41067,00 1405,2 7,02 10 MK 283 10,95 3,13 10,174 16,81 0.92 0.39 971,86 2653,43 86,21 0,43

11 MK 387 4,15 2,48 10,174 16,81 0,92 0,39 770 2102,40 68,3 0,34

12 MK 437 6,75 5,73 10,174 16,81 0,92 0,39 1779 4857,50 157,81 0,79

13 MK 395 5,15 3,98 10,174 16,81 0.93 0.37 1235,79 3374,00 107,96 0,54 14 MK 396 6,15 6,32 10,174 16,81 0,91 0,41 1962,36 5357,71 176,60 0,88 15 MK 388 6,25 4,77 10,174 16,81 0,91 0,41 1481,08 4043,72 133,27 0,67 16 MK 389 6,85 3,95 10,174 16,81 0.90 0,44 1226,47 3348,57 113,14 0,57 17 MK 243 7,60 6,18 59,46 46,09 0,91 0,41 65548,01 39384,30 780,44 3,9 18 MK 342 8,35 3,85 10,174 16,81 0.92 0,39 1195,42 3263,79 106,00 0,53 19 MK 254 8,50 4,42 61,48 35,03 0.90 0.44 50120,02 16271,35 540,94 2,70 20 MK 433 9,50 5,55 61,48 35,03 0.90 0.44 62933,50 204312,2 679,20 3,4 21 MK 256 9,55 3,82 10,174 16,81 0.93 0,37 1186,11 3238,36 103,62 0,52 22 MK 261 9,75 3,48 61,48 35,03 0,92 0,39 39461,00 12810,92 422,76 2,11 23 MK 247 9,80 10,83 61,48 35,03 0.90 0.44 122610,4 39868,48 1325,4 6,63 24 MK 262 9,90 14,68 61,48 35,03 0.91 0,41 166461,9 54041,48 1785,5 8,93

(61)

Dari hasil analisa data diperoleh 5 (lima) transformator distribusi yang besar persentase tegangan jatuh pada sisi primernya lebih 5%. Dimana menurut SPLN 72 : 1987 penurunan tegangan maksimum pada beban penuh, yang dibolehkan dibeberapa titik jaringan distribusi adalah :

a. SUTM = 5% dari tegangan kerja bagi sistem radial

b. SKTM = 2% dari tegangan kerja pada sistem spindel dan gugus c. Trafo Distribusi = 3% dari tegangan kerja

d. Saluran tegangan rendah = 4% dari tegangan kerja tergantung kepadatan beban

e. Sambungan Rumah = 1% dari tegangan nominal

4.2Analisa Data Tegangan Jatuh Pada Sisi Primer Transformator Yang Lebih Dari 5% Sebelum Mengalami Perbaikan

Tabel 4.2 Data Transformator Tegangan Jatuh Pada Sisi Primer Sebelum Mengalami Perbaikan ( > 5% )

No No.Gardu Alamat/Lokasi Panjang Saluran IFL ∆Vtotal ∆P ∆Q

(KMS) (A) (Volt) (Watt) (VAR)

1 MK 290 JL. SERDANG 10,35 49,63 1386,64 15410 42073,00

2 MK 272 JL. SERDANG 10,45 65,08 1792,40 20207 1975,20

3 MK 282 JL. PERINTIS

KEMERDEKAAN

12,40 49,08 1405,23 15239 41067,00

4 MK 247 JL. TANAH PUTIH 9,80 10,83 1325,44 122610,43 39868,48

(62)

4.3 Analisa Data Penempatan Tranformator Berdasarkan Tegangan Jatuh Pada Sisi Primer Transformator Setelah Mengalami Perbaikan

Dari Tabel 4.2 kita dapat memperbaiki tegangan jatuh pada sisi primer transformator distribusi dengan penempatan ulang lokasi transformator distribusi tersebut. Maka pada Tugas Akhir ini sibahas satu persatu dari transformator tersebut.

1. Gardu MK 290 / JL. SERDANG

LL diijinkan V

V = ×

∆ 5%

000 . 1 000 . 20 %

5 × =

∆Vdiijinkan Volt

Maka selisih tegangan jatuh yang harus dikurangi adalah :

diijinkan total V V

V =∆ −∆ ∆ 1000 64 , 1386 − = 64 , 386

= Volt

Maka Besar Perubahan Jarak transformator yang diinginkan adalah :

total V V L ∆∆ = ∆ 64 , 1386 64 , 386 = ∆L

=0,28 Kms

Maka Jarak Transformator setelah mengalami perbaikan jarak adalah : L

L L2 = 1−∆ =10,35−0,28 L2 = 10,07 Kms

Seharusnya penempatan transformator distribusi berdasarkan jatuh tegangan berdasarkan hasil perhitungan adalah terletak pada jarak 10,07 Kms berdsarkan tegak lurus bidang tanah sejajar dengan tiangnya.

(63)

2. Gardu MK 272 / JL. SERDANG 000 . 1 000 . 20 %

5 × =

∆Vdiijinkan Volt

Maka selisih tegangan jatuh yang harus dikurangi adalah :

diijinkan total V V

V =∆ −∆ ∆ 1000 40 , 1792 − = 40 , 792

= Volt

Maka Besar Perubahan Jarak transformator yang diinginkan adalah :

total V V L ∆∆ = ∆ 40 , 1792 40 , 792 = ∆L

= 0,44 Kms

Maka Jarak Transformator setelah mengalami perbaikan jarak adalah :

L L L2 = 1−∆

=10,45−0,44=10,01 Kms

Seharusnya penempatan transformator distribusi berdasarkan jatuh tegangan dari hasil perhitungan adalah terletak pada jarak 10,01 Kms tegak lurus bidang tanah dan sejajar dengan posisi tiangnya.

3. Gardu MK 282 / JL. PERINTIS KEMERDEKAAN

000 . 1 000 . 20 %

5 × =

(64)

Maka selisih tegangan jatuh yang harus dikurangi adalah :

diijinkan total V V

V =∆ −∆ ∆ 23 , 405 1000 23 ,

1405 − =

∆V Volt

Maka Besar Perubahan Jarak transformator yang diinginkan adalah :

total V V L ∆∆ = ∆ 23 , 1405 23 , 405 = ∆L

= 0,29 Kms

Maka Jarak Transformator setelah mengalami perbaikan jarak adalah : L

L L₂ = ₁−∆

=12,40−0,29=12,11 Kms

Seharusnya penempatan transformator distribusi berdasarkan jatuh tegangan dari hasil perhitungan adalah terletak pada jarak 12,11 Kms tegak lurus bidang tanah dan sejajar dengan posisi tiangnya.

4. Gardu MK 247 / JL. TANAH PUTIH

000 . 1 000 . 20 %

5 × =

∆Vdiijinkan Volt

Maka selisih tegangan jatuh yang harus dikurangi adalah :

diijinkan total V V

V =∆ −∆ ∆ 1000 44 , 1325 − =

∆V Volt

Maka Besar Perubahan Jarak transformator yang diinginkan adalah :

total V V L ∆∆ = ∆

(65)

44 , 1325 44 , 325 = ∆L = 0,25 KMS

Maka Jarak Transformator setelah mengalami perbaikan jarak adalah : L

L L₂ = ₁−∆

=9,80−0,25=9,55 Kms

Seharusnya penempatan transformator distribusi berdasarkan jatuh tegangan dari hasil perhitungan adalah terletak pada jarak 9,55 Kms tegak lurus bidang dan tanah sejajar dengan posisi tiangnya.

5. Gardu MK 262 / PDAM TIRTANADI

000 . 1 000 . 20 %

5 × =

∆Vdiijinkan Volt

Maka selisih tegangan jatuh yang harus dikurangi adalah :

diijinkan total V V

V =∆ −∆ ∆ 55 , 785 1000 55 ,

1785 − =

∆V Volt

Maka Besar Perubahan Jarak transformator yang diinginkan adalah :

total V V L ∆∆ = ∆ 55 , 1785 55 , 785 = ∆L

= 0,44 Kms

Maka Jarak Transformator setelah mengalami perbaikan jarak adalah : L

L L2 = 1−∆

(1)

Maka selisih tegangan jatuh yang harus dikurangi adalah :

diijinkan total V

V =∆ −∆

∆ 23 , 405 1000 23 ,

1405 − =

∆V Volt

Maka Besar Perubahan Jarak transformator yang diinginkan adalah :

total V V L ∆∆ = ∆ 23 , 1405 23 , 405 = ∆L

= 0,29 Kms

Maka Jarak Transformator setelah mengalami perbaikan jarak adalah : L

L L₂ = ₁−∆

=12,40−0,29=12,11 Kms

Seharusnya penempatan transformator distribusi berdasarkan jatuh tegangan dari hasil perhitungan adalah terletak pada jarak 12,11 Kms tegak lurus bidang tanah dan sejajar dengan posisi tiangnya.

4. Gardu MK 247 / JL. TANAH PUTIH

000 . 1 000 . 20 %

5 × =

∆Vdiijinkan Volt

Maka selisih tegangan jatuh yang harus dikurangi adalah :

diijinkan total V

V =∆ −∆

∆ 1000 44 , 1325 − =

∆V Volt

Maka Besar Perubahan Jarak transformator yang diinginkan adalah :

total V V L ∆∆ = ∆

(2)

44 , 1325 44 , 325 = ∆L

= 0,25 KMS

Maka Jarak Transformator setelah mengalami perbaikan jarak adalah : L

L L₂ = ₁−∆

=9,80−0,25=9,55 Kms

Seharusnya penempatan transformator distribusi berdasarkan jatuh tegangan dari hasil perhitungan adalah terletak pada jarak 9,55 Kms tegak lurus bidang dan tanah sejajar dengan posisi tiangnya.

5. Gardu MK 262 / PDAM TIRTANADI

000 . 1 000 . 20 %

5 × =

∆Vdiijinkan Volt

Maka selisih tegangan jatuh yang harus dikurangi adalah :

diijinkan total V

V =∆ −∆

∆ 55 , 785 1000 55 ,

1785 − =

∆V Volt

Maka Besar Perubahan Jarak transformator yang diinginkan adalah :

total V V L ∆∆ = ∆ 55 , 1785 55 , 785 = ∆L

= 0,44 Kms

Maka Jarak Transformator setelah mengalami perbaikan jarak adalah : L

L L2 = 1−∆

=9,90−0,44=9,46 Kms

(3)

Seharusnya penempatan transformator distribusi berdasarkan jatuh tegangan dari hasil perhitungan adalah terletak pada jarak 9,46 Kms dari tegak lurus bidang tanah dan sejajar dengan posisi tiangnya.

Tabel 4.3 Data Panjang Saluran Transformator Distribusi pada Sisi Primer Setelah Mengalami Perbaikan No No.Gardu Alamat/Lokasi Panjang

Saluran (KMS)

IFL (A)

%∆V (%)

Panjang Saluran (L2)

(KMS)

1 MK 290 JL. SERDANG 10,35 49,63 6,93 10,07

2 MK 272 JL. SERDANG 10,45 65,08 8,96 10,01

3 MK 282 JL. PERINTIS KEMERDEKAAN

12,40 49,08 7,02 12,11

4 MK 247 JL. TANAH PUTIH 9,80 10,83 6,63 9,55

(4)

BAB V

PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisa data-data yang ada, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu :

1. Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh bahwa semakin panjang saluran transformator distribusi Primer dari GI sampai pada penempatan transformator maka semakin besar pula persentase tegangan yang dihasilkan.

2. Dari hasil perhitungan Pada Gardu Induk Denai terdapat transformator distribusi yang besar persentase tegangan jatuh pada sisi saluran distribusi primernya lebih dari 5 %. Yaitu Gardu MK 247 sebesar 6,63%, Gardu MK 290 sebesar 6,93%, Gardu MK 282 sebesar 7,02%, Gardu MK 262 sebesar 8,93%, dan Gardu MK 272 sebesar 8,96%.

3. Dimana pada penelitian ini terdapat lima transformator yang mengalami perubahan letaknya transformator distribusi. Dengan nomor gardu sebagai berikut: MK 247 dari jarak 9,80 Kms menjadi 9,55 Kms, MK 290 dari jarak 10,35 Kms menjadi 10,07 Kms, MK 282 dari jarak 12,40 Kms menjadi 12,11 Kms, MK 262 dari jarak 9,90 Kms menjadi 9,46 Kms, dan MK 272 dari jarak 10,45 Kms menjadi 10,01 Kms. Maka panjang transformator yang dirubah adalah pada sisi yang terjauh dari transformator.

(5)

5.2 SARAN

Setelah melakukan penelitian, diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dilakukan penelitian lebih lanjut, yaitu :

1. Memperhatikan sambungan penghantar yang digunakan pada saluran distribusi primer

2. Menghitung Jatuh tegangan pada arus beban puncak siang sehingga ada perbandingan dengan arus beban puncak malam.

(6)

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, A. ”Teknik Tenaga Listrik”. Cetakan Ketujuh, Jilid III, PT. Pramadnya Paramita : Jakarta, 1993.

Berahim, Hamzah, ”Pengantar Tekhnik Tenaga Listrik”, Edisi Pertama, Andi Offset: Yogyakarta, 1991.

Diklat Profesi Distribusi, ”Kriteria Perencanaan Jaringan Distribusi”, PT.PLN Pusat Pendidikan dan Pelatihan : Jakarta Selatan, 2009.

Edminister, Joseph. ”Rangkaian Listrik”, Edisi Keempat. Erlangga : Jakarta, 2004. Erlayas, Bastanna, ” Analisis Perhitungan Jatuh Tegangan”, Medan, 2009.

Hutauruk, T.S. ”Distribusi dan Utilasi Tenaga Listrik,. penerbit Universitas Indonesia(UI-Press) : Jakarta, 2000.

J, Duncan Glover, ”Power System Analysis and Design”, Fourth Edition, Thomson Learning:Australia, 2008.

Kadir, Abdul, ”Transformator”, Elex Media Computindo : Jakarta, 1989.

Kadir, Abdul, “Transmisi Tenaga Listrik”, Universitas Indonesia : Jakarta, 1998. Kadir, Abdul, ”Distribusi Dan Utilasi Tenaga Listrik”, Universitas Indonesia :

Jakarta, 2000.

Pabla, AS, Abdul Hadi, “Sistem Distribusi Daya Listrik”, Erlangga : Jakarta, 1994. Rinanda, Niroyana. ”Analisis Pengaruh Ketidakseimbangan Beban Terhadap Arus

Netral dan Rugi-rugi(Losses) Pada Transformator Distribusi Di PT.PLN Cabang Medan”, Medan, 2009.

Stevenson, Jr.Wiliam D, ”Analisis Sistem Tegangan Listrik”, Edisi Keempat, Penerbit Erlangga : Jakarta, 1983.

Trevor, Linskey, ”Instalasi Listrik Dasar”, Edisi Ke-3, Erlangga:Jakarta, 2004.

Watkins, A, J, ”Perhitungan Instalasi Listrik”, Edisi Kelima, Erlangga : Jakarta, 2004.

Zuhal, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Edisi Kelima , Penerbit ITB : Bandung, 1991.

Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota

ELFRIDA SIANIPAR

060801033

DAFTAR TABEL

DAFTAR GAMBAR

(

) (

)

{

}

(

) (

)

{

}

(

)

(

)

(

)

(

)

(

) (

)

(

)

(

)(

)

(

)(

)

BAB V

PENUTUP

Parts

Dokumen yang terkait

Studi Tata Ulang Letak Transformator Pada Jaringan Distribusi 20 KV Aplikasi PT. PLN (Persero) Rayon Binjai Timur

Studi Analisis Pengaruh Harmonisa Terhadap Transformator Distribusi (Aplikasi Pada PT. PLN (Persero) Cabang Medan, Rayon Medan Kota)

Pengaruh Pemerataan Beban Terhadap Rugi-Rugi Jaringan Tegangan Rendah Transformator Distribusi (Aplikasi Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota)

Pengaruh Ketidakseimbangan Beban Terhadap Arus Netral Dan Losses Pada Transformator Distribusi (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Cabang Medan, Rayon Medan Kota)

Studi Tentang Kualitas Kinerja Transformator Distribusi Dalam Melayani Beban Dengan Regulasi Tegangan Dan Efisiensi Sebagai Parameter (Aplikasi Pada Pt. Pln (Persero) Rayon Medan Kota)

Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota)

Analisa Jatuh Tegangan Dan Penanganan Pada Jaringan Distribusi 20 kV Rayon Palur Pt. PLN (Persero) Menggunakan Etap 12.6.

Perhitungan Jatuh Tegangan Gardu Distribusi Primer Untuk Gardu 028 dan Gardu 189 Pada PT. PLN (Persero) Rayon Bukittinggi.

Analisis Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan

PENGARUH PEMERATAAN BEBAN TERHADAP RUGI-RUGI JARINGAN TEGANGAN RENDAH TRANSFORMATOR DISTRIBUSI DI PT PLN (PERSERO) RAYON SUKARAME

Dokumen yang Anda mencari sudah siap untuk unduhkan