skripsi analisis ketidakseimbangan beban pada trafo
TRANSCRIPT
SKRIPSI
ANALISIS KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN PADA TRAFO
DISTRIBUSI ULP PANAKKUKANG
Oleh:
IMAM MALIK MUHAMMAD HEDAR MULYAWAN
105821110116 105821114516
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
2021
i
“ANALISIS KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN PADA TRAFO
DISTRIBUSI ULP PANAKKUKANG”
Skripsi
Diajukan Sebagai Salah Satu Syrat
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elekto
Fakultas Teknik
IMAM MALIK MUHAMMAD HEDAR MULYAWAN
105821110116 105821114516
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
2021
ii
iii
iv
KATA PENGANTAR
Bismillahi rahmani rahim.
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa
melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
proposal ini dengan sebaik mungkin. Selawat dan salam semoga senantiasa
dicurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga, sahabat dan para
pengikutnya.
Skripsi ini disusun sebagai salah satu persyaratan yang harus ditempuh
dalam rangka penyelesain program studi Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Makassar. Adapun judul skripsi kami adalah:
“Analisis Ketidakseimbangan Beban Trafo Distribusi ULP Panakkukang”.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini mendapat
banyak bantuan, bimbingan, saran-saran dari berbagai pihak, sehingga
penyusunan skripsi ini dapat berjalan dengan lancar. Oleh karena itu, dalam
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. H. Ambo Asse, M.Ag. Selaku Rektor Universitas
Muhammadiyah Makassar.
2. Bapak Ir. Hamzah Al Imran, S.T., M.T., IPM. Selaku Dekan Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
v
3. Ibu Adriani, S.T.,M.T Selaku Ketua Prodi Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Makassar.
4. D r . Ir. Hj. Hafsah Nirwana, M.T. Selaku Pembimbing I dan Bapak Ir.
Abdul Hafid, M.T. selaku Pembimbing II yang telah banyak
meluangkan waktunya dalam membimbing kami.
5. Bapak/Ibu Dosen serta Staf Fakultas Teknik atas segala waktunya telah
mendidik dan melayani kami selama mengikuti proses belajar mengajar
di Universitas Muhammadiyah Makassar.
6. Ayah dan ibu tercinta, kami mengucapkan banyak terimakasih yang
sebesar-besarnya atas segala limpahan kasih sayang, doa dan
pengorbanan terutama dalam bentuk materi dalam menyelesaikan kuliah.
7. Saudara-saudaraku serta rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik
terkhususnya Proyeksi 2016 dan selembaga Fakultas Teknik yang dengan
keakraban dan persaudaraan banyak membantu dalam menyelesaikan
skripsi ini.
Penulis menyadari bahawa penyususnan skripsi ini masih banyak
kekurangan, untuk itu kritik dan saran sangat penulis harapkan demi perbaikan
skripsi ini. Akhirnya penulis harap semoga dapat bermanfaat bagi penulis dan
pembaca umumnya.
Makassar, 26 Agustus 2020
Penulis
vi
Imam Malik1 . Muhammad Hedar Mulyawan2
1Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Unismuh Makasssar
E_mail: [email protected]
2Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Unismuh Makasssar
E_mail: [email protected]
(Pembimbing: D r . Ir. Hj. Hafsah Nirwana, M.T dan Ir. Abdul Hafid, M.T)
ABSTRAK
Abstrak; Imam Malik dan Muhammad Hedar Mulyawan (2021). Ketidakseimbangan
beban pada trafo distribusi tenaga listrik selalu terjadi dan ketidakseimbangan tersebut
terjadi karena ketidaksamaan pemakaian energi listrik. Akibat ketidakseimbangan beban
tersebut mengalir arus di netral trafo. Arus yang mengalir di penghantar netral trafo ini
menyebabkan terjadinya ketidak seimbangan beban trafo, rugi-rugi, yaitu rugi akibat
adanya arus netral pada penghantar netral trafo. Rugi-rugi yang terdapat pada trafo adalah
rugi daya, rugi inti dan rugi tembaga. Dalam menganalisis masalah menggunakan model
matematis meliputi persamaan ketidakseimbangan beban trafo, rugi- rugi daya dan
efisiensi. Setelah dianalisis menunjukkan bahwa trafo dalam keadaan tidak seimbang
dimana bila terjadi ketidakseimbangan beban yang besar, maka arus netral yang muncul
juga besar. Efisiensi trafo akan semakin besar jika selisih daya masuk dan daya keluar
kecil. Presentase pembebanan 28,67% dan ketidakseimbangan beban lebih besar pada
malam hari 0.998.
Kata kunci : Ketidakseimbangan Beban, Arus Netral, rugi-rugi, Efisiensi
vii
Imam Malik1. Muh. Hedar Mulyawan2
1Prodi Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Makasssar Unismuh
E_mail: [email protected]
2Prodi Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Makasssar Unismuh
E_mail: [email protected]
(Advisors: D r . Ir. Hj. Hafsah Nirwana, M.T dan Ir. Abdul Hafid, M.T)
ABSTRACT
Abstract; Imam Malik and Muhammad Hedar Mulyawan (2021). The imbalance of the
load on the electric power distribution transformer always occurs and the imbalance
occurs because of the unequal use of electrical energy. Due to the load imbalance,
current flows in the neutral of the transformer. The current flowing in the transformer
neutral conductor causes an imbalance of the transformer load, losses, namely losses due
to the presence of a neutral current on the transformer neutral conductor. The losses
contained in the transformer are power losses, core losses and copper losses. In
analyzing the problem using a mathematical model includes equations of transformer
load imbalance, power losses and efficiency. After analysis shows that the transformer is
in an unbalanced state where if there is a large load imbalance, the neutral current that
appears is also large. The efficiency of the transformer will be greater if the difference
between the input and output power is small. The percentage of loading is 28.67% and
the load imbalance is greater at night 0.998.
Key words: Load Imbalance, Neutral Current, losses, Efficiency
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ................................................................................. i
PRNGESAHAN ..................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ................................................................................ iii
ABSTRAK .................................................................................................... iv
DAFTAR ISI ............................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... ix
DAFTAR TABEL........................................................................................ x
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................... 1
A. Latar Belakang ............................................................................. 1
B. Rumusan Masalah ........................................................................ 3
C. Tujuan Penelitian ......................................................................... 3
D. Manfaat Penulisan ....................................................................... 3
E. Batasan Masalah ........................................................................... 3
F. Sistematika Penulisan ................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................ 6
A. Latar Belakang ............................................................................... 6
1. Prinsip Kerja Transformator ............................................................ 7
2. Keadaan Transformator Tanpa Beban ...................................... 8
ix
3. Keadaan Transformator Berbeban ............................................ 9
4. Jenis-jenis Transformator............................................................ 10
B. Tranformator Distribusi .................................................................. 14
1. Kumparan ................................................................................. 14
2. Inti Transformator .................................................................... 15
3. Minyak Transformator .............................................................. 15
4. Bushing Transformator .............................................................. 16
5. Tipe Pendingin Transformator .................................................. 16
C. Ketidakseimbangan Beban Transformator ..................................... 17
1. Akibat Ketidakseimbangan Beban ........................................... 18
2. Analisa Ketidakseimbangnan Beban Pada Trafo ..................... 18
D. Arus Netral .................................................................................... 20
1. Arus Netral Karena Beban Tidak Seimbang .............................. 20
2. Penyaluram dan susut Daya pada Keadaan Arus Seimbang ....... 21
3. Penyaluran dan susut Daya pada Keadaan Tidak Seimbang ..... 23
4. Faktor Daya ................................................................................ 24
E. Persamaan-persamaan yang Digunakan dalam Perhitungan ........ 25
1. Perhitungan Arus Beban Penuh dan Arus Hubung Singkat ..... 25
2. Perhitungan Ketidakseimbangan Beban .................................. 26
3. Perhitungan Losses (rugi-rugi) Akibat Adanya Arus Netral
Pada Penghantar Netral ............................................................ 26
4. Losses Akibat Arus Netral yang Mengalir ke Tanah ................ 27
x
5. Efisiensi Transformator ............................................................. 27
BAB III METODE PENELITIAN ........................................................... 29
A. Jenis Penelitian ............................................................................ 29
B. Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................... 29
C. Tahapan penelitian ....................................................................... 30
BAB IV ANALISIS DAN HASIL ............................................................. 32
A. Analisi ........................................................................................... 32
1. Analisis Beban Puncak .............................................................. 34
2. Analisis Ketidakseimbangan Beban .......................................... 35
3. Analisis Rugi-Rugi Daya ........................................................... 37
4. Analisis Efisiensi ....................................................................... 38
B. Hasil. ............................................................................................. 39
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 42
A. Kesimpulan ................................................................................... 42
B. Saran ............................................................................................. 42
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 43
LAMPIRAN ................................................................................................. 44
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Transformator tipe inti dan tipe cangkang....................................... 6
Gambar 2.2 Transformator dalam keadaan tanpa beban ...................................... 9
Gambar 2.3 Transformator dalam keadaan berbeban ......................................... 10
Gambar 2.4 Trafo Distribusi ................................................................................ 12
Gambar 2.5 (a) Vektor Diagram Arus Keadaan Seimbang
(b) Vektor Diagram Arus Keadaan Tidak Seimbang ...................... 16
Gambar 2.6 Diagram Fasor Tegangan Saluran Daya Model Fasa Tunggal ........ 20
Gambar 2.7 Segitiga Daya ................................................................................... 23
Gambar 4.1 Name plate trafo 315 KVA. ............................................................. 31
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Pengukuran Trafo ................................................................................. 31
Tabel 4.2 Beban .................................................................................................. 37
Tabel 4.3 Ketidakseimbangan Beban ................................................................... 37
Tabel 4.4 Rugi-rugi Daya .................................................................................... 38
Tabel 4.5 Efisiensi ............................................................................................... 38
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
1. Tempat penelitian
2. Pengukuran trafo distribusi siang hari
3. Pengukuran Trafo Distribusi Siang Hari
4. Hasil Pengukuran Trafo Distribusi
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pengembangan sumber energi untuk memperoleh kerja yang berguna
adalah kunci dari kemajuan industri yang penting untuk peningkatan taraf hidup
yang berkesinambungan bagi rakyat di mana pun mereka berada. Bagaimana
menemukan sumber energi yang baru, mendapatkan sumber energi yang pada
dasarnya tidak akan pernah habis untuk masa mendatang, menyediakan energi di
mana saja diperlukan, dan mengubah energi dari bentuk yang satu ke bentuk yang
lain, serta menggunakannya tanpa menimbulkan pencemaran yang akan merusak
lingkungan hidup kita, adalah beberapa dari tantangan-tantangan terbesar yang
dihadapi dunia pada masa kini. Sistem tenaga listrik adalah salah satu dari alat-
alat untuk mengubah dan memindahkan energi yang mempunyai peranan yang
sangat penting dalam menghadapi tantangan-tantangan tersebut.
Dewasa ini Indonesia sedang melaksanakan pembangunan disegala
bidang. Seiring dengan laju pertumbuhan pembangunan maka dituntut adanya
sarana dan prasarana yang mendukung tercapainya tujuan pembangunan tersebut.
Salah satu sarananya adalah dengan adanya penyediaan tenaga listrik. Saat ini
tenaga listrik merupakan kebutuhan utama, baik untuk kehidupan sehari-hari
maupun untuk kebutuhan industri. Hal ini disebabkan karena tenaga listrik
mudah untuk ditransportasikan dan dikonversikan ke dalam bentuk energi lain.
Penyediaan tenaga listrik yang stabil dan kontinyu merupakan syarat mutlak
yang harus dipenuhi dalam memenuhi kebutuhan tenaga listrik.
2
Perkembangan pembangunan di segala bidang menuntut PLN agar dapat
menyediakan tenaga listrik sesuai dengan kebutuhan konsumen. Namun dalam
memenuhi kebutuhan tenaga listrik tersebut, terjadi pembagian beban-beban
yang tidak merata sehingga menimbulkan suatu ketidakseimbangan beban yang
dampaknya dapat merugikan PLN. Ketidakseimbangan beban pada suatu
sistem tenaga listrik selalu terjadi. Beban yang tidak seimbang di setiap fasa
(fasa R, fasa S, fasa T) akan mengakibatkan arus mengalir pada netral trafo (IN)
yang besarnya bergantung dari seberapa besar faktor ketidakseimbangannya. Arus
yang mengalir pada penghantar netral transformator ini akan menyebabkan
terjadinya rugi-rugi (losses) daya disepanjang penghantar tersebut. Agar terjadi
kestabilan dan konyuitas penyuplaian tenaga listrik kekonsumen,
Dalam pemenuhan kebutuhan tenaga listrik tersebut, terjadi pembagian-
pembagian beban yang pada awalnya merata tetapi karena ketidakserempakan
waktu penyalaan beban-beban tersebut maka menimbulkan ketidakseimbangan
beban yang berdampak pada penyediaan tenaga listrik. Selain ketidakserempakan
pemakaian beban, pengkoneksian yang tidak seimbang pada fasa R, S dan T juga
merupakan faktor lain yang mempengaruhi. Ketidakseimbangan beban adalah hal
yang menimbulkan losses secara teknis, yang akan merugikan PLN. Agar tercapai
penyuplaian listrik yang stabil dan kontinyuitas kepada konsumen.
3
B. Rumusan Masalah
Pada penelitian ini penulis menguraikan permasalahan antara lain:
1. Bagaimana presentase pembebanan transformator distribusi ULP
Panakukang.
2. Bagaimana ketidakseimbangan beban transformator distribusi terhadap arus
netral.
C. Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah, maka tujuan penelitian ini adalah
sebagai berikut.
1. Untuk menghasilkan presentase pembebanan transformator distribusi ULP
Panakukang.
2. Untuk menentukan ketidakseimbangan beban transformator distribusi
terhadap arus netral.
D. Manfaat Penulisan
Dengan adanya penelitian dapat diketahui tentang pengaruh
ketidakseimbangan beban terhadap transformator distribusi dan hasil penelitian
ini diharapkan dapat menjadi informasi yang penting bagi pihak PLN untuk
dapat mengantisipasi kerugian tersebut.
E. Batasan Masalah
Permasalahan yang akan dibahas dalam tugas akhir ini dibatasi pada
pengukuran pembebanan transformator, ketidakseimbangan beban
4
trannsformator, dan menganalisa pengaruh ketidakseimbangan beban terhadap
transformator.
F. Sistematika Penulisan
Penyusunan tugas akhir ini terbagi menjadi beberapa bab yang berisi
uraian penjelasan. Secara garis besar, uraian pada bab-bab dalam sistematika
penulisan dijelaskan di bawah ini:
Bab I Pendahuluan
Bab ini menguraikan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan
penelitian, manfaat penulisan, batasan masalah dan sistematika penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini menguraikan tentang transformator yaitu prinsip kerja
transformator, keadaan transformator tanpa beban, keadaan transformator
berbeban, jenis transformator, rugi- rugi transformator, efisiensi transformator,
transformator tiga fasa, teori tentang jaringan distribusi tenaga listrik yaitu
distribusi primer, distribusi sekunder, rak tegangan rendah, komponen jaringan
tegangan rendah, sistem tenaga listrik tiga fasa, transformator distribusi,
perhitungan arus beban penuh transformator, rugi- rugi (losses) akibat adanya
arus netral pada penghantar netral transformator, ketidakseimbangan beban,
penyaluran dan susut daya pada transformator dan faktor daya.
5
Bab III Pengumpulan Data
Bab ini berisi tentang data-data pengukuran pembebanan transformator,
data tahanan penghantar netral transformator, data teknis alat ukur yang
digunakan dan data teknis transformator.
Bab IV Hasil Dan Pembahasan
Bab ini menguraikan tentang pengolahan data yaitu analisa arus beban
penuh (full load) transformator, analisa pembebanan pada transformator, analisa
ketidakseimbangan beban dan analisa rugi-rugi (losses) pada transformator.
Bab V Penutup
Bab ini berisikan kesimpulan dan saran dalam
penyusunan tugas akhir.
Daftar Pustaka
Bab ini mengenai kumpulan sumber referensi penulis dalam menentukan
teori-teori yang berhubungan dengan penelitian.
Lampiran
Berisikan dokumentasi dari hasil penelitian beserta instrumen yang
digunakan selama penelitian.
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Dasar Teori
1. Transformator
Transformator adalah suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang
berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari satu rangkaian
listrik ke rangkaian listrik lainnya, dengan frekuensi yang sama, melalui suatu
gandengan magnet berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis.
Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari
besi berlapis dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan
sekunder. Rasio perubahan tegangan akan tergantung dari rasio jumlah lilitan
pada kedua kumparan itu. Biasanya kumparan terbuat dari kawat tembaga yang
dibelit seputar “kaki” inti transformator. Berdasarkan letak kumparan terhadap
inti, transformator terdiri dari dua macam konstruksi, yaitu tipe inti (core type)
dan tipe cangkang (shell type). Kedua tipe ini menggunakan inti berlaminasi
yang terisolasi satu sama lainnya dengan tujuan untuk mengurangi rugi-rugi
Eddy current.
Gambar 2.1 Transformator tipe inti dan tipe cangkang
7
2. Prinsip Kerja Transformator
Transformator terdiri atas dua buah kumparan (primer dan sekunder)
yang bersifat induktif, yang 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 (core) yang dilaminasi, karena kumparan
tersebut membentuk jaringan tertutup, maka mengalirlah arus primer. Akibat
adanya fluks di kumparan primer, maka di kumparan primer terjadi induk si
(selfinduction) dan terjadi pula induksi dikumparan sekunder karena pengaruh
induksi dari kumparan primer (mutual induction) yang menyebabkan timbulnya
fluks magnet di kumparan sekunder, serta arus sekunder jika rangkaian
sekunder dibebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan (secara
magnetis).
8
Dimana:
e1 = ggl induksi sesaat pada sisi primer
e2 = ggl induksi sesaat pada sisi sekunder
E1 = ggl induksi pada sisi primer (volt) efektif
E2 = ggl induksi pada sisi sekunder (volt)
N1= jumlah lilitan kumparan primer
N2 = jumlah lilitan kumparan sekunder
Berdasarkan hukum kekekalan energi, maka bila dianggap tidak ada
kerugian daya yang hilang, daya yang dilepas oleh kumparan primer sama
dengan daya yang diterima oleh kumparan sekunder:
3. Keadaan Transformator Tanpa Beban
Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber
tegangan V1 yang sinusoidal, akan mengalir arus primer Io (arus eksitasi) yang
juga sinusoidal dan dengan menganggap belitan N1 reaktif murni, Io akan
tertinggal 900
dari V1 (gambar 2.2).
9
Arus primer Io menimbulkan fluks ( yang sefasa dan juga berbentuk
sinusoidal. Fluks bolak-balik ini akan memotong kumparan primer dan
kumparan sekunder dan harganya naik turun dalam arah bolak-balik sehingga
menginduksikan ggl pada kedua lilitan tersebut. Ggl yang diinduksikan dalam
kumparan primer akan melawan tegangan V1 yang dikenakan.
Gambar 2.2 Transformator dalam keadaan tanpa beban
Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber
tegangan V1 yang sinusoidal dan kumparan sekundernya merupakan rangkaian
yang tidak dibebani (no load), maka akan mengalir arus primer Io yang juga
sinusoidal dan dengan mengannggap belitan N1 reaktif murni, Io akan tertinggal
90o
dari V1 (Gambar 2.6b). Arus primer Io menimbulkan fluks ( yang sefasa
dan juga berbentuk sinusoidal.
10
3. Keadaan Transformator Berbeban
Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban maka akan
mengalir pada kumparan sekunder, dimana:
Gambar 2.3 Transformator dalam keadaan berbeban
4. Jenis-jenis Transformator
a. Perbedaan Transformator 1 Phase Dan 3 Phase
1 Phase adalah jaringan listrik yang hanya menggunakan 2 kawat
penghantar yang kesatu sebagai kawat phase (L) dan yang kedua sebagai kawat
neutral (N). Umumnya listrik 1 phase bertegangan 220-240 volt yang digunakan
banyak orang.
Biasanya listrik 1 phase digunakan untuk listrik perumahan, namun listrik
PLN di jalanan itu memiliki 3 phase, tetapi yang masuk ke rumah kita hanya 1
phase karena kita tidak memerlukan daya besar dan untuk peralatan dirumah kita
hanya menggunakan listik 1 phase dengan 220-240 volt.
11
Misalnya yang ke rumah kita adalah Phase R, tetangga kita mungkin Phase S, dan
tetangga yang lain Phase T.
3 Phase adalah jaringan listrik yang menggunakan tiga kawat Phase
(R,S,T) dan satu kawat neutral (N) atau sering dibilang kawat ground. Menurut
istilah Listrik 3 Phase terdiri dari 3 kabel bertegangan listrik dan 1 kabel neutral.
Umumnya listrik 3 Phase bertegangan 380 volt yang banyak digunakan Industri
atau pabrik.
Listrik 3 fasa adalah listrik AC (Alternating Current) yang menggunakan 3
kawat penghantar yang mempunyai tegangan pada masing-masing Phasenya
sama, tetapi berbeda dalam sudut curvenya sebesar 120 derajat.
Ada 2 macam tegangan listrik yang dikenal dalam sistem 3 phase ini, yaitu
- Tegangan antar phase (Vpp : voltage phase to phase atau ada juga yang
menggunakan istilah Voltage line to line)
- Tegangan phase ke neutral (Vpn : Voltage phase to neutral atau Voltage line to
neutral).
Menggunakan listrik 3 phase sebenarnya memiliki keuntungan. Keuntungan
Listrik 3 phase yaitu :
- Menyediakan daya listrik yang besar ( biasanya pada industri menengah dan
besar ). Industri atau hotel memerlukan daya listrik yang besar sehingga
memerlukan jaringan yang banyak. Tapi pada output terakhir untuk pemakaian
hanya memerlukan satu phase ( memilih salah satu dari 3 phase yang ada ). Listrik
12
3 phase biasanya diperlukan untuk menggerakkan motor industri yang
memerlukan daya besar.
- Karena menggunakan tegangan yang lebih tinggi maka arus yang akan mengalir
akan lebih rendah untuk daya yang sama. Sehingga untuk daya yang besar, kabel
yang digunakan bisa lebih kecil.
b. Transformator Berdasarkan Pasangan Kumparan
Transformator dapat dibedakan berdasarkan pasangan kumparan atau
lilitannya menjadi:
• Transformator satu belitan
• Trasnformator dua belitan
• Trasnformator tiga belitan
Transformator satu belitan adalah lilitan primer merupakan bagian dari
lilitan sekunder atau sebaliknya. Trafo satu belitan ini lebih dikenal sebagai “auto
trafo atau trafo hemat”. Trafo dua belitan adalah trafo yang mempunyai dua
belitan yaitu sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah, dimana kumparan
sekunder dan primer berdiri sendiri. Trafo tiga belitan adalah trafo yang
mempunyai belitan primer, sekunder dan tersier, masing masing berdiri sendiri
pada tegangan yang berbeda. (Sulasno, 2009).
c. Transformator Berdasarkan Fungsi
Menurut fungsinya trasnformator dibagi atas:
• Transformator daya
13
• Transformator distribusi
• Transformator pengukuran
• Transformator elektronik
a) Transformator Daya
Transformator daya adalah trafo yang digunakan untuk pemasok daya.
Transformator daya mempunyai dua fungsi yaitu menaikkan tegangan listrik
(steep-up) dan menurunkan tegangan listrik (step- down). Trafo daya tidak dapat
digunakan langsung untuk menyuplai beban, karena sisi tegangan rendahnya
masih lebih tinggi dari tegangan beban, sedangkan sisi tegangan tingginya
merupakan tegangan trasnmisi. Trafo berfungsi sebagai step-up pada sistem
dimana tegangan keluaran lebih tinggi dari pada tegangan masukan (misalnya
pada pengiriman/penyaluran daya) dan sebaliknya trafo berfungsi sebagai step-
down jika tegangan keluaran lebih rendah daripada tegangan masukan (misalnya
menerima/mengeluarkan daya ). (Sulasno, 2009)
b) Trasnformator Distribusi
Transformator distribusi pada dasarnya sama dengan transformator daya,
bedanya adalah tegangan rendah pada tafo daya bila dibandingkan dengan
tegangan tinggi trafo distribusi masih lebih tinggi. Kedua tegangan pada
transformator distribusi merupakan tegangan distribusi yaitu untuk distribusi
tegangan menengah (TM) dan distribusi tegangan rendah (TR). Trafo distribusi
digunakan mendistribusikan energi listrik langsung ke pelanggan. (Sulasno, 2009)
14
c) Transformator Ukur
Pada umumnya trafo ini di gunakan untuk mengukur arus (I) dan tegangan
(V). Trafo ini trafo ini dibuat khusus untuk mengukur arus dan tegangan yang
tidak mungkin bisa diukur langsung oleh amperemeter atau voltmeter.(Sulasno,
2009)
d) Tranformator Elektronik
Tranformator ini prinsipnya sama seperti transformator daya, tapi
kapasitas daya reaktif sangat kecil, yaitu kurang 300 VA yang digunakan untuk
keperluan pada rangkaian elektronik. (Sulasno, 2009)
B. Tranformator Distribusi
Tujuan penggunaan transformator distribusi adalah untuk menyesuaikan
tegangan utama dari sistem distribusi menjadi tegangan yang sesuai dengan
kebutuhan konsumen.
Gambar 2.4 Trafo Distribusi
15
Secara umum konstruksi transformator terdiri dari:
• Kumparan
• Inti Transformator
• Minyak Transformator
• Bushing Transformator
• Tipe Pendingin Transformator
1. Kumparan
Transformator terdiri dari dua buah kumparan yaitu kumparan primer dan
kumparan sekunder yang mana jika pada salah satu kumparan pada transformator
diberi arus bolak-balik maka jumlah garis gaya magnet berubah-ubah. Akibatnya
pada sisi primer terjadi induksi. Sisi sekunder menerima garis gaya magnet dari
sisi primer yang jumlahnya berubah-ubah pula. Maka di sisi sekunder juga timbul
induksi, akibatnya antara dua ujung terdapat beda tegangan.
2. Inti Transformator
Secara umum inti transformator terdiri dari dua tipe 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 cangkang memiliki kehandalan yang lebih tinggi dari pada tipe
konstruksi inti dalam menghadapi tekanan mekanis yang kuat pada saat terjadi
hubung singkat.
16
3. Minyak Transformator
Pada transformator terdapat minyak yang memegang peranan penting
dalam sistim pendinginan trafo untuk menghilangkan panas akibat rugi-rugi daya
trafo dan juga sebagai sistim isolasi. Minyak trafo mengandung naftalin, parafin
dan aromatik.
Ada beberapa keuntungan minyak trafo sebagai isolasi antara lain:
• 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 di isolasi 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).
4. Bushing Transformator
Untuk tujuan keamanan, konduktor tegangan tinggi dilewatkan menerobos
suatu bidang yang di bumikan melalui suatu lubang terbuka yang dibuat sekecil
mungkin dan biasanya membutuhkan suatu pengikat padu yang disebut bushing.
Bagian utama suatu bushing terdiri dari inti atau konduktor, bahan
dielektrik flans yang terbuat dari logam. Inti berfungsi untuk menyalurkan arus
dari bagian dalam peralatan keterminal luar dan bekerja pada tegangan tinggi.
Dengan bantuan flans, isolator diikatkan pada badan peralatan yang di bumikan.
17
5. Tipe Pendingin Transformator
Ada beberapa tipe pendingin pada transformator yaitu:
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.
C. Ketidakseimbangan Beban Transformator
Beban fasa seimbang merupakan beban dimana arus yang mengalir pada
beban-beban simetris dan beban tersebut dihubungkan pada tegangan simetris
Sehingga untuk menganalisa beban-beban seperti ini biasanya diasumsikan
disuplai oleh tegangan simetris. Dengan demikian analisa dapat dilakukan secara
18
perfasa saja, jadi dalam hal ini beban selalu diasumsikan seimbang pada setiap
fasa, sedangkan yang sebenarnya beban tersebut tidak seimbang.
Ketidakseimbangan beban pada transformator distribusi 3 phase dapat
menyebabkan timbulnya arus netral yang dapat menyebabkan terjadinya susut
daya. Susut daya pada transformator selain membuat kerugian pada penyedia
energi listrik dalam hal ini adalah PT PLN (Persero), juga dapat mengakibatkan
kurangnya nilai efisiensi dalam penyaluran energi listrik. Sehingga, untuk
menangani ketidakseimbangan beban pada transformator perlu dilakukan
penyeimbangan beban pada setiap phase transformator.
Beban dalam keadaan seimbang adalah suatu keadaan dimana:
a. Ketiga vektor arus / tegangan sama besar
b. Ketiga vektor saling membentuk sudut 1200
satu sama lain.
Sedangkan yang dimaksud dengan keadaan tidak seimbang adalah
keadaan dimana salah satu atau kedua syarat keadaan seimbang tidakterpenuhi.
Gambar 2.22 memperlihatkan vekktor diagram arus.
(a) (b)
Gambar 2.5 (a) Vektor Diagram Arus Keadaan Seimbang
(b) Vektor Diagram Arus Keadaan Tidak Seimbang
19
1. Akibat Ketidakseimbangan Beban
Akibat dari ketidakseimbangan beban tiap- tiap fasa pada sisi sekunder
trafo (fasa R, fasa S, fasa T) mengalirlah arus di netral trafo. Arus yang mengalir
pada penghantar netral trafo ini menyebabka losses (rugi-rugi).
2. Analisa Ketidakseimbangan Beban pada Trafo
Analisa ketidakseimbangan beban pada trafo dengan menggunakan
persamaan, koefisien a, b dan c dapat diketahui besarnya, dimana besarnya arus
fasa dalam keadaan seimbang (I) sama dengan besarnya arus rata-rata (Irata-rata).
Pada saat kondisi bereimbang, jumlah koefisien a, b dan c adalah 1. Sehingga,
rata-rata ketidakseimbangan beban (dalam %) adalah:
Dari persamaan losses karena adanya arus pada pengantar netral trafo dapat
dihitung besarnya, sebagai berikut
Dimana daya aktif trafo (P):
20
Sehingga, presentas losses karena adanya arus pada penghantar netral trafo:
Losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah dapat dihitung besarnya
dengan menggunakan persamaan:
Dengan demikian presentase losses-nya adalah
D. Arus Netral
Arus netral dalam sistem distribusi tenaga listrik dikenal sebagai arus yang
mengalir pada kawat netral di sistem distribusi tegangan rendah tiga fasa empat
kawat. Arus netral ini muncul jika:
a. Kondisi beban tidak seimbang
b. Karena adanya arus harmonisa akibat beban non-linear
Arus yang mengalir pada kawat netral yang merupakan arus bolak-balik
untuk sistem distribusi tiga fasa empat kawat adalah penjumlahan vektor dari
ketiga arus fasa dalam komponen simetris.
1. Arus Netral Karena Beban Tidak Seimbang
Untuk arus tiga fasa dari suatu sistem yang tidak seimbang dapat juga
diselesaikan dengan menggunakan metode komponen simetris. Dengan
21
menggunakan notasi-notasi yang sama seperti pada tegangan akan didapatkan
persamaan-persamaan untuk arus-arus fasanya sebagai berikut:
Dengan tiga langkah yang telah dijabarkan dalam menentukan tegangan
urutan positif, urutan negative, dan urutan nol terdahulu, maka arus-arus urutan
juga dapat ditentukan dengan cara yang sama, sehingga di dapatkan juga:
Di sini terlihat bahwa arus urutan nol (I0) adalah merupakan sepertiga dari
arus netral atau sebaliknya akan menjadi nol jika dalam sistem tiga fasa empat
kawat. Dalam sistem tiga fasa empat kawat ini jumlah arus saluran sama dengan
arus netral yang kembali lewat kawat netral, menjadi:
Dengan mensubstitusikan persamaan maka diperoleh:
22
Dalam sistem tiga fasa empat kawat ini jumlah arus dalam saluran sama
dengan arus netral yang kembali lewat kawat netral. Jika arus-arus fasanya
seimbang maka arus netralnya akan bernilai nol, tapi jika arus-arus fasanya tidak
seimbang, maka akan ada arus yang mengalir di kawat netral sistem (arus netral
akan mempunyai nilai dalam arti tidak nol).
2. Penyaluran dan Susut Daya pada Keadaan Arus Seimbang
Misalkan daya sebesar P disalurkan melalui suatu saluran dengan
penghantar netral. Apabila pada penyaluran daya ini arus-arus fasa dalam keadaan
seimbang, maka besarnya daya dapat dinyatakan sebagai berikut:
P = 3 [V] [I] cos φ
Daya yang sampai ujung terima akan lebih kecil dari P karena terjadi
penyusutan dalam saluran. Penyusutan daya ini dapat diterangkan dengan
menggunakan diagram fasor tegangan saluran model fasa tunggal seperti pada
Gambar di bawah ini:
Gambar 2.6 Diagram Fasor Tegangan Saluran Daya Model Fasa Tunggal
Model ini dibuat dengan asumsi arus pemusatan kapasitif pada saluran
cukup kecil sehingga dapat diabaikan. Dengan demikian besarnya arus ujung
kirim sama dengan arus di ujung terima. Apabila tegangan dan faktor faktor daya
23
pada ujung terima berturut-turut adalah V’ dan φ’, maka besarnya daya pada
ujung terima adalah:
P’ = 3 [V’] [I] cos φ’
Selisih antara P dan P’ memberikan susut daya saluran, yaitu:
Pl = P – P’
= 3 [V] [I] cos φ - 3 [V’] [I] cos φ’
= 3 [I] [V] cos φ - [V’] cos φ’
Sementara itu dari Gambar 2.3 memperlihatkan bahawa:
[V] cos φ - [V’] cos φ’ = [I] R
Dengan R adalah tahanan kawat penghantar tiap fasa, oleh karena itu
persamaan berubah menjadi:
Pl = 3 [I2] R
3. Penyaluran dan Susut Daya pada Keadaan Arus Tidak Seimbang
Jika [I] adalah besaran arus fasa dalam penyaluran daya sebesar P pada
keadaan seimbang, maka pada penyaluran daya yang sama tetapi tidak seimbang
besarnya arus-arus fasa dapat dinyatakan dengan koefisien a, b, dan c adalah
sebagai berikut:
[IR] = a[I]
[IS] = b[I]
[IT] = c[I]
Dengan IR, IS, dan IT berturut adalah arus fasa R, S dan T. Telah
disebutkan di atas bahwa faktor daya ketiga fasa dianggap sama walaupun
24
besarnya arus berbeda-beda. Dengan anggapan seperti ini besarnya daya yang
disalurkan dapat dinyatakan sebagai:
P = (a+b+c) [V] [I] cos φ
Apabila menyatakan daya yang besarnya sama, maka dari kedua
persamaan tersebut dapat diperoleh persyaratan koefisien a, b dan c adalah :
a + b + c = 3
Dengan anggapan yang sama, arus yang mengalir di penghantar netral
dapat dinyatakan sebagai:
= [I] a + b cos (-120) + j.b.sin (-120) + c.cos (-120) + j.c.sin (120)
= [I] a – (b + c) / 2 + j. (c - b) √3 /2
Susut daya saluran adalah jumlah susut pada penghantar fasa dan
penghantara netral adalah:
Dengan RN adalah tahanan penghantar netral. maka akan diperoleh:
Persamaan ini adalah persamaan susut daya saluran untuk saluran dengan
penghantar netral. Apabila tidak ada penghantar netral maka kedua ruas kanan
akan hilang sehingga susut daya akan menjadi:
25
4. Faktor Daya
Pengertian faktor daya (cos φ) adalah perbandingan antara daya aktif (P)
dan daya semu (S). Dari pengertian tersebut, faktor daya tersebut dapat
dirumuskan sebagai berikut:
Faktor daya = (Daya Aktif / Daya Semu)
= (P / S)
= (V.I. Cos φ / V.I)
= Cos φ
Gambar 2.7 Segitiga Daya
E. Persamaan-persamaan yang Digunakan dalam Perhitungan
Persamaan-persamaan yang digunakan untuk menganalisa pengaruh
ketidakseimbangan beban terhadap arus netral dan losses pada transformator
distribusi Rusunami Gading Icon adalah sebagai berikut:
1. Perhitungan Arus Beban Penuh dan Arus Hubung Singkat
Telah diketahui bahwa daya transforamator distribusi bila ditinjau dari sisi
tegangan tinggi (primer) dapat dirumuskan sebagai berikut:
S = √3. V. I
S = Daya Transformator (kVA)
26
V = Tegangan Sisi Primer Transformator (kV)
I = Arus Jala-jala (A)
Dengan demikian untuk menghitung arus beban penuh (full load) dapat
menggunakan rumus:
IFL = Arus Beban Penuh (A)
S = Daya Transformator (kVA)
V = Tegangan Sisi Sekunder Transformator (kV)
Sedangkan untuk menghitung arus hubung singkat pada transformator
digunakan rumus:
ISC = Arus Hubung Singkat (A)
S = Daya Transformator (kVA)
V = Tegangan Sisi Sekunder Transformator (kV)
%Z = Persen Impedansi Transformator
Dengan demikian untuk menghitung persentase pembebanannya adalah sebagai
berikut:
% b = Persentase Pembebanan (%)
Iph = Arus Fasa (A)
IFL = Arus Beban Penuh (A)
27
2. Perhitungan Ketidakseimbangan Beban
Dimana besarnya arus fasa dalam keadaan seimbang (I) sama dengan
besarnya arus rata-rata, maka koefisien a, b dan c diperoleh dengan:
Pada keadaan seimbang, besarnya koefisien a, b dan c adalah 1. Dengan
demikian rata-rata ketidakseimbangan beban (dalam %).
3. Perhitungan Losses (rugi-rugi) Akibat Adanya Arus Netral Pada
Penghantar Netral
Sebagai akibat dari ketidakseimbangan beban antara tiap-tiap fasa pada
sisi sekunder trafo (fasa R, fasa S dan fasa T) mengalirlah arus di netral trafo.
Arus yang mengalir pada penghantar netral trafo ini menyebabkan losses (rugi-
rugi). Dan losses pada penghantar netral dapat dirumuskan sebagai berikut:
Dimana:
PN = Losses yang timbul pada penghantar netral (watt)
IN = Arus yang mengalir melalui kawat netral (Ampere)
RN = Tahanan pada kawat netral (Ω)
28
4. Losses Akibat Arus Netral yang Mengalir ke Tanah
Losses ini terjadi karena adanya arus netral yang mengalir ke tanah.,
Besarnya dapat dirumuskan sebagai berikut:
Dimana:
PG = losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah (watt)
IG = Arus netral yang mengalir ke tanah (Ampere)
RG = Tahanan pembumian netral trafo (Ω)
5. Efisiensi Transformator
Untuk setiap mesin atau peralatan listrik, efisiensi ditentukan oleh
besarnya rugi- rugi yang selama operasi normal. Efisiensi dari mesin-mesin
berputar/bergerak umumnya antara 50-60% karena ada rugi gesek dan angin.
Transformator tidak memiliki bagian yang bergerak/berputar, maka rugi-rugi ini
tidak muncul (Linsley, 2002).
Transformator tidak bergerak, tetapi tetap memiliki rugi-rugi walaupun
tidak sebesar pada peralatan listrik seperti mesin-mesin atau peralatan bergerak
lainnya.Transfomator daya saat ini rata-rata dirancang dengan besar efisiensi
minimal 95%. (Ermawanto, 2013).
Efisiensi transformator adalah perbandingan antara daya output dengan
daya input. Secara matematis ditulis :
29
= +rugi-rugi
Jadi:
Dimana:
η = efisiensi
Pout = daya keluar (watt)
Pin= daya masuk (watt).
30
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Jenis Penelitian
Penelitian tentang “Analisa Ketidakseimbangan Beban Trafo Distribusi”,
penulis menggunakan jenis penelitian kuantitatif dan kualitatif. Kuantitatif adalah
melakukan pengumpulan data berdasarkan pengukuran dalam yang dilakukan
dalam penelitian ini yang hasil dari pengukuran itu diselesaikan dalam bentuk
matematis sedangkan jenis penelitian kualitatif adalah melakukan analisis
penelitian berdasarkan data pengukuran kuantitatif
B. Waktu dan Tempat Penelitian
1. Waktu
Penelitian ini dilakukan pada bulan oktober s/d November 2020
2. Tempat/Lokasi
Adapun gambaran singkat pada lokasi penelitian adalah:
1) Lokasi : ULP Panakkukang
2) Tempat : Jl. Letjen Hertasning Kassi-kassi, Kec. Rappocini, Kota
Makassar
31
C. Tahapan penelitian
Tahapan yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Studi Literatur
Studi literatur adalah pengumpulan referensi dari buku-buku, penelitian
sebelumnya dan jurnal-jurnal dari internet yang berhubungan atau yang dapat
mendukung teori penyelesaian penelitian “Analisis Ketidakseimbangan Beban
Pada Transformator Distribusi” seperti yang dijelaskan dalam studi literatur (BAB
II).
2. Pengmbilan Data
Dalam penelitian ini, penulis melakukan pengambilan data di PT. PLN
(Persero) ULP Panakkukang. Pengambilan data dilakukan dengan cara meminta
data yang sudah ada pada PT. PLN (Persero). Data diperoleh dengan mengikuti
prosedur yang ada pada instansi tersebut yaitu dengan cara mengirimkan surat
izin pengambilan data dari pihak Universitas. Seterusnya menunggu balasan dari
pihak PLN, setelah surat balasan diperoleh baru dilakukan pengambilan data
sesuai kebutuhan untuk penelitian.
3. Analisis Data
Analisa data dilakukan setelah pengambilan data di PT. PLN (Persero)
ULP Panakkukang. Data-data yang diperoleh diubah kedalam bentuk matematis
dan dianalisis menggunakan persamaan yang telah ada. Dalam menganalisis data
yang diperoleh, tidak menggunakan metode apapun, karena perhitungan yang
digunakan adalah perhitungan biasa.
32
4. Hasil
Hasil adalah penyelesaian dari permasalahan yang ada dalam penelitian
ini. Permasalahan yang ada diselesaikan dengan cara matematis menggunakan
persamaan yang sudah ada. Hasil penelitian ini berupa kesimpulan yang
menunjukkan trafo distribusi pada PT. PLN (Persero) ULP Panakkukang dalam
keadaan seimbang atau tidak, efisiensi trafo dan berapa rugi-rugi daya pada trafo
distribusi di PT. PLN (Persero) ULP Panakkukang.
33
BAB IV
ANALISIS DAN HASIL
A. Analisis
Dalam menganalisis data yang telah didapat dari PT. PLN (Persero) ULP
Panakkukang ini dilakukan secara perhitungan manual karena persamaan
matematis yang digunakan hanya persamaan biasa yang bisa diselesaikan dengan
cara manual tanpa menggunakan metode tertentu.
Gambar 4.1 Name plate trafo 315 KVA
34
Data Transformator :
Merek trafo : Trafindo
Daya : 315 KVA
Cos φ : 0,85
Tabel 4.1 Pengukuran Trafo
Pengukuran siang hari Pengukuran malam hari
Arus fasa R : 129 A
Arus fasa S : 120 A
Arus fasa T : 125 A
Arus fasa N : 45 A
Tegangan fasa RS : 400 V
Tegangan fasa RT : 400 V
Tegangan fasa ST : 400 V
Arus fasa R : 137 A
Arus fasa S : 130 A
Arus fasa T : 144 A
Arus fasa N : 57 A
Tegangan fasa RS : 406 V
Tegangan fasa RT : 406 V
Tegangan fasa ST : 406 V
Dari tabel 4.1 dapat terlihat ketidakseimbangan beban yang terjadi
dimasing- masing fasa, jadi dapat disimpulkan bahwa terjadi ketidakseimbangan
beban pada trafo distribusi di Makassar khususnya ULP Panakkukang. Dimana
dari tabel terlihat bahwa pemakaian listrik lebih banyak terjadi malam hari
dibandingkan siang hari.
1. Analisis Beban Puncak
Dalam analisis beban ini perlu diketahui terlebih dahulu arus beban penuh
dengan menggunakan persamaan:
35
Jadi presentase beban adalah:
a. Beban Pada Siang Hari
b. Beban Pada Malam Hari
Dari hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa beban puncak terjadi pada
malam hari yaitu
2. Analisis Ketidakseimbangan Beban
Dari data diatas dapat dilihat bahwa beban dalam keadaan tidak seimbang.
Besar ketidakseimbangan beban yang terjadi dapat diketahui dengan
menggunakan persamaan sebagai berikut.
36
a. Ketidakseimbangan beban siang hari
a = = = 1,034
b = = = 0,96
c = = = 1,002
Rata-rata ketidakseimbangan
= 0,998
Jadi persentase ketidakseimbangan beban adalah:
b. Ketidakseimbangan Beban Malam Hari
a = = = 1
b = = = 0,948
c = = = 1,051
Rata-rata ketidakseimbangan
= 0,999
Jadi persentase ketidakseimbangan beban adalah:
37
Dari hasil perhitungan diatas terlihat bahwa rata-rata ketidakseimbangan
lebih besar terjadi malam hari dibandingkan siang hari yaitu sebesar 0,999.
3. Analisis Rugi-Rugi Daya
Besar rugi daya yang terjadi pada trafo ini akibat arus yang mengalir di
netral trafo adalah:
a. Pada Siang Hari
Daya aktif trafo adalah:
Jadi persentase rugi-rugi daya akibat daya yang mengalir di netral trafo
adalah:
b. Pada Malam Hari
Jadi persentase rugi-rugi daya akibat daya yang mengalir di netral trafo
adalah:
38
Dari hasil perhitungan rugi-rugi daya diatas, dapat diketahui semakin besar
ketidakseimbangan beban yang terjadi maka akan semakin besar rugi daya pada
trafo.
4. Ana lisis Efisiensi
Untuk mengetahui besar efisiensi adalah dengan menggunakan persamaan
yaitu:
a. Pada Siang Hari
= (1,034+0,96+1,002) 400. 124,667. 0,85
= 126990,79 Watt = 126,99 KW
Jadi efisiensi pada siang hari adalah:
39
b. Pada Malam Hari
= (1+0,948+1,051) 406. 137. 0,85
= 141788,8213 Watt = 141,788 KW
Jadi efisiensi pada malam hari adalah:
Dari perhitungan efisiensi diatas, dapat diketahui untuk memperoleh nilai
efisiensi yang besar maka harus diusahakan rugi-rugi yang terjadi kecil. Pada
penelitian ini efisiensi yang besar terjadi pada malam hari.
B. Hasil
Dari analisis yang dilakukan, didapatkan hasil bahwa trafo yang ada di
ULP Panakkukang dalam keadaan tidak seimbang. Hal ini dapat diketahui
berdasarkan hasil pengukuran arus pada masing-masing fasa, dimana seperti yang
dijelaskan sebelumnya bahwa jika arus yang mengalir di masing-masing fasa
berbeda maka beban dalam keadaan tidak seimbang. Hal ini merujuk pada tabel
4.1 dimana arus yang mengalir di masing-masing fasa berbeda.
40
Dari analisis yang dilakukan didapatkan hasil seperti yang terlihat dalam
tabel berikut ini:
Tabel 4.2 Beban
Waktu Presentase%
Siang hari 129 120 125 124,667 27,42
Malam hari 117 130 144 137 30,136
Dari tabel 4.2 menunjukkan bahwa arus yang mengalir di fasa R, S dan T
berbeda baik itu siang hari dan malam hari. Berdasarkan ini dapat dikatakan
bahwa beban trafo dalam kkeadaan tidak seimbang dan ketidakseimbangan lebih
besar terjadi pada malam hari. Beban puncak terjadi pada malam hari yaitu
sebesar 28,67%.
Tabel 4.3 Ketidakseimbangan Beban
Waktu a b c Ketidakseimbangan rata-
rata
Presentase
(%)
Siang hari 1,034 0,96 1,002 0,998 2,066
Malam hari 0,89 0,99 1,104 0,999 19,03
Dari tabel 4.3 menunjukkan bahwa ketidakseimbangan beban rata-rata
terjadi pada malam hari sebesar 0,999.
41
Tabel 4.4 Rugi-rugi Daya
Waktu Presentase%
Siang hari 0,5049 45 1,22
Malam hari 0,5049 57 0,61
Dari tabel 4.4 terlihat bahwa rugi-rugi daya lebih besar terjadi pada malam
hari yaitu 1,64 KW. Hal ini terjadi karena pemakaian beban lebih banyak terjadi
pada malam hari dan ketidakseimbangan beban juga lebih besar terjadi pada
malam hari sehingga menyebabkan arus mengalir di penghantar netral trafo lebih
besar. Jadi dapat dikatakan bahwa semakin besar arus yang mengalir di
pengahantar netral trafo akan menyebabkan semakin besar rugi daya dan semakin
besar pula persentase rugi-rugi daya.
Tabel 4.5 Efisiensi
Waktu Presentase%
Siang hari 128,21 126,99 99,04
Malam hari 135,431 141,788 99,14
Dari tabel 4.5 terlihat bahwa efisiensi trafo lebih besar pada malam hari
yaitu sebesar 99,09%. Hal ini terjadi karena pemakaian beban lebih banyak terjadi
pada malam hari. Dari sini dapat diambil kesimpulan bahwa semakin besar
pemakaian beban listrik maka akan semakin besar efisiensi trafo dan semakin
kecil rugi daya akan semakin besar efisiensi trafo.
42
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
1. Trafo distribusi yang terdapat di Makassar khususnya unit layanan
pelanggan (ULP) panakukang dalam keadaan tidak seimbang karena arus
yang mengalir di masing-masing fase berbeda. Dan puncak pembebanan
terjadi pada malam hari di mana presentase beban adalah 28,67%.
2. Ketidakseimbangan beban lebih besar terjadi pada malam hari, yang mana
semakin besar ketidakseimbangan beban maka akan semakin besar pula
persentase ketidakseimbangan beban tersebut, yang mana pada trafo ini
ketidakseimbangan beban pada malam hari adalah 0,998.
B. Saran
Adapun saran untuk penelitian ini adalah diharapkan dalam perencanaan
pembangunan transformator distribusi agar memperhatikan pemasangan
beban agar didapatkan keseimbangan beban dimana jika beban dalam
keadaan seimbang arus yang mengalir di netral trafo semakin kecil dan
sebaliknya apabila ketidakseimbangan beban semakin besar maka akan
semakin besar pula arus yang mengalir di netral trafo yang mengakibatkan
semakin besar pula rugi daya (losses).
43
DAFTAR PUSTAKA
1) Abdul Kadir, Distribusi dan Utilisasi Tenaga Listrik, Jakarta: UI – Press,
2000.
2) Peersyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000), Jakarta: Badan
Stabdarisasi Nasion, 2000
3) James J.Burker, Power Distribution Endineering Fundamentals And
Applications, New York: Marcel Dekker Inc., 1994
4) Ahmad Deni Mulyadi, 2011, “Pengaruh Ketidakseimbangan Beban Pada
Rugi Daya Saluran Netral Jaringan Distribusi Tegangan Rendah”,
[Online],
5) Antonius Ibi Weking, 2009, “Pengembangan Analisis Aliran Daya Dengan
Memperhitungkan Pengaruh Kualitas Energi Listrik”, [Online),
44
LAMPIRAN
1. Tempat penelitian
Gambar 1: Lokasi penelitian ULP Panakkukang
2. Pengukuran Trafo Distribusi Siang Hari
Gambar 2: Pengukuran pada siang hari
45
3. Pengukuran Trafo Distribusi Siang Hari
Gambar 3: Pengukuran pada malam hari
4. Hasil Pengukuran Trafo Distribusi
Gambar 4: Hasil pengukuran beban trafo.