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.
- Daya aktif pada system.
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
kemudian dialirkan kekonsumen melalui saluran transmisi 275 kV. Pada PLTU Pangkalan
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 %
Pada Gambar 3.1 dibawah ini terlihat trafo daya 1 (TD 1) yang terpasang pada PLTU
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 %
Pada Gambar 3.2 dibawah ini terlihat trafo daya 2 (TD 2) yang terpasang pada
PLTU Pangkalan Susu.
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
3.7.2 Data pembebanan Tertinggi Malam
Tabel 3.2 Pembebanan Tertinggi Malam TD 1
3.7.3 Data pembebanan Terendah Siang
Tabel 3.3 Pembebanan Terendah Siang TD 1
Tanggal Tegangan Daya Data Arus
3.7.4 Data pembebanan Terendah Malam
Tabel 3.4 Pembebanan Terendah Malam TD 1
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
Tanggal Tegangan Daya Data Arus
3.8.2 Data pembebanan Tertinggi Malam
Tabel 3.6 Pembebanan Tertinggi Malam TD 2
Tanggal Tegangan Daya Data Arus
Tabel 3.7 Pembebanan Terendah Siang TD 2
3.8.4 Data pembebanan Terendah Malam
Tabel 3.8 Pembebanan Terendah Malam TD 2
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.
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:
= ×
= 165500260000 × 220 = 89,13
Rugi total = Rugi inti + Rugi tembaga = 38 KW + 89,13 KW = 127,13 KW
Maka, efisiensi dapat dihitung
η
=+
∑
× 100%η
= 111000111000 + 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
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
TGL Tegangan Arus Aktif Daya Semu Daya Cos φ Pcu Rugi total Efisiensi
(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
4.1.4.3 Data Pembebanan dan Efisiensi Terendah Siang
Tabel 4.3 Pembebanan terendah siang TD 1
TGL Tegangan Arus Aktif Daya Semu Daya Cos φ Pcu Rugi total Efisiensi
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
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
TGL Tegangan Arus P S Cos φ Pcu Rugi total Efisiensi
Efisiensi rata-rata adalah: 99,86%
4.1.5.2 Data Pembebanan dan Efisiensi Tertinggi Malam
Tabel 4.6 Pembebanan tertinggi malam TD 2
TGL Tegangan Arus Aktif Daya Semu Daya Cos φ Pcu Rugi total Efisiensi
4.1.5.3 Data Pembebanan dan Efisiensi Terendah Siang
Tabel 4.7 Pembebanan terendah siang TD 2
TGL Tegangan Arus P S Cos φ Pcu Rugi total Efisiensi
Efisiensi rata-rata adalah: 99,86%
4.1.5.4 Data Pembebanan dan Efisiensi Terendah Malam
Tabel 4.8 Pembebanan terendah malam TD 2
TGL Tegangan Arus P S Cos φ Pcu Rugi total Efisiensi
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
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
P(MW) Beban Tertinggi Malam Efisiensi %
108 107 107
99,89 99,89 99,89
99,90 99,90 99,89 99,88 99,87 99,89 99,89
90
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
115 115 114
99,88 99,87 99,89 99,90 99,87 99,87 99,85 99,86 99,84 99,87
90
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
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
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
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
P(MW) Beban Terendah Malam
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
P(MW) Pembebanan Tertinggi Siang
Rugi Total (kW) Pembebanan Tertinggi siang
112 111 114 117 112 117 117 117 117 108 132,27
169,49 158,53 160,43
0
P(MW) Pembebanan Tertinggi Malam
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
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
P(MW) Pembebanan Terendah Malam
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
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
P(MW) Pembebanan Tertinggi Malam
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
297,51 299,09 319,17
251,32
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
P(MW) Pembebanan Terendah Malam
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
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 -
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.
2. Perawatan kepada transformator harus terus dilakukan secara berkala sesuai yang
telah ditetapkan oleh pabrikan agar transformator tetap berfungsi sebagaimana
