34
BAB IV HASIL DAN ANALISIS
4.1 Prinsip Kerja Alat Ukur EMT
Pengukuran Parameter Trafo Distribusi menggunakan Alat Ukur EMT membutuhkan besaran-besaran masukan input yang akan diolah pada alat itu
sendiri, diantaranya arus, tegangan, suhu dan besar kapasitas trafo yang diukur. Untuk besaran listrik arus dan tegangan sinyal masukan akan diolah untuk
kemudian dikirimkan ke server, sehingga hasil ukur pada sisi tegangan rendah dapat ditampilkan pada web aplikasi.
EMT LOAD
Gambar 4.1 Penempatan alat ukur EMT pada gardu distribusi.
Pengukuran arus listrik menggunakan trafo arus yang akan dibaca langsung oleh Power Logic PM800 sebagai pengolah data hasil ukur gardu. Oleh
Power Logic PM800, data hasil ukur kemudian dikomunikasikan ke rangkaian mikrokontroler berupa data biner berdasarkan perbedaan tegangan dari 2 dua
utas kabel komunikasi terhadap ground-nya melalui komunikasi serial RS-485 yang sudah terintegrasi pada Power Logic PM800. Data biner ini kemudian akan
dirubah oleh mikrokontroler menjadi data text yang tidak lebih dari 160 karakter untuk kemudian dikirimkan ke server memanfaatkan teknonologi SMS gateway,
dengan menggunakan modem GSM. Pada server terdapat modem penerima data text yang dikirimkan
untuk kemudian diproses penggunakan aplikasi Visual Basic, sehingga data text tersebut dapat terhubungkan dengan data base. Pada server ini pula data-data
yang sudah masuk ke data base diolah dan kemudian ditampilkan pada suatu aplikasi web yang on-line dan dapat diakses dan dipantau di setiap komputer yang
memiliki jaringan internet.
Universitas Sumatera Utara
35 Alur proses pengukuran parameter trafo pada sebuah gardu trafo tiang
menjadi data text yang dapat ditampilkan di web secara sederhana dapat diperlihatkan pada skema sistem EMT pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Sistem EMT
4.2 Sinyal Masukan Alat Ukur EMT Input Signal
Parameter utama yang diukur oleh EMT adalah arus dan tegangan. Dengan kata lain, arus dan tegangan adalah sinyal masukan input signal pada alat ukur
dan akan diolah oleh ADC. Output ADC berupa sinyal digital akan diolah kemudian oleh mikroprosesor yang keduanya sudah terintegrasi di dalam PM 800.
Akan tetapi, arus dan tegangan harus terlebih dahulu diubah atau diturunkan besarnya ke dalam tegangan kerja ADC 5 Volt sebagai sinyal masukan analog.
4.2.1 Sinyal Masukan Arus
Pada PM 800, rangkaian pengukuran arus berupa resistor shunt dan sudah terintegrasi. Arus yang diukur oleh Trafo CT akan dialirkan melalui rangkaian
yang memiliki resistor terhubung paralel, sehingga keluarannya output berupa sinyal tegangan yang kecil. Gambar rangkaian resistor shunt pada PM 800 dan
rangkaian ekivalennya diperlihatkan pada 4.3.
Universitas Sumatera Utara
36
R S T N V
L-L
= 400V
Is Ir
Io
Vo Ke input
ADC CT
Ro
Gambar 4.3 Rangkaian resistor shunt
�
�
= �
�
× �
�
atau �
�
= �
�
����� �� ×
�
�
dimana : �
�
: tegangan keluaran volt �
�
: arus pada trafo shunt A �
�
: tahanan shunt Ω
Dengan menggunakan rumus diatas dapat diketahui berapa besar tegangan masukan pada ADC pada saat dilakukan pengukuran. Trafo ukur CT Clamp
yang digunakan pada saat pengukuran parameter trafo adalah sebagai berikut: �
�
= 400
������ �
�
= 5
������ ����� �� = 80
Dengan tegangan kerja ADC sebesar 5 volt, maka didapatkan besar nilai tahanan shunt adalah :
5 = �
�
80 × 5
5 �
�
= 400 �
�
= 80 Ω
Pada pengukuran parameter trafo, kapasitas trafo yang diukur adalah 160 kVA. Arus nominal dari trafo tersebut adalah sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
37 �
�������
= ���
�����
√3 × �
���� �� ����
�
�������
= 160 × 10
3
√3 × 400 �
�������
= 230,85 ������
Kita misalkan arus yang diukur pada saat pengukuran adalah sebesar arus nominal, maka dari arus nominal tersebut dapat diketahui arus yang mengalir pada
sisi sekunder trafo ukur adalah: �
�
= �
����� �� �
�
= 230,85
80 = 2,89
������ Dengan menggunakan rumus yang sama, didapatkanah sinyal masukan
tegangan ke ADC adalah sebesar: �
�
= 80
80 × 2,89
�
�
= 2,89 ����
Pada PM800, digunakan ADC 8-bit yang sudah terintegrasi. Dengan demikian, sinyal input diskrit dalam desimal dapat dinyatakan sebagai berikut:
����� ������ = 2
8
− 1 = 255 dengan demikan, besar sinyal masukan tegangan pada pengukuran gardu adalah
sebagai berikut: ����� ������ =
2,89 5
× 255 ����� ������ = 147 bentuk desimal
atau ����� ������ = 10010011 bentuk biner
4.2.2 Sinyal Masukan Tegangan
Rangkaian pengukuran tegangan pada PM 800 menggunakan voltage reducer yang menurunkan tegangan line to neutral 230 Volt ke tegangan kerja
ADC menggunakan power resistor, sehingga keluarannya output juga berupa
Universitas Sumatera Utara
38 sinyal tegangan yang lebih kecil. Gambar rangkaian voltage reducer pada PM 800
dan rangkaian ekivalennya diperlihatkan pada gambar 4.4.
Gambar 4.4 Rangkaian voltage reducer
Beradasarkan Hukum Ohm, tegangan V adalah nilai perkalian arus I dan tahanan R.
� = � × � Dari gambar rangkaian ekivalen voltage reducer diatas, maka nilai Vo
dapat ditentukan dengan persamaan: �
�
= � × �
�
�
�
=
�
�
�+�
�
× �
�
, atau �
�
=
�
�
�+�
�
× �
�
dimana : �
�
: tegangan keluaran volt �
�
: tegangan line to neutral Volt �
�
: tahanan shunt Ohm � : power resistorOhm
Untuk mencari nilai tahanan shunt pada rangkaian voltage reducer juga didapatkan menggunakan persamaan diatas, akan tetapi untuk nilai tegangan Vo
dan Vi digunakanlah nilai yang sesuai data spesifikasi PM800, yaitu sebagai berikut:
�
�
= 347
���� ���� �� ������� � = 5 MΩ
R S T N V
L-L
= 400V
Vi R
Ro Vo
Input ADC
I
Universitas Sumatera Utara
39 Dengan tegangan kerja ADC Vo sebesar 5 volt, maka didapatkan besar
nilai tahanan shunt adalah : 5 =
�
�
5 × 10
3
+ �
�
× 347 25 × 10
3
+ 5 �
�
= 347 �
�
347 �
�
− 5�
�
= 25 × 10
3
�
�
= 25 × 10
3
342 �
�
= 73 Ω
Pada pengukuran parameter trafo, tegangan ���� �� ������� yang diukur
adalah 230 Volt. Dengan menggunakan rumus yang sama, didapatkanah sinyal masukan tegangan ke ADC adalah sebesar:
�
�
=
73 5×10
3
+73
× 230 �
�
= 3,31 ����
Dengan demikian, sinyal input diskrit dalam desimal dapat dinyatakan sebagai berikut:
����� ������ = 2
8
− 1 = 255 dengan demikan, besar sinyal masukan tegangan pada pengukuran gardu adalah
sebagai berikut: ����� ������ =
3,31 5
× 255 ����� ������ = 169 bentuk desimal
atau ����� ������ = 10101001 bentuk biner
Universitas Sumatera Utara
40
4.3 Data Hasil Pengukuran
Data hasil ukur pada tugas akhir ini merupakan data ukur gardu trafo tiang milik PT. PLN PERSERO Area Medan. Gardu trafo tiang tersebut yaitu:
1. Gardu Tiang MK328 Gardu MK328 terletak di Jl. Utama gg. Cendana Medan. Gardu ini
melayani beban di jalan utama dan sekitarnya. Data inspeksi dari Trafo Gardu MK328 sebagai berikut:
Merek : Morawa
Daya : 160 kVA
Tegangan Kerja : 20 kV400 V
Hubungan : Yzn5
Impedansi : 4
�
����
: 400 watt �
�������
: 2000 watt Data hasil ukurnya pada web aplikasi dapat dilihat pada tabel 4.1 dan
tabel 4.2. Tabel 4.1 Data Ukur LWBP MK328 SIANG[14].
Ga r du I n du k
: TI TI KUNI NG
Pe n y u la n g
: TT05
Kode Ga r du
: MK328- 1
Ka pa sit a s t r a fo
: 160 kVA
Ta n gga l Ja m Uk u r
: 10 28 2013 15: 14
Tit ik GPS
: 3.62379833333333 98.67636
Ar u s N om in a l
: 230,93 Am pere
Te m pe r a t u r
: 30 °C
Pe m be ba n a n
: 60,7
TEGAN GAN
R N S N
T N
I n com in g V olt
219 220
224
TH D
3 3
2
Universitas Sumatera Utara
41
ARUS
RM S PEAK
R S
T N
R S
T
Ar u s I n com in g
Am p.
172 183
86 96
277.3 295.03 143.53
TH D Ar u s I n com in g
14 14
18 83
84.91 90.34
43.95
Ar u s Lin e B Am p.
90 80
41 47
146.4 134.6
65.5
TH D Ar u s Lin e B
15 19
13
Ar u s Lin e C Am p.
5 8
1 8
8.6 12.9
TH D Ar u s Lin e C
21 14
271
Ar u s Lin e D Am p.
72 80
53 34
117.1 130.1
88.5
TH D Ar u s Lin e D
15 15
18
Pow e r Fa k t or
0.955 0.981 0.96
PF Sy st e m
0.968
Tabel 4.2 Data Ukur WBP MK328 MALAM[14].
Ga r du I n du k
: TI TI KUNI NG
Pe n y u la n g
: TT05
Kode Ga r du
: MK328- 1
Ka pa sit a s t r a fo
: 160 kVA
Ta n gga l Ja m Uk u r
: 10 29 2013 19: 03
Tit ik GPS
: 3.62379833333333 98.67636
Ar u s N om in a l
: 230,93 Am pere
Te m pe r a t u r
: 32 °C
Pe m be ba n a n
: 102,4
TEGAN GAN
R N S N
T N
I n com in g V olt
216 217
221
TH D
4 4
3
Universitas Sumatera Utara
42
ARUS
RM S PEAK
R S
T N
R S
T
Ar u s I n com in g
Am p.
288 287
178 152
476.57 470.82 297.07
TH D Ar u s I n com in g
17 16
18 129
145.92 144.16 90.96
Ar u s Lin e B Am p.
151 113
73 82
254.1 187
122.9
TH D Ar u s Lin e B
19 17
19
Ar u s Lin e C Am p.
8 15
1 15
12.8 24
TH D Ar u s Lin e C
13 13
170
Ar u s Lin e D Am p.
112 163
106 75
185.3 269.7
175.4
TH D Ar u s Lin e D
17 17
17
Pow e r Fa k t or
0.968 0.979 0.975
PF Sy st e m
0.974
2. Gardu Tiang JH184 Gardu JH184 terletak di Komplek Perumahan Malibu dan hanya melayani
beban di perumahan tersebut. Data inspeksi dari Trafo Gardu JH184 adalah sebagai berikut:
Merek : SINTRA
Daya : 160 kVA
Tegangan Kerja : 20 kV400 V
Hubungan : Yzn5
Impedansi : 4
�
����
: 400 watt �
�������
: 2000 watt Data hasil ukurnya pada web aplikasi dapat dilihat pada tabel 4.3 dan
4.4 berikut ini: Tabel 4.3 Data Ukur LWBP JH184 SIANG [14].
Ga r du I n du k
: TI TI KUNI NG
Pe n y u la n g
: TI 7
Kode Ga r du
: JH184
Universitas Sumatera Utara
43
Ka pa sit a s t r a fo
: 160 kVA
Ta n gga l Ja m Uk u r
: 11 4 2013 11: 08
Tit ik GPS
: 3.62594833333333 98.686035
Ar u s N om in a l
: 230,93 Am pere
Te m pe r a t u r
: 30 °C
Pe m be ba n a n
: 32
TEGAN GAN
R N S N
T N
I n com in g V olt
228 227
227
TH D
1 1
1
ARUS
RM S PEAK
R S
T N
R S
T
Ar u s I n com in g
Am p.
82 84
59 26
124.08 123.55 90.11
TH D Ar u s I n com in g
7 4
8 41
37.99 37.83
27.59
Ar u s Lin e A Am p.
82 79
58 26
124.1 117.3
88.6
TH D Ar u s Lin e A
7 5
8
Pow e r Fa k t or
0.933 0.94
0.972
PF Sy st e m
0.947
Tabel 4.4 Data Ukur WBP JH184 MALAM[14].
Ga r du I n du k
: TI TI KUNI NG
Pe n y u la n g
: TI 7
Kode Ga r du
: JH184
Ka pa sit a s t r a fo
: 160 kVA
Ta n gga l Ja m Uk u r
: 11 5 2013 18: 13
Tit ik GPS
: 3.62594833333333 98.686035
Ar u s N om in a l
: 230,93 Am pere
Te m pe r a t u r
: 34 °C
Pe m be ba n a n
: 45,3
Universitas Sumatera Utara
44
TEGAN GAN
R N S N
T N
I n com in g V olt
227 226
226
TH D
2 2
2
ARUS
RM S PEAK
R S
T N
R S
T
Ar u s I n com in g
Am p.
97 125
96 11
145.41 182.08 142.55
TH D Ar u s I n com in g
6 3
5 210
44.52 55.75
43.65
Ar u s Lin e A Am p.
112 144
108 17
166.3 209.8
158.8
TH D Ar u s Lin e A
5 3
4
Pow e r Fa k t or
0.894 0.951
0.985
PF Sy st e m
0.95
4.4 Perhitungan dan Analisis Data Hasil Ukur