Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penulisan Manfaat Penulisan Batasan Masalah Transformator

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemakaian peralatan listrik seperti komputer, mesin las ,televisi, mesin fotocopi dan sebagainya yang merupakan beban non-linear sudah menjadi hal yang biasa dewasa ini. Beban non-linear ini merupakan sumber harmonisa yang bersifat merugikan pada sistem tenaga listrik. Salah satu komponen dalam sistem distribusi ketenagalistrikan adalah transformator distribusi. Transformator distribusi merupakan alat yang memegang peranan penting sehingga sangat penting untuk dilakukan penelitian untuk menjaga kualitas kerja dari transformator distribusi. Oleh karna itu perlu dilakukan analisa yang memberikan hasil seberapa besar pengaruh harmonisa terhadap faktor-k pada transformator distribusi.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan permasalahan dalam Tugas Akhir ini yaitu bagaimana hasil analisa pengaruh harmonisa terhadap faktor-k pada transformator distribusi tersebut dan pengaruhnya terhadap kapasitas transformator tersebut.

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan utama penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui pengaruh harmonisa dan menganalisanya terhadap faktor-k pada transformator sehingga dapat diketahui perlu tidaknya untuk dilakukan derating terhadap transformator tersebut.

1.4 Manfaat Penulisan

Manfaat yang diperoleh dari tugas akhir ini adalah dapat memberikan informasi kepada penulis maupun pembaca mengenai penyebab-penyebab terjadinya harmonisa dan dampak-dampak harmonisa pada transformator.

1.5 Batasan Masalah

Adapun masalah yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini yaitu pengaruh harmonisa terhadap faktor-k pada tiga buah transformator distribusi milik PT PLN Persero Cabang Medan, rayon Medan Kota. Harmonisa yang dibahas meliputi harmonisa arus dan tegangan dimana harmonisa arus yang digunakan adalah harmonisa ganjil yaitu orde ke-3 sd orde ke-15.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Transformator

Distribusi Transformator merupakan suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain belitan primer ke belitan sekunder melalui sebuah gandengan magnet. 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, kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh [1]. Dalam bidang tenaga listrik pada umumnya pemakain transformator dapat dikelompokkan dalam : 1. Transformator Daya, transformator ini biasanya digunakan di pembangkit tenaga listrik, untuk menaikkan tegangan pembangkit menjadi tegangan transmisi. 2. Transformator distribusi, transformator ini pada umumnya digunakan pada sub distribusi tenaga listrik, yaitu untuk menurunkan tegangan transmisi menjadi tegangan distribusi. 3. Transformator Instrument, transformator ini gunanya digunakan sebagai alat instrument pengukuran yang terdiri dari transformator arus current transformer dan transformator tegangan potential transformer. Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama yaitu pusat pembangkit listrik, saluran transmisi dan sistem distribusi. Suatu sistem distribusi yang menghubungkan semua beban terjadi pada stasiun pembantu atau substation, dimana dilaksanakan transformasi tegangan. Pada umumnya pusat pembangkit tenaga listrik berada jauh dari pengguna tenaga listrik. Untuk mentransmisikan tenaga listrik dari pembangkit ini, maka diperlukan penggunaan tegangan tinggi 150 kV atau tegangan ekstra tinggi 500 kV. Setelah saluran transmisi mendekati pusat pemakaian tenaga listrik, yang dapat merupakan suatu daerah industri atau suatu kota, tegangan melalui gardu induk diturunkan menjadi tegangan menengah 20 kV. Tegangan menengah dari gardu induk ini melalui saluran distribusi primer untuk disalurkan ke gardu-gardu distribusi atau pemakai tegangan menengah. Dari saluran distribusi primer, tegangan menengah diturunkan menjadi tegangan rendah 400230 V melalui gardu distribusi. Tegangan rendah dari gardu distribusi disalurkan melalui saluran tegangan rendah ke komsumen tegangan rendah. Bentuk sederhana dari sistem distribusi tenaga listrik dapat ditunjukkan oleh Gambar 2.1 sebagai berikut [2]: Pembangkit Listrik Transformator Penaik Transformator Penurun TM GI GI TTTET Ke Pemakai TM Ke GD GD TM TR kWH meter Instalasi Pemakai TR Pembangkit Saluran Transmisi Saluran Distribusi Primer Saluran Distribusi Sekunder Utilisasi Gambar 2.1 Sistem Tenaga Listrik

2.1.1 Spesifikasi Umum Rugi-rugi Transformator Distribusi

Berbagai nilai dari rugi-rugi transformator distribusi menurut SPLN 50 tahun 1997 dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut ini [3]: Tabel 2.1 Nilai Rugi-Rugi Transformator Distribusi KVA Rating Rugi Besi Watt Rugi Tembaga Watt 25 50 100 160 200 250 315 400 500 800 1000 1250 1600 75 150 300 400 480 600 770 930 1100 1750 2300 2500 3000 425 800 1600 2000 2500 3000 3900 4600 5500 9100 12100 15000 18100

2.1.2 Klasifikasi Beban Transformator Distribusi

Tujuan utama dari adanya alat transformator distribusi dalam sistem tenaga listrik adalah untuk mendistribusikan tenaga listrik dari gardu induk ke sejumlah pelanggan atau konsumen. Pada Tabel 2.2 berikut ini adalah klasifikasi pelanggan listrik yang dilayani oleh PLN [3]: Tabel 2.2 Klasifikasi Beban Pelanggan Listrik PLN Beban Yang Dilayani No Golongan Tarif Batas Daya TARIF S Sosial 1 S-1 TR 220 VA 2 3 4 5 6 S-2 TR S-2 TR S-2 TR S-2 TR S-2 TR 450 VA 900 VA 1300 VA 2200 VA 2200 VA sd 200 KVA S-3 TM 200 KVA TARIF R Perumahan 1 R-1 TR sd 450 VA 2 R-1 TR 900 VA 3 R-1 TR 1300 VA 4 R-1 TR 2200 VA 5 R-2 TR 2200 VA – 6600 VA 6 R-3 TR 6600 VA TARIF B Bisnis 1 B-1 TR sd 450 VA 2 B-1 TR 900 VA 3 B-1 TR 1300 VA 4 B-1 TR 2200 VA 5 B-2 TR 2200 VA sd 200 KVA 6 B-3 TM 200 KVA TARIF I Industri 1 I-1 TR sd 450 VA 2 I-1 TR 900 VA 3 I-1 TR 1300 VA 4 I-1 TR 2200 VA 5 I-1 TR 2200 VA sd 14 KVA 6 I-2 TR 14 KVA sd 200 KVA 7 I-3 TM 200 KVA 8 I-4 TT 30000 KVA TARIF P Perkantoran 1 2 3 4 5 P-1 TR P-1 TR P-1 TR P-1 TR P-1 TR sd 450 VA 900 VA 1300 VA 2200 VA 2200 VA sd 200 KVA P-2 TM 200 KVA P-3 TR LPJU Keterangan : S = Pelanggan Listrik Sosial R = Pelanggan Listrik Perumahan B = Pelanggan Listrik Bisnis I = Pelanggan Listrik Industri P = Pelanggan Listrik Perkantoran TR = Tegangan Rendah TM = Tegangan Menengah TT = Tegangan Tinggi LPJU = Lampu Penerangan Jalan Umum 2.1.3 Rugi-Rugi Transformator [1] Secara umum rugi-rugi ynag terjadi pada transformator dapat digambarkan dalam sebuah blok diagram, seperti ditunjukkan Gambar 2.2 dibawah ini. Rugi tembaga Rugi tembaga Keluar an Rugi fluks bocor Rugi besi: Histeresis dan Arus eddy Gambar 2.2 Block Diagram Rugi-Rugi pada Transformator Kumparan ssekunder Fluks bersama Kumparan Primer Sumber

2.1.3.1 Rugi Tembaga

� �� Rugi tembaga adalah rugi yang disebabkan arus beban mengalir pada kawat penghantar dapat ditulis sebagai berikut: � �� = � � R watt .......................................................................... 2.1 Formula ini merupakan perhitungan untuk pendekatan. Karena arus beban berubah – ubah, rugi tembaga juga tidak konstan bergantung pada beban.

2.1.3.2 Rugi Besi

� � Rugi besi terdiri atas: a. Rugi Histeresis � ℎ , yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak – balik pada inti besi yang dinyatakan sebagai berikut: � � = � � � � ���� watt .............................................................. 2.2 � ℎ = konstanta � ���� = fluks maksimum weber b. Rugi Arus Eddy � � , yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi yang dinyatakan sebagai berikut: � � = � � � � � � ���� watt .............................................................. 2.3 � � = konstanta � ���� = fluks maksimum weber Komponen rugi-rugi trafo ini meningkat dengan kuadrat dari frekuensi arus penyebab eddy current. Oleh karena itu, ini menjadi komponen yang sangat penting dari rugi-rugi trafo yang menyebabkan pemanasan oleh harmonisa. Jadi rugi besi rugi inti adalah: � � = � � + � � watt .............................................................. 2.4 Peningkatan rugi inti yang disebabkan oleh harmonisa bergantung pada pengaruh harmonisa pada tengangan yang diberikan dan rancangan dari inti trafo. Semakin besar distorsi tengangan maka semakin tinggi pula eddy current dilaminasi inti.

2.2 Faktor-K