Analisa Pemilihan Trafo Distribusi Berdasarkan Biaya Rugi-Rugi Daya Dengan Metode Nilai Tahunan

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

ANALISA PEMILIHAN TRAFO DISTRIBUSI BERDASARKAN BIAYA RUGI- RUGI DAYA DENGAN METODE NILAI TAHUNAN

Oleh :

RIZKY FERDINAN 080402050

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada Tanggal 5 Bulan Februari Tahun 2014 di depan penguji : 1. Ketua Penguji : Ir. Panusur SML Tobing …………..

2. Anggota Penguji : Syiska Yana, S.T., M.T. …………..

Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir

(Ir. Eddy Warman, M.T.) NIP : 19541220 198003 1 001

Diketahui Oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU

(Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.) NIP : 19540531 198601 1 002

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

ANALISA PEMILIHAN TRAFO DISTRIBUSI BERDASARKAN BIAYA RUGI-RUGI DAYA DENGAN METODE NILAI TAHUNAN

Oleh :

RIZKY FERDINAN 080402050

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada Tanggal 5 Bulan Februari Tahun 2014 di depan penguji : 1. Ketua Penguji : Ir. Panusur SML Tobing

2. Anggota Penguji : Syiska Yana, S.T., M.T.

Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir

(Ir. Eddy Warman, M.T.) NIP : 19541220 198003 1 001

Diketahui Oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU

(Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.) NIP : 19540531 198601 1 002

ABSTRAK

Setiap instalasi PLN dan industri tentunya membutuhkan trafo sebagai alat untuk mengubah tegangan tinggi menjadi tegangan rendah atau sebaliknya. Panjangnya jaringan listrik PLN tentu memerlukan banyak trafo dan peralatan lainnya dalam mendistribusikan tenaga listrik untuk melayani konsumen. Oleh karena itu kita harus mengelola dan mengetahui cara pemilihan transformator. Pada tugas akhir ini akan dihitung biaya rugi daya pada dua transformator dengan kapasitas yang sama. Walaupun dua buah transformator memiliki kapasitas daya yang sama besar, besarnya rugi tanpa beban dan rugi berbeban pada dua trafo dapat berbeda. Pada tugas akhir ini rugi-rugi daya yang akan dihitung bergantung pada rugi trafo tanpa beban dan rugi trafo berbeban. Untuk total biaya rugi daya berbeban pada trafo I lebih kecil sebesar Rp. 15.824.186,64 dibandingkan dengan trafo II sebesar Rp. 16.067.802,24.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmat yang telah diberikan-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Analisa Pemilihan Trafo Distribusi Berdasarkan Biaya Rugi-Rugi Daya Dengan Metode Nilai Tahunan”. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu Sole Torong, S.pd dan Belah Purnama br. Ginting, saudari kandung penulis, Adriyani br. Perangin-angin, dan Deswita Natalia br Perangin-angin atas seluruh perhatian dan dukungannya selama ini.

Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Eddy Warman, MT selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu dan memberikan ide dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Ir. Bangsa Sitepu dan Rahmad Fauzi ST, MT, selaku dosen wali penulis yang senantiasa memberikan bimbingannya selama perkuliahaan.

3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, Msi selaku Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Seluruh Staf Pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh Pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas bantuan administrasinya.

5. Keluarga Torong Perangin-angin mergana yang ada di Kabanjahe dan keluarga yang ada di Batukarang dan Nangbelawan.

6. Sahabat-Sahabat Terdekat : Darminton, Basten, , Doly Crypton, Niko , Parulian Sibarani, Mayhendra, dan seluruh teman-teman ’08 yang tidak

mungkin disebutkan satu persatu.

7. Sahabat-Sahabat Terbaik Pemberi Saran dan Sangat Sering Membantu Penulis : Eykel Boy Ginting, Christian Daniel Simanjuntak, Bayu Pradana Purba, Armi Frans Tampubolon, Wenly Andalenta Sinulingga dan Elis Hutasoit.

8. Sahabat-Sahabat Terbaik Erina br Ginting, Anita br S.Brahmana, Winda Ramadhani, Boy Gorby Tambunan, Agus Pinem, Librandy Hutagaol, senina ku Dyan Fernando Surbakti, Dytha Eryanth Purba, dan Janatan Ginting. 9. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Akhir kata penulis menyadari bahwa Tugas Akhir 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 penulis pada khususnya dan semua pihak yang membutuhkannya.

Medan, 22 Oktober 2013 Penulis,

(Rizky Ferdinan) NIM : 080402050

DAFTAR ISI

ABSTRAK... i

KATA PENGANTAR……… ii

DAFTAR ISI……….. v

DAFTAR GAMBAR………. viii

DAFTAR TABEL……….. ix

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang………. 1

1.2 Tujuan Penulisan……….…...………. 2

1.3 Batasan Masalah ……….. 2

1.4 Metode Penulisan.……… 2

1.5 Sistematika Penulisan.……….. 3

BAB II TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 2.1 Transformator………..……….. 4

2.2 Prinsip Kerja Transformator………... 5

2.2.1 Keadaan Transformator Tanpa Beban……… 6

2.2.2 Keadaan Transformator Berbeban..…………...…… 8

2.3 Transformator Distribusi……… 10

2.3.1 Transformator Untuk Instalasi Gardu Cantol………. 11

2.3.2 Transformator Untuk Instalasi Gardu Fortal…...….. 11

2.4 Rugi-Rugi Dan Efisiensi Pada Transformator…………... 16

2.4.1 Rugi-Rugi Transformator……….. 16

2.4.2 Efisiensi Transformator………. 18

2.5 Karakteristik Beban……….... 18

2.6 Besaran Yang Berhubungan Dengan Karakteristik Beban.. 19

2.6.1 Demand………... 19

2.6.2 Maximum Demand………..…... 20

2.6.3 Faktor Beban (Load Factor)……… 20

2.6.4 Faktor Kerugian (Loss Factor)……… 21

2.6.5 Faktor Daya (Power Factor)………... 22

2.6.6 Faktor Responsibility Puncak………. 22

2.7 Klasifikasi Beban……… 23

2.7.1 Beban Perumahan……… 23

2.7.2 Beban Pertokoan/ Perdagangan……….. 24

2.7.3 Pabrik/ Industri……….... 25

2.8 Perkembangan Beban………. 25

2.9 Biaya Rugi-Rugi Daya PadaTransformator Distribusi…. 27 2.9.1 Biaya Rugi Daya Tanpa Beban Trafo Distribusi……. 27

2.9.2 Biaya Rugi Daya Berbeban Trafo Distribusi………… 37

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Pengambilan Data……… 30

3.2 Prosedur Penelitian………..……… 30

BAB IV PERHITUNGAN TOTAL BIAYA RUGI DAYA

4.1 Perhitungan Biaya Rugi Daya Total……… 33

4.2 Perhitungan Rugi Daya Tanpa Beban………... 38

4.3 Perhitungan Rugi Daya Berbeban……….. 39

4.3.1 Biaya Rugi Daya Berbeban trafo I………. 39

4.3.2 Biaya Rugi Daya Berbeban trafo II……… 41

4.4 Perhitungan Total Biaya Rugi Daya……… 42

4.5 Perbandingan Total Biaya Transformator………... 45

BAB V PENUTUP 5.1Kesimpulan……… 47

5.2 Saran……….. 47

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Transformator Dalam Keadaan Tanpa Beban……..……... 6

Gambar 2.2 Transformator Dalam KeadaanBerbeban………. 8

Gambar 2.3 Rangkaian Ekivalen Transformator Berbeban……….. 9

Gambar 2.4 Transformator Distribusi Untuk Instalasi Gardu Cantol…... 11

Gambar 2.5 Transformator Distribusi Untuk Instalasi Gardu Portal…… 12

Gambar 2.6 TransformatorDistribusi Untuk instalasi Gardu Beton…… 14

Gambar 2.7 Blok diagram rugi-rugi pada transformator……….. 16

Gambar 3.1 Flowchart tahapan penelitian………. 29

Gambar 4.1 Kurva beban harian……… 35

Gambar 4.2 Grafik Biaya Berbeban Trafo I…………...………... 40

Gambar 4.3 Grafik Biaya Berbeban Trafo II………...…. 42

Gambar 4.4 Grafik Total Biaya Rugi Daya Trafo I……….……… 43

Gambar 4.5 Grafik Total Biaya Rugi Daya Trafo II………....………… 44

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai faktor responsibility puncak (K)....………. 22

Tabel 3.1 Spesifikasi transformator distribusi I………... 31

Tabel 3.2 Spesifikasi trasnsformator distribusi II……… 32

Tabel 4.1 Datatrafo distribusi terpasang...………. 34

Tabel 4.2 Kurva beban harian………... 34

Tabel 4.3 Perkiraan pertumbuhan beban maksimum transformator selama 10 tahun ke depan……… 36

Tabel 4.4 Nilai factor k……….….…….. 37

Tabel 4.5 Biaya rugi daya berbeban trafo I………. 40

Tabel 4.6 Biaya rugi daya berbeban trafo II…… ………... 41

Tabel 4.7 Total biaya rugi daya trafo I………. 42

Tabel 4.8 Total biaya rugi daya trafo II……… 44

ABSTRAK

Setiap instalasi PLN dan industri tentunya membutuhkan trafo sebagai alat untuk mengubah tegangan tinggi menjadi tegangan rendah atau sebaliknya. Panjangnya jaringan listrik PLN tentu memerlukan banyak trafo dan peralatan lainnya dalam mendistribusikan tenaga listrik untuk melayani konsumen. Oleh karena itu kita harus mengelola dan mengetahui cara pemilihan transformator. Pada tugas akhir ini akan dihitung biaya rugi daya pada dua transformator dengan kapasitas yang sama. Walaupun dua buah transformator memiliki kapasitas daya yang sama besar, besarnya rugi tanpa beban dan rugi berbeban pada dua trafo dapat berbeda. Pada tugas akhir ini rugi-rugi daya yang akan dihitung bergantung pada rugi trafo tanpa beban dan rugi trafo berbeban. Untuk total biaya rugi daya berbeban pada trafo I lebih kecil sebesar Rp. 15.824.186,64 dibandingkan dengan trafo II sebesar Rp. 16.067.802,24.

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

PT PLN (Persero) adalah penyedia listrik Negara yang ada di Indonesia. Dalam penyaluran daya listrik, tidak seluruhnya dapat disalurkan kepada konsumen, karena akan hilang dalam bentuk susut energi. Sarana dan Prasarana yang baik sangat dibutuhkan dalam perkembangan teknologi sekarang ini. Saat ini, energi listrik sangat dibutuhkan untuk mendukung pertumbuhan pembangunan di Indonesia. Penyaluran tenaga listrik yang stabil merupakan hal yang paling penting dalam memenuhi kebutuhan listrik. Adanya arus listrik bolak-balik yang mengalir pada inti besi sebuah trafo maka inti besi akan berubah menjadi magnet. Apabila inti besi tersebut dikelilingi oleh suatu belitan, maka pada kedua ujung belitan tersebut akan timbul beda tegangan sehingga menimbulkan gaya gerak listrik.

Gaya gerak listrik yang mengalir terus menerus pada inti besi akan menimbulkan panas oleh arus eddy (eddy current). Untuk memperoleh besarnya rugi-rugi inti maka trafo akan diuji dengan member tegangan pada sirkit trafo dalam keadaan terbuka. Sedangkan untuk memperoleh besarnya rugi tembaga, tahanan pada rangkaian dialiri arus beban. Karena rugi ini terjadi pada belitan trafo yang terbuat dari tembaga maka rugi ini sering disebut rugi tembaga. Dengan adanya rugi-rugi tersebut, penulis akan membandingkan dua buah trafo yang memiliki rugi-rugi yang berbeda terhadap besar biayanya.

1.2 Tujuan Penulisan

Tujuan PenelitianTujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk membandingkan dua buah trafo distribusi dalam perhitungan rugi biaya total kedua trafo tersebut.

1.3 Batasan Masalah

Agar isi dan pembahasan tugas akhir ini menjadi terarah dan dapat mencapai hasil yang diharapkan, maka penulis perlu membuat batasan masalah yang akan dibahas . Adapun yang menjadi batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah :

1. Trafo yang akan dibandingkan adalah trafo daya yang memiliki kapasitas sama.

2. Membahas besar biaya rugi-rugi daya total pada trafo. 3. Studi data pembebanan pada trafo daya.

4. Tidak membahas cara mengurangi rugi-rugi pada trafo.

1.4 Metode Penulisan

Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menerapkan beberapa metode penulisan 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 bimbingan yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Departemen Teknik Elektro USU.

3. Studi pengambilan data, yaitu dengan mengumpulkan informasi dengan cara memperoleh data dari PT. PLN (PERSERO) dan mengolah data yang telah di dapat dengan cara menghitung dan menganalisa hasil perhitungan.

1.5 Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini berisikan latar belakang, tujuan dan manfaat penulisan, metode penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II. TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Bab ini menjelaskan tentang trafo distribusi, prinsip kerja trafo, rugi-rugi pada trafo dan karakteristik beban.

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini memuat tentang tempat pengambilan data, langkah-langkah penulisan tugas akhir dan data trafo yang dibandingkan.

BAB IV. PERHITUNGAN TOTAL BIAYA RUGI DAYA

Bab ini memuat tentang analisa perhitungan biaya rugi daya tanpa beban, biaya rugi daya berbeban, dan total biaya rugi daya.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

BAB II

TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

2.1 Transformator

Transformator merupakan suatu alat listrik yang mengubah tegangan arus bolak-balik dari satu tingkat ke tingkat yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip-prinsip induksi-elektromagnet. Transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Penggunaan transformator yang sederhana dan handal memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan serta merupakan salah satu sebab penting bahwa arus bolak-balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik.

Di dalam suatu sistem distribusi tenaga listrik, transformator distribusi dipergunakan untuk menurunkan tegangan penyulang utama (primary feeder) menjadi tegangan rendah (sekunder) yang langsung digunakan oleh para pemakai energi listrik (konsumen).

Transformator distribusi dihubungkan langsung dengan beban melalui jaringan sekunder dan lokasi pemasangannya tersebar dibanyak tempat dengan jarak beberapa ratus meter atau sampai beberapa kilometer, tergantung pada kapasitas transformator dan besar beban yang dilayani.

Menurut standart NEMA (The National; Electrical Manufactures Association), transformator dengan 3 kVA sampai dengan 1600 kVA diklasifikasikan

- Untuk transformator distribusi 3 θ : rating dari 9 kVA sd 1600 kVA

- Untuk transformator –transformator yang ratingnya lebih besar dari 1600

kVA, diklarifikasikan sebagai transformator tenaga.

Sekarang di Indonesia telah banyak dijumpai transformator distribusi dengan rating lebih besar dari 500 kVA.

2.2 Prinsip Kerja Transformator

Transformator terdiri atas dua buah kumparan (primer dan sekunder) yang bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektris namun berhubungan secara megnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi 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 dibebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan (secara magnetisasi).

= ( )………(2.1)

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

1= 1

1= 1

( . )

1= 1=

= ( )

2.3 Transformator Distribusi

Transformator distribusi yang umum digunakan adalah transformator step-down 20kV/400V. Tegangan fasa ke fasa sistem jaringan tegangan rendah adalah 380 V. Karena terjadi drop tegangan, maka pada tegangan rendahnya dibuat diatas 380V agar tegangan pada ujung penerima tidak lebih kecil dari 380V.

Dalam mengklasifikasikan dan membedakan trasformator distribusi, salah satunya adalah dengan metode pendingin dan isolasi yang dipakai. Klasifikasi yang terbesar adalah transformator distribusi tipe kering atau yang berisi cairan.

Pada transformator tipe kering, udara digunakan sebagai pendingin. Disamping itu udara juga digunakan sebagai medium isolasi. Transformator tipe ini umumnya dipakai untuk industri, daerah perdagangan dan tempat dimana minyak sulit diperoleh. Transformator yang berisi cairan dapat diklasifikasikan oleh oil filled dan inerteen filled type. Askarel adalah semacam inerteen yang tahan api, jadi transformator yang menggunakan inerteen biasanya digunakan pada daerah yang kemungkinan menimbulkan api yang cukup besar. Tipe transformator distribusi yang berisi cairan umumnya digunakan pada instalasi diatas tiang, serta pada penggunaan gardu distribusi out door

Pada saat sekarang gas sudah banyak digunakan sebagai medium pendingin, tetapi pemakaiannya belum begitu luas. Dari letak pemasangan instalasi (konstruksi), transformator distribusi dapat dibedakan atas :

1. Transformator untuk instalasi gardu cantol 2. Transformator untuk instalasi gardu fortal 3. Transformator untuk instalasi gardu beton/kios

24,9 kVA dan range 5 kVA sampai 167 kVA. Tegangan sekunder adalah 120/240 Volt atau 240/480 Volt. Sedangkan untuk tegangan primer range antara 2,4 sampai 11 kVA dan range 9 sampai 150 kVA, pada umumnya tegangan sekundernya adalah 120/240 Volt, 240/480 Volt.

- Transformator yang dilengkapi dengan proteksi sendiri untuk pelayanan kedua cadangan (CSPS)

Transformator tipe ini di desain untuk cadangan pelayanan kedua. Transformator ini dilengkapi dengan switch yang diparalel dengan transformator yang di suplay dari penyulang utama.

Hal ini dimaksudkan apabila terjadi beban lebih, maka beban dapat dilayani oleh tiga transformator atau lebih untuk mereduksi beban yang tiba-tiba berubah. Selain itu bertujuan agar pelayanan terhadap konsumen tidak terputus bila terjadi kesalahan pada transformator.

CSPB (Completely Self Transformer for Banking) 1 Φ didesain untuk

menggunakan 1 Φ saja dan digunakan pada rating 10, 15, 25, dan 37 kVA.

2.3.3 Transformator Instalasi Gardu Beton

Transformator ini dipasang dibawah yang alasnya disemen dengan beton, dibandingkan dengan transformator instalasi tiang, dilihat dari estetika (keindahan), transformator jenis ini lebih baik, sebab pemasangannya di dalam ruangan atau dibawah sehingga tidak mengganggu pemandangan, terutama untuk daerah pusat perdagangan, pusat pertokoan, tempat hiburan dan rekreasi. Transformator untuk gardu beton dapat dilihat pada gambar 2.6 di bawah ini.

- Transformator jaringan (network transformer)

Transformator jaringan dibagi atas tiga tipe yang umunnya yaitu : liquid filled, ventilasi dry type dan sealed dry type umumnya diatas 100 kVA dengan tegangan sekunder 480 Volt atau lebih.

- Tipe liquid filled ini paling umum digunakan dan biasanya dipakai untuk pelayanan pada system jaringan sekunder di daerah pinggiran kota. Tipe ini biasanya menggunakan rumah transformator.

- Ventilasi dry type digunakan dengan kemungkinan jika menggunakan minyak dapat menimbulkan api. Tipe ini biasanya digunakan untuk melayani daerah industri atau daerah perdagangan.

- Sealed dry type digunakan pada daerah tepi laut/ pantai atau pada daerah dimana akan cepat menimbulkan korosi atau explosive atmosfir.

Transformator tiga fasa dengan kapasitas lebih dari 225 kVA sudah tidak cocok lagi bila dipasang pada instalasi tiang. Hal ini disebabkan karena transformator yang terlalu berat sebanding dengan kapasitas ratingnya.

Keadaan ini pada instalasi tiang selain konstruksi tiang yang bertambah mahal juga pemasangannya sulit dilakukan.Transformator dengan instalasi gardu beton banyak juga digunakan pada daerah pertokoan dan daerah pantai dimana ada pengaruh kontaminasi gardu. Disamping itu banyak dipakai pada daerah perumahan untuk menghindari kebakaran, gangguan suara dan keselarasan dengan lingkungan sekitarnya.

Pada instalasi gardu beton, transformator dipasang dalam suatu ruangan baik terbuat dari besi ataupun beton. Demikian pula dengan peralatan lainnya

Rugi Tembaga(PCu)

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

P

Cu

= I

2

R

(watt) ...(2.17) 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.

Rugi Besi(Pi)

Rugi inti atau rugi besi pada transformator juga adalah rugi dalam watt. Rugi inti pada transformator terdiri atas dua bagian, yaitu rugihysteresisdaneddy current. Adapun penjelasan tentang kedua jenis rugi inti tersebut adalah sebagai berikut :

• Rugi Hysteresis, yaitu rugi-rugi yang disebabkan oleh fluks bolak-balik pada inti besi yang dinyatakan sebagai :

Ph =

,

(

watt)………(2.18)

Dimana : Kh = Konstanta

Bmax = Fluks maksimum (weber)

• Rugi Eddy Current, yaitu rugi-rugi yang disebabkan oleh arus pusar pada inti besi yang dinyatakan sebagai :

Pe =

(watt)………(2.

19)

Bmax = Fluks maksimum (weber)

Jadi rugi besi (inti) adalah

Pi = Ph + Pe

(watt)……….(2.20)

2.4.2 Efisiensi Transformator

Efisiensi transformator adalah perbadingan antara keluaran daya yang berguna dan masukan daya total. Karena masukan ke transformator sama dengan keluaran daya yang berguna ditambah kerugiannya, maka persamaan efisiensi dapat ditulis dalam bentuk persamaan sebagai berikut :

η = (Pout

/ P

in

) x 100%

………(2.21)

Dimana :

P

out = Daya output transformator (watt)

P

in = Daya Input transformator (watt)

2.5 Karakteristik Beban

Suatu sistem distribusi tenaga listrik adalah bertujuan menyalurkan tenaga atau daya listrik dari sumber daya besar kepada para pemakai (konsumen) yang membutuhkannya.

Perencanaan suatu sistem distribusi tenaga listrik dipengaruhi oleh karakteristik beban yang harus dilayani. Karakteristik beban akan efektif jika diketahui penggunaan dari karakteristik beban itu sendiri. Bila keterangan atau informasi yang diperlukan tidak lengkap maka dapat dilakukan pendekatan. Hal ini harus diketahui bahwa hasil analisa hanyalah suatu pendekatan dan pemakaiannya hanya sebagai petunjuk. Tentu saja hasil analisa tersebut tidak bisa

lebih diandalkan bila dibandingkan dengan analisa yang menggunakan data karakteristik beban yang lebih lengkap.

Pada umumnya suatu sistem distribusi direncanakan dengan memperhatikan perkembangan beban dimasa-masa yang akan datang. Hal ini berhubungan dengan penentuan kapasitas transformator distribusi yang dipasang dan juga akan bermanfaat dalam pengaturan penggantian atau changeout transformator distribusi tersebut.

2.6 Besaran-Besaran yang Berhubungan dengan Karakteristik Beban

Untuk Memudahkan pengertian berikutnya, maka besaran-besaran yang berhubungan dengan karakteristik beban tersebut akan diuraikan dengan ringkas. Adapun besaran-besaran yang berhubungan dengan karakteristik beban adalah : 1. Demand

2. Maximum demand

3. Faktor beban (load factor) 4. Faktor kerugian (loss factor) 5. Faktor daya

6. Faktor responsibility puncak

2.6.1 Demand

Demand adalah instalasi atau system beban rata-rata yang diambil oleh suatu alat dalam selang waktu tertentu. Demand dapat dinyatakan dalam satuan kW, kVA, dan satuan lainnya.Waktu selama beban dirata-ratakan dinamakan

dijadikan dasar untuk menghitung beban rata-rata. Pemilihan periode ini dapat terjadi mulai selang 15 menit, selang 30 menit, selang 60 menit ataupun lainnya.

Pada kondisi-kondisi tertentu kebutuhan pada selang 15 menit sama dengan kebutuhan pada selang 20 menit. Pernyataan kebutuhan ini harus diekspresikan dalam selang waktu dimana kebutuhan tersebut diukur.

2.6.2 Maximum Demand

Maximum demand adalah suatu instalasi atau system demand terbesar yang terjadi dalam selang waktu tertentu. Seperti halnya dengan demand, maka maximum demand dapat uga dinyatakan dengan satuan kW dan kVA.

Maximum demand harus dinyatakan dalam interval, selain itu juga dapat dinyatakan dengan selang waktu bila maximum demand terjadi secara harian, mingguan, bulanan, dan tahunan.

2.6.3 Faktor Beban (Load Factor)

Faktor beban adalah perbandingan antara beban rata-rata selama selang waktu tertentu dengan beban puncak yang terjadi dalam selang waktu tersebut. Beban rata-raata dan beban puncak harus dinyatakan dalam satuan yang sama, sehingga faktor beban tidak memiliki satuan.

Pendefinisian dari faktor beban harus dalam batas spesifik, seperti demand interval, selang waktu dimana maksimum demand dan beban rata-rata terjadi. Suatu tipe beban tertentu memiliki kurva beba dengan selang waktu tertentu. Jika selang waktu diperbesar, akan menghasilkan nilai faktor beban yang lebih kecil. Karena pemakaian energi terdisribusi dalam waktu yang lebih lama, maka beban

rata-rata menjadi lebih kecil untuk selang waktu yang lebih besar, bila tidak terdapat perubahan dalam maksimum demand.

Kurva beban dengan bermacam-macam bentuk dan beban puncak. Ada kemungkinan mempunyai faktor beban yang sama. Persyaratan yang diperlukan agar mempunyai faktor beban yang sama adalah perbandingan antara beban rata-rata dan beban puncak sama. Persamaan untuk factor beban dapat dilihat di bawah ini

Fb= ……….(2.22)

Dimana : Fb = Faktor beban

Prata = Daya rata-rata (kW)

Ppuncak = Daya saat beban puncak (kW)

2.6.4 Faktor Kerugian (Loss Factor)

Faktor kerugian adalah perbandingan antara kerugian daya rata-rata dengan kerugian daya beban puncak selama selang waktu tertentu. Faktor kerugian uga menyatakan derajat kerugiaan beban dalam suatu peralatan, selama beban puncak dipertahankan dalam selang waktu dimana nilai kerugian tersebut diperhitungkan.

FLS= ………..(2.23)

Dimana : FLS = Faktor kerugian

Prugi rata-rata = Rugi daya rata-rata (kW)

2.6.5 Faktor Daya (Power Factor)

Pengertian factor daya dipakai untuk beban-beban yang terpusat, sedangkan untuk beban yang terbesar, tidak dapat digunakan secara tepat. Jika dipakai untuk beban yang terbesar atau kelompok beban yang setiap saat berubah, maka nilai factor daya harus dinyatakan untuk setiap keadaan beban seperti beban minimum atau beban puncak. Kesulitan ini menyebabkan kita terpaksa harus mengambil nilai rata-rata factor daya dari suatu kelompok beban. Hal ini yang selalu dilakukan terutama dalam melayani beban industry dan daerah perdagangan, hal ini dapat ditentukan dengan faktor daya rata-rata sama dengan daya aktif rata-rata dibagi dengan daya semu rata-rata. Dapat dinyatakan dengan persamaan :

Faktor daya = ……….(2.24)

Dimana : kWH = Daya aktif

kVAH = Daya semu

2.6.6 Faktor Responsibility Puncak

Faktor responsibility puncak (K) sistem distribusi adalah perbandingan dari beban transformator pada saat puncak feeder distribusi atau puncak substation dengan beban puncak transformator sesungguhnya. Pada tabel 3.1 dibawah ini terdapat nilai K yang direkomendasikan [1].

Jenis Transformator Nilai K Transformator daya 1.0 Transformator step up 0.9 Transformator step down 0.8

2.7 Klasifikasi Beban

Pada umumnya beban diklasifikasikan untuk maksud tertentu. Penggolongannya yang digunakan dalam industri tidak dapat dipakai secara umum karena di dalam setiap kondisi klasifikasi beban diperlukan.

Klasifikasi beban yang akan diuraikan disini adalah berdasarkan dari pemakaian yang mana beban diklasifikasikan menjadi tiga macam yaitu :

- Perumahan

- Pertokoan/ perdagangan - Industri/pabrik

Berikut ini akan dijelaskan beberapa hal yang pada umumnya menjadi sifat atau karakteristik dari masing-masing jenis beban berdasarkan tipe dari pemakaian.

2.7.1 Beban Perumahan

Beban perumahan adalah beban yang harus dilayani oleh transformator distribusi yang terdiri dari seluruhnya atau sebagian besar merupakan tempat tinggal atau rumah kediaman penduduk.

Beban perumahan umumnya terdiri dari peralatan-peralatan listrik seperti : lampu penerangan, pesawat televise, radio penerima, setrika listrik, kompor atau tungku listrik, lemari es, Air Conditioning (AC), dan lain sebagainya.

Besarnya beban perumahan ini dalam satu interval waktu tertentu sangat bervariasi, berubah-ubah dari waktu ke waktu sesuai dengan kebiasaan atau budaya penduduk setempat untuk menggunakan energy listrik, serta dipengaruhi

Sehingga bila diperhatikan kurva beban maka dapat dilihat variasi atau perubahan besarnya beban yang kadang-kadang lebih kecil dari rating transformator distribusi yang melayani atau sebaiknya bahkan lebih besar dari rating trafo distribusi yang melayani.

Bila beban yang harus dilayani lebih besar dari rating transformator distribusi ini berarti transformator distribusi beroperasi melayani beban lebih. Maka hal ini sangat mempengaruhi kemampuan transformator distribusi pada masa yang akan datang.

Pada umumnya kurva beban harian dari suatu beban perumahan mempunyai dua beban puncak yang terjadi yaitu pagi hari dan pada waktu malam hari. Begitu juga halnya dengan kurva beban tahunan, mempunyai variasi atau perubahan-perubahan dan terjadinya beban puncak yang tertinggi pada waktu musim panas ataupun pada waktu musim dingin/penghujan.

2.7.2 Beban Pertokoan/ Perdagangan

Beban pertokoan/ perdagangan adalah beban yang harus dilayani oleh transformator distribusi, beban ini terdiri dari suatu kelompok pertokoan/ perdagangan yang terletak di pusat kota, maupun yang terletak di pinggiran kota.

Besarnya perubahan beban pertokoan selama interval waktu tertentu, misalnya besar perubahan beban pertokoan relati kecil dibandingkan dengan beban perumahan sehingga factor bebannya akan menjadi lebih besar.

Jenis-jenis peralatan (beban) yang harus dilayani oleh transformator distribusi untuk beban pertokoan. Pada umumnya adalah : lampu penerangan, mesin-mesin kecil, pengatur atau pendingin udara dan lain-lain.

Beban puncak pada daerah pertokoan/ perdagangan ini umumnya terjadi pada pagi hingga siang hari, dan pada malam hari disamping juga untuk penerangan. Untuk beban pertokoan/ perdagangan masalah kesinambungan penyaluran daya menjadi prioritas yang harus dipertahankan mengingat faktor keselamatan dan keamanan pada daerah tersebut.

2.7.3 Pabrik/ Industri

Beban industri adalah beban yang terdiri dari suatu kelompok daerah perindustrian, yang harus dilayani oleh transformator distribusi. Beban industry biasanya terletak terpisah dari daerah perumahan maupun pertokoan yang padat penduduknya. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah drop tegangan yang sering terjadi pada daerah industry sebab hal ini akan berpengaruh terhadap peralatan listrik yang terdapat pada daerah perumahan/ pertokoan.

Beban yang harus dilayani oleh transformator distribusi di daerah perindustrian pada umumnya adalah motor-motor listrik yang merupakan peralatan utama di dalam suatu industry. Suatu industry biasanya beroperasi selama 24 jam terus menerus selama satu hari dengan perubahan beban yang relatif kecil. Hal ini berarti bahwa beban di daerah perindustrian yang harus dilayani oleh transformator distribusi relatif tetap atau hamper sama besar setiap harinya.

2.8 Perkembangan beban

Pada umumnya suatu sistem distribusi di desain untuk memenuhi kebutuhan atau melayani beban pada saat sekarang dan masa yang akan dating.

Hal ini sangat berguna untuk mengatasi terjadinya perubahan atau pertambahan beban, maka suatu transformator distribusi didesain dengan perubahan atau pertumbuhan beban, seiring kemajuan teknologi dalam hitungan hari, bulan, maupun tahunan. Besarnya kemampuan suatu sistem biasanya direncanakan sesuai dengan masalah yang timbul di dalam melakukan analisa.

Disini yang menjadi pokok perhatian adalah kemampuan transformator distribusi di dalam melayani beban bila beban mengalami perkembangan pada tahun-tahun berikutnya, sehingga kapasitas/ rating transformator distribusi yang harus dipasang dapat melayani suatu tipe beban tertentu dalam waktu relative cukup lama untuk memperkecil biaya operasional dan penggantian transformator distribusi.

Apabila tingkat pertumbuhan beban diketahui maka akan diketahui pertambahan beban selama suatu periode waktu tertentu (tahun) dapat diperoleh berdasarkan persamaan [2] :

Pn = Po (1+r)n ……….(2.25)

Dimana : Pn = Pertumbuhan beban pada tahun ke-n Po = Beban awal

r = Tingkat pertumbuhan beban setiap tahunnya n = Tahun ke-n

Besarnya nilai r untuk suatu nilai Pn akan diperoleh dalam jangka waktu tertentu hal ini sangat membantu untuk mengetahui perkembangan beban dalam suatu periode waktu tertentu.

2.9 Biaya Rugi-Rugi Daya pada Transformator Distribusi

Perhitungan biaya rugi-rugi daya pada transformator distribusi terdiri dari dua yaitu perhitungan biaya rugi daya tanpa beban dan biaya rugi daya berbeban. Hasil dari kedua biaya ini merupakan biaya total untuk transformator. Rugi biaya total didefinisikan oleh IEEE C57.12.00-1987 sebagai jumlah dari rugi daya tanpa beban dan rugi daya berbeban [3].

2.9.1 Biaya Rugi Daya Tanpa Beban Trafo Distribusi

Rugi-rugi yang terjadi pada inti besi trafo merupakan rugi-rugi daya tanpa beban. Besarnya rugi rugi ini dapat diukur saat trafo tidak dibebani. Besarnya rugi daya tanpa beban adalah tetap dan dapat dihitung dengan persamaan berikut.

Btb = ( 8760 x Btl ).Rbn ……….(2.26)

Dimana : Btb = Biaya rugi daya tanpa beban (Rp/tahun) 8760 = jumlah waktu dalam satu tahun (jam/tahun) Btl = Biaya tenaga listrik (Rp/Kw per tahun) Rbn = Rugi daya tanpa beban/ rugi beban nol (Kw)

2.9.2 Biaya Rugi Daya Berbeban Trafo Distribusi

Biaya rugi-rugi daya berbeban besarnya akan berubah berdasarkan perubahan beban unit trafo yang ada. Jika beban naik, maka rugi-rugi daya berbeban akan naik juga sehingga biayanya akan naik juga. [4] [5] Dalam perhitungan biayanya harus dimasukkan faktor pertumbuhan beban, responsibility factor, dan factor rugi-rugi. Biaya rugi-rugi berbeban dapat dihitung sebagai

Bb = ( Fr.8760.Btl ).Rb (Pmaks/Sn)2.k ………(2.27)

Dimana : Bb = Biaya rugi daya berbeban tahun ke-n (Rp/thn) Rb = rugi daya berbeban trafo

Smaks = Daya maksimal trafo (KVA) Fr = Faktor rugi-rugi

k = Faktor pertumbuhan beban

k

=

.

……….(2.28)

Dimana : i = tingkat bunga pertahun

r = tingkat pertumbuhan beban pertahun n = jumlah tahun pengusahaan

Jadi biaya rugi-rugi daya total setiap tahun adalah : Brt (n) = Btb (n) + Bb (n)

= ( Bdl + 8760.Btl ).Rtb + ( Bdl.Rf + Fr.8760.Btl).Rdb (Smaks/Sn)2...(2.29) Faktor rugi-rugi trafo dapat dicari dengan persamaan

Fr = Fb (c) + (1-c) Fb2……….(2.30)

Dimana : Fb = 100%………...(2.31)

Pr = Daya rata-rata

Pmax = Daya yang tertinggi saat beban puncak

BAB III

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan dengan cara pengambilan data pembebanan trafo distribusi pada PT. PLN (PERSERO). Tahapan penelitian yang dilakukan pada tugas akhir ini dapat dilihat pada gambar 3.1 di bawah ini.

3.1 Pengambilan Data

Pengambilan data dilakukan di PT. PLN (PERSERO) jln. Listrik No. 8 Medan pada tanggal 8 Oktober 2013 dengan mengakses situs data trafo distribusi http://emt.pattindo.net/pln-sumut/measurement.

3.2 Prosedur Penelitian

1. Melakukan pengambilan data dan kelengkapannya dilakukan pada PLN, dimana dua trafo dengan kapasitas yang sama akan dibandingkan. Data yang diambil adalah :

- Besar rugi-rugi inti besi - Besar rugi-rugi belitan

2. Mengambil data beban maksimum untuk kedua trafo 3. Menghitung rugi daya tanpa beban untuk trafo 1 dan 2. 4. Menghitung rugi daya berbeban trafo 1 dan 2 dengan cara :

- Mencari nilai factor rugi-rugi. Dimana Fr = Fb (c) + (1-c)Fb2.

- Menghitung besar beban maksimum trafo pertahun. Beban dihitung sampai 10 tahun kedepan dengan persamaan

Pn = Po (1+g)

n

-

Menghitung factor pertumbuhan beban sampai 10 tahun kedepan dengan

persamaan

k

=

.

- Setelah dicari nilai factor rugi-rugi, beban maksimum trafo, dan factor pertumbuhan beban maka dihitung biaya rugi trafo berbeban dengan persamaanBrdb (n) = ( Bdl.Rf + Fr.8760.Btl).Rdb (Smaks/Sn)2.k

5. Menghitung biaya rugi daya total dengan menjumlahkan besar rugi daya tanpa beban dan rugi daya berbeban untuk setiap trafo 1 dan trafo 2.

6. Membandingkan hasil yang diperoleh dari langkah kelima.

3.3 Spesifikasi Transformator Distribusi

Berdasarkan rating dan perhitungan IEEE C57.91-1995 untuk pembebanan pada umur normal sebuah trafo distribusi menyatakan bahwa umur isolasi dibuat selama 180000 jam setara dengan 22,55 tahun. Untuk bisa bertahan pada waktu normal, trafo akan beroperasi pada suhu lingkungan rata-rata 30 oC sampai titik tertinggi sebesar 110oC [6].

Data trafo pada tabel 3.1 dan tabel 3.2 dibawah ini merupakan dua trasnformator distribusi yang memiliki kapasitas sama yaitu 400 kVA.

Spesifikasi tranformator distribusi I

Kapasitas trafo 400 kVA

Phasa trafo 3

Tegangan primer 20 kV

Tegangan sekunder 400 V

Impedansi 4%

Frekuensi 50 Hz

Hubungan belitan/ vektor Dyn5

Rugi Besi (no load losses) 925 Watt

Rugi Tembaga (load losses) 4400 Watt

Berat trafo 1600 Kg

Spesifikasi tranformator distribusi II

Tabel 3.2 : Spesifikasi transformator distribusi II

Kapasitas trafo 400 kVA

Phasa trafo 3

Tegangan primer 20 kV

Tegangan sekunder 400 volt

Impedansi 4 %

Frekuensi 50 Hz

Hubungan belitan/ vektor Dyn5

Rugi Besi (no load losses) 840 Watt

Rugi Tembaga (load losses) 4600 Watt

BAB IV

PERHITUNGAN TOTAL BIAYA RUGI DAYA

4.1 Perhitungan Biaya Rugi Daya Total

Untuk menghitung besarnya rugi daya total pada trasformator diperlukan data pengujian tanpa beban (rugi besi) dan pengujian berbeban (rugi tembaga) yang sudah terdapat pada masing-masing trafo distribusi. Nilai rugi-rugi daya aktif dari data rugi besi dan rugi tembaga akan dihitung biaya yang dihasilkan serta menghitung nilai investasi dari masing-masing transformator. Untuk menghitung biaya rugi daya tanpa beban dan berbeban, akan diperlukan beberapa faktor sebagai berikut :

- Rugi daya berbeban (rugi tembaga) - Rugi daya tanpa beban (rugi besi) - Biaya Listrik

- Tingkat bunga dalam satu tahun (diasumsikan) - Faktor kerugian

- Tingkat pertumbuhan beban - Data pembebanan trafo

- Tingkat pertumbuhan beban (diasumsikan)

Untuk mencari menghitung besar rugi daya berbeban, maka diperlukan faktor kerugian, beban maksimum trafo, serta faktor K. Faktor-faktor diatas dapat diperoleh dari data pembebanan trafo distribusi yang terpasang. Data trafo distribusi 400 kVA dapat dilihat pada tabel 4.1 dibawah ini.

Alamat M.Yamin

Kode UPJ/Nama UPJ 12001/ MEDAN KOTA

Gardu induk Glugur

Penyulang GU3

Kode gardu MK211-1

Tipe gardu Gardu portal

Pembebanan 58,1 %

Temperatur 37 °C

Power factor 0,965

Tabel 4.1 : Data trafo distribusi terpasang

Besarnya daya rata-rata dan daya puncak pada trafo distribusi dapat diasumsikan pada tabel 4.2 kurva beban harian :

Waktu Daya kW Waktu Daya kW

1:00 90,31 13:00 181,5

2:00 90,31 14:00 180,5

3:00 90,32 15:00 180,58

4:00 90,65 16:00 180,56

5:00 98,93 17:00 189,26

6:00 125.58 18:00 189,5

7:00 125 19:00 206,58

8:00 150,3 20:00 206

9:00 162,81 21:00 197,4

10:00 162,9 22:00 157,55

11:00 180,5 23:00 113,46

12:00 181,56 00:00 90,31

Total daya = 3622,37

×

,

× 400 = 232,40

,

= 150,932

= ,_, = 0,73 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 1 :0 0 2 :0 0 3 :0 0 4 :0 0 5 :0 0 6 :0 0 7 :0 0 8 :0 0 9 :0 0 1 0 :0 0 1 1 :0 0 1 2 :0 0 1 3 :0 0 1 4 :0 0 1 5 :0 0 1 6 :0 0 1 7 :0 0 1 8 :0 0 1 9 :0 0 2 0 :0 0 2 1 :0 0 2 2 :0 0 2 3 :0 0 0 :0 0 D a y a t ra fo

kurva beban harian

Dari hasil yang diperoleh dari perhitungan diatas maka : Faktor kerugian = Faktor beban (c) + (1-c) (Faktor beban)2

= 0,73 (0,15) + (1-0,15) (0,73)2 = 0,109 + 0,453

= 0,56

Untuk mencari kenaikan beban terpasang transformator distribusi setiap tahunnya maka dapat dihitung dengan persamaan [2]. Tingkat pertumbuhan beban diambil berdasarkan data stastistik PLN tahun 2010, 2011, dan 2012 sebesar 6,01 %, 5,84 %, dan 5,64 % [7] :

Nilai rata-rata r = , % , % , % = 5,83 % Pmaks = Po (1+r)n

Dimana:

Pmaks = Pertumbuhan beban terpasang transformator pada tahun ke-n Po = Beban awal

r = Tingkat pertumbuhan beban setiap tahunnya n = Tahun ke-n

Untuk tahun kedua dapat dihitung sebagai berikut : Pmaks = Po (1+r)n

= 232,4 (1 + 5,83/100)1 = 245,95 kVA

Pertumbuhan beban untuk 10 tahun ke depan dapat dilihat pada tabel 4.3 dibawah ini :

Tahun ke- n Daya terpasang (Pmaks)

2 245,95

3 258,22

4 275,46

5 291,52

6 308,52

7 326,5

8 345,53

9 365,68

10 387

Tabel 4.3 : Perkiraan pertumbuhan beban terpasang transformator selama 10 tahun kedepan

Untuk menghitung Faktor K yaitu faktor pertumbuhan beban per tahunnya dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut [3] :

k = .

Dimana : i = tingkat bunga pertahun ( berdasarkan data Bank Indonesia 7,5 % ) r = tingkat pertumbuhan beban pertahun (5,83 % per tahun)

n = jumlah tahun pengusahaan

Untuk kenaikan faktor k pada tahun pertama dapat dihitung sebagai berikut :

k = , / , / , / . /

, / , / , /

Untuk faktor pertumbuhan beban selama 10 tahun ke depan dapat dilihat pada tabel 4.4 dibawah ini.

Tabel 4.4 : Nilai faktor k

4.2 Perhitungan Rugi Daya Tanpa Beban

Dari data kedua trafo yang terdapat pada tabel 3.2 dan 3.3 maka rugi daya tanpa beban dapat dihitung sebagai berikut :

Untuk trafo I dengan rugi beban nol (Rbn) = 925 Watt = 0,925 kW Btb = ( 8760 x Btl ).Rbn

= ( 8760 x Rp. 1030,00 ) 0,925 = Rp. 8.346.090,00

Untuk trafo II dengan rugi beban nol (Rbn) = 840 Watt = 0,840 kW Btb = ( 8760 x Btl ).Rbn

= ( 8760 x Rp. 1030,00) 0,840 = Rp. 7.579.152,00

n Nilai k

1 1,02

2 1,23

3 1,27

4 1,31

5 1,37

6 1,41

7 1,46

8 1,52

9 1,56

Dimana :

Btb = Biaya daya listrik tanpa beban ( Rp/kW )

Btl = Biaya tarif listrik golongan B3/ TM (Rp. 1030,00 berlaku 1 okt/31 des 2013) Rbn = Rugi daya tanpa beban (rugi beban nol)

4.3 Perhitungan Rugi Daya Berbeban

Untuk mendapatkan biaya rugi daya berbeban maka ada beberapa factor yang harus dihitung terlebih dahulu yaitu pertumbuhan pelanggan setiap tahun (Pn) , faktor K yang terdapat pada tabel 4.3 dan 4.4, dan faktor rugi-rugi dari transformator.

4.3.1 Biaya Rugi Daya Berbeban Trafo I

Untuk trafo I Rugi berbeban (rugi tembaga = 4400 Watt) Perhitungan untuk tahun pertama :

Bb = ( Fr . 8760 . Btl ). Rb . (Pmaks/Sn)2.k

= (0,56 . 8760 . Rp. 1030,00). 4,4 ( 232,4 / 400 )2. 1,02 = (Rp. 5.052.768,00) .(1,48)

= Rp. 7.478.096,64 Perhitungan untuk tahun kedua :

Bb = ( Fr . 8760 . Btl ). Rb . (Pmaks/Sn)2.k

= (0,56 . 8760 . Rp. 1030,00). 4,4 (245,95/ 400 )2. 1,23 = (Rp. 5.052.768,00) . (2,00)

Tahun ke-n

Biaya rugi daya berbeban (Rp)

1 Rp. 7.478.096,64

2 Rp. 10.117.864,75

3 Rp. 11.576.295,71

4 Rp. 13.440.362.88

5 Rp. 15.764.636,16

6 Rp. 18.494.949,88

7 Rp. 21.422.927,88

8 Rp. 25.344.684,29

9 Rp. 29.133.047,62

10 Rp. 33.855.162,49

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ju

ta

tahun

Biaya berbeban trafo 1

4.3.2 Biaya Rugi Daya Berbeban Trafo II

Untuk trafo II Rugi berbeban (rugi tembaga = 4600 Watt) Perhitungan untuk tahun pertama :

Bb = ( Fr . 8760 . Btl ). Rb . (Pmaks/Sn)2.k

= (0,56 . 8760 . Rp. 1030,00). 4,6 ( 232,4 / 400 )2. 1,02 = (Rp. 5.052.768) .(1,68)

= Rp. 8.488.650,24 Perhitungan untuk tahun kedua :

Bb = ( Fr . 8760 . Btl ). Rb . (Pmaks/Sn)2.k

= (0,56 . 8760 . Rp. 1030,00). 4,6 ( 245,95 / 400 )2. 1,23 = (Rp. 5.052.768) .(2,19)

= Rp. 11.065.561,92

Besar biaya selama 10 tahun ke depan dapat dilihat pada tabel 4.6 di bawah ini

Tahun ke- n Biaya rugi daya berbeban (Rp)

1 Rp. 8.488.650,24

2 Rp. 11.065.561,92

3 Rp. 12.530.864,64

4 Rp. 14.653.027.20

5 Rp. 17.179.411.20

6 Rp. 19.705.795,20

7 Rp. 22.396.697,33

8 Rp. 26.496.715,39

9 Rp. 30.821.884,80

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ju

ta

Tahun

biaya berbeban trafo II

Tahun ke-n Total biaya rugi daya

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ju

ta

Tahun

total biaya rugi daya trafo I

2 Rp. 18.463.954,75

3 Rp. 19.922.385,71

4 Rp. 21.786.452,88

5 Rp. 24.110.726,16

6 Rp. 26.841.039,88

7 Rp. 29.769.017,88

8 Rp. 33.690.774,29

9 Rp. 37.479.137,62

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ju

ta

Tahun

total biaya rugi daya trafo II

Tahun ke-n Total biaya rugi daya

1 Rp. 16.067.802,24

2 Rp. 18.644.713,92

3 Rp. 20.110.016,64

4 Rp. 22.232.179,20

5 Rp. 24.758.563,20

6 Rp. 27.284.947,20

7 Rp. 29.975.849,33

8 Rp. 34.075.867,39

9 Rp. 38.401.036,80

4.5 Perbandingan Tot

Pada tabel 4.9 total biaya rugi-rugi da

Tabel 4.9 :

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 1 2 Ju ta Tahun ke-n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Total Biaya Transformator

4.9 dan gambar 4.6 di bawah ini dapat diliha i daya pada trafo I dan trafo II.

4.9 : Perbandingan total biaya rugi daya trafo I d

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tahun

Total biaya rugi daya trafo I Total biaya rugi daya trafo II hun ke-n Total biaya rugi daya

trafo I

Total biaya trafo

Rp. 15.824.186,64 Rp. 16.067.802,24 Rp. 18.463.954,75 Rp. 18.644.713,92 Rp. 19.922.385,71 Rp. 20.110.016,64 Rp. 21.786.452.88 Rp. 22.232.179,20 Rp. 24.110.726.16 Rp. 24.758.563,20 Rp. 26.841.039,88 Rp. 27.284.947,20 Rp. 29.769.017,88 Rp. 29.975.849,33 Rp. 33.690.774,29 Rp. 34.075.867,39 Rp. 37.479.137,62 Rp. 38.401.036,80 Rp. 42.201.252,49 Rp. 43.453.804,80

lihat perbandingan

o I dan trafo II

Total biaya rugi daya trafo I Total biaya rugi daya trafo II ya rugi daya afo II p. 16.067.802,24 p. 18.644.713,92 20.110.016,64 p. 22.232.179,20 p. 24.758.563,20 p. 27.284.947,20 p. 29.975.849,33 p. 34.075.867,39 p. 38.401.036,80 p. 43.453.804,80

Dari tabel 4.9 dan gambar 4.6 dapat dilihat bahwa total biaya rugi daya pada trafo I lebih kecil dari trafo II. Hal ini menunjukkan total rugi daya pada trafo I lebih baik dibandingkan rugi daya pada trafo II.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Pada perhitungan biaya rugi daya tanpa beban, pada trafo I sebesar Rp. 8.346.090,00 dan trafo II sebesar Rp. 7.579.152,00. Dari perhitungan tersebut dapat dilihat biaya rugi daya tanpa beban pada trafo II lebih baik dibandingkan dengan trafo I.

2. Pada perhitungan biaya rugi daya berbeban untuk tahun pertama, pada trafo I sebesar Rp. 7.478.096,64 sedangkan pada trafo II sebesar Rp. 8.488.650,24. Dari perhitungan tersebut dapat dilihat biaya rugi daya berbeban pada trafo I lebih baik dibandingkan dengan trafo II.

3. Pada perhitungan total biaya rugi daya total, pada trafo I sebesar Rp. 15.824.186,64 sedangkan pada trafo II sebesar Rp. 16.067.802,24 dan berangsur-angsur naik pada tahun berikutnya. Dari perhitungan tersebut dapat dilihat rugi total biaya pada trafo I lebih kecil dari trafo II.

5.2 Saran

1. Penelitian dapat dilakukan untuk kapasitas trafo distribusi yang berbeda. 2. Penelitian ini dapat dilanjutkan dengan menghitung nilai investasi dengan

DAFTAR PUSTAKA

[1] RUS bulletin 1724E-301. 2004. Guide for the Evaluation of Large Power Transformer Losses.

[2] Gonen, Turan.Electric Power Distribution System Engineering. McGraw-Hill Book Co-Singapore. Singapore.

[3] IEEE Loss Evaluation Guide for Power Transformers and Reactors, “IEEE C57.120 1991”, New York : IEEE, 1991.

[4] Pabla, AS. 1994.Sistem Distribusi Tenaga Listrik. Jakarta. Erlangga. [5] REA bulletin. 1983. Guide for Economic Evaluation of Distribution

Transformer. Hal 16-63. Rural Electrification Admisnistration.

[6] Perez, Joe. 2010. Fundamental Principles of Transformer Thermal Loading And Protection. Texas.

[7] Statistik PLN. ISSN 0852-8179. 2010, 2011, 2012.

[8] Sitanggang, Mancon. 2009. Studi Perkiraan Umur Transformator Distribusi Dengan Metode Tingkat Tahunan. Jurusan Teknik Elektro. Fakultas Teknik Elektro.

[9] Zuhal. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. 1988. Gramedia Jakarta.

[10] William G Sullivan. 1997. Engineering Economy Tenth Edition. New Jersey. Prentice-Hall,Inc .

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ju

ta

Tahun

total biaya rugi daya trafo I

2 Rp. 18.463.954,75

3 Rp. 19.922.385,71

4 Rp. 21.786.452,88

5 Rp. 24.110.726,16

6 Rp. 26.841.039,88

7 Rp. 29.769.017,88

8 Rp. 33.690.774,29

9 Rp. 37.479.137,62

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ju

ta

Tahun

total biaya rugi daya trafo II

Tahun ke-n Total biaya rugi daya

1 Rp. 16.067.802,24

2 Rp. 18.644.713,92

3 Rp. 20.110.016,64

4 Rp. 22.232.179,20

5 Rp. 24.758.563,20

6 Rp. 27.284.947,20

7 Rp. 29.975.849,33

8 Rp. 34.075.867,39

9 Rp. 38.401.036,80

4.5 Perbandingan Tot

Pada tabel 4.9 total biaya rugi-rugi da

Tabel 4.9 :

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 1 2 Ju ta Tahun ke-n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Total Biaya Transformator

4.9 dan gambar 4.6 di bawah ini dapat diliha i daya pada trafo I dan trafo II.

4.9 : Perbandingan total biaya rugi daya trafo I d

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tahun

Total biaya rugi daya trafo I Total biaya rugi daya trafo II

hun ke-n Total biaya rugi daya trafo I

Total biaya trafo

Rp. 15.824.186,64 Rp. 16.067.802,24 Rp. 18.463.954,75 Rp. 18.644.713,92 Rp. 19.922.385,71 Rp. 20.110.016,64 Rp. 21.786.452.88 Rp. 22.232.179,20 Rp. 24.110.726.16 Rp. 24.758.563,20 Rp. 26.841.039,88 Rp. 27.284.947,20 Rp. 29.769.017,88 Rp. 29.975.849,33 Rp. 33.690.774,29 Rp. 34.075.867,39 Rp. 37.479.137,62 Rp. 38.401.036,80 Rp. 42.201.252,49 Rp. 43.453.804,80

lihat perbandingan

o I dan trafo II

Total biaya rugi daya trafo I Total biaya rugi daya trafo II

ya rugi daya afo II p. 16.067.802,24 p. 18.644.713,92 20.110.016,64 p. 22.232.179,20 p. 24.758.563,20 p. 27.284.947,20 p. 29.975.849,33 p. 34.075.867,39 p. 38.401.036,80 p. 43.453.804,80

Dari tabel 4.9 dan gambar 4.6 dapat dilihat bahwa total biaya rugi daya pada trafo I lebih kecil dari trafo II. Hal ini menunjukkan total rugi daya pada trafo I lebih baik dibandingkan rugi daya pada trafo II.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Pada perhitungan biaya rugi daya tanpa beban, pada trafo I sebesar Rp. 8.346.090,00 dan trafo II sebesar Rp. 7.579.152,00. Dari perhitungan tersebut dapat dilihat biaya rugi daya tanpa beban pada trafo II lebih baik dibandingkan dengan trafo I.

2. Pada perhitungan biaya rugi daya berbeban untuk tahun pertama, pada trafo I sebesar Rp. 7.478.096,64 sedangkan pada trafo II sebesar Rp. 8.488.650,24. Dari perhitungan tersebut dapat dilihat biaya rugi daya berbeban pada trafo I lebih baik dibandingkan dengan trafo II.

3. Pada perhitungan total biaya rugi daya total, pada trafo I sebesar Rp. 15.824.186,64 sedangkan pada trafo II sebesar Rp. 16.067.802,24 dan berangsur-angsur naik pada tahun berikutnya. Dari perhitungan tersebut dapat dilihat rugi total biaya pada trafo I lebih kecil dari trafo II.

5.2 Saran

1. Penelitian dapat dilakukan untuk kapasitas trafo distribusi yang berbeda. 2. Penelitian ini dapat dilanjutkan dengan menghitung nilai investasi dengan

DAFTAR PUSTAKA

[1] RUS bulletin 1724E-301. 2004. Guide for the Evaluation of Large Power Transformer Losses.

[2] Gonen, Turan.Electric Power Distribution System Engineering. McGraw-Hill Book Co-Singapore. Singapore.

[3] IEEE Loss Evaluation Guide for Power Transformers and Reactors, “IEEE

C57.120 1991”, New York : IEEE, 1991.

[4] Pabla, AS. 1994.Sistem Distribusi Tenaga Listrik. Jakarta. Erlangga. [5] REA bulletin. 1983. Guide for Economic Evaluation of Distribution

Transformer. Hal 16-63. Rural Electrification Admisnistration.

[6] Perez, Joe. 2010. Fundamental Principles of Transformer Thermal Loading And Protection. Texas.

[7] Statistik PLN. ISSN 0852-8179. 2010, 2011, 2012.

[8] Sitanggang, Mancon. 2009. Studi Perkiraan Umur Transformator Distribusi Dengan Metode Tingkat Tahunan. Jurusan Teknik Elektro. Fakultas Teknik Elektro.

[9] Zuhal. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. 1988. Gramedia Jakarta.

[10] William G Sullivan. 1997. Engineering Economy Tenth Edition. New Jersey. Prentice-Hall,Inc .