TUGAS AKHIR
“ANALISIS PERBANDINGAN EFISIENSI TRANFORMATOR TIGA
FASA DENGAN BELITAN TERSIER DAN TRANSFORMATOR TIGA
FASA TANPA BELITAN TERSIER”
(Aplikasi pada Gardu Induk Mabar PT PLN (Persero) )
Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) di
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi
Oleh:
ALEXANDER B. HUTAJULU NIM : 120402115
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
Abstrak
Transformator biasanya terdiri atas belitan primer dan belitan sekunder.
Adanya belitan tersier pada suatu transformator tentunya memberi pengaruh
kepada transformator tersebut terutama pada efisiensinya. Oleh karena itu dalam
Tugas Akhir ini dibandingkan besar nilai efisiensi transformator tiga fasa dengan
belitan tersier dan transformator tiga fasa tanpa belitan tersier. Dimana nilai
efisiensi dari transformator diperngaruhi oleh rugi-rugi yang terdapat pada
transformator tersebut. Dari hasil penelitian diperoleh nilai efisiensi rata-rata pada
transformator dengan belitan tersier saat beban tertinggi siang 99.322%, beban
tertinggi malam 99.334%, beban terendah siang 99.134%, beban terendah malam
99.137%,sedangkan pada transformator tanpa belitan tersier saat beban tertinggi
siang 99.308%, beban tertinggi malam 99.303%, beban terendah siang 99.106%,
beban terendah malam 99.115%. Hal ini dipengaruhi oleh belitan ketiga
transformator yang terhubung delta dimana mampu mengatasi kekurangan yang
terdapat pada transformator yang terhubung wye-wye.
Kata kunci :Trafo dengan belitan tersier, Trafo tanpa belitan tersier,
ii
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala kasih,
anugrah dan berkat yang tak terbatas diberikan bagi penulis sehingga penulis bisa
menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Adapun tujuan penulisan Tugas
Akhir ini adalah untuk memenuhi syarat kurikulum Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dalam menyelesaikan program studi
Strata Satu (S-1).
Selama masa kuliah sampai penyusunan TugasAkhir ini, penulis banyak
memperoleh bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala
ketulusan dan kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua Orang Tua Penulis, Jhon Piter Hutajulu dan Magdalena Hutagaol
serta keluarga penulis, atas segala kesabaran, dukungan dan doa-doanya.
2. Bapak Ir. Raja Harahap, M.T selaku Dosen Pembimbing Penulis yang telah
banyak membantu penulis Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Hendra Zulkarnaen selaku Dosen Wali Penulis yang telah banyak
membimbing dan membantu selama masa kuliah sampai penyusunan
Tugas Akhir ini.
4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Rahmat Fauzi, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
6. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh
Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU.
7. Bapak Nizrun, Selaku Suvervisor Gardu Induk Mabar PT PLN (Persero)
8. Manta Damanik yang selalu ikhlas dan sabar memberikan bantuannya.
9. Keluarga kecilku: Bang Gomos Hasibuan, Kak Drayeni Haloho, Jefry
Sumbayak, Kaleb Sianipar, Clinton Pardosi, Adi Sinaga, Ray Sitanggang,
Johannes Manik, Kevin Arion
10. Adik-adik ku: Raymond S Bangun, Reylan Bangun, Ricky Suhery, Marvin
Sitepu, Harun Abdullah, Christoper Ginting, dan teman-teman Taekwondo
Sibayak
11. Teman seperjuangan di UKM Taekwondo USU : Jhon Sipayung, Daniel
Hutabarat, Adelin, Al Ain Surbakti, Benny Pasaribu, Dhanaschandra, Doni
Christopel, Jesper Arios, M. Yudha, Ruben Zepanya, Willy Tanjung serta
rekan lainnya
12. Koresy Siregar, Guardo Sihombing, Gomgom Sihombing, Elius Sibarani,
Dion Simamora, Yudi Iriandi
13. Seluruh rekan-rekan Teknik Elektro 2012 yang tak dapat disebutkan satu
per satu.
Penulis juga sangat menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak
kekurangannya. Untuk itu, dengan penuh kerendahan hati, penulis mengharapkan
saran dan kritik dari pembaca untuk melengkapi Tugas Akhir ini.
Akhirnya saya berharap agar Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Januari 2016
iv
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penulisan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Manfaat Penulisan ... 3
1.6 Metode Penulisan ... 3
1.7 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TRANSFORMATOR ... 5
2.1Umum ... 5
2.2 Konstruksi Transformator ... 5
2.2.1 Inti Besi. ... 6
2.2.2 Winding/Kumparan ... 6
2.2.3 Bushing ... 6
2.2.4Tangki Konservator ... 7
2.2.5 Minyak dan Kertas Isolasi ... 7
2.2.6Pendingin ... 8
2.2.7Tap Changer... 9
2.2.8Indikator ... 10
2.2.9NGR (Netral Ground Resistance) ... 11
2.3Tipe Konstruksi Transformator ... 11
2.3.1 Transformator Tipe Inti (Core form) ... 12
2.3.2 Transformator Tipe Cangkang (Shell form) ... 13
2.4Prinsip Kerja Transformator ... 13
2.5 Rangkaian Ekivalen Transformator ... 14
2.6 Transformator Tanpa Beban ... 17
2.7 Transformator Dengan Beban ... 18
2.8 Transformator Tiga Fasa ... 19
2.8.1 Konstruksi Transformator Tiga Fasa. ... 20
2.8.1.1 Konstruksi Dengan Menggunakan 3 Buah Transformator 1 Fasa ... 20
2.8.1.2 Konstruksi Dengan Menggunakan 3 Buah Belitan dan 1 Inti Besi ... 21
2.9 Hubungan Belitan Transformator ... 21
2.9.1 Transformator Tiga Fasa Tanpa Belitan Tersier (Primer-Sekunder) .... 22
2.9.2 Transformator Tiga fasa Hubungan Khusus ... 28
2.9.3 Transformator Multibelitan... 29
2.10 Rugi-rugi dan Efisiensi Transformator Tiga Fasa ... 33
BAB III METODE PENELITIAN ... 39
vi
3.3 Pelaksanaan Penelitian ... 39
3.4 Variabel Yang Diamati ... 39
3.5 Prosedur Penelitian ... 40
3.6 Transformator Daya di Gardi Induk Mabar PT PLN (Persero) ... 40
3.6.1 Single Line Diagram Gardu Induk Mabar PT PLN (Persero) ... 41
3.6.2 Transformator Daya 2 (Transformator Dengan Belitan Tersier) ... 42
3.6.3 Transformator Daya 3 (Transformator Tanpa Belitan Tersier) ... 43
3.7 Data Pembebanan Transformator Daya 2 ... 44
3.7.1 Data Pembebanan Tertinggi Siang ... 44
3.7.2 Data Pembebanan Terendah Siang ... 45
3.7.3 Data Pembebanan Tertinggi Malam ... 46
3.7.4 Data Pembebana Terndah Malam ... 47
3.8 Data Pembebanan Transformator Daya 3 ... 48
3.8.1 Data Pembebanan Tertinggi Siang ... 48
3.8.2 Data Pembebanan Terendah Siang ... 49
3.8.3 Data Pembebanan Tertinggi Malam ... 50
3.8.4 Data Pembebana Terndah Malam ... 51
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 52
4.1 Umum ... 52
4.1.1 Daya Semu ... 52
4.1.2 Rugi Inti ... 53
4.1.3 Rugi Tembaga ... 53
4.1.4 Daya output ... 53
4.1.5 Efisiensi Transformator ... 54
4.1.5 Pembebanan dan Efisiensi Transformator Daya... 54
4.2 Analisa Hasil Penelitian ... 60
4.2.1 Grafik Perbandingan Daya Saat Pembebanan Terhadap Efisiensi
Dan Rugi-rugiTransformator ... 60
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 67
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konstruksi Transformator Tipe Inti ( core form) ... 12
Gambar 2.2 Transformator Tipe Cangkang (shell form) ... 12
Gambar 2.3 Skematik Diagram transformator 1 Fasa ... 13
Gambar 2.4 Gambar Rangkaian transformator Ideal ... 14
Gambar 2.5 Diagram vektor Model rangkaian Transformator Ideal ... 15
Gambar 2.6 Gambar Rangkaian Ekivaken Transformator ... 16
Gambar 2.7 Penyederhanaan Rangkaian Ekivalen Transformator ... 16
Gambar 2.8 Diagram Vektor Parameter Sekunder pada Rangkaian Primer ... 16
Gambar 2.9 Hasil Akhir Penyederhanaan Rangkaian Ekivalen Transformator ... 17
Gambar 2.10 Transformator Tanpa Beban... 17
Gambar 2.11 Ttransformator Berbeban ... 19
Gambar 2.12 Transformator Tiga Fasa dengan Menggunakan Tiga Buah Trafo Satu Fasa ... 20
Gambar 2.13 Transformator Dengan Tiga Buah Belitan Primer Tipe Cangkang ... 21
Gambar 2.14 Tiga Buah Belitan Sekunder dan Satu Inti Besin Tipe Inti ... 21
Gambar 2.15 Skema Belitan Transformator Tiga Fasa Tanpa Belitan Tersier ... 22
Gambar 2.16 Trafo Hubungan Bintang Bintang ... 24
Gambar 2.17 Trafo Hubungan Delta Delta ... 25
Gambar 2.18 Trafo Hubungan Bintang Delta ... 26
Gambar 2.19 Trafo Hubungan Delta Bintang ... 27
Gambar 2. 20 Trafo Hubungan Zig Zag... 27
Gambar 2.21 Trafo Hubungan Open Delta/ V-V ... 28
Gambar 2.22 Trafo Hubungan Open Y-Open Delta ... 29
Gambar 2.23 Hubungan Trafo Scott atau T-T ... 29
Gambar 2.24 Skema Belitan Transformator Tiga Fasa Dengan Belitan Tersier .. 31
Gambar 2.25 Diagram Trafo Dengan Belitan Tersier ... 32
Gambar 2.26 Diagram Rugi-rugi dan Efisiensi transformator ... 33
Gambar 2.27KurvaHisterisis ... 35
Gambar 3.1Diagram Alir Penelitian ... 40
Gambar 3.2 Single Line Diagram GI Mabar PT PLN (Persero) ... 41
Gambar 3.3 Rangkaian trafo Daya 2 (Trafo Dengan Belitan Tersier) ... 42
Gambar 3.4Rangkaian trafo Daya 3 (Trafo Tanpa Belitan Tersier) ... 43
Gambar 4.1 Perbandingan Daya Saat Pembebanan Terhadap Rugi-rugi dan Efisiensi TD 2 Beban tertinggi Siang... 61
Gambar 4.2 Perbandingan Daya Saat Pembebanan Terhadap Rugi-rugi dan Efisiensi TD2 Beban terendah Siang ... 61
Gambar 4.3 Perbandingan Daya Saat Pembebanan Terhadap Rugi-rugi dan EfisiensiTD 2 Beban tertinggi Malam ... 62
Gambar 4.4 Perbandingan Daya Saat Pembebanan Terhadap Rugi-rugi dan EfisiensiTD 2 Beban terendah Malam ... 62
Gambar 4.5 Perbandingan Daya Saat Pembebanan Terhadap Rugi-rugi dan EfisiensiTD 3 Beban tertinggi Siang... 63
Gambar 4.6 Perbandingan Daya Saat Pembebanan Terhadap Rugi-rugi dan EfisiensiTD 3 Beban terendah Siang ... 63
Gambar 4.7 Perbandingan Daya Saat Pembebanan TerhadapRugi-rugi dan EfisiensiTD 3 Beban tertinggi Malam ... 64
x EfisiensiTD 3 Beban Terendah Malam ... 64
Gambar 4.9 Perbandingan Efisiensi transformator Tiga Fasa Dengan Belitan
Tersier Dan Transformator Tiga Fasa Tanpa Belitan Tersier ... 65
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Batasan MinyakIsolasi yang Baru Dimasukkan Kedalam Peralatan
Sebelum Dienergize ... 7
Tabel 2.2 Macam-MacamPendinginpadaTransformator ... 9
Tabel 2.3 Data Tap Changer TransformatorDaya ... 10
Tabel 2.4 Kombinasi Sambungan Transformator ... 23
Tabel 3.1 Data Pembebanan Tertinggi Siang Transformator Daya 2 ... 44
Tabel 3.2 Data Pembebanan Terendah Siang Transformator Daya2 ... 45
Tabel 3.3 Data Pembebanan Tertinggi Malam Transformator Daya2 ... 46
Tabel 3.4 Data Pembebanan Terendah Malam Transformator Daya 2 ... 47
Tabel 3.5 Data Pembebanan Tertinggi Siang Transformator Daya 3 ... 48
Tabel 3.6 Data Pembebanan Terendah Siang Transformator Daya 3 ... 49
Tabel 3.7 Data Pembebanan Tertinggi Malam Transformator Daya 3 ... 50
Tabel 3.8 Data Pembebanan Terendah Malam Transformator Daya 3 ... 51
Tabel 4.1 Tabel Pembebanan Tertinggi Siang TD2 ... 54
Tabel 4.2 Tabel Pembebanan Terendah Siang TD2 ... 55
Tabel 4.3 Tabel Pembebanan Tertinggi Malam TD2... 56
Tabel 4.4 Tabel Pembebanan Terendah Malam TD2 ... 56
Tabel 4.5 Tabel Pembebanan Tertinggi Siang TD3 ... 57
Tabel 4.6Tabel Pembebanan Terendah Siang TD3... 58
Tabel 4.7 Tabel Pembebanan Tertinggi Malam TD3... 59
xii Belitan Tersier Dan Transformtor Tiga Fasa Tanpa Belitan Tersier ... 64
