Pengaruh Perubahan Beban Terhadap Efisiensi Transformator Daya Di PLTU Pangkalan Susu PT.Pln (Persero)

PENGARUH PERUBAHAN BEBAN TERHADAP EFISIENSI
TRANSFORMATOR DAYA DI PLTU PANGKALAN SUSU
PT. PLN (PERSERO)
Diajukan untuk
ntuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1)
(S pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

OLEH:
ANGGA HIMAWAN
NIM: 110402001

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirobbil’alamin senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT
yang telah memberikan kesempatan bagi penulis untuk dapat terlahir di tengah keluarga
yang baik dan karena atas izin-Nya lah maka Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tak
lupa pula shalawat dan salam kepada Rasulullah Muhammad SAW yang harus selalu
menjadi panutan umat muslim di seluruh dunia.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada kedua orang tua terhebat di muka
bumi ini yaitu Bapak Sugiono dan Ibu Ros Nani yang senantiasa mencurahkan kasih
sayang dan doa yang tiada terhitung kepada penulis, tak lupa juga penulis ucapkan
terima kasih kepada Abang Panji Setiono, Abang Joko Priyono yang selalu
memberikan arahan, kesempatan dan bantuannya kepada penulis. Demikian juga
kepada Adik Listya Pratiwi yang selalu menghibur pada saat penulis mengalami
kejenuhan.
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun
judul Tugas Akhir ini adalah :
“ PENGARUH PERUBAHAN BEBAN TERHADAP EFISIENSI
TRANSFORMATOR DAYA DI PLTU PANGKALAN SUSU PT.PLN

(PERSERO)”

Universitas Sumatera Utara

Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga banyak
mendapat dukungan, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis
ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir dan Dosen
Wali penulis Bapak Yulianta Siregar, ST.MT yang telah banyak meluangkan waktu
untuk membimbing dan mengarahkan penulis baik semasa kuliah maupun saat
proses penulisan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FTUSU juga selaku Dosen Penguji Tugas Akhir, dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT
selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.
3. Bapak Ir. Edy Warman, MT selaku Dosen Penguji yang sudah menguji penulis
secara baik dan profesional.
4. Om Isroi Tanjung, ST (Om Roy) selaku Pegawai di Lab. Konversi Energi Listrik
FT-USU yang banyak membantu penulis selama proses pengambilan data maupun
dalam keseharian dikampus.
5. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Elektro FT-USU yang
sudah memberikan bimbingan, arahan maupun ilmu kepada penulis semasa kuliah.

6. Seluruh anggota Remaja Masjid Annazhirin (IKRAM) yang selalu memberi
semangat dan dukungan serta doa kepada penulis.
7. Sahabat-sahabat terbaikku dari angkatan 2011, Yoga, Endra, Fikri, Rais, Zein,
Fandi, Faisal, Ferry, Fadhli, Wahyudi, Tegar, Mirza, Hery, Wasfi, Sakinah, Hazijah,
Syahlan, Alisa, dan teman-teman lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Universitas Sumatera Utara

8. Senior – seniorku yang baik hatinya dan tidak sombong( Abang-abang Lab PBL ’09
dan yang sering nongkrong di PBL, Abang-abang ’10 yang sering nongkrong di
Lab Daskon dan lainnya) yang telah bersedia berbagi pengalaman kepada penulis
selama masa perkuliahan.
9. Adik – adik junior Rahmad, Handoko, Faisal, Inggrit, Doddy, Ryan, Alvi, dan
lainnya yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang selalu siap sedia
menolong penulis kapanpun dibutuhkan.
10. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu
penulis baik secara langsung maupun tidak langsung selama menjalani masa
perkuliahan di Departemen Teknik Elektro FT-USU.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhirini masih jauh dari sempurna.Oleh
karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi

penyempurnaan Tugas Akhir ini.Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini
dapat bermanfaat khususnya bagi penulis pribadi dan juga semua pihak yang
membutuhkannya.

Medan, 23 Maret 2016
Penulis

Angga Himawan

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK .............................................................................................................................

i

KATA PENGANTAR ...........................................................................................................

ii

DAFTAR ISI..........................................................................................................................

v

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................ ix
DAFTAR TABEL ................................................................................................................. xii
BAB I

PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang ............................................................................................................

1

1.2.

Perumusan Masalah ....................................................................................................

2

1.3.

Tujuan Penelitian ........................................................................................................

2

1.4.

Manfaat Penelitian ......................................................................................................

2

1.5.

Batasan Masalah .........................................................................................................

2

1.6

Metode Penulisan .......................................................................................................

3

1.7

Sistematika Penulisan ................................................................................................

3

BAB II

TRANSFORMATOR

2.1.

Umum .........................................................................................................................

5

2.2

Prinsip Kerja Transformator .......................................................................................

7

2.2.1 Transformator Tanpa Beban ...........................................................................

9

2.2.2 Transformator Dengan Beban ......................................................................... 11
2.3

Konstruksi Transformator ........................................................................................... 12
2.3.1 Inti Besi ........................................................................................................... 12
2.3.2 Kumparan ........................................................................................................ 13

Universitas Sumatera Utara

2.3.3 Bushing ........................................................................................................... 14
2.3.4 Tangki Konsevator .......................................................................................... 17
2.3.5 Minyak dan Kertas Isolasi .............................................................................. 19
2.3.6 Pendingin ........................................................................................................ 20
2.3.7 Tap Changer .................................................................................................... 22
2.3.8 Indikator .......................................................................................................... 25
2.3.9 NGR (Nautral Grounding Resistant ................................................................ 26
2.4

Rugi-rugi dan Efisiensi Transformator ....................................................................... 27
2.4.1 Rugi Tembaga ................................................................................................. 28
2.4.2 Rugi Besi ......................................................................................................... 29

2.5

Efisiensi Transformator .............................................................................................. 30

2.6

Transformator Tiga Fasa ............................................................................................. 31
2.6.1 Hubungan Belitan Transformator Tiga Fasa................................................... 31
2.6.1.1 Hubungan Bintang ........................................................................... 32
2.6.1.2 Hubungan Delta ............................................................................... 33
2.6.1.3 Hubungan Zig-Zag ........................................................................... 34

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu ...................................................................................................... 35
3.2 Bahan dan Peralatan .................................................................................................... 35
3.3 Pelaksanaan Penelitian ................................................................................................ 35
3.4 Variabel yang diamati ................................................................................................. 35
3.5 Prosedur Penelitian ..................................................................................................... 36
3.6 Transformator Daya di PLTU Pangkalan Susu .......................................................... 37

Universitas Sumatera Utara

3.6.1 Transformator Daya 1 (TD1) .......................................................................... 37

3.6.2 Transformator Daya 2 (TD2) .......................................................................... 38
3.7

Data Pembebanan Transformstor Daya 1 ................................................................... 40
3.7.1 Data Pembebanan Transformator Tertinggi Siang ......................................... 40
3.7.2 Data Pembebanan Transformator Tertinggi Malam ....................................... 41
3.7.3 Data Pembebanan Transformator Terendah Siang ......................................... 41
3.7.4 Data Pembebanan Transformator Terendah Malam ....................................... 41

3.8

Data Pembebanan Transformator Daya 2 ................................................................... 42

3.8.1 Data Pembebanan Transformator Tertinggi Siang ..................................................... 42
3.8.2 Data Pembebanan Transformator Tertinggi Malam ................................................... 42
3.8.3 Data Pembebanan Transformator Terendah Siang ..................................................... 43
3.8.4 Data Pembebanan Transformator Terendah Malam ................................................... 43
BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Umum ......................................................................................................................... 43
4.1.1 Daya Semu .................................................................................................................. 44
4.1.2 Rugi-Rugi Inti ............................................................................................................. 44
4.1.3 Rugi Tembaga ............................................................................................................. 44
4.1.4 Pembebanan Dan Efisiensi Transformator Daya (TD) 1 ............................................ 45
4.1.4.1

Data Pembebanan Tertinggi Siang................................................... 45

4.1.4.2

Data Pembebanan Tertinggi Malam ................................................ 46

4.1.4.3

Data Pembebanan Terendah Siang .................................................. 46

4.1.4.4

Data Pembebanan Terendah Malam ................................................ 47

4.1.5 Pembebanan Dan Efisiensi Transformator Daya (TD) 1 ............................................ 47

Universitas Sumatera Utara

4.2

4.1.5.1

Data Pembebanan Tertinggi Siang................................................... 47

4.1.5.2

Data Pembebanan Tertinggi Malam ................................................ 48

4.1.5.3

Data Pembebanan Terendah Siang .................................................. 48

4.1.5.4

Data Pembebanan Terendah Malam ................................................ 49

Analisis Hasil Perhitungan.......................................................................................... 49
4.2.1

Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi Transformator . 49

4.2.2

Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi Transformator ....... 49

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ................................................................................................................. 50
5.2 Saran

.................................................................................................................... 51

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 52

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Transformator ......................................................................................... 6

Gambar 2.2

Arus Bolak Balik Mengelilingi Inti Besi ................................................ 7

Gambar 2.3

Prinsip Kerja Transformator ................................................................... 8

Gambar 2.4

Rangkaian Pengganti Transformator ...................................................... 8

Gambar 2.5

Rangkaian Ekivalen Transformator ........................................................ 9

Gambar 2.6

Rangkaian Ekivalen Transformator dari Sisi Primer .............................. 9

Gambar 2.7

Transformator Tanpa Beban ................................................................... 10

Gambar 2.8

Transformator Bebeban .......................................................................... 11

Gambar 2.9

Inti Besi Transformator ........................................................................... 13

Gambar 2.10

Kumparan Transformator ........................................................................ 14

Gambar 2.11

Bushing Transformator ........................................................................... 15

Gambar 2.12

Kerta Isolasi pada Bushing ..................................................................... 15

Gambar 2.13

Konduktor Bushing Dilapisi Kertas Isolasi ............................................ 16

Gambar 2.14

Gasket antara Flange Bushing dengan Body Trafo ................................. 16

Gambar 2.15

Indikator Level Minyak Bushing ............................................................ 17

Gambar 2.16

Konservator Minyak Transformator ....................................................... 17

Gambar 2.17

Silicagel ................................................................................................... 18

Gambar 2.18

Konstruksi Konservator dengan Rubber Bag ......................................... 18

Gambar 2.19

Minyak Isolasi Transformator ................................................................. 19

Gambar 2.20

Tembaga yang Dilapisi kertas Isolasi ..................................................... 20

Gambar 2.21

Radiator ................................................................................................... 22

Gambar 2.22a

Kompartemen Diverter Switch ............................................................... 24

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.22bSelektor Switch .................................................................................................. 24
Gambar 2.23aMedia Pemadam Arcing Menggunakan Minyak ............................................... 25
Gambar 2.23bMedia Pemadam Arcing Menggunakan Kondisi vaccum ................................. 25
Gambar 2.24Neutral Grounding Resistance (NGR) ................................................................ 27
Gambar 2.25Diagram Rugi-rugi dan Efisiensi Transformator ................................................ 27
Gambar 2.26Transformator Hubungan Bintang 3 Fasa ........................................................... 32
Gambar 2.27Transformator Hubungan Delta 3 Fasa ............................................................... 33
Gambar 2.28Transformator Hubungan Zig-Zag 3 Fasa .......................................................... 34
Gambar 3.1Transformator 1 ..................................................................................................... 36
Gambar 3.2Transformator 2 ..................................................................................................... 37
Gambar 4.1Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 1 pada Beban
Tertinggi Siang....................................................................................................... 51
Gambar 4.2Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 1 pada Beban
Tertinggi Malam .................................................................................................... 51
Gambar 4.3Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 1 pada Beban
Terendah Siang ...................................................................................................... 52
Gambar 4.4Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 1 pada Beban
Terendah Malam.................................................................................................... 52
Gambar 4.5Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 2 pada Beban
Tertinggi Siang ...................................................................................................... 53
Gambar 4.6Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 2 pada Beban
Tertinggi Malam .................................................................................................... 53
Gambar 4.7Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 2 pada Beban

Universitas Sumatera Utara

Terendah Siang ...................................................................................................... 54
Gambar 4.8Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 2 pada Beban
Terendah Malam.................................................................................................... 54
Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 1 pada Beban
Tertinggi Siang ...................................................................................................... 55
Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 1 pada Beban
Tertinggi Malam .................................................................................................... 56
Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 1 pada Beban
Terendah Siang ...................................................................................................... 56
Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 1 pada Beban
Terendah Malam.................................................................................................... 57
Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 2 pada Beban
Tertinggi Siang ...................................................................................................... 57
Gambar 4.14 Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 2 pada Beban
Tertinggi Malam .................................................................................................... 58
Gambar 4.15 Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 2 pada Beban
Terendah Siang ...................................................................................................... 58
Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 2 pada Beban
Terendah Malam.................................................................................................... 59

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1

Batasan Nilai Parameter Minyak Isolasi .......................................................... 20

Tabel 2.2

Macam-macam Pendingin pada Transformator ............................................... 21

Tabel 2.3

Data Tap Changer Transformator .................................................................... 23

Tabel 3.1

Data Pembebanan Tertinggi Siang TD 1 ......................................................... 40

Tabel 3.2

Data Pembebanan Tertinggi Malam TD 1 ....................................................... 40

Tabel 3.3

Data Pembebanan Terendah Siang TD 1 ......................................................... 41

Tabel 3.4

Data Pembebanan Terendah Malam TD 1 ....................................................... 41

Tabel 3.5

Data Pembebanan Tertinggi Siang TD 2 ......................................................... 42

Tabel 3.6

Data Pembebanan Tertinggi Malam TD 2 ....................................................... 42

Tabel 3.7

Data Pembebanan Terendah Siang TD 2 ......................................................... 43

Tabel 3.8

Data Pembebanan Terendah Malam TD 2 ....................................................... 43

Tabel 4.1

Data Pembebanan dan Efisiensi Tertinggi Siang TD 1 ................................... 46

Tabel 4.2

Data Pembebanan dan Efisiensi Tertinggi Malam TD 1 ................................. 47

Tabel 4.3

Data Pembebanan dan Efisiensi Terendah Siang TD 1 ................................... 47

Tabel 4.4

Data Pembebanan dan Efisiensi Terendah Malam TD 1 ................................. 48

Tabel 4.5

Data Pembebanan dan Efisiensi Tertinggi Siang TD 2 ................................... 48

Tabel 4.6

Data Pembebanan dan Efisiensi Tertinggi Malam TD 2 ................................. 49

Tabel 4.7

Data Pembebanan dan Efisiensi Terendah Siang TD 2 ................................... 49

Tabel 4.8

Data Pembebanan dan Efisiensi Terendah Malam TD 2 ................................. 50

Universitas Sumatera Utara