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

TUGAS AKHIR

  1    

   “STUDI TATA ULANG LETAK TRANSFORMATOR PADA JARINGAN DISTRIBUSI

20 KV APLIKASI PT.PLN (PERSERO) RAYON BINJAI TIMUR”

  

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

  

Jurusan Teknik Elektro Sub jurusan Teknik Energi Elektrik

Oleh

  

Raja Putra Sitepu

Nim : 080402068

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

  

2013

^{This image cannot currently be display ed.}

  

ABSTRAK

  Letak transformator pada jaringan distribusi memiliki keterkaitan dengan besar jatuh tegangan, semakin jauh letak transformator tersebut maka jatuh tegangan semakin besar. Sedangkan seperti yang kita pahami bahwa, tegangan listrik merupakan salah satu besaran yang sangat penting diperhatikan, baik dari sisi pembangkitan, penyaluran, maupun distribusi tenaga listrik. Dimana pada penyaluran tenaga listrik, mulai dari pembangkit tenaga listrik, penyaluran atau transmisi, sampai kepada konsumen dari tenaga listrik baik Konsumen tegangan distribusi skala menengah, maupun sampai kepada tegangan rendah sudah memiliki standar tegangan yang diatur. Namun, terdapat suatu persoalan, yakni penyaluran tenaga listrik memiliki jarak yang cukup jauh dari konsumsi energi yang oleh konsumen menimbulkan arus listrik yang cukup besar, sehingga terdapat regulasi tegangan yang relatif cukup besar dari saluran ke konsumen. Memang tidak dipungkiri, pada faktanya terdapat tranformator distribusi, tetapi jaraknya cukup jauh dari Gardu Induk (GI) sehingga hal ini membuat terjadi voltage

  

drop (jatuh tegangan) yang diterima sisi primer transformator distribusi melebihi dari

  standar yang ditetapkan sehingga perlu ditata ulang berdasarkan analisa yang akan dilakukan terhadap panjang saluran dari distribusi primer dengan mengatur letak transformator distribusi agar kinerja transformator distribusi sesuai standar yang diizinkan. Dalam hal ini, juga membahas Power Losses (Rugi – Rugi Daya) dimana aplikasi penelitian dilakukan pada Gardu Induk (GI) Paya Geli sampai pada transformator distribusi pada PT. PLN (Rayon Binjai Timur) .

  Kata Kunci : Transformator Distribusi 20KV, Jatuh Tegangan

  2    

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas kasih karunia dan rahmatnya yang selalu baru, pengetahuan, dan penuntunannya selama Penulis melaksanakan studi hingga terselesaikannya tugas akhir ini.

  Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi Penulis untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul tugas akhir ini adalah :

  

“STUDI TATA ULANG LETAK TRANSFORMATOR PADA JARINGAN

DISTRIBUSI 20 KV APLIKASI PT.PLN (PERSERO) RAYON BINJAI TIMUR”

  Selama masa kuliah hingga masa penyelesaian tugas akhir ini, Penulis banyak memperoleh bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segenap hati, Penulis mengucapkan banyak terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :

  Kedua Orang Tua Penulis, Drs. M. Karo – Karo Sitepu dan A. Br Tarigan 1.

  Gersang yang senantiasa memberi dukungan, kasih yang tiada tara, dan doa yang tiada henti – hentinya selama hidup penulis.

  2. Kakak – kakakku, Dianta Delela,SE,S.Pd; Neta Andaria; Darlina Wati, Amk ; Wanti Siti Asih, Amk; Emy Martina, S.Pd; Eli Nurcahaya, Amk; Emanda Susila, S.Pd; Pelita Rehulina, S.Pd, turut dengan abang – abang ipar saya Daniel Sembiring,S.Pd; Yakin Sembiring; Abdi Sejahtera Bangun; Rijal Perangin – Angin; Tuah Karina Ginting, yang memberi dorongan dan motivasi selalu.

  3. Keponakan Penulis, Edward, David, Aurora, Esterlina, Helen Adina Tasya, Adven Sahbrema, Grace Adina, Angel Patrisia, Amelia, Wira Pratama, dan Jedi Febrian, dimana melihat mereka membuat penulis menjadi bertambah semangat.

  4. Abangku Chana Marike Sitepu yang memberi banyak didikan kepada Penulis.

  3     Manager Udiklat PLN, Pak Hari Sutopo yang dijadikan Sitepu, sehingga 5.

  Penulis menganggap seperti Orang Tua Sendiri, Superviser Pengajaran Udiklat PLN, Pak Urbanus Sirait, Pak Alkifli, Kak Sinta, Kak Dwi, dan seluruh pegawai di Udiklat Tuntungan yang tidak dapat diucapkan satu- persatu, yang memberi tempat dan pengarahan kepada Penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  6. Dekan Fakultas Teknik, Pak Prof. Bustami Syam yang secara langsung memberi semangat dan doa kepada Penulis, demikian juga dengan Pembantu Dekan III, Pak Ahmad Perwira Tarigan, yang juga memberi semangat dan doanya, begitu juga kepercayaan – kepercayaan terhadap tanggung jawab oleh Beliau – Beliau. Utara, Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si , yang selalu memberi semangat, kepercayaan layaknya seperti Orang Tua sendiri. Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas 8.

  Sumatera Utara, Rahmad Fauzi, S.T.,M.T., yang selalu memberi semangat, kepercayaan, dan pengajaran sebagai event organizer yang layaknya seperti Orang Tua sendiri.

  9. Bapak Ir. Eddy Warman, M.T, selaku dosen pembimbing Penulis yang senantiasa meluangkan waktu dan tempat untuk membimbing dan membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

  10. Bapak Ir. T. Ahri Bahriun, selaku dosen wali Penulis selama menyelesaikan pendidikan di Depertemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang memberi perhatian, waktu, dorongan, kepada Penulis dalam menyelesaikan studi.

  11. Seluruh Staff Pengajar dan pegawai Departemen Teknik Elektro FT- USU yang tidak dapat penulis ucapkan satu persatu.

  Bapak pegawai di PLN Rayon Binjai Timur, begitu juga PLN Area Binjai, 12. yang memberi izin kepada penulis melakukan penelitian di tempat tersebut, tidak terlepas juga buat abanganda Supenson yang bekerja di PLN Area Binjai, yang banyak memberi masukan kepada penulis.

  4     Teman – Teman AOC (Event Organizer), Antonius Siswanto, Dedi Harianto 13.

  Panjaitan, Elvis P. Sinaga, Junaidi Sipayung.

  14. Seluruh teman – teman Stambuk 2008 yang telah bersama menoreh kenangan.

  Teman – Teman Fakultas Teknik yang telah bersama melakukan aksi sosial 15. peduli gunung sinabung.

  16. IMKA FT yang berharap dihidupkan kembali dan Penulis sangat yakin itu akan bangkit kembali dengan rasa kebersamaan, kesatuan hati, dan saling menghargai satu dengan lainnya.

  17. Adik – adik Teknik Elektro FT- USU stambuk 2013 , kenangan sewaktu melakukan kegiatan bersih – bersih Fakultas Teknik USU, yang tidak akan Maria Anastasia Perangin – Angin dan Yohana, dimana saat tangan saya terkena benda tajam, adikku ini langsung tanggap, kalian tetap dihatiku. Teman – Teman Permata El-Shadday Runggun Simpang Glugur yang 18. memberi doa dan semangat.

  19. Semua orang yang tidak dapat disebutkan satu persatu, penulis mengucapkan terima kasih banyak.

  Penulis menyadari bahwa tak ada gading yang tak retak, yang berarti tugas akhir ini belumlah sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

  Medan, September 2013 Raja Putra Sitepu

  NIM. 080402068

  DAFTAR ISI Halaman

  5    

  6     ABSTRAK ....................................................................................................... .i KATA PENGANTAR .................................................................................... .ii DAFTAR ISI ................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... .viii DAFTAR TABEL ........................................................................................... .ix TUGAS AKHIR .............................................................................................. .1

  2.4 Daya dalam Sistem Tiga Fasa ....................................................... 20

  CU

  3.3.1 Rugi Tembaga (P

  3.3 Rugi – Rugi pada Transformator .................................................... 31

  3.2.3 Keadaan Transformator Berbeban .......................................... 30

  3.2.2. Keadaan Transformator Tanpa Beban .................................... 29

  3.2.1 Umum ..................................................................................... 28

  3.2. Prinsip Kerja Transformator ........................................................ 28

  3.1. Peninjauan Letak Ulang Transformator Distribusi pada Saluran Distribusi .................................................................. 26

  BAB III Metodologi Penelitian ........................................................... 26

  2.5. Rugi – Rugi Daya ......................................................................... 22

  2.3.2 Hubungan Segitiga .................................................................. 20

  BAB I Pendahuluan .......................................................................... 1

  2.3.1 Hubungan Bintang (Y,wye) ................................................... 19

  2.3 Sistem Tiga Fasa .......................................................................... 18

  2.2 Gardu Distribusi ........................................................................... 17

  2.1.1.2 Distribusi Sekunder ........................................................ 11

  2.1.1.1 Distribusi Primer ............................................................ 8

  2.1.1 Jenis Sistem Distribusi .......................................................... 7

   2.1 Sistem Distribusi .......................................................................... 5

  1.4 Tujuan ........................................................................................... 4

  1.3. Batasan Masalah .......................................................................... 4

  1.2 Rumusan Masalah ........................................................................ 3

  1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1

  ) ................................................................. 32

  3.3.2 Rugi Besi (P i ) ............................................................................ 32

  3.4 Konstruksi Transformator ................................................................ 33

  3.5 Spesipikasi Umum Tegangan Primer Transformator Distribusi ...... 35

  3.6 Spesifikasi Umum Tegangan Sekunder Transformator Distribusi .. 36

  3.7 Spesifikasi Umum Penyadapan (Tapping) Transformator Distribusi ................................................................... 36

  3.8. Spesifikasi Umum Daya Pengenal Transformator Distribusi ......... 37

  3.9 Spesifikasi Umum Rugi – Rugi Transformator Distribusi ............... 37

  3.10. Regulasi Tegangan Transformator Distribusi ............................... 38

  3.11 Efisiensi Transformator Distribusi ................................................. 38

  BAB IV Hasil dan Analisa Penempatan Jatuh Tegangan pada sisi 20 kV .................................................. 39

  4.1 Umum ............................................................................................... 39

  4.2 Persamaan – Persamaan yang Diaplikasikan dalam Analisa Perhitungan ................................................................ 40

  4.2.1 Perhitungan Besar Arus pada Sisi Primer Transformator ......... 40

  4.2.2 Perhitungan Resistansi dan Induktansi Keseluruhan dari Saluran Primer yang menuju Transformator........................ 41

  4.2.3 Perhitungan Jatuh Tegangan pada Jaringan Distribusi Primer .. 42

  4.2.4 Perhitungan Rugi – Rugi pada Jaringan Distribusi Primer ........ 43

  4.2.5 Perhitungan Persentase Tegangan Jatuh pada Saluran Distribusi Primer ................................................... 44

  4.2.6 Perhitungan Besar Arus Daya Output Transformator ................ 44

  4.2.7 Perhitungan Besar Efisiensi Transformator ............................... 44

  4.3 Metoda Pengambilan Data Transformator Distribusi ....................... 45

  4.4 Data Hasil Ukur Kva dan Dimensi Saluran Distribusi Primer yang disalurkan dari Gardu Induk Paya Geli menuju PT.PLN (Persero) Rayon Binjai Timur .................................. 46

  4.5 Analisa Data ...................................................................................... 57

  7    

  4.5.1 Analisa Data Jatuh Tegangan pada Sisi Primer Transformator pada Waktu Beban Puncak (WBP) ............................................... 57 BAB V Penutup ...................................................................................... 63

  5.1 Kesimpulan ....................................................................................... 63

  5.2 Saran .................................................................................................. 63 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 64

  

DAFTAR GAMBAR

GAMBAR HAL

  8    

Gambar 2.1. Proses dari Sistem Tenaga Listrik Mulai dari Pembangkit....................6

  Gambar 2.2.Konfigurasi Jaringan Radial....................................................................8

Gambar 2.3. Konfigurasi Sistem Loop.......................................................................9Gambar 2.4. Konfigurasi Sistem Spindel..................................................................10Gambar 2.5. Konfigurasi Sistem Tie Line (Hantaran Hubung).................................10Gambar 2.6. Sambungan Pemakai Besar dengan Gardu Distribusi sendiri..............10Gambar 2.7. Penggunaan Satu Gardu Distribusi untuk sejumlah pemakai...............13Gambar 2.8. Bangking Sekunder dengan Dua Gardu

  Distribusi dihubungkan Juga pada sisi Tegangan Rendah....................14

Gambar 2.9. Jaringan Sekunder Tegangan Rendah .......................................... ........16Gambar 2.10. Gardu Trafo Distribusi ............................................................... ........17Gambar 2.11. Sistem Tiga Fasa ........................................................................ ........18Gambar 2.12. Hubungan Bintang (Y,wye) ....................................................... ........19Gambar 2.13. Hubungan Segitiga (delta,

  Δ, D) ................................................ ........20 Gambar 3.1.(a) Gambar Konstruksi transformator tanpa beban...............................29 Gambar 3.1.(b) Gambar Vektor diagram transformator tanpa beban.......................29

Gambar 3.2. Gambar Konstruksi Transformator dalam keadaan berbeban..............30Gambar 3.3. Blok Diagram Rugi – Rugi pada transsfomator...................................31Gambar 3.4. Konstruksi Transformator tipe inti.......................................................33Gambar 3.5. Konstruksi lempengan logam inti........................................................34Gambar 3.6. Transformator tipe cangkang...............................................................34Gambar 3.7. Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk E,Idan F......35

  

DAFTAR TABEL

TABEL HAL

  9    

Tabel 3.1. Nilai Daya Pengenal Transformator distribusi ................................ ...........37Tabel 3.2. Nilai Rugi – Rugi Transformator Distribusi .................................... ...........37Tabel 4.1. Konstanta Jaringan /SPLN 64 Tahun 1985 yang digunakan pada Penyulang Paya Geli .............................................. ............46Tabel 4.2. Data Saluran Penyulang G.I Paya Geli ke PT. PLN (Persero)

  Rayon Binjai Timur .......................................................................... .............47

Tabel 4.3. Data Hasil Pengukuran Tranformator Distribusi pada

  PT. PLN (Persero) Rayon Binjai Timur dari penyulang Paya Geli...............51

Tabel 4.4. Analisa Data Tegangan Jatuh pada Saluran Distribusi Primer

  Dari Gardu Induk Paya Geli sampai pada transformator Distribusi

   

  BAB I PENDAHULUAN

  10