Studi Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi pada Saluran Distribusi 20 kV di PT. PLN Cabang Medan.

(1)

STUDI ANALISIS GANGGUAN GARDU TRAFO DISTRIBUSI

PADA SALURAN DISTRIBUSI 20 KV

DI PLN CABANG MEDAN

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana ( S-1 ) pada

Departemen Teknik Elektro

Oleh :

HANS TUA M. SINAGA NIM : 050402104

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

ABSTRAK

Gardu Trafo Distribusi merupakan peralatan yang vital dalam sistem distribusi tenaga listrik. Gardu trafo distribusi yang terpasang pada saluran tegangan menengah sering mengalami gangguan yang dapat mengakibatkan kerusakan trafo dan terputusnya penyaluran tenaga listrik ke pemakai listrik. Gangguan yang sering terjadi adalah gangguan akibat beban lebih, gangguan akibat sambaran petir, gangguan akibat kegagalan minyak trafo, gangguan akibat packing bocor dan gangguan yang penyebabnya tidak diketahui. Setelah dilakukan studi kasus pada saluran distribusi 20 kV PT. PLN ( Persero ) cabang Medan, gangguan yang paling banyak terjadi selama tahun 2010 adalah gangguan akibat beban lebih, yaitu sebanyak 141 gangguan ( 38,84 % ).

(3)

KATA PENGANTAR

Segala pujian, hormat, dan syukur bagi Tuhan Yesus Kristus yang telah memberkati dan memberi kekuatan serta hikmad kepada penulis untuk menyelesaikan masa studi dan mengerjakan Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan untuk memenuhi syarat kurikulum Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dalam menyelesaikan Program Studi Strata Satu (S-1). Adapun judul Tugas Akhir ini adalah :

“ Studi Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi pada Saluran Distribusi 20 kV di PT. PLN Cabang Medan ”

Selama masa kuliah hingga penulisan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan banyak bimbingan, motivasi, dan dukungan baik moril maupun materi dari berbagai pihak. Sehingga dengan rasa syukur dan rendah hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Orang tua tercinta J. Sinaga dan S. T. Manurung, abang dan adik tersayang Evan M.M. Sinaga, ST dan Nova A. Sinaga, Amd yang selalu memberi semangat, perhatian, dana telebih doa-doanya yang tak henti-hentinya. 2. Bapak Ir. Syahrawardi selaku dosen pembimbing penulis yang banyak

membantu dan memberi masukan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, Msi selaku Ketua Departemen Teknik

Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Rahmat Fauzi, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

(4)

5. Bapak Soeharwinto, ST.MT selaku dosen wali penulis yang telah membantu penulis dari awal perkuliahan hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini.

6. Seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

7. Teman-teman KTB ”Son of God” (B’Ricky, K’Hanna, Markam, Jon, Daniel) dan adik-adik KK (Desi, Eva, Syalom) atas dukungan semangat dan doa-doanya.

8. Sahabat-sahabatku (Fenny, Yoland, Anne, Roy Hakim) untuk perhatian dan doa-doanya.

9. Majelis ( Ibu Gloria Balle, Ibu Rita Gultom) dan semua teman-teman Tim Pelayan Chapel Oikumene USU yang banyak memberi dukungan doa dan inspirasi.

10.Seluruh teman-teman sepelayanan di UKM KMK USU UP FMIPA.

11.Teman-teman teknik elektro terutama angkatan 2005, Windy, Marhon, Erisa, Herman, Tommi, dan semua teman-teman yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu.

12.Teman-teman satu kos Saymara (Muchtar, Ombun, Anto Sinaga, Roy, Delmar, Hotlan, Ridwan, Deni, Pargo, Heri, Herdi, dll).

13.Pihak PT. PLN (Persero) Cabang Medan, Pak Ferry, Pak Suwito, Pak Simatupang, Pak Heru yang banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

14.Yang terkasih Ruth Princes J. Pardede yang selalu ada mendukung, menemani dan berdoa dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

(5)

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini. Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dan menambah pengetahuan kita semua. Terimakasih.

Medan, Juni 2011

Penulis

Hans Tua M. Sinaga

(6)

DAFTAR ISI

Abstrak ……… i

Kata Pengantar ……… ii

Daftar Isi ………. v

Daftar Gambar ... viii

Daftar Tabel ... ix

BAB I : PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 2

I.3 Batasan Masalah ... 2

I.4 Metodologi Penelitian ... 2

I.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II : GARDU TRAFO DISTRIBUSI II.1 Umum ... 5

II.2 Transformator Distribusi ... 6

II.2.1 Konstruksi Transformator ... 8

II.2.2 Prinsip Kerja Transformator ... 9

II.2.3 Inti Transfomator ... 10

II.2.4 Minyak Transformator ... 11

II.2.5 Bushing Transformator ... 12

(7)

II.3 Gangguan pada Gardu Trafo Distribusi ... 13

II.3.1 Gangguan Sambaran Petir ... 13

II.3.2 Gangguan Hubung Singkat ... 15

II.3.3 Gangguan Kegagalan Minyak Transformator ... 16

II.4 Proteksi pada Gardu Trafo Distribusi ... 18

II.4.1 Fuse ... 18

II.4.2 Lightning Arrester ... 18

II.5 Pembumian ( Grounding ) ... 20

II.6 Tiang ... 21

BAB III : JARINGAN DISTRIBUSI 20 kV III.1 Umum ... 22

III.2 Sistem Radial ... 23

III.3 Sistem Loop ... 23

BAB IV : ANALISIS GANGGUAN PADA GARDU TRAFO DISTRIBUSI IV.1 Umum ... 25

IV.2 Data Teknis ... 26

IV.3 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Beban Lebih ... 31

IV.3.1 Penyebab Gangguan ... 32

IV.3.2 Akibat Gangguan ... 32

(8)

IV.4 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Packing

Bocor ... 32

IV.4.1 Penyebab Gangguan ... 33

IV.4.2 Akibat Gangguan ... 33

IV.4.3 Solusi ... 34

IV.5 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Sambaran Petir ... 34

IV.5.1 Penyebab Gangguan ... 35

IV.5.2 Akibat Gangguan ... 37

IV.5.3 Solusi ... 37

IV.6 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Kegagalan Minyak Trafo ... 38

IV.6.1 Penyebab Gangguan ... 39

IV.6.2 Akibat Gangguan ... 39

IV.6.3 Solusi ... 39

IV.7 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi yang Sumber Gangguannya Tidak Diketahui ... 40

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ... 41

V.2 Saran ... 41

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gardu Trafo Distribusi ... 6

Gambar 2.2 Konstruksi Dasar Transformator ... 8

Gambar 2.3 Inti Transformator ... 11

Gambar 2.4 Konstruksi Suatu Bushing Sederhana ... 12

Gambar 2.5 Spesifikasi Gelombang Petir ... 14

Gambar 2.6 Lightning Arrester Jenis Katub ... 20

Gambar 3.1 Sistem Radial ... 23

Gambar 3.2 Sistem Loop ... 24

Gambar 4.1 Grafik Jumlah Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Beban Lebih ... 31

Gambar 4.2 Grafik Jumlah Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Packing Bocor ... 33

Gambar 4.3 Grafik Jumlah Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Sambaran Petir ... 34

Gambar 4.4 Sambaran Petir yang Mengenai Gardu Trafo Distribusi ... 35

Gambar 4.5 Sambaran Petir yang dialihkan oleh Lightning Arrester ... 36

Gambar 4.6 Sambaran Petir yang Gagal Dialihkan oleh Lightning Arrester ... 36

Gambar 4.7 Grafik Jumlah Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Kegagalan Minyak Trafo ... 38

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data Gangguan Gardu Trafo Distribusi di Medan

Tahun 2010 ... 26 Tabel 4.2 Data Gangguan Gardu Trafo Distribusi per Bulan

(11)

ABSTRAK

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Pada masa sekarang ini kebutuhan akan tenaga listrik sangatlah tinggi. Hampir seluruh aktivitas masyarakat memerlukan tenaga listrik. Dengan tingginya ketergantungan terhadap listrik, maka sangat dibutuhkan catu tenaga listrik yang berkualitas. Salah satu elemen dari kualitas suplai listrik adalah ketahanan dan keamanan terhadap gangguan. Gangguan yang dapat terjadi sangat beraneka ragam. Salah satu gangguan yang sering terjadi adalah gangguan terhadap gardu trafo distribusi.

Gardu trafo distribusi merupakan peralatan vital dalam distribusi tenaga listrik. Gangguan pada gardu trafo distribusi akan mengakibatkan kerugian bagi kedua pihak, pelanggan maupun PLN. Kerugian yang dialami oleh pelanggan adalah terputusnya catu daya listrik, sedangkan kerugian materi dialami oleh pihak PLN akibat kerusakan yang terjadi pada trafo distribusi, karena trafo distribusi sangat mahal.

Salah satu cara untuk mengurangi kerugian tersebut adalah dengan menganalisis ganguan yang mungkin terjadi pada gardu trafo distribusi dan cara mengatasi gangguan tersebut.

(13)

I.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian

Adapun tujuan penelitian Tugas Akhir ini adalah :

1. Untuk mengetahui gangguan yang terjadi pada gardu trafo distribusi. 2. Untuk mengetahui solusi yang digunakan untuk mengurangi gangguan

pada gardu trafo distribusi.

Hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan untuk :

1. Mengurangi akibat gangguan yang terjadi pada gardu trafo distribusi.

I.3 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah : 1. Hanya membahas jaringan distribusi 20 kV.

2. Hanya membahas trafo distribusi, khususnya trafo yang berada di atas tiang.

I.4 Metodologi Penelitian

Langkah – langkah yang dilakukan dalam studi ini adalah :

1. Mempelajari trafo distribusi pada saluran distribusi sistem tenaga listrik. 2. Mempelajari gangguan apa saja yang mungkin terjadi pada gardu trafo

distribusi.

3. Mengumpulkan data dari pihak PT. PLN ( Persero ) cabang Medan mengenai trafo distribusi yang digunakan pada saluran distribusi, gangguan yang terjadi pada gardu trafo distribusi, dan tiang yang digunakan.

(14)

4. Melakukan diskusi kepada pihak PT. PLN ( Persero ) cabang Medan mengenai gangguan yang terjadi pada gardu trafo distribusi.

5. Mempelajari aplikasi perangkat lunak Microsoft Office Excel 2007 yang dapat menampilkan hubungan antara gangguan yang terjadi dan kuantitas masing-masing ganguan.

6. Dengan data yang ada dapat dianalisis jumlah gangguan yang terjadi. 7. Dengan data yang ada dapat dianalisis solusi apa yang diambil untuk

mengurangi gangguan yang terjadi.

8. Ditampilkan grafik yang menunjukkan antara jenis gangguan yang terjadi dengan jumlah banyaknya gangguan.

9. Mengambil kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini.

I.5 Sistematika Penulisan

Tugas Akhir ini disusun berdasarkan sistematika pembahasan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bagian ini berisikan latar belakang, tujuan, dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II GARDU TRAFO DISTRIBUSI

Bagian ini akan menjelaskan tentang trafo distribusi, gangguan pada gardu trafo distribusi, proteksi pada gardu trafo distribusi dan tiang yang digunakan untuk gardu trafo distribusi.

(15)

BAB III JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV

Bagian ini akan menjelaskan mengenai jenis jaringan distribusi yang digunakan untuk menyalurkan tenaga listrik kepada konsumen.

BAB IV ANALISIS GANGGUAN PADA GARDU TRAFO

DISTRIBUSI

Bagian ini akan memaparkan tentang data-data teknis yang dibutuhkan, analisis gangguan yang terjadi pada gardu trafo distribusi, serta solusi yang diambil untuk mengurangi gangguan yang terjadi.

BAB V PENUTUP

Bagian ini berisikan beberapa kesimpulan dan saran dari penulisan Tugas Akhir ini.

(16)

BAB II

GARDU TRAFO DISTRIBUSI

II.1 Umum

Gardu trafo distribusiberlokasi dekat dengan konsumen. Transformator dipasang pada tiang listrik dan menyatu dengan jaringan listrik. Untuk

mengamankan transformator dan sistemnya, gardu dilengkapi dengan unit-unit pengaman. Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat digunakan untuk mencatu beban secara langsung, kecuali pada beban yang didisain khusus, maka digunakan transformator penurun tegangan ( step down) yang berfungsi untuk menurunkan tegangan menengah 20kV ke tegangan rendah 400/230Volt. Gardu trafo distribusi ini terdiri dari dua sisi, yaitu : sisi primer dan sisi sekunder.

Sisi primer merupakan saluran yang akan mensuplay ke bagian sisi sekunder. Unit peralatan yang termasuk sisi primer adalah :

a. Saluran sambungan dari SUTM ke unit transformator (primer trafo). b. Fuse cut out.

c. Ligthning arrester.

(17)

Gambar 2.1 Gardu Trafo Distribusi

II.2 Transformator Distribusi

Tujuan dari penggunaan transformator distribusi adalah untuk mengurangi tegangan utama dari sistem distribusi listrik untuk tegangan pemanfaatan

penggunaan konsumen.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. Sebuah transformator distribusi perangkat statis yang dibangun dengan dua atau lebih gulungan digunakan untuk mentransfer daya listrik arus bolak-balik oleh induksi elektromagnetik dari satu sirkuit ke yang lain pada

(18)

frekuensi yang sama tetapi dengan nilai-nilai yang berbeda tegangan dan arusnya. Transformator distribusi yang terpasang pada tiang dapat dikategorikan menjadi :

 Conventional transformers

 Completely self-protecting ( CSP ) transformers

 Completely self-protecting for secondary banking ( CSPB ) transformers Conventional transformers tidak memiliki peralatan proteksi terintegrasi terhadap petir,gangguan dan beban lebih sebagai bagian dari trafo. Oleh karena itu dibutuhkan fuse cutout untuk menghubungkan conventional transformers dengan jaringan distribusi primer. Lightning arrester juga perlu ditambahkan untuk trafo jenis ini.

Completely self-protecting ( CSP ) transformers memiliki peralatan proteksi terintegrasi terhadap petir, baban lebih, dan hubung singkat. Lightning arrester terpasang langsung pada tangki trafo sebagai proteksi terhadap petir. Untuk proteksi terhadap beban lebih, digunakan fuse yang dipasang di dalam tangki. Fuse ini disebut weak link. Proteksi trafo terhadap gangguan internal menggunakan hubungan proteksi internal yang dipasang antara beliran primer dengan bushing primer.

Completely self-protecting for secondary banking ( CSPB ) transformers mirip dengan CSP transformers, tetapi pada trafo jenis ini terdapat sebuah circuit breaker pada sisi sekunder, circuit breaker ini akan membuka sebelum weak link melebur.

(19)

II.2.1 Konstruksi Transformator

Transformator merupakan alat listrik statis yang digunakan untuk

memindahkan daya dari satu rangkaian ke rangkaian yang lain dengan mengubah tegangan, tanpa mengubah daya dan frekuensi. Transformator terdiri dari dua kumparan yang saling berinduksi ( mutual inductance ). Kumparan ini terdiri dari lilitan konduktor berisolasi sehingga kedua kumparan tersebut terisolasi secara elektrik antara yang satu dengan yang lain. Ratio perubahan tegangan tergantung dari ratio perbandingan jumlah lilitan kedua kumparan itu. Kumparan yang menerima daya listrik disebut kumparan primer sedangkan kumparan yang terhubung ke beban disebut kumparan sekunder. Kedua kumparan itu dililitkan pada suatu inti yang terbuat dari laminasi lembaran baja yang kemudian

dimasukkan ke dalam tangki berisi minyak trafo.

Apabila kumparan primer dialiri arus listrik bolak – balik, maka akan timbul fluks magnetik bolak – balik sepanjang inti yang akan menginduksi kumparan sekunder sehingga kumparan sekunder akan menghasilkan tegangan. Konstruksi dasar transformator ditunjukkan pada Gambar 2.2.

(20)

Apabila trafo diasumsi sebagai trafo ideal dimana tidak terjadi rugi-rugi daya pada trafo, maka daya pada kumparan primer (P1) sama dengan daya pada kumparan sekunder (P2). Besar tegangan dan arus pada kumparan sekunder diatur menggunakan perbandingan banyaknya lilitan antara kumparan primer dan kumparan sekunder berdasarkan rumus :

p s s p s p I I V V N N 

 ... (2.1) dimana :

Np = Banyaknya lilitan kumparan sisi primer Ns = Banyaknya lilitan kumparan sisi sekunder Vp = Tegangan sisi primer (V)

Vs = Tegangan sisi sekunder (V) Ip = Arus sisi primer (Amp) Is = Arus sisi sekunder (Amp)

II.2.2 Prinsip Kerja Transformator

Transformator miliki dua kumparan yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder, dan kedua kumparan ini 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

(21)

sebagai induksi bersama ( mutual induction ) yang menyebabkan timbulnya fluksmagnet di kumparan sekunder, maka mengalirlah arus sekunder jika

rangkaian sekunder dibebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan.

dt d N

e()  (Volt) ………... (2.2)

dimana :

e = Gaya gerak listrik (Volt) N = Banyaknya lilitan

dt d

= Perubahan fluks magnetik (weber/sec)

Tujuan utama menggunakan inti pada transformator adalah untuk mengurangi reluktansi (tahanan magnetis) dari rangkaian magnetis (common magnetic circuit).

II.2.3 Inti Transformator

Secara umum inti transformator dibedakan menjadi dua jenis, yaitu tipe inti (core type), dan tipe cangkang (shell type). Tipe inti dibentuk dari lapisan besi berisolasi berbentuk persegi panjang dan kumparan transformatornya dibelitkan pada dua sisi persegi.

Sedangkan tipe cangkang dibentuk dari lapisan inti berisolasi dan kumparan transformatornya di belitkan di pusat inti. Transformator dengan tipe konstruksi shell memiliki kehandalan yang lebih tinggi dari pada tipe konstruksi core dalam menghadapi tekanan mekanis yang kuat pada saat terjadi hubung singkat. Kedua tipe inti transformator ini ditunjukkan pada Gambar 2.3.

(22)

(a) Tipe Inti (b) Tipe Cangkang

Gambar 2.3Inti Transformator

II.2.4 Minyak Transformator

Minyak transformator memegang peranan penting dalam sistem isolasi trafo dan juga berfungsi sebagai pendingin untuk menghilangkan panas akibat rugi-rugi daya pada trafo. Kandungan utama minyak trafo adalah naftalin, parafin dan aromatik. Keuntungan minyak trafo sebagai isolator dalam trafo adalah :

 Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi.

 Isolasi cairakan mengisicelah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi daya.

 Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi pelepasan muatan (discharge).

Kekuatan dielektrikadalah ukuran kemampuan elektrik suatu material sebagai isolator. Kekuatan dielektrik didefenisikan sebagai tegangan maksimum yang dibutuhkan untuk mengakibatkan dielectric breakdown pada material yang dinyatakan dalam satuan Volt/m. Semakin tinggi kekuatan dielektrik minyak trafo, maka semakin bagus kualitas minyak tersebut sebagai isolator. Hasil uji kekuatan dielektrikyang rendah, menunjukkan adanya benda-benda pengotor

(23)

hasil uji kekuatan dielektrik tinggi, bukan berarti bahwa tidak terjadi pengotoran dalam minyak tersebut.

Untuk mencegah kemungkinan timbulnya kebakaran pada peralatan, perlu dipilih minyak dengan titik nyala yang tinggi. Titik nyala minyak baru tidak boleh lebih kecil dari 135 °C, sedangkan untuk minyak bekas tidak boleh kurang dari 130 °C.

Menurut SNI 04 - 6954.2 - 2004 batas kenaikan suhu minyak bagian atas yang diperbolehkan adalah 60 °K pada suhu lingkungan sekitar normal ( 25°C sampai 40°C ).

II.2.5 Bushing Transformator

Untuk tujuan keamanan, konduktor tegangan tinggi dilewatkan menerobos suatu bidang yang dibumikan melalui suatu lubang terbuka yang dibuat sekecil mungkin dan biasanya membutuhkan suatu pengikat padu yang disebut

bushing.Konstruksi suatu bushing sederhana ditunjukkan pada Gambar 2.4.

Gambar2.4Konstruksi Suatu Bushing Sederhana

Bagian utama suatubushingterdiri dari inti atau konduktor, bahan dielektrik dan flans yang terbuat dari logam. Inti berfungsi untuk menyalurkan arus dari bagian dalam peralatan ke terminal luar dan bekerja pada tegangan tinggi. Dengan bantuan flans, isolator diikatkan pada badan peralatan yang

(24)

dibumikan.

II.2.6 Sistem Pendingin Transformator

Sistem pendinginan trafo dapat dikelompokkan sebagai berikut : 1. ONAN ( Oil Natural Air Natural )

Sistem pendingin ini menggunakan sirkulasi minyak dan sirkulasi udara secara alamiah. Sirkulasi minyak yang terjadi disebabkan oleh perbedaan berat jenis antara minyak yang dingin dengan minyak yang panas.

2. ONAF ( Oil Natural Air Force )

Sistem pendingin ini menggunakan sirkulasi minyak secara alami sedangkan sirkulasi udaranya secara buatan, yaitu dengan menggunakan

hembusan kipas angin yang digerakkan oleh motor listrik. Pada umumnya operasi trafo dimulai dengan ONAN atau dengan ONAF tetapi hanya sebagian kipas angin yang berputar. Apabila suhu trafo sudah semakin meningkat, maka kipas angin yang lainnya akan berputar secara bertahap.

3. OFAF ( Oil Force Air Force )

Pada sistem ini, sirkulasi minyak digerakkan dengan menggunakan kekuatan pompa, sedangkan sirkulasi udara mengunakan kipas angin.

II.3 Gangguan Pada Gardu Trafo Distribusi II.3.1 Gangguan Sambaran Petir

(25)

sambaran tidak langsung. Sambaran langsung adalah sambaran petir dari awan yang langsung menyambar jaringan sehingga menyebabkan naiknya tegangan dengan cepat. Daerah yang terkena sambaran dapat terjadi pada tower dan juga kawat penghantar. Besarnya tegangan dan arus akibat sambaran ini tergantung pada besar arus kilat, waktu muka, dan jenis tiang saluran. Sambaran tidak langsung atau sambaran induksi adalah sambaran petir ke bumi atau sambaran petir dari awan ke awan di dekat saluran sehingga menyebabkan timbulnya muatan induksi pada jaringan.

Pada saluran udara tegangan menengah (SUTM), gangguan akibat sambaran tidak langsung ini tidak boleh diabaikan. Gangguan akibat sambaran tidak langsung ini pada umumnya lebih banyak terjadi dibandingkan akibat sambaran langsung, dikarenakan luasnya daerah sambaran induksi. Spesifikasi gelombang petir ditunjukkan pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Spesifikasi Gelombang Petir

Spesifikasi dari suatu gelombang petir :

(26)

gelombang.

b) Muka (front) gelombang, t1 (mikrodetik), yaitu waktu dari permulaan sampai puncak. Ini diambil dari 10% E sampai 90% E.

c) Ekor (tril) gelombang, yaitu bagian belakang puncak.

Panjang gelombang, t2 (mikrodetik), yaitu waktu dari permulaan sampai titik 50% E pada ekor gelombang.

II.3.2 Gangguan Hubung Singkat

Hubung singkat dapat terjadi melalui dua atau tiga saluran fasa sistem distribusi. Arus lebih yang dihasilkan hubung singkat tergantung pada besar kapasitas daya penyulang, besar tegangan, dan besar impedansi rangkaian yang mengalami gangguan. Hubung singkat menghasilkan panas yang cukup tinggi pada sisi primer trafo sebagai akibat dari naiknya rugi-rugi tembaga sebagai perbandingan dari kuadrat arus gangguan. Arus gangguan yang besar ini mengakibatkan tekanan mekanik (mechanical stress) yang tinggi pada trafo.

Arus hubung singkat pada trafo dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

V

Z

S

I

_sc

.

3 .

%

100 .



... (2.3) dimana :

S = Daya trafo (kVA)

%Z = Impedansi trafo dalam persen

(27)

Dari rumus 1 3 . Z V

If L N



  A …….………... (2.4)

1 . . 2 . 3 Z V j

I L N

L L f



  A ………... (2.5)

maka dapat diperoleh



   .3

. 2 3 f L L f I

I A ………... (2.6)



   .3

.L L 0.866 f

f I

I A ……… (2.7)

dimana,

 3

I = Arus gangguan 3 fasa (A)

L L f

I . _ = Arus gangguan fasa ke fasa (A)

N L

V _ = Tegangan fasa ke netral (V)

Z = Impedansi total urutan positif (Ω)

Arus beban penuh dapat diketahui dengan menggunakan persamaan :

V S I_FL

. 3

 ………... (2.8)

dimana,

S = Daya trafo 3 fasa (VA)

V = Tegangan fasa-fasa pada sisi tegangan rendah (V)

II.3.3 Gangguan Kegagalan Minyak Transformator

Kegagalan isolasi (insulation breakdown) minyak trafo disebabkan oleh beberapa hal antara lain minyak trafo tersebut sudah lama dipakai, berkurangnya

(28)

kekuatan dielektrik dankarena isolasi tersebut dikenakan tegangan lebih. Pada prinsipnya tegangan pada isolator merupakan suatu tarikan atau tekanan (stress) yang harus dilawan oleh gaya dalam isolator itu sendiri agar isolator tersebut tidak gagal. Dalam struktur molekul material isolator, elektron-elektron terikat erat pada molekulnya, dan ikatan ini mengadakan perlawanan terhadap tekanan yang

disebabkan oleh adanya tegangan. Bila ikatan ini putus pada suatu tempat maka sifat isolasi pada tempat itu akan hilang. Bila pada bahan isolasi tersebut diberikan tegangan akan terjadi perpindahan elektron-elektron dari suatu molekul ke

molekul lainnya sehingga timbul arus konduksi atau arus bocor. Karakteristik isolator akan berubah bila material kemasukan suatu ketidakmurnian (impurity) seperti adanya arang atau kelembaban dalam isolasi yang dapat menurunkan tegangan tembus.

Oksigen yang terdapat di udara yang berhubungan dengan minyak yang panas dapat mengakibatkan terjadinya oksidasi dan terbentuknya bahan asam dan endapan. Kadar asam yang terdapat pada minyak trafo merupakan suatu ukuran taraf deteriorasi dan kecenderungan untuk membentuk endapan. Endapan ini sangat mengganggu karena melekat pada semua permukaan trafo dan mempersulit proses pendinginan. Endapan ini juga akan meningkatkan kemungkinan terjadinya bunga api antara bagian-bagian trafo yang terbuka. Suatu endapan setelah

mencapai tebal 0,2 mm sampai 0,4 mm pada inti dan kumparan akan dapat meningkatkan suhu sampai 10°C sampai 15°C.

Bila dalam minyak terdapat kelembaban, maka kelembaban tersebut dapat membentuk jalur-jalur yang membuka jalan terhadap terjadinya hubung singkat. Kelembaban tidak saja menurunkan daya isolasi minyak, melainkan kelembaban

(29)

itu dapat pula diserap oleh bahan isolasi lainnya, sehingga seluruh trafo menjadi terancam.

II.4 Proteksi Pada Gardu Trafo Distribusi II.4.1 Fuse

Fuse adalah peralatan proteksi arus lebih yang bekerja dengan

menggunakan prinsip melebur. Terdapat dua tipe fuse berdasarkan kecepatan melebur elemen fusenya (fuse link), yaitu tipe K (cepat) dan tipe T (lambat).

Fuse yang didesain untuk digunakan pada tegangan diatas 600V dikategorikan sebagai fuse cutout. Fuse cutoutjenis ekspulsi (expulsion type) adalah jenis yang paling sering digunakan pada sistem distribusi saluran udara. Fuse jenis inimenggunakan elemen fuse yang relatif pendek yang dipasang di dalam fuse catridge.

Pada umumnya fuse cutout dipasang antara trafo distribusi dengan saluran distribusi primer. Pada saat terjadi gangguan, elemen fuse akan melebur dan memutuskan rangkaian sehingga akan melindungi trafo distribusi dari kerusakan akibat gangguan dan arus lebih pada saluran primer, atau sebaliknya memutuskan saluran primer dari trafo distribusi apabila terjadi gangguan pada trafo atau jaringan sisi sekunder sehingga akan mencegah terjadinya pemadaman pada seluruh jaringan primer.

II.4.2 Lightning Arrester

Penggunaan lightning arrester pada sistem distribusi adalah untuk melindungi peralatan dari gangguan akibat sambaran petir. Arrester juga

(30)

dipergunakan untuk melindungi saluran distribusi dari flashover. Arrester dipasang pada peralatan yang dihubungkan dari fasa konduktor ke tanah. Agar perlindungan saluran menjadi lebih efektif, arrester harus dipasang pada setiap fasa pada tiap tiang. Pada saat sistem bekerja keadaan normal, arrester memiliki sifat sebagai isolator. Apabila terjadi sambaran petir, arrester akan berubah menjadi konduktor dan membuat jalan pintas (bypass) ke tanah yang mudah dilalui oleh arus petir, sehingga tidak menimbulkan tegangan lebih yang tinggi pada trafo. Jalur ke tanah tersebut harus sedemikian rupa sehingga tidak akan mengganggu aliran daya normal. Setelah petir hilang, arrester harus menutup dengan cepat kembali menjadi isolator, sehingga tidak mengakibatkan pemutus daya terbuka. Pada kondisi operasi normal, arus bocor pada arrester tidak boleh melebihi 2 mA. Apabila arus bocor melebihi angka tersebut, kemungkinan besar arrester mengalami kerusakan.

Pada saluran distribusi, arrester yang biasanya digunakan adalah arrester jenis katub (valve type). Arrester jenis katub terdiri dari sela percik dan sela seri yang terhubung dengan elemen tahanan yang mempunyai karakteristik tidak linier. Tegangan frekuensi dasar tidak dapat menimbulkan tembus pada sela seri.

Apabila sela seri tembus pada saat tibanya suatu surja yang cukup tinggi, sela tersebut berfungsi menjadi penghantar. Sela seri tidak bisa memutuskan arus susulan. Dalam hal ini sela seri dibantu oleh tahanan non linier yang mempunyai karakteristik tahanan kecil untuk arus besar dan tahanan besar untuk arus susulan dari frekuensi dasar. Lightning arrester jenis katub ditunjukkan pada Gambar 2.6.

(31)

Gambar 2.6Lightning Arrester Jenis Katub

II.5 Pembumian ( Grounding )

Pembumian adalah penghubungan suatu bagian dari rangkaian listrik atau bagian yang bersifat konduktor tetapi bukan bagian dari rangkaian listrik yang pada keadaan normal tidak bertegangan ke bumi.

Tujuan dari pembumian adalah :

 Mengurangi tegangan kejut listrik pada peralatan.

 Memberi jalan bagi arus gangguan, baik akibat terjadinya arus hubung singkat ke tanah maupun akibat terjadinya sambaran petir.

 Untuk membatasi tegangan pada fasa yang tidak mengalami gangguan. Sesuai dengan SNI 04-0225-2000 Pasal 3.13.2.10 dan Pasal 3.19.1.4, nilai tahanan pembumian seluruh sistem tidak boleh lebih besar dari 5 Ω dan jarak antar elektroda pembumian minimal 2 kali panjang elektroda. Resistivitas tanah dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

R

a.

.

2 





... (2.9) dimana,

(32)

a = Jarak antara elektroda (m) R = Tahanan (Ω)

II.6 Tiang

Pada umumnya tiang listrik yang sekarang pada Saluran Udara Tegangan Menengah ( SUTM ) 20 kV terbuat dari beton bertulang dan tiang besi.

Pemakaian tiang kayu sudah jarang digunakan karena daya tahannya ( umurnya ) relatif pendek dan memerlukan pemeliharaan khusus.

Dilihat dari fungsinya, tiang listrik dibedakan menjadi dua yaitu tiang pemikul dan tiang tarik. Tiang pemikul berfungsi untuk memikul konduktor dan isolator,sedangkan tiang tarik berfungsi untuk menarik konduktor.

Pada SUTM 20 kV, jarak antar tiang ditetapkan sebesar 40 meter, tetapi jarak tersebut perlu disesuaikan dengan kondisi wilayah sehingga diberi standar yang jelas sejauh 30 - 50 meter. Untuk pemasangan tiang, sudah ada standar untuk kedalaman tiang yang harus ditanam dibawah permukaan tanah yaitu 1/6 dari panjang tiang.

(33)

BAB III

JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV

III.1 Umum

Jaringan distribusi adalah jaringan yang berfungsi untuk menyalurkan tegangan dari gardu distribusi ke trafo distribusi ataupun ke trafo pemakaian sendiri bagi konsumen besar.

Secara garis besar jaringan distribusi dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu :

1. Distribusi Primer 2. Distribusi Skunder

Distribusi Primer

Distribusi primer adalah jaringan distribusi daya listrik bertegangan menengah (20 kV). Jaringan distribusi primer tersebut merupakan jaringan penyulang. Jaringan ini berawal dari sisi sekunder trafo daya yang terpasang pada gardu induk hingga ke sisi primer trafo distribusi yang terpasang pada tiang-tiang saluran.

Distribusi Sekunder

Distribusi sekunder adalah jaringan daya listrik yang termasuk dalam kategori tegangan rendah (sistem 380/220 Volt), yang mempunyai rating yang sama dengan tegangan peralatan yang dilayani. Jaringan distribusi sekunder bermula dari sisi sekunder trafo distribusi dan berakhir hingga ke alat ukur

(34)

(meteran) pelanggan. Sistem jaringan distribusi sekunder ini disalurkan ke para pelanggan melalui kawat berisolasi.

III.2 Sistem Radial

Sistem radial adalah sistem yang paling sederhana dengan pembiayaan termurah. Oleh karena itu sistem ini yang paling banyak digunakan sebagai saluran dasar. Sistem ini juga memiliki tingkat keamanan paling rendah. Jika terjadi gangguan pada suatu titik maka akan mengakibatkan pemadaman listrik kepada konsumen. Sistem radial terdiri dari saluran utama yang keluar dari GI, yang kemudian bercabang menjadi saluran lateral dan kemudian bercabang lagi menjadi saluran sub lateral. Sistem radial ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Sistem Radial

III.3 Sistem Loop

(35)

baik dari sistem radial. Sistem loop didesain dengan cara menyambung kedua ujung pada GI. Hal ini mengakibatkan pelanggan dapat memperoleh pasokan energy dari dua arah. Bilamana pasokan dari salah satu arah terganggu, maka pelanggan akan tersambung dengan pasokan dari arah yang lainnya. Kapasitas cadangan yang cukup besar harus tersedia pada penyulang. Konduktor pada tiap penyulang juga harus didesain agar dapat menampung total beban kedua saluran. Biasanya konduktor memiliki besar yang sama sepanjang saluran. Sistem loop dapat dioperasikan secara terbuka maupun secara tertutup. Sistem loop

ditunjukkan pada Gambar 3.2.

(36)

BAB IV

ANALISIS GANGGUAN PADA

GARDU TRAFO DISTRIBUSI

IV.1 Umum

Transformator distribusi merupakan suatu alat yang memegang peranan penting dalam sistem distribusi daya listrik. Transformator distribusi mengubah tegangan menengah 20 kV menjadi tegangan rendah 400/230 Volt. Transformator distribusi pada dasarnya adalah tiga transformator satu phasa yang bekerja bersama dan dilayani oleh suatu sistem tiga phasa dan dapat melayani beban tiga phasa atau beban satu phasa pada masing-masing phasanya. Suatu transformator distribusi berkualitas baik, jika transformator tersebut mempunyai nilai efisiensi tinggi dan rugi-rugi yang kecil pada saat melayani beban. Transformator distribusi yang terdapat pada gardu trafo distribusi juga harus mampu menjaga kestabilan penyaluran daya ke beban. Terputusnya penyaluran daya ke beban, biasanya disebabkan oleh terjadinya gangguan. Gangguan yang terjadi pada gardu trafo distribusi berbeda-beda. Jika gangguan – gangguan pada gardu trafo distribusi ini semakin sering terjadi, maka persentase untuk putusnya penyaluran daya ke beban akan semakin besar.

Berikut ini akan dipaparkan jumlah dan jenis – jenis gangguan yang terjadi pada gardu trafo distribusi.

(37)

IV.2 Data Teknis

Gangguan yang terjadi pada gardu trafo distribusi pada distribusi 20 kV PLN cabang Medan untuk tahun 2010 berbeda-beda. Pada tabel 4.1 diberikan data berdasarkan jenis gangguan yang terjadi selama tahun 2010. Pada tabel 4.2 diberikan data berdasarkan jenis gangguan yang terjadi setiap bulannya selama tahun 2010.

Tabel 4.1 Data Gangguan Gardu Trafo Distribusi di Medan Tahun 2010

JENIS GANGGUAN JUMLAH

Beban Lebih (A) 141

Packing Bocor (B) 44

Sambaran Petir (C) 40

Kegagalan Minyak Trafo (D) 7

Tidak Diketahui (E) 131

TOTAL 363

Tabel 4.2 Data Gangguan Gardu Trafo Distribusi Per Bulan di Medan Tahun 2010

BULAN JENIS GANGGUAN TOTAL

A B C D E

Januari 5 3 - - 16 24

Februari 11 2 1 5 6 25

Maret 13 3 3 2 7 28

April 16 1 4 - 14 35

Mei 19 1 5 - 14 39

Juni 18 5 4 - 8 35

Juli 4 11 - - 16 31

Agustus 14 6 4 - 19 43

September 7 2 3 - 7 19

Oktober 16 5 9 - 10 40

Nopember 10 4 3 - 6 23

Desember 8 1 4 - 8 21

(38)

Gardu trafo distribusi yang dipakai di wilayah Medan tidaklah sama. Besar kapasitas dayanya ditentukan oleh seberapa besar beban yang akan dilayani oleh gardu tersebut. Berikut ini diberikan gardu trafo distribusi dengan kapasitas yang berbeda-beda.

1. Gardu Trafo Distribusi 50 kVA

Lokasi : Jl. Kompleks Perum TKBM Martubung Kode Gardu : ML 58 – 1

Saluran : BG01

Daya : 50 kVA

Posisi Tap : 3/5

No. seri : 986196

Merk : Shengyang

Tegangan Primer : 20 kV

Tegangan Sekunder : 400 V Arus Primer : 1,4 A Arus Sekunder : 72,2 A Minyak Trafo : Diala B Vektor Group : Yzn5

Impedansi : 4 %

Temperatur : 50 °C

2. Gardu Trafo Distribusi 100 kVA

Lokasi : Jl. Desa Slemak Kode Gardu : BL 106 – 1

Saluran : PY07

Daya : 100 kVA

Posisi Tap : 3/5

No. seri : 04003286

Merk : Sintra

Tegangan Primer : 20 kV

Tegangan Sekunder : 380 V Arus Primer : 3 A Arus Sekunder : 152 A Minyak Trafo : Mineral Vektor Group : Yzn5

Impedansi : 4 %

(39)

3. Gardu Trafo Distribusi 160 kVA

Lokasi : Jl. Medan Belawan Pekan Lubuhan Kode Gardu : BL 101 – 1

Saluran : LM01

Daya : 160 kVA

Posisi Tap : 3/5

No. seri : 04131541

Merk : Trafindo

Tegangan Primer : 20 kV

Tegangan Sekunder : 380 V Arus Primer : 5 A Arus Sekunder : 243 A Minyak Trafo : Esso 90 Vektor Group : Yzn5

Impedansi : 4 %

Temperatur : 50 °C

4. Gardu Trafo Distribusi 200 kVA

Lokasi : Jl.

Kode Gardu : ML 58 - 1

Saluran : KI 13

Daya : 200 kVA

Posisi Tap : 3/3

No. seri : 05011052

Merk : Sintra

Tegangan Primer : 20 kV

Tegangan Sekunder : 380 V Arus Primer : 6 A Arus Sekunder : 304 A Minyak Trafo : Diala B Vektor Group : Dyn5

Impedansi : 4 %

Temperatur : 60 °C

5. Gardu Trafo Distribusi 250 kVA

Lokasi : Jl. Jawa Belawan Kode Gardu : BL 11 - 1

Saluran : BG08 - 08

Tegangan Sekunder : 380 V Arus Primer : 7 A

(40)

Daya : 250 kVA

Posisi Tap : 3/5

No. seri : 04003286

Merk : Unindo

Tegangan Primer : 20 kV

Arus Sekunder : 380 A Minyak Trafo : Diala B Vektor Group : Dyn5

Impedansi : 4 %

Temperatur : 50 °C

6. Gardu Trafo Distribusi 315 kVA

Lokasi : Jl. Kampung Kurnia Belawan Kode Gardu : BL 25 - 1

Saluran : BG02

Daya : 315 kVA

Posisi Tap : 3/5

No. seri : 710253

Merk : Mobile

Tegangan Primer : 20 kV

Tegangan Sekunder : 380 V Arus Primer : 9 A Arus Sekunder : 479 A Minyak Trafo : Mictrans B Vektor Group : Dyn5

Impedansi : 4 %

Temperatur : 40 °C

7. Gardu Trafo Distribusi 400 kVA

Lokasi : Jl. Jawa Gg. II Belawan Kode Gardu : BL 10 – 1

Saluran : CG03

Daya : 400 kVA

Posisi Tap : 3/5

No. seri : 5746

Merk : Unindo

Tegangan Primer : 20 kV Tegangan Sekunder : 380 V Arus Primer : 11,5 A Arus Sekunder : 607,7 A Minyak Trafo : Diala C Vektor Group : Dyn5

(41)

Impedansi : 4 % Temperatur : 50 °C

8. Gardu Trafo Distribusi 500 kVA

Lokasi : Jl. Karya Dalam (BLPT) Kode Gardu : MH126 - 1

Saluran : BG01

Daya : 500 kVA

Posisi Tap : 2/5

No. seri : 20598

Merk : Unindo

Tegangan Primer : 20 kV

Tegangan Sekunder : 400 V Arus Primer : 14,4 A Arus Sekunder : 721,7 A Minyak Trafo : Diala B Vektor Group : Dyn5

Impedansi : 4 %

Temperatur : 50 °C

9. Gardu Trafo Distribusi 630 kVA

Lokasi : Jl. Pajak Petisah Kode Gardu : MB 235 - 1

Saluran : GUO - 1

Daya : 630 kVA

Posisi Tap : 3/5

No. seri : 04005240

Merk : Morawa

Tegangan Primer : 20 kV

Tegangan Sekunder : 380 V Arus Primer : 18 A Arus Sekunder : 957 A Minyak Trafo : Diala B Vektor Group : Dyn5

Impedansi : 4 %

Temperatur : 50 °C

10. Gardu Trafo Distribusi 1250 kVA

(42)

Kode Gardu : MK 106 - 1

Saluran : TT02

Daya : 1250 kVA

Posisi Tap : 3/5

Tegangan Sekunder : 400 V Arus Primer : 36,1 A Arus Sekunder : 1804 A

Minyak Trafo : Diala C

No. seri : 810263

Merk : Unindo

Tegangan Primer : 20 kV Vektor Group : Dyn5

Impedansi : 4 %

Temperatur : 50 °C

IV.3 Analisa Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Beban Lebih

Gangguan akibat beban lebih adalah gangguan pada gardu trafo distribusi yang paling banyak terjadi di Medan. Selama tahun 2010 terjadi 141 gangguan beban lebih yang merupakan 38,84% dari total gangguan yang terjadi. Grafik jumlah gangguan akibat beban lebih ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Grafik Jumlah Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Beban Lebih

(43)

IV.3.1 Penyebab Gangguan

Gangguan beban lebih dapat tejadi pada gardu trafo distribusi karena beban yang terpasang pada trafo melebihi kapasitas maksimum yang mampu dipikul oleh trafo. Dimana arus beban lebih besar dari pada arus beban penuh (full load) trafo distribusi tersebut.

IV.3.2 Akibat Gangguan

Pembebanan yang berlebihan akan mengakibatkan kenaikan suhu pada lilitan trafo, sehingga mangakibatkan kenaikan suhu juga pada minyak trafo. Beban lebih yang terjadi menyebabkan kualitas isolasi trafo semakin buruk. Dan jika terus menerus terjadi maka akan menyebabkan gagalnya isolasi trafo yang dapat mengakibatkan hubung singkat.

IV.3.3 Solusi

Untuk mengatasi gangguan akibat beban lebih pada gardu trafo distribusi, maka yang dilakukan adalah dengan mengganti trafo yang terkena gangguan dengan trafo yang memiliki kapasitas lebih besar. Atau dengan menambahkan trafo sisipan untuk membantu trafo yang lama memikul beban yang akan dilayani.

IV.4 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Packing Bocor

Gangguan akibat packing bocor adalah gangguan terbanyak ketiga yang terjadi pada gardu trafo distribusi di Medan. Selama tahun 2010 terjadi 44 gangguan packing bocor yang merupakan 12,12 % dari total gangguan. Grafik

(44)

jumlah gangguan akibat packing bocor yang terjadi ditunjukkan oleh Gambar 4.2. Gangguan ini lebih banyak terjadi pada trafo yang sudah lama dipakai dan

Gambar 4.2 Grafik Jumlah Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Packing Bocor

IV.4.1 Penyebab Gangguan

Gangguan pada gardu trafo distribusi ini terjadi karena terdapat kebocoran pada packing trafo dan trafo ini biasanya yang sudah lama dipakai.

IV.4.2 Akibat Gangguan

Kebocoran pada packing trafo mengakibatkan minyak trafo merembes keluar. Jika minyak trafo yang berfungsi sebagai isolasi pada kumparan trafo semakin berkurang maka akan dapat mengakibatkan suhu trafo meningkat dan jika suhu trafo meningkat maka akan dapat mengakibatkan gangguan pada trafo tersebut.

(45)

IV.4.3 Solusi

Solusi yang dapat dilakukan untuk mengurangi gangguan akibat packing bocor adalah mengganti packing yang sudah bocor dengan packing yang kondisinya baik dan melakukan pengecekan secara berkala terhadap trafo yang sudah lama dipakai.

IV.5 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Sambaran Petir

Gangguan gardu trafo distribusi akibat sambaran petir adalah gangguan terbanyak ketiga. Selama tahun 2010 terjadi 40 gangguan akibat sambaran petir yang merupakan 11,02 % dari total gangguan. Dapat dilihat pada Gambar 4.2 bahwa gangguan ini terjadi hampir setiap bulan pada tahun 2010. Hal ini disebabkan karena selama tahun 2010 curah hujan di Medan tinggi dan cuacanya juga tidak baik. Grafik jumlah gangguan akibat sambaran petir ditunjukkan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Grafik Jumlah Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Sambaran Petir

(46)

IV.5.1 Penyebab Gangguan

Gangguan gardu trafo distribusi akibat sambaran petir ini dapat terjadi karena sambaran petir yang mengenai kawat fasa (sambaran langsung) atau mengenai daerah sekitar kawat fasa (sambaran induksi) pada jaringan distribusi, sehingga menimbulkan arus surja yang mengalir pada kawat fasa dan dapat mengakibatkan gangguan pada gardu tersebut apabila arus surja mencapai trafo distribusi. Gardu trafo distribusi yang terkena sambaran petir ditunjukkan pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Sambaran Petir yang Mengenai Gardu Trafo Distribusi

Pada kondisi baik, arrester akan mengalihkan arus surja ke tanah yang diakibatkan oleh sambaran petir. Kondisi ini ditunjukkan oleh Gambar 4.4. Apabila terjadi kerusakan pada arrester, maka arus surja tersebut tidak dapat dialihkan ke tanah tetapi akan mengalir ke trafo distribusi yang dapat mengakibatkan kerusakan pada transformator tersebut. Kondisi ini ditunjukkan

(47)

Gambar 4.4 Sambaran Petir yang dialihkan oleh Lightning Arrester

(48)

IV.5.2 Akibat Gangguan

Apabila arus surja yang muncul akibat sambaran petir tidak dialihkan oleh arrester ke tanah, maka arus surja tersebut akan mencapai trafo. Jika arus surja tersebut lebih besar dari BIL ( Basic Insulation Level ) isolasi trafo, maka arus surja tersebut akan merusak isolasi lilitan trafo dan mengakibatkan hubung singkat antar lilitan trafo sehingga menyebabkan kerusakan pada kumparan trafo.

IV.5.3 Solusi

Solusi untuk mencegah gangguan akibat sambaran petir adalah dengan menggunakan arrester yang dapat berfungsi dengan baik dan menggunakan pembumian dengan tahanan tanah ≤ 5 ohm.

Kelonggaran perlindungan ( protective margin ) yang digunakan pada arrester adalah 20 % dari BIL peralatan. Karena BIL pada sistem 20 kV adalah sebesar 125 kV, maka protective margin arrester adalah 25 kV. Sehingga initial volt yang digunakan pada arrester adalah sebesar 100 kV. Apabila timbul arus surja dengan tegangan yang lebih besar dari initial volt maka arrester akan mengalihkan arus surja tersebut ke tanah.

Salah satu cara untuk mengetahui kerusakan arrester adalah dengan mengukur aris bocor arrester. Pada kondisi operasi normal, arus bocor pada arrester tidak boleh melebihi 2 mA. Apabila arus bocor melebihi angka tersebut maka hal itu menunjukkan adanya kerusakan pada arrester.

Sistem pembumian yang baik juga memiliki peranan penting bagi arrester untuk mengalihkan arus surja ke tanah. Tahanan pembumian yang baik adalah

(49)

sulit dikarenakan tahanan tanah di berbagai tempat nilainya berbeda-beda. Untuk mengatasi hal ini maka elektroda pembumian dapat ditanam lebih dalam di tanah dimana kandungan air dalam tanah cukup banyak sehingga tahanan pembumian dapat tetap stabil sepanjang musim.

IV.6 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Kegagalan Minyak Trafo

Gangguan gardu trafo distribusi akibat kegagalan minyak trafo ini adalah ganguan yang paling jarang terjadi. Pada tahun 2010 terjadi 7 gangguan yang merupakan 1,92 % dari total gangguan. Gangguan akibat kegagalan minyak trafo ini lebih mungkin terjadi pada trafo yang berkapasitas besar. Kriteria dari gangguan ini adalah terjadinya insulation breakdown pada minyak trafo yang dapat diketahui melalui pengecekan. Grafik jumlah gangguan akibat kegagalan minyak trafo ditunjukkan pada gambar 4.6.

Gambar 4.6 Grafik Jumlah Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Kegagalan Minyak Trafo

(50)

IV.6.1 Penyebab Gangguan

Kegagalan isolasi minyak trafo ( insulation breakdown ) dapat terjadi akibat penurunan kualitas minyak trafo sebagai isolasi dimana kekuatan dielektriknya menurun. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa hal antara lain minyak trafo itu sudah lama dipakai, minyak trafo tersebut dikenakan tegangan lebih, atau terjadi pencemaran akibat minculnya zat-zat asing di dalam minyak. Zat-zat tersebut dapat berupa kotoran, partikel-partikel logam, air yang larut dalam minyak dan gas yang menyebabkan munculnya gelembung di dalam minyak.

IV.6.2 Akibat Gangguan

Minyak trafo berfungsi sebagai isolasi untuk memisahkan kumparan trafo dengan bagian-bagian trafo lainnya secara elektrik. Akibat dari menurunnya kekuatan dielektrik minyak trafo adalah tembusnya minyak trafo oleh arus listrik yang berasal dari kumparan trafo sehingga apabila arus tersebut mencapai body trafo akan menimbulkan gangguan.

IV.6.3 Solusi

Untuk mencegah terjadinya kegagalan minyak trafo, maka trafo yang kekuatan dielektriknya sudah tidak baik harus diganti. Sesuai dengan SPLN 49-1 1982, minyak trafo dianggap baik jika kekuatan dielektriknya ≥ 30 kV/ 2,5 mm. Tetapi apabila kekuatan dielektrik minyak lebih kecil dari 30 kV/ 2,5 mm dan lebih besar dari 20 kV/ 2,5 mm, maka masih dapat direkondisikan (purifying) agar kekuatan dielektrik minyak tersebut dapat meningkat dan dapat digunakan

(51)

kembali. Rekondisi dapat dilakukan dengan proses filtrasi sentrifugal sederhana atau dengan dehidrasi ruang hampa. Pada filtrasi sentrifugal, minyak dialirkan melalui rotor yang berputar dengan kecepatan tinggi sehingga partikel-partikel asing yang berada di dalam minyak akan menempel pada dinding yang berpori-pori. Dehidrasi ruang hampa digunakan untuk mengeluarkan ketidakmurnian (termasuk kelembaban) dari dalam minyak.

IV.7 Analisa Gangguan Gardu Trafo Distribusi yang Sumber Gangguannya Tidak Diketahui

Pada tahun 2010 terdapat gangguan gardu trafo distribusi yang mana sumber gangguannya tidak diketahui. Dari data yang telah diberikan dapat dilihat bahwa gangguan ini sangat sering terjadi dan merata di setiap bulannya. Karena penyebab dari gangguan ini tidak dapat diketahui, maka sangat sulit mengambil solusi untuk mengurangi gangguan yang terjadi tersebut.

(52)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.I Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari studi analisis gardu trafo distribusi pada distribusi 20 kV milik PT. PLN cabang Medan adalah :

1. Gangguan yang paling banyak terjadi selama tahun 2010 adalah gangguan akibat beban lebih, yaitu 141 kali gangguan (38,84 % dari total gangguan). 2. Gangguan yang paling sedikit terjadi selama tahun 2010 adalah gangguan

akibat kegagalan minyak trafo, yaitu 7 kali gangguan (1,92 % dari total gangguan).

3. Proteksi yang digunakan pada gardu trafo distribusi milik PT. PLN cabang medan masih relatif rendah. Karena masih banyak terdapat gangguan yang tidak dapat diketahui sumber gangguannya, yaitu 131 kali gangguan (36,09 % dari total gangguan).

V.2 Saran

Saran yang dapat diberikan dari penelitian studi analsis gangguan gardu trafo distribusi ini adalah :

1. Menggunakan data yang lebih banyak sehingga diperoleh hasil yang lebih spesifik.

2. Dilakukan perbaikan proteksi pada gardu trafo distribusi yang sudah tidak memenuhi standar.

(53)

DAFTAR PUSTAKA

Burke, James J., Power Distribution Engineering, Marcel Dekker Inc, New York, 1994.

Gonen, Turan, Electric Power Distribution System Engineering, Mc.Graw-Hill Book Company, New York, 1986.

Hutauruk, T.S., Gelombang Berjalan Dan Proteksi Surja, Erlangga, Jakarta, 1989.

Hutauruk, T.S., Pengetanahan Netral System Tenaga Dan Pengetanahan Peralatan, Erlangga, Jakarta, 1991.

Kadir, Abdul, Transformator, PT Elex Media Komputido, Jakarta, 1989. Pabla, A.S, Electric Power Distribution Systems, Tata Mc.Graw-Hill

Publishing Co. Ltd, New Delhi, 1983.

Stevenson, William D., Analisis Sistem Tenaga Listrik, Erlangga, Jakarta, 1996.

(1)

IV.5.2 Akibat Gangguan

IV.5.3 Solusi

Solusi untuk mencegah gangguan akibat sambaran petir adalah dengan menggunakan arrester yang dapat berfungsi dengan baik dan menggunakan pembumian dengan tahanan tanah ≤ 5 ohm.

Sistem pembumian yang baik juga memiliki peranan penting bagi arrester untuk mengalihkan arus surja ke tanah. Tahanan pembumian yang baik adalah ≤ 5 ohm sesuai dengan SNI 04-0225-2000 Pasal 3.13.2.10. Tetapi hal ini cukup

(2)

IV.6 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Kegagalan Minyak Trafo

Gambar 4.6 Grafik Jumlah Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Kegagalan Minyak Trafo

(3)

IV.6.1 Penyebab Gangguan

IV.6.2 Akibat Gangguan

trafo akan menimbulkan gangguan.

IV.6.3 Solusi

(4)

IV.7 Analisa Gangguan Gardu Trafo Distribusi yang Sumber Gangguannya Tidak Diketahui

(5)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.I Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari studi analisis gardu trafo distribusi pada distribusi 20 kV milik PT. PLN cabang Medan adalah :

akibat kegagalan minyak trafo, yaitu 7 kali gangguan (1,92 % dari total gangguan).

V.2 Saran

Saran yang dapat diberikan dari penelitian studi analsis gangguan gardu trafo distribusi ini adalah :

1. Menggunakan data yang lebih banyak sehingga diperoleh hasil yang lebih spesifik.

2. Dilakukan perbaikan proteksi pada gardu trafo distribusi yang sudah tidak memenuhi standar.

(6)

DAFTAR PUSTAKA

Burke, James J., Power Distribution Engineering, Marcel Dekker Inc, New York, 1994.

Gonen, Turan, Electric Power Distribution System Engineering, Mc.Graw-Hill Book Company, New York, 1986.

Hutauruk, T.S., Gelombang Berjalan Dan Proteksi Surja, Erlangga, Jakarta, 1989.

Hutauruk, T.S., Pengetanahan Netral System Tenaga Dan Pengetanahan Peralatan, Erlangga, Jakarta, 1991.

Kadir, Abdul, Transformator, PT Elex Media Komputido, Jakarta, 1989. Pabla, A.S, Electric Power Distribution Systems, Tata Mc.Graw-Hill

Publishing Co. Ltd, New Delhi, 1983.

Stevenson, William D., Analisis Sistem Tenaga Listrik, Erlangga, Jakarta, 1996.

Studi Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi pada Saluran Distribusi 20 kV di PT. PLN Cabang Medan.