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

(1)

DATA PEMBEBANAN PADA TRANSFORMATOR DAYA 1

Pembebanan Tertinggi Siang TD 1

Tanggal Tegangan Data Daya Arus

kV MW MVAR A

1 19 111 87 5033

2 19 106 76 4780

3 19 116 86 5344

4 19 112 63 4803

5 19 111 62 4716

6 19 117 67 5031

7 19 114 85 5139

8 19 116 97 5436

9 19 117 70 4884

10 19 106 87 4844

Pembebanan Tertinggi Malam TD 1

kV MW MVAR A

1 19 112 80 5172

2 19 111 98 5830

3 19 114 89 5551

4 19 117 60 4859

5 19 112 63 4675

6 19 117 96 5475

7 19 117 92 6370

8 19 117 92 6108

9 19 117 74 5848

(2)

Pembebanan Terendah Siang TD 1

kV MW MVAR A

1 19 110 82 4866

2 19 104 72 4590

3 19 116 83 5145

4 19 113 54 4583

5 19 111 45 4467

6 19 116 67 4981

7 19 111 89 5162

8 19 108 98 5259

9 19 107 67 4764

10 19 107 82 4777

Pembebanan Terendah Malam TD 1

kV MW MVAR A

1 19 106 68 5120

2 19 112 75 5482

3 19 114 86 5122

4 19 115 54 4835

5 19 112 52 5626

6 19 107 60 5475

7 19 117 71 6237

8 19 115 79 5911

9 19 115 81 5776

(3)

DATA PEMBEBANAN PADA TRANSFORMATOR DAYA 2

Pembebanan Tertinggi Siang TD 2

Tanggal _Tegangan Data _Daya _Arus

kV MW MVAR A

1 19 155 67 3119

2 19 155 90 6582

3 19 209 95 8503

4 19 209 107 8354

5 19 220 90 8635

6 19 218 98 8680

7 19 220 102 8970

8 19 191 97 7792

9 19 148 93 6363

10 19 217 98 8785

Pembebanan Tertinggi Malam TD 2

kV MW MVAR A

1 19 116 75 5106

2 19 201 110 8428

3 19 212 107 8582

4 19 219 97 8706

5 19 211 103 8444

6 19 211 113 8809

7 19 211 120 8914

8 19 215 81 8390

9 19 210 118 8715

(4)

Pembebanan Terendah Siang TD 2

kV MW MVAR A

1 19 145 58 2798

2 19 151 87 6364

3 19 211 114 8511

4 19 174 105 7294

5 19 219 89 8581

6 19 214 103 8607

7 19 216 117 8932

8 19 188 98 7780

9 19 146 89 6229

10 19 173 101 7352

Pembebanan Terendah Malam TD 2

Tanggal _Tegangan Data _Daya _Arus

kV MW MVAR A

1 19 150 55 3880

2 19 150 73 6212

3 19 200 107 8396

4 19 200 100 8260

5 19 212 96 8442

6 19 180 101 7388

7 19 184 108 7717

8 19 211 60 8025

9 19 215 94 8639

(5)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Zuhal, “DasarTeknikTenagaListrikdanElektronikaDaya”, Penerbit ITB, Bandung, 1988 [2] Sumanto, “Teori Transformator”, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta, 1991.

[3] Theraja, B.L. &Theraja, A.K., “A Text Book of Electrical Technology”, New Delhi, S.Chand and Company Ltd., 2001.

[4] Chapman Stephen J, “Electric Machinery Fundamentals”,Third Edition McGraw Hill Companies, New York, 1999.

[5] Wijaya Mochtar,”Dasar-dasarMesinListrik”, PenerbitDjambatan, Jakarta, 2001.

(6)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu

Penelitian ini akan dilakukan diPLTU Pangkalan Susu. Penelitian akan dilaksanakan setelah proposal diseminarkan dan disetujui. Lama penelitian direcanakan selama 2 (dua) bulan.

3.2 Bahan dan Peralatan

Bahan yang digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah transformetor 3 phasa, alat ukur, dan peralatan lain yang dibutuhkan untuk melakukan penelitian diPLTU Pangkalan Susu.

3.3 Pelaksanaan Penelitian

Pertama kali yang akan dilaksanakan dalam penelitian adalah pengambilan data dengan melakukan pengukuran langsung di PLTU Pangkalan Susu, lalu menganalisa data dari hasil pengukuran.

3.4 Variabel yang diamati

Variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah: - Arus pada sisi primer dan sekunder saat beban lebih. - Beban pada saat beban lebih.

(7)

3.5 Prosedur Penelitian.

BERHENTI

MEMPERSIAPKAN PERALATAN PERCOBAAN

MERANGKAI RANGKAIAN PERCOBAAN

MELAKUKAN PERCOBAAN

PENGAMBILAN DATA

MELAKUKAN PERHITUNGAN

APAKAH SESUAI ANTARA PERHITUNGAN DAN PERCOBAAN

MENAMPILKAN HASIL PENGUKURAN DAN PERHITUNGAN MULAI

T

Y

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Transformator adalah alat listrik yang berfungsi menyalurkan daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya berdasarkan prinsip induksi magnet. Dalam operasi umumnya, trafo-trafo yang dihasilkan dari generator (15,75 kV) menuju ke switchyard

(8)

3.6 Transformator Daya di PLTU Pangkalan Susu

Pada PLTU Pangkalan Susu, terdapat duda buah trafo daya yang digunakan untuk menyalurkan daya 2x200 MW dari tegangan 150 kV ke tegangan distribusi 20 KV, mempunyai data-data sebagai berikut :

3.6.1 Transformator Daya 1 (TD 1)

Cooling method : ODAF

Rated capacity : 260 MVA

Rated voltage ratio at full load : 300 ± 2x2,5%/ 15,75 kV

Rated frequency : 50 Hz

Phases : 3

Impedance voltage : 14%

High voltage neutral : Solidly earthed Connection : YN, d11

Vacuum withstand : Tank 100 % Capability : Conservator 100 %

: Radiator 100 %

(9)

Gambar 3.1 Transformator Daya 1 (TD 1)

3.6.2 Transformator Daya 2 (TD 2)

Cooling method : ODAF

Rated capacity : 260 MVA

Rated voltage ratio at full load : 300 ± 2x2,5%/ 6,3-6,3 kV

Rated frequency : 50 Hz

Phases : 3

Impedance voltage : 14%

High voltage neutral : Solidly earthed Connection : YN, d11

Vacuum withstand : Tank 100 % Capability : Conservator 100 %

(10)

Pada Gambar 3.2 dibawah ini terlihat trafo daya 2 (TD 2) yang terpasang pada PLTU Pangkalan Susu.

(11)

3.7 Data Pembebanan Transformator Daya 1

Berikut ini adalah data pembebanan untuk transformator daya 1 3.7.1 Data pembebanan Tertinggi siang

Tabel 3.1 Pembebanan Tertinggi Siang TD 1

Tanggal Tegangan Daya Data Arus

kV MW MVAR A

1 19 111 87 5033

2 19 106 76 4780

3 19 116 86 5344

4 19 112 63 4803

5 19 111 62 4716

6 19 117 67 5031

7 19 114 85 5139

8 19 116 97 5436

9 19 117 70 4884

10 19 106 87 4844

3.7.2 Data pembebanan Tertinggi Malam

Tabel 3.2 Pembebanan Tertinggi Malam TD 1

kV MW MVAR A

1 19 112 80 5172

2 19 111 98 5830

3 19 114 89 5551

4 19 117 60 4859

5 19 112 63 4675

6 19 117 96 5475

7 19 117 92 6370

8 19 117 92 6108

9 19 117 74 5848

(12)

3.7.3 Data pembebanan Terendah Siang

Tabel 3.3 Pembebanan Terendah Siang TD 1

kV MW MVAR A

1 19 110 82 4866

2 19 104 72 4590

3 19 116 83 5145

4 19 113 54 4583

5 19 111 45 4467

6 19 116 67 4981

7 19 111 89 5162

8 19 108 98 5259

9 19 107 67 4764

10 19 107 82 4777

3.7.4 Data pembebanan Terendah Malam

Tabel 3.4 Pembebanan Terendah Malam TD 1

kV MW MVAR A

1 19 106 68 5120

2 19 112 75 5482

3 19 114 86 5122

4 19 115 54 4835

5 19 112 52 5626

6 19 107 60 5475

7 19 117 71 6237

8 19 115 79 5911

9 19 115 81 5776

(13)

3.8 Data Pembebanan Transformator Daya 2

Berikut ini adalah data pembebanan untuk transformator daya 2 3.8.1 Data pembebanan Tertinggi siang

Tabel 3.5 Pembebanan Tertinggi Siang TD 2

kV MW MVAR A

1 19 155 67 3119

2 19 155 90 6582

3 19 209 95 8503

4 19 209 107 8354

5 19 220 90 8635

6 19 218 98 8680

7 19 220 102 8970

8 19 191 97 7792

9 19 148 93 6363

10 19 217 98 8785

3.8.2 Data pembebanan Tertinggi Malam

Tabel 3.6 Pembebanan Tertinggi Malam TD 2

kV MW MVAR A

1 19 116 75 5106

2 19 201 110 8428

3 19 212 107 8582

4 19 219 97 8706

5 19 211 103 8444

6 19 211 113 8809

7 19 211 120 8914

8 19 215 81 8390

9 19 210 118 8715

10 19 215 115 9023

(14)

Tabel 3.7 Pembebanan Terendah Siang TD 2

kV MW MVAR A

1 19 145 58 2798

2 19 151 87 6364

3 19 211 114 8511

4 19 174 105 7294

5 19 219 89 8581

6 19 214 103 8607

7 19 216 117 8932

8 19 188 98 7780

9 19 146 89 6229

10 19 173 101 7352

3.8.4 Data pembebanan Terendah Malam

Tabel 3.8 Pembebanan Terendah Malam TD 2

kV MW MVAR A

1 19 150 55 3880

2 19 150 73 6212

3 19 200 107 8396

4 19 200 100 8260

5 19 212 96 8442

6 19 180 101 7388

7 19 184 108 7717

8 19 211 60 8025

9 19 215 94 8639

(15)

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Transformator yang terpasang di PLTU Pangkalan Susu adalah Transformator penurun tegangan 260/260 MVA. Terdapat dua buah transformator yang terpasang dengan kapasitas yang sama, dengan merk, yaitu transformator SPECO.

4.1 Umum 4.1.1 Daya Semu.

Berdasarkan data pembebanan pada Tabel 3.1 sampai Tabel 3.8, pada tanggal 1 Desember sampai dengan tanggal 10 Desember 2015, dengan memperhatikan data arus (Ampere) yang tertinggi, maupun yang terendah, maka dengan menggunakan persamaan, maka akan didapat besar daya semu yang dihasilkan. Sebagai contoh digunakan data untuk pembebanan transformator daya 1 saat beban siang tertinggi.

= √3. .

= √3.19000.5033 = 165,6

Sedangkan untuk mendapatkan nilai dari cos , dapat dihitung dengan persamaan :

= ₍( )₎

=_165,6(111( )₎ = 0,67

4.1.2 Rugi-Rugi Inti

Rugi-rugi inti yang terjadi dapat dicari dengan memperhitungkan operasi transformator

dalam keadaan tanpa beban. Dalam keadaan normal rugi inti adalah konstan tidak tergantung pada

besarnya beban. Dari data yang diperoleh dari perusahaan bahwa transformator SPECO mamiliki

rugi inti 38 kW dan rugi tembaaga beban penuh sebesar 220 kW.

(16)

Rugi-rugi transformator berbeban merupakan rugi tembaga sebab rugi inti merupakan rugi yang konstan tidak tergantung pada perubahan beban, Beban yang berubah-ubah menyebabkan terjadinya perubahan arus pada kumparan transformator. Perubahan arus menyebabkan besar kecilnya rugi-rugi yang terjadi dikumparan transformator tersebut.

Untuk mendapatkan rugi-rugi tembaga di setiap pembebanan, maka dapat dihitung dengan persamaan, dan dengan mengambil contoh pada data pembebanan transformator daya 1, rugi tembaga dapat di hitung:

= ×

= 165500_{260000 × 220} = 89,13

Rugi total = Rugi inti + Rugi tembaga = 38 KW + 89,13 KW = 127,13 KW

Maka, efisiensi dapat dihitung

η

=

+

∑

× 100%

η

= 111000

111000 + 127,13× 100%

η

= 99,8 %

Dengan cara yang sama dapat dihitung berapa besar daya semu (S), cos φ, Pcu, Rugi total, dan efisiensi pada tanggal 1 Desember sampai dengan tanggal 10 Desember 2015.

4.1.4 Pembebanan dan Efisiensi Transformator Daya (TD) 1

4.1.4.1 Data Pembebanan dan Efisiensi Tertinggi Siang

Tabel 4.1 Pembebanan tertinggi siang TD 1

TGL Tegangan Arus Aktif Daya Semu Daya Cos φ Pcu Rugi total Efisiensi

(17)

1 19 5033 111 165.6 0.67 89.28 127.28 99.89

2 19 4780 106 157.3 0.67 80.53 118.53 99.89

3 19 5344 116 175.9 0.66 100.65 138.65 99.88

4 19 4803 112 158.1 0.71 81.30 119.30 99.89

5 19 4716 111 155.2 0.72 78.38 116.38 99.90

6 19 5031 117 165.6 0.71 89.20 127.20 99.89

7 19 5139 114 169.1 0.67 93.08 131.08 99.89

8 19 5436 116 178.9 0.65 104.14 142.14 99.88

9 19 4884 117 160.7 0.73 84.07 122.07 99.90

10 19 4844 106 159.4 0.66 82.70 120.70 99.89

Efisiensi rata-rata adalah: 99,89 %

4.1.4.2 Data Pembebanan dan Efisiensi Tertinggi Malam

Tabel 4.2 Pembebanan tertinggi malam TD 1

(KV) (A) (MW) (MVA) (KW) (KW) (%)

1 19 5172 112 170.2 0.66 94.27 132.27 99.88 2 19 5830 111 191.9 0.58 119.79 157.79 99.86 3 19 5551 114 182.7 0.62 108.60 146.60 99.87 4 19 4859 117 159.9 0.73 83.21 121.21 99.90 5 19 4675 112 153.8 0.73 77.03 115.03 99.90 6 19 5475 117 180.2 0.65 105.64 143.64 99.88 7 19 6370 117 209.6 0.56 143.01 181.01 99.85 8 19 6108 117 201.0 0.58 131.49 169.49 99.86 9 19 5848 117 192.4 0.61 120.53 158.53 99.86 10 19 5894 108 194.0 0.56 122.43 160.43 99.85

(18)

4.1.4.3 Data Pembebanan dan Efisiensi Terendah Siang

Tabel 4.3 Pembebanan terendah siang TD 1

(KV) (A) (MW) (MVA) (KW) (KW) (%)

1 19 4866 110 160.13 0.69 83.45 121.45 99.89 2 19 4590 104 151.05 0.69 74.25 112.25 99.89 3 19 5145 116 169.31 0.69 93.29 131.29 99.89 4 19 4583 113 150.82 0.75 74.03 112.03 99.90 5 19 4467 111 147.00 0.76 70.33 108.33 99.90 6 19 4981 116 163.91 0.71 87.44 125.44 99.89 7 19 5162 111 169.87 0.65 93.91 131.91 99.88 8 19 5259 108 173.06 0.62 97.47 135.47 99.87 9 19 4764 107 156.77 0.68 79.99 117.99 99.89 10 19 4777 107 157.20 0.68 80.42 118.42 99.89

Efisiensi rata-rata adalah: 99,89%

4.1.4.4 Data Pembebanan dan Efisiensi Terendah Malam

Tabel 4.4 Pembebanan terendah malam TD 1

TGL Tegangan Arus P S Cos φ Pcu Rugi total Efisiensi

(KV) (A) (MW) (MVA) (KW) (KW) (%)

1 19 5120 106 168.49 0.63 92.39 130.39 99.88

2 19 5482 112 180.40 0.62 105.91 143.91 99.87

3 19 5122 114 168.55 0.68 92.46 130.46 99.89

4 19 4835 115 159.11 0.72 82.39 120.39 99.90

5 19 5626 112 185.14 0.60 111.55 149.55 99.87

6 19 5475 107 180.17 0.59 105.64 143.64 99.87

7 19 6237 117 205.25 0.57 137.10 175.10 99.85

8 19 5911 115 194.52 0.59 123.14 161.14 99.86

9 19 5776 115 190.08 0.61 117.58 155.58 99.86

10 19 5724 114 188.37 0.61 115.47 153.47 99.87

(19)

4.1.5 Pembebanan dan Efisiensi Transformator Daya (TD) 2

4.1.5.1 Data Pembebanan dan Efisiensi Tertinggi Siang

Tabel 4.5 Pembebanan tertinggi siang TD 2

(KV) (A) (MW) (MVA) (KW) (KW) (%)

1 19 3119 155 102.64 1.51 34.29 72.29 99.95

2 19 6582 155 216.60 0.72 152.68 190.68 99.88

3 19 8503 209 279.82 0.75 254.81 292.81 99.86

4 19 8354 209 274.91 0.76 245.96 283.96 99.86

5 19 8635 220 284.16 0.77 262.79 300.79 99.86

6 19 8680 218 285.64 0.76 265.53 303.53 99.86

7 19 8970 220 295.18 0.75 283.57 321.57 99.85

8 19 7792 191 256.42 0.74 213.98 251.98 99.87

9 19 6363 148 209.39 0.71 142.69 180.69 99.88

10 19 8785 217 289.10 0.75 272.00 310.00 99.86

4.1.5.2 Data Pembebanan dan Efisiensi Tertinggi Malam

Tabel 4.6 Pembebanan tertinggi malam TD 2

(KV) (A) (MW) (MVA) (KW) (KW) (%)

1 19 5106 116 168.03 0.69 91.88 129.88 99.89 2 19 8428 201 277.35 0.72 250.34 288.34 99.86 3 19 8582 212 282.42 0.75 259.57 297.57 99.86 4 19 8706 219 286.50 0.76 267.13 305.13 99.86 5 19 8444 211 277.88 0.76 251.29 289.29 99.86 6 19 8809 211 289.89 0.73 273.48 311.48 99.85 7 19 8914 211 293.34 0.72 280.04 318.04 99.85 8 19 8390 215 276.10 0.78 248.09 286.09 99.87 9 19 8715 210 286.79 0.73 267.68 305.68 99.85 10 19 9023 215 296.93 0.72 286.93 324.93 99.85

(20)

4.1.5.3 Data Pembebanan dan Efisiensi Terendah Siang

Tabel 4.7 Pembebanan terendah siang TD 2

(KV) (A) (MW) (MVA) (KW) (KW) (%)

1 19 2798 145 92.08 1.57 27.59 65.59 99.95

2 19 6364 151 209.43 0.72 142.74 180.74 99.88

3 19 8511 211 280.08 0.75 255.29 293.29 99.86

4 19 7294 174 240.03 0.72 187.50 225.50 99.87

5 19 8581 219 282.38 0.78 259.51 297.51 99.86

6 19 8607 214 283.24 0.76 261.09 299.09 99.86

7 19 8932 216 293.93 0.73 281.17 319.17 99.85

8 19 7780 188 256.02 0.73 213.32 251.32 99.87

9 19 6229 146 204.98 0.71 136.75 174.75 99.88

10 19 7352 173 241.94 0.72 190.50 228.50 99.87

4.1.5.4 Data Pembebanan dan Efisiensi Terendah Malam

Tabel 4.8 Pembebanan terendah malam TD 2

(KV) (A) (KW) (MVA) (KW) (KW) (%)

1 19 3880 150 127.68 1.17 53.06 91.06 99.94

2 19 6212 150 204.42 0.73 136.00 174.00 99.88

3 19 8396 200 276.30 0.72 248.44 286.44 99.86

4 19 8260 200 271.82 0.74 240.46 278.46 99.86

5 19 8442 212 277.81 0.76 251.17 289.17 99.86

6 19 7388 180 243.12 0.74 192.37 230.37 99.87

7 19 7717 184 253.95 0.72 209.88 247.88 99.87

8 19 8025 211 264.09 0.80 226.97 264.97 99.87

9 19 8639 215 284.29 0.76 263.03 301.03 99.86

10 19 7859 189 258.62 0.73 217.68 255.68 99.86

(21)

4.2 Analisis Hasil Penelitian

Untuk mempermudah analisa, maka perlu di buat grafik-grafik yang menampilkan

data-data yang telah ada. Berdasarkan data-data-data-data di atas, maka beberapa hal yg dapat di jadikan

perbandingan, diantaranya di tampilkan pada grafik di berikut ini :

4.2.1 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi Transformator

Berikut ini ditampilkan grafik perbandingan daya saat pembebanan terhadap efisiensi pada transformator 1 dan transformator 2.

Gambar 4.1 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 1 pada Beban Tertinggi Siang.

111

106

116

112 ₁₁₁

117

114 116 117

106

99,89 99,89 99,88 99,89 _99,90 99,89 99,89 99,88 _99,90 99,89

90 95 100 105 110 115 120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Be ba n( M W ) t(tanggal)

(22)

Gambar 4.2 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 1 pada Beban Tertinggi Malam.

Gambar 4.3 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 1 pada Beban Terendah Siang.

112 ₁₁₁ 114

117

112

117 117 117 117

108

99,88

99,86 99,87 99,90 99,90 99,88 99,85 99,86 99,86 99,85

90 95 100 105 110 115 120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Be ba n( MW ) t(tanggal)

P(MW) Beban Tertinggi Malam Efisiensi % 110 104 116 113 111 116 111

108 ₁₀₇ ₁₀₇

99,89 99,89 99,89

99,90 99,90 99,89 99,88 99,87 99,89 99,89

90 95 100 105 110 115 120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(23)

Gambar 4.4 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 1 pada Beban Terendah Malam.

Gambar 4.5 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 2 pada Beban Tertinggi Siang.

106 112 114 115 112 107 117

115 115 ₁₁₄

99,88 99,87 99,89 _99,90 99,87 99,87 _99,85 99,86 _99,84 99,87

90 95 100 105 110 115 120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

P(MW) Beban Terendah Malam

Efisiensi %

155 155

209 ₂₀₉ 220 218 220

191

148

217

99,87 _99,88 99,86 99,86 99,86 99,86 99,85 99,87 99,88 99,86

0 50 100 150 200 250

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(24)

Gambar 4.6 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 2 pada Beban Tertinggi Malam.

Gambar 4.7 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 2 pada Beban Terendah Siang.

116

201 212 219 211 211 211 215 210 215

99,89 99,86 _99,86 _99,86 _99,86 99,85 99,85 99,87 99,85 99,85

0 50 100 150 200 250

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

P(MW) Beban Tertinggi Malam Efisiensi %

145 151

211

174

219 ₂₁₄ ₂₁₆

188

146 173

99,86 99,88 99,86 99,87 99,86 99,86 99,85 99,87 99,88 99,87

0 50 100 150 200 250

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(25)

Gambar 4.8 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD 2 pada Beban Terendah Malam.

Grafik diatas menampilkan data-data saat terjadi pembebanan, maka dilihat juga pengaruhnya terhadap nilai efisiensinya.

Dari grafik diatas terlihat bahwa, pada transformator daya 1 maupun pada transformator 2, perubahan daya, baik saat beban tertinggi maupun pada saat beban terendah, mempengaruhi efisiensi transformator walaupun tidak nilainya tidak terlalu signifikan. Hal ini sesuai dengan persamaan :

η = _{+ ∑} × 100%

Dilihat dari persamaan diatas, hal yang turut mempengaruhi efisiensi adalah rugi-rugi transformator itu sendiri. Namun karena rugi-rugi transformator tergolong kecil bila dibandingkan daya yang di turunkan transformator, maka hal ini juga berpengaruh sedikit pada efisiensi.

4.2.2 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi Transformator

150 150

200 200 212

180 184

211 215

189

99,90 99,88 99,86 99,86 99,86 99,87 99,87 99,87 99,86 _99,86

0 50 100 150 200 250

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

P(MW) Beban Terendah Malam

(26)

Berikut ini ditampilkan grafik perbandingan daya saat pembebanan terhadap

rugi-rugi total pada transformator 1 dan transformator 2.

Gambar 4.9 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 1 pada Beban Tertinggi Siang.

Gambar 4.10 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 1 pada Beban Tertinggi Malam.

111 106 116 ₁₁₂ 111 117 114 116 117 ₁₀₆

127,28 118,53 138,65 119,3 116,38 127,2 131,08 142,14 122,07 120,7

0 50 100 150 200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Be ba n( MW ) d an Ru gi T ot al (k W ) Rugi Total(kW)

P(MW) Pembebanan Tertinggi Siang

Rugi Total (kW) Pembebanan Tertinggi siang

112 111 114 117 112 117 117 117 117 108

132,27 157,79 _146,6 121,21 115,03 143,64 181,01

169,49 158,53 160,43

0 50 100 150 200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Be ba n( M W ) d an R ug i T ot al (k W ) t(tanggal)

P(MW) Pembebanan Tertinggi Malam

(27)

Gambar 4.11 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 1 pada Beban Terendah Siang.

.

Gambar 4.12 Perbandingan Daya Saat Pembebanan Terhadah Rugi TD 1 Pada Beban Terendah Malam.

110

104 116 113 111 116 111 108 107 107

121,45 _112,25 131,29 _112,03 _108,33 125,44 131,91 135,47 _117,99 _118,42

0 50 100 150 200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Be ba n (MW ) d an Ru gi T ot al (k W ) t(tanggal)

P(MW) Pembebanan Terendah Siang

Rugi Total (kW) Pembebanan Terndah Siang

106 112 114 115 112 107 117 115 99 114

130,39 143,91 130,46 _120,39

149,55 143,64 175,1 161,14 155,58 153,47

0 50 100 150 200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Be ba n( M W ) d an Ru gi T ot al (k W ) t(tanggal)

P(MW) Pembebanan Terendah Malam

(28)

Gambar 4.13 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 2 pada Beban Tertinggi Siang.

Gambar 4.14 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 2 pada Beban Tertinggi Malam.

56

155

209 209 220 218 220

191

148

217

72,29

190,68

292,81 283,96 300,79 303,53 321,57

251,98 180,69 310 0 50 100 150 200 250 300 350

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Be ba n( MW ) d an Ru gi T ot al (k W ) t(tanggal)

P(MW) Pembebanan Tertinggi Siang

Rugi Total (kW) Pembebanan Tertinggi Siang

116

201 212 219 211 211 211 215 210 215

129,88

288,34 297,57 305,13 289,29 311,48 318,04 286,09 305,68 324,93

0 50 100 150 200 250 300 350

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Be ba n( M W ) d an R ug i T ot al (k W ) t(tanggal)

P(MW) Pembebanan Tertinggi Malam

(29)

Gambar 4.15 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 2 pada Beban Terendah Siang.

Gambar 4.16 Perbandingan Daya saat Pembebanan Terhadap Rugi TD 2 pada Beban Terendah Malam.

48

151

211

174

219 ₂₁₄ 216

188 146 173 65,59 180,74 293,29 225,5

297,51 299,09 319,17

251,32 174,75 228,5 0 50 100 150 200 250 300 350

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Be ba n( MW ) d an Ru gi T ot al (k W ) t(tanggal)

P(MW) Pembebanan Terendah Siang

Rugi Total (kW) Pembebanan Terendah Siang

92 150

200 200 212

180 184 211 215 189

91,06

174

286,44 _278,46 289,17

230,37 247,88 264,97 301,03 255,68 0 50 100 150 200 250 300 350

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Be ba n( M W ) d an Ru gi T ot al (k W ) t(tanggal)

P(MW) Pembebanan Terendah Malam

(30)

Grafik diatas menampilkan data-data saat terjadi pembebanan, maka dilihat juga

pengaruhnya terhadap nilai rugi-rugi yang terjadi pada transformator, dimana rugi-rugi

transformator ini akan berpengaruh terhadap efisiensi transformatornya.

Dari grafik diatas terlihat bahwa, pada transformator 1 dan transformator 3, pada saat

terjadi perubahan daya, maka akan terjadi perubahan rugi-rugi total transformator, dalam hal ini,

terjadi perubahan rugi tembaga pada transformator, sedangkan rugi-rugi inti tidak berubah, dimana:

Rugi total = rugi inti + rugi tembaga

Dari persamaan perubahan rugi tembaga terhadap perubahan daya juga dapat

diketahui

:

=

×

Bahwa dengan persamaan diatas diketahui bahwa perubahan daya juga mempengaruhi rugi

(31)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpilan

Dari hasil penelitian dan analisa yang dilakukan maka dapat diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Analisis efisiensi yang didapat pada transformator daya 1 saat beban tertinggi siang 99,89% dan saat beban tertinggi malam 99,86%, sedangkan pada terendah siang 99,89% dan saat beban terendah malam 99,87%. Adapun pada transformator daya 2 saat beban tertinggi siang 99,86% dan saat beban tertinggi malam 99,86%, sedangkan pada terendah siang 99,86% dan saat beban terendah malam 99,86%.

2. Semakin besar beban yang terpasang maka akan semakin besar pula rugi-rugi tembaga transformator yang dihasilkan, yang akan mempengaruhi besarnya efisiensi. 3. Efisiensi dipengaruhi oleh rugi-rugi pada transformator daya, walaupun nilai rugi -

(32)

5.2 Saran

Adapun saran dari penulis sebagai pengembangan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut 1. Dalam pengoperasian transformator sebaiknya besar beban yang dipasang harus

sesuai dengan standar yang telah di perbolehkan.

(33)

BAB II

TRANSFORMATOR

2.1 Umum

Transformator merupakan suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah

energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain (belitan primer

ke belitan sekunder) melalui sebuah gandengan magnet. Transformator digunakan secara luas,

baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaannya dalam sistem tenaga

memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan

misalnya, kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.

Dalam bidang tenaga listrik pada umumnya pemakain transformator dapat

dikelompokkan dalam :

1. Transformator daya, transformator ini biasanya digunakan di pembangkit tenaga

listrik, untuk menaikkan tegangan pembangkit menjadi tegangan transmisi.

2. Transformator distribusi, transformator ini pada umumnya digunakan pada sub

distribusi tenaga listrik, yaitu untuk menurunkan tegangan transmisi menjadi

tegangan distribusi.

3. Transformator instrument, transformator ini gunanya digunakan sebagai alat

instrument pengukuran yang terdiri dari transformator arus (current transformer)

dan transformator tegangan (potential transformer).

Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama yaitu pusat pembangkit listrik,

(34)

beban terjadi pada stasiun pembantu atau substation, dimana dilaksanakan transformasi

tegangan.

Kerja transformator yang berdasarkan induksi electromagnet, menghedaki adanya

gandengan magnet antara rangkain dan sekunder. Gandengan magnet ini berupa inti besi

tempat melakukan fluks bersama. Secara umum transformator terdapat dua sisi kumparan,

yaitu sisi primer (N1) dan sisi sekunder (N2), seperti terlihat pada Gambar 2.1 dibawah ini.

Dimana jika tegangan pada sisi primer lebih besardari pada sisi sekunder maka disebut

transformator penurun tegangan pada sisi sekunder lebih besar pada sisi primer, maka

[image:34.612.131.471.353.471.2]

dinamakan transformator penaik tegangan.

Gambar 2.1 Transformator

Keterangan gambar 2.1 yaitu:

N1 = Jumlah lilitan sisi primer

N2 = Jumlah lilitan sisi sekunder

V1 = Tagangan input (volt)

V2 = Tegangan output (volt)

E1 = GGL efektif sisi primer (volt)

E2 = GGL efektif sisi sekunder (volt)

(35)

2.2 Prinsip Kerja Transformator

Transformator menggunakan prinsip hukum induksi faraday dan hukum lorentz

menyalurkan daya, dimana arus bolak balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka

inti besi itu akan berubah menjadi magnet. Dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu

[image:35.612.176.351.278.381.2]

belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan te

Gambar 2.2 Arus Bolak Balik Mengelillingi Inti Besi

Arus yang mengalir pada belitan primer akan menginduksi inti besi transformator

sehingga didalam inti besi akan mengalir flux magnet dan flux magnet ini akan menginduksi

belitan sekunder sehingga pada ujung belitan sekunder akan terdapat beda potensial (

[image:35.612.188.411.537.689.2]

induksi)sesuai dengan hukum Faraday

Gambar Transformator

Transformator menggunakan prinsip hukum induksi faraday dan hukum lorentz

belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda potensial (Gambar

Gambar 2.2 Arus Bolak Balik Mengelillingi Inti Besi

sekunder sehingga pada ujung belitan sekunder akan terdapat beda potensial (

hukum Faraday (Gambar2.3) .

Gambar 2.3 Prinsip Kerja Transformator

Transformator menggunakan prinsip hukum induksi faraday dan hukum lorentz dalam

potensial (Gambar 2.2).

(36)

Berdasarkan Hukum Faraday diketahui bahwa apa bila terdapat suatu medan magnet yang

berubah-ubah terhadap waktu, akibat adanya arus bolak-balik yang mengalir pada suatu

kumparan maka akan diinduksikan suatu medan listrik dan Hukum Lenz yang menyatakan

bahwa arah dari medan magnet berlawanan dengan arah fluks sebagai reaksi perlawanan dari

perubahan fluks.

Gambar 2.4 Rangkaian Pengganti Transformator

Apabila semua parameter sekunder dinyatakan dalam harga rangkaian primer, harganya

perlu dikalikan dengan faktor a2, dimana a = E1/E2. Rangkaian ekivalen transformator dapat

dibuat sebagai berikut:

Gambar 2.5 Rangkaian Ekivalen Transformator

(37)

[image:37.612.121.488.118.249.2] [image:37.612.91.494.426.582.2]

Gambar 2.6 Rangakaian Ekivalen Transformator dari Sisi Primer

2.2.1 Transformator Tanpa Beban.

Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V₁

yang sinusoid, akan mengalirkan arus primer I₀yang juga sinusoid dan dengan menganggap

belitan N₁reaktif murni, I₀akan tertinggal 900 dari V₁.

(a) (b)

Gambar 2.7 Transformator Tanpa Beban

Arus primer I₀menimbulkan fluks (Ф) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoid.

Ф = Ф

_max

sin ωt

(38)

= −

∅

= − (∅ . )= − . . ∅ . cos (tertinggal 900_{dari Ф)}

Harga efektifnya

= . 2 ∅

√2 = 4.44 ∅

Pada rangkaian sekunder, fluks (Ф) bersama tadi menimbulkan

= − ∅

= − . . ∅ .

= 4.44 ∅

Sehingga:

=

Dengan Mengabaikan rugi tahanan dan adanya fluks bocor

= =

= ;

dimana a = perbandingan transformasi ………...(2.1)

Dalam hal ini tegangan induksi E1 mempunyai besaran yang sama tetapi berlawanan arah

dengan tegangan sumber V1.

2.2.2 Transformator Dengan Beban

Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban Z_L,I₂mengalir pada kumparan

(39)

[image:39.612.139.481.114.262.2]

Gambar 2.8 Transformator Berbeban

Arus beban I₂ini menimbulkan Gaya Gerak Magnet (ggm) N₂I₂yang cenderung

menentang fluks bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan I_M. Agar fluks bersama itu

tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir arus I₂, yang menentang arus

yang dibangkitkan oleh beban I₂, sehingga keseluruhan arus yang mengalir pada kumparan

primer menjadi :

= +

Bila rugi besi diabaikan, maka =

= +

Untuk menjaga agar fluks tetap tidak berubah sebesar ggm yang dihasilkan oleh arus

pemagnetan IM saja, berlaku hubungan:

= −

= ( + ) −

Sehingga : =

Karena nilai IM dianggap kecil, maka I2 =I1, jadi

(40)

=

………...(

2.2)

2.3 Konstruksi Transformator

Transformator terdiri dari beberapa bagian utama yaitu :

2.3.1 Inti Besi

Inti besi digunakan sebagai media jalannya flux yang timbul akibat induksi arus bolak

balik pada kumparan yang mengelilingi inti besi sehingga dapat menginduksi kembali ke

kumparan yang lain. Inti besi dibentuk dari lempengan – lempengan besi tipis berisolasi yang

[image:40.612.106.488.373.618.2]

di susun sedemikian rupa untuk mengurangi panas yang ditimbulkan oleh rugi arus eddy.

(41)

2.3.2 Winding/ Kumparan

Pada suatu transformator terdapat lilitan kawat berisolasi yang membentuk suatu

kumparan. Kumparan transformator terdiri darikumparan primer dan kumparan sekunder yang

diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap antar kumparan dengan isolasi padat.

Kumparan transformator digunakan sebagai alat transformasi tegangan dan arus. Kumparan

terdiri dari batang tembaga berisolasi yang mengelilingi inti besi, dimana saat arus bolak balik

mengalir pada belitan tembaga tersebut, inti besi akan terinduksi dan menimbulkan flux

magnetik.

Gambar 2.10 Kumparan Transformator R-S-T

Kerja transformator yang berdasarkan induksi elektromagnet, menghendaki adanya

gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Gandengan magnet ini berupa inti

besi tempat melakukan fluks bersama. Berdasarkan cara melilitkan kumparan pada inti, dikenal

[image:41.612.103.496.318.547.2]

(42)

2.3.3 Bushing

Bushing merupakan sarana penghubung antara belitan dengan jaringan luar. Bushing

terdiri dari sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator. Isolator tersebut berfungsi

sebagai penyekat antara konduktor bushing dengan body main tank transformator.

Gambar 2.11 Bushing Transformator

Secara garis besar bushing dapat dibagi menjadi empat bagian utama yaitu isolasi, konduktor,

klem koneksi, dan asesoris. Isolasi pada bushing terdiri dari dua jenis yaitu oil impregnated

paper dan resin mpregnated paper. Pada tipe oil impregnated paper isolasi yang digunakan

adalah kertas isolasi dan minyak isolasi sedangkan pada tipe resin impregnated paper isolasi

[image:42.612.242.293.214.413.2]

(43)

Gambar 2.12 Kertas Isolasi pada Bushing

Gambar 2.13 Konduktor Bushing Dilapisi Kertas Isolasi

Terdapat jenis-jenis konduktor pada bushing yaitu hollow conductor dimana terdapat besi

pengikat atau penegang ditengah lubang konduktor utama, konduktor pejal dan flexible lead.

Klem koneksi merupakan sarana pengikat antara stud bushing dengan konduktor penghantar

diluar bushing. Asesoris bushing terdiri dari indikasi minyak, seal atau gasket dan tap

[image:43.612.89.450.106.311.2] [image:43.612.151.400.350.510.2]

(44)

[image:44.612.156.378.103.315.2]

Gambar 2.14 Gasket/ Seal Antara

Gambar 2.15

2.3.4 Tangki Konservator

Saat terjadi kenaikan suhu operasi pada transformator, minyak isolasi akan

sehingga volumenya bertambah. Sebaliknya saat terjadi penurunan suhu operasi, maka minyak

akan menyusut dan volume minyak turun. Konservator digunakan untuk menampung minyak

pada saat transformator mengalamui kenaikan suhu.

/ Seal Antara Flange Bushing dengan Body Trafo

2.15 Indikator Level Minyak Bushing

Saat terjadi kenaikan suhu operasi pada transformator, minyak isolasi akan

akan menyusut dan volume minyak turun. Konservator digunakan untuk menampung minyak

pada saat transformator mengalamui kenaikan suhu.

Saat terjadi kenaikan suhu operasi pada transformator, minyak isolasi akan memuai

[image:44.612.121.403.386.521.2]

(45)

Gambar 2.16 Konservator Minyak Transformator

Seiring dengan naik turunnya volume minyak di konservator akibat pemuaian dan penyusutan

minyak, volume udara didalam konservator pun akan bertambah dan berkurang. Penambahan

atau pembuangan udara didalam konservator akan berhubungan dengan udara luar. Agar

minyak isolasi transformator tidak terkontaminasi oleh kelembaban dan oksigen dari luar,

maka udara yang akan masuk kedalam konservator akan difilter melalui silicagel.

[image:45.612.150.491.103.356.2] [image:45.612.241.357.527.677.2]

(46)

Untuk menghindari agar minyak trafo tidak berhubungan langsung dengan udara luar, maka

saat ini konservator dirancang dengan menggunakan brether bag/rubber bag, yaitu sejenis

[image:46.612.114.524.198.329.2]

balon karet yang dipasang didalam tangki konservator.

Gambar 2.18 Kontruksi Kosenvator dengan Rubber Bag

2.3.5 Minyak & Kertas Isolasi

Minyak isolasi pada transformator berfungsi sebagai media isolasi, pendingin dan

pelindung belitan dari oksidasi. Minyak isolasi trafo merupakan minyak mineral yang secara

umum terbagi menjadi tiga jenis, yaitu parafinik, napthanik dan aromatik. Antara ketiga jenis

minyak dasar tersebut tidak boleh dilakukan pencampuran karena memiliki sifat fisik maupun

(47)

Gambar

Didalam standar IEC 60422 telah dicantumkan parameter

batasan-batasan minimum untuk minyak isolasi yang baru dimasukan kedalam peralatan

[image:47.612.87.515.422.711.2]

sebelum energize.

Tabel 2.1 Batasan Nilai Parameter Minyak Isolasi yang Baru Dimasu Peralatan Sebelum Dilakukan Proses Energize

Kertas isolasi berfungsi sebagai isolasi, pemberi jarak, dan memiliki kemampuan mekanis.

Gambar 2.19 Minyak Isolasi Transformator

Didalam standar IEC 60422 telah dicantumkan parameter-parameter minyak isolasi dengan

batasan minimum untuk minyak isolasi yang baru dimasukan kedalam peralatan

.1 Batasan Nilai Parameter Minyak Isolasi yang Baru Dimasu Peralatan Sebelum Dilakukan Proses Energize

solasi berfungsi sebagai isolasi, pemberi jarak, dan memiliki kemampuan mekanis. parameter minyak isolasi dengan

batasan minimum untuk minyak isolasi yang baru dimasukan kedalam peralatan

.1 Batasan Nilai Parameter Minyak Isolasi yang Baru Dimasukan Kedalam

(48)

Gambar 2.20 Tembaga yang Dilapisi Kertas Isolasi

2.3.6 Pendingin

Sebagai instalasi tenaga listrik yang dialiri arus maka pada transformator akan terjadi

panas yang sebanding dengan arus yang mengalir serta temperatur udara disekeliling

transformator tersebut. Jika temperatur luar cukup tinggi dan beban transformator juga tinggi

maka transformator akan beroperasi dengan temperatur yang tinggi pula. Untuk mengatasi hal

tersebut transformator perlu dilengkapi dengan sistim pendingin yang bisa memanfaatkan sifat

alamiah dari cairan pendingin dan dengan cara mensirkulasikan secara teknis, baik yang

menggunakan sistem radiator, sirip-sirip yang tipis berisi minyak dan dibantu dengan

hembusan angin dari kipas-kipas sebagai pendingin yang dapat beroperasi secara otomatis

berdasarkan pada setting rele temperatur dan sirkulasi air yang bersinggungan dengan pipa

minyak isolasi panas.

[image:48.612.118.481.107.220.2]

(49)

Minyak isolasi transformator selain merupakan media isolasi juga berfungsi sebagai

pendingin. Pada saat minyak bersirkulasi, panas yang berasal dari belitan akan dibawa oleh

minyak sesuai jalur sirkulasinya dan akan didinginkan pada sirip – sirip radiator. Adapun

proses pendinginan ini dapat dibantu oleh adanya kipas dan pompa sirkulasi guna

(50)

Gambar 2.21 Radiator

2.3.7 Tap Changer

Tap changer merupakan peralatan bantu pada transformator yang digunakan untuk

mengatur tegangan keluaran yang sesuai dengan kebutuhan. Tap changer transformator terdiri

dari dua jenis yaitu:

1. Off Load Tap Changer

Tipe tap changer yang dapatberoperasihanyapadasaatkeadaantidakberbeban.

Tipe off load tap changer hanyabisadioperasikansecara manual.

2. On Load Tap Changer

Tipe tap changer yang dapat beroperasi pada saat keadaan berbeban. Tipe on

[image:50.612.180.427.105.367.2]

(51)

[image:51.612.100.504.165.432.2]

Data tap changer dapat di lihat padaTabel 2.3.

Tabel 2.3 Data Tap Changer Transformator Daya

High Voltage

VOLTAGE CURRENT A

SELECTOR _TAPPING POSITION TAPPING

% V R S T

+5,0 315000 476,5 A2-A3 B2-B3 C2-C3 I

+2,5 307500 488,2 A3-A4 B3-B4 C3-C4 II

RATE 300000 500,4 A4-A5 B4-B5 C4-C5 III

-2,5 292500 513,2 A5-A6 B5-B6 C5-C6 IV

-5,0 285000 526,7 A6-A7 B6-B7 C6-C7 V

LOW VOLTAGE

VOLTAGE (V) CURRENT (A)

15750 9530,8

Tap changer terdiri dari :

 Selector Switch

 Diverter Switch

 Tahanan transisi

Dikarenakan aktifitas tap changer lebih dinamis dibanding dengan belitan utama dan inti besi,

maka kompartemen antara belitan utama dengan tap changer dipisah. Selector switch

merupakan rangkaian mekanis yang terdiri dari terminal terminal untuk menentukan posisi tap

(52)

melakukan kontak atau melepaskan kontak dengan kecepatan yang tinggi. Tahanan transisi

merupakan tahanan sementara yang akan dilewati arus primer pada saat perubahan tap.

Gambar 2.22 OLTC pada Transformator 1. Kompartemen Diverter Switch

2. Selektor Switch

Media pendingin atau pemadam proses switching pada diverter switch yang dikenal sampai

saat ini terdiri dari dua jenis, yaitu media minyak dan media vaccum. Jenis pemadaman dengan

media minyak akan menghasilkan energi arcing yang membuat minyak terurai menjadi gas

C2h2 dan karbon sehingga perlu dilakukan penggantian minyak pada periode tertentu.

Sedangkan dengan metoda pemadam vacum proses pemadaman arcing pada waktu switching

[image:52.612.140.459.159.373.2]

(53)

[image:53.612.103.509.103.333.2]

(a) (b)

Gambar 2.23. Kontak Switching pada Diverter Switch (a). Media pemadam Arcing Menggunakan Minyak, (b). Media Pemadam Arcing Menggunakan Kondisi Vacum

2.3.8 Indikator

Pada transformator terdapat indiator yang digunakan untuk mengawasi transformator

selama beroperasi. Beberapa indikator yang terdapat pada transformator yaitu:

a. Temperatur minyak.

Temperatur minyak digunakan untuk mengetahui besar suhu panas yang di

alami minyak transformator. Temperatur minyak juga berfungsi sebagai indikator untuk

menghentikan sistem pendingin ONAF.

b. Temperatur belitanTemperatur minyak digunakan untuk mengetahui besar suhu

panas yang di alami belitan transformator. Temperatur belitan juga berfungsi sebagai indikator

(54)

2.3.9 NGR (Neutral Grounding Resistant)

Salah satu metoda pentanahan adalah dengan menggunakan NGR. NGR adalah sebuah tahanan yang dipasang serial dengan neutral sekunder pada transformator sebelum terhubung ke ground/tanah. Tujuan dipasangnya NGR adalah untuk mengontrol besarnya arus gangguan yang mengalir dari sisi neutral ke tanah.

Ada dua jenis NGR, Liquid dan Solid 1. Liquid

Berarti resistornya menggunakan larutan air murni yang ditampung didalam bejana dan ditambahkan garam (NaCl) untuk mendapatkan nilai resistansi yang diinginkan.

2. Solid

[image:54.612.111.487.375.541.2]

Sedangkan NGR jenis padat terbuat dari Stainless Steel, FeCrAl, Cast Iron, Copper Nickel atau Nichrome yang diatur sesuai nilai tahanannya.

(55)

Gambar 2.24 b. NGR (Neutral Grounding Resistance)

2.4 Rugi-Rugi & Efisiensi Transformator

[image:55.612.108.491.105.361.2] [image:55.612.102.500.436.659.2]

(56)

Rugi-rugi daya transformator berupa rugi inti atau rugi besi dan rugi tembaga yang

terdapat pada kumparan primer maupun kumparan sekunder. Untuk memperkecil rugi-rugi

tembaga harus diambil kawat tembaga yang penampangnya cukup besar untuk mengalirkan

arus listrik yang diperlukan. Pada keadaan tanpa beban, besarnya daya adalah :

= cos ……….…………...……...(2.3)

Dimana cos = faktor kerja

Dari Persamaan (2.3) diatas juga didapat

S=V.I

Maka

cos =

₍( ₎)

………..………...……

(2.4)

2.4.1 Rugi Tembaga ( Pcu )

Rugi tembaga adalah rugi yang disebabkan karena adanya arus beban yang mengalir

pada kawat tembaga. Besarnya rugi tembaga yang dihasilkan adalah sebesar:

=

………...………...……….(2.5)

Karena arus beban berubah-ubah, maka rugi tembaga juga tidak konstan, bergantung

pada beban. Besarnya rugi-rugi tembaga pada setiap perubahan beban dapat ditentukan dengan

persamaan:

=

×

………..………..(

2.6)

Keterangan:

Pt2 = Rugi-rugi tembaga pada saat pembebanan tertentu.

(57)

S2 = Beban yang dioperasikan.

S1 = Nilai pengenal.

2.4.2 Rugi Besi ( Pi)

Sedangkan untuk rugi-rugi inti (rugi besi) dalam keadaan normal selalu konstan tidak

tergantung terhadap besarnya perubahan beban dan rugi ini dapat dikelompokkan dalam dua

bagian yaitu :

a. Rugi Histeresis (Ph)

Rugi ini akibat dari inti besi menerima fluksi bolak-balik, yang dinyatakan dengan

persamaan :

=

. .

.

………..…..………..

_(2.7)

Keterangan:

Ph = Rugiaruspusar [w/kg]

kh = Konstanta material inti

f = frekuensi [Hz]

Bmax = Nilai puncak medan magnet [T]

b. Rugi Eddy Current(Pe)

Rugi Eddy Current terjadinya disebabkan arus pusar pada inti besi. Dapat

dinyatakan dengan persamaan berikut ini:

=

. .

………..…..…………...(

2.8)

Keterangan:

Pe = Rugiaruspusar [w/kg]

(58)

f = frekuensi [Hz]

Bmax= Nilaipuncakmedan magnet [T]

2.5 Efisiensi Transformator

Efisiensi menunjukkan tingkat keefisienan kerja suatu peralatan dalam hal ini

transformator yang merupakan perbandingan rating output (keluaran) terhadap input (masukan)

dan dinyatakan dengan persamaan dibawah ini :

η =

P

× 100%

η =

_∑

× 100%

………..……(2.9)

Keterangan:

Pin = Daya input transformator

Pout = Daya output transformator

∑rugi-rugi = Pcu + Pi

Jika misalkan daya keluaran adalah dan rugi-rugi adalah rugi besi (Pi)

sedangkan rugi tembaga (Pcu) dinyatakan dengan I2 R2ek, maka efisiensi dapat dinyakan:

η = _{V I COS Ф + V R}V I COS Ф _{+ P}

Dengan dibagi I2 maka didapat:

η = V COS Ф

V COS Ф + V R + PI

(59)

d

dl = I R +

P

I = 0

Jadi _R ₌

P = I R

= P

………..………...….(2.10)

Artinya:

Untuk beban tertentu, efisiensi maksimum terjadi ketika rugi tembaga=rugi inti.

2.6 Transformator Tiga Fasa

2.6.1 Hubungan Belitan Transformator Tiga Fasa

Setiap sisi primer atau sisi sekunder transformator tiga fasa dapat dihubungkan menurut

tiga cara yaitu:

a. Hubungan Bintang

b. Hubungan Delta

(60)

2.6.1.1 Hubungan Bintang

Pada hubungan bintang dari ketiga kumparan dihubungkan apa yang dinamakan titik

bintang. Arus transformator tiga fasa dengan kumparan yang dihubungkan secara bintang yaitu

I_A, I_B, dan I_Cyang masing-masing fasanya beda 1200.

(a) (b)

Gambar 2.26 Transformator Hubungan Bintang 3 Fasa (a) Sisi Primer

[image:60.612.89.518.234.454.2]

(61)

2.6.1.2 Hubungan Delta

Tegangan tranformator tiga fasa dengan beban yang dihubung delta yaitu V_AB, V_BC, dan

V_CA, masing-masing berbeda sudut 120o.

(a) (b)

Gambar 2.27 Transformator Hubungan Delta 3 Fasa (a) Sisi Primer

[image:61.612.84.522.194.423.2]

(62)

2.6.1.3 Hubungan Zig-Zag

[image:62.612.77.523.128.324.2]

(63)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Transformator adalah suatu alat listrik yang digunakan untuk menaikan dan

menurunkan tegangan dalam sistem tenaga listrik. Penggunaan transformator sangat penting

dibidang kelistrikan.

Penggunaanya, transformator sangat besar peranannya. Transformator digunakan

sebagai alat penurunan tegangan (Transformator step down) dan sebagai alat penaik tegangan

(Transformator step up). Pada transformator terdapat rugi-rugi, baik rugi yang disebabkan arus

mengalir pada kawat tembaga, rugi yang disebabkan fluks bolak-balik pada inti besi, maupun

rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi yang mengakibatkan berkurangnya efisiensi

pada transformator.

Pada tugas akhir ini, penulis berusaha membandingkan antara daya keluaran (output)

dengan daya masukan (input), dimana besar kecilnya efisiensi yang dihasilkan transformator

dipengaruhi besar kecilnya pembebanan. Efisiensi juga dipengaruhi oleh rugi-rugi yang terdapat

pada transformator.

Rugi-rugi yang terdapat pada transformator adalah rugi-rugi inti dan rugi-rugi tembaga,

rugi rugi pada transformator ini menyebabkan perbedaan daya masukan dan daya keluaran,

semakin besar rugi-rugi yang dihasilkan pada transformator maka akan semakin besar daya

(64)

1.2 Perumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh perubahan beban terhadap daya output transformator daya.

2. Bagaimana pengaruh perubahan beban terhadap rugi-rugi transformator daya.

3. Bagaimana pengaruh perubahan beban terhadap efisiensi transformator daya.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penulisan ini adalah sebagai berikut:

1. Mengetahui pengaruh perubahan beban terhadap daya output transformator daya.

2. Mengetahui besarnya rugi-rugi terhadap pembebanan pada transformator.

3. Mengetahui efisiesi transformator daya untuk setiap perubahan beban.

1.4 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat penelitian dari penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

Manfaat yang diharapkan dari tugas akhir ini adalah dengan adanya penelitian ini,

untuk mengetahui efisiensi transformator daya untuk setiap perubahan beban sehingga

dapat menentukan setting alat proteksi pada transformator daya tersebut.

1.5 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dari penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Besar daya output yang dihasilkan oleh transformator saat beban tertinggi dan terendah.

2. Rugi-rugi yang dihasilkan tranasformator pada saat beban tertinggi dan terendah.

(65)

1.6 Metodologi Penulisan

1. Studi Literatur.

Yaitu dengan mempelajari buku-buku referensi yang tersedia darai media cetak

maupun internet dan juga ataupun cacatan kuliah yang mendukung untuk penulisan

tugas akhir ini.

2. Pengambila Data.

Adapun pengambila data dilakukan dengan mengambil data-data transformator dari

PLTU Pangkalan Susu PT.PLN (Persero).

3. Studi Bimbingan.

Yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan dosen

pembimbing yaitu Bapak Ir.Syamsul Amien, MS Teknik Elektro FT – USU, dengan

dosen-dosen bidang Konversi Energi Listrik, dan teman–teman sesama mahasiswa.

1.7 Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika pembahasan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang masalah,

tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metode dan sistematika

penulisan.

BAB II TRANSFORMATOR

Bab ini membahas tentang transformator secara umum, konstruksi, prinsip kerja,

karakteristik, transformator tanpa beban maupun berbeban dan teori-teori yang

mendukung dalam masalah tugas akhir ini.

(66)

Bab ini menerangkan keadaan umum transformator di PLTU Pangkalan Susu dan

data-data yang diperlukan untuk perhitungan efisiensi transformator.

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tetang kesimpulan dan saran dari hasil perhitungan dari data-data

(67)

PENGARUH PERUBAHAN BEBAN TERHADAP EFISIENSI

TRANSFORMATOR DAYA DI PLTU PANGKALAN SUSU

PT. PLN (PERSERO)

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PT. PLN (PERSERO)

ntuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

OLEH:

ANGGA HIMAWAN

NIM: 110402001

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2016

(68)

(69)

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

(70)

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

FT-USU 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,

(71)

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

(72)

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

(73)

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

(74)

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

(75)

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

4.2 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

(76)

[image:76.612.88.517.115.740.2]