Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
TUGAS AKHIR
STUDI PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
BERDASARKAN JATUH TEGANGAN
(Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota)
OLEH :
NIM : 05 0402 009
BASTANNA ERLAYAS BANGUN
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
ABSTRAK
Sistem distribusi adalah sistem tenaga listrik yang menyalurkan energi listrik
dari pembangkit sampai ke konsumen dalam sekala tegangan menengah sampai
dengan tegangan rendah. Dimana dalam penyaluran energi listrik diperlukan jarak
yang cukup jauh dari GI (Gardu Induk) untuk sampai pada konsumen atau
pelanggan, ditambah dengan dalam penyalurannya diperlukan arus yang cukup besar,
sehingga terdapat regulasi tegangan yang cukup besar sepanjang saluran sampai
menuju konsumen. Pada kenyataannya terdapat transformator distribusi yang
jaraknya cukup jauh dari GI (Gardu Induk) sehingga terjadi tegangan jatuh (drop
voltage) yang sampai pada sisi primer transformator distribusi lebih dari yang
diijinkan. Oleh sebab itu diperlukan penataan ulang dari segi panjang saluran sistem
distribusi primer dengan mengatur penempatan transformator distribusi agar kinerja
transformator menjadi lebih baik.
Pada tugas akhir ini akan membahas pengaruh panjang saluran distribusi
primer terhadap tegangan jatuh dan rugi-rugi daya yang dimulai dari GI (Gardu
Induk) Paya Geli sampai pada transformator distribusi pada PT.PLN (Rayon Medan
Kota). Dan untuk tegangan jatuh pada saluran distribusi primer lebih dari yang
diijinkan, dianalisa kembali penempatan transformator distribusi sehingga kinerja
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala
kasih karunia, pengetahuan, dan tuntunannya selama Penulis melaksanakan studi
hingga terselesaikannya tugas akhir ini
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi Penulis untuk memperoleh
gelar Sarjana Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatra Utara.
Adapun judul tugas akhir ini adalah :
STUDI PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
BERDASARKAN JATUH TEGANGAN
Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, Penulis
banyak memperoleh bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu,
dengan penuh ketulusan hati, Penulis mengucapkan banyak terimakasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Orangtua tercinta, baik yang telah Tuhan panggil yaitu Ir.T.R. Bangun dan
yang masih tetap bersama Penulis hingga saat ini yaitu Ir.L. br Sembiring
yang selalu memberikan dukungan, perhatian dan doa yang tak
henti-hentinya selama hidup Penulis.
2. Kakakku dr.Trisna Dewi br Bangun, abangku Morgan Bangun,S.P, dan
Mahabrata Bangun,S.T yang selalu memberikan dukungan dan cinta yang
tulus selalu.
3. Bapak Prof.Dr.Ir.Usman Baafai selaku Ketua Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Rahmad Fauzi,ST,MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro,
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
5. Bapak Ir.Panusur SML. Tobing selaku Dosen Pembimbing Penulis yang telah
meluangkan waktu dan tempat untuk membimbing dan membantu Penulis
menyelesaikan tugas akhir ini.
6. Bapak Ir.Sumantri Zulkarnain selaku Dosen Wali Penulis selama
menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera Utara yang juga banyak
memberi inspirasi, masukan dan dorongan spiritual kepada Penulis dalam
menyelesaikan studi di Departemen Teknik Elektro FT-USU.
7. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU
yang tidak dapat Penulis sebutkan satu per satu.
8. Bapak Kasman Goci selaku Manajer SDM dan Organisasi PT.PLN (Persero)
Wilayah Sumatera Utara yang memberikan ijin kepada Penulis untuk
mengadakan riset di PT.PLN (Persero) Rayon Medan Kota.
9. Bapak Ferry selaku mentor Penulis di PT.PLN (Persero) Rayon Medan Kota
yang memberikan bantuan berupa data-data yang dibutuhkan dalam tugas
akhir, selama pengerjaan tugas akhir berlangsung.
10. Teman satu kelompokku di UKM KMK UP FT-USU, B’Teta, B’Mue,
K’Marta, Roy, Budi, Christina, dan Lemuel.
11. Semua rekan-rekan di Fakultas Teknik Elektro USU terutama angkatan 2005
yang telah banyak memberi masukan dan arahan dalam hidup dan
perkuliahan Penulis.
12. Teman yang telah memberi banyak masukan kepada Penulis selama penulis
kuliah yaitu K’Hana, Kristina, dan Icha.
13. Teman-teman di UKM UP FT-USU dan teman-teman yang lainnya yang
tidak dapat Penulis sebut satu per satu, yang membantu Penulis selama dalam
perkuliahan.
14. Semua orang yang tidak dapat disebutkan satu per satu, Penulis mengucapkan
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna,
untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi
penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini
bermanfaat bagi Pembaca.
Medan, Oktober 2009
Bastanna Erlayas Bangun
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
DAFTAR ISI
Abstrak ... i
Kata Pengantar ... ii
Daftar Isi ... v
Daftar Gambar ... ix
Daftar Tabel ... xi
BAB I PENDAHULUAN I. 1 Latar Belakang ... 1
I. 2 Tujuan Penulisan ... 2
I. 3 Batasan Masalah ... 2
I. 4 Metode Penulisan ... 3
I. 5 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II SISTEM DISTRIBUSI II.1 Umum ... 6
II. 2 Distribusi Primer ... 8
II.2.1 Sistem Radial ... 9
II.2.2 Sistem Lup... 11
II.2.2.1 Sistem Lup Terbuka (Open Loop) ... 11
II.2.2.2 Sistem Lup Tertutup (Closed Loop) ... 12
II.2.3 Sistem Jaringan Primer ... 13
II.2.4 Sistem Spindel ... 14
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
II.3.1 Pelayanan Dengan Transformator Sendiri ... 17
II.3.2 Penggunaan Satu Transformator Untuk Sejumlah Pemakai ... 17
II.3.3 Bangking Sekunder ... 18
II.3.4 Jaringan Sekunder ... 19
II.4 Gardu Distribusi ... 22
II.5 Sistem Tiga Phasa ... 23
II.5.1 Sistem Y Dan Delta ... 25
II.5.2 Beban Seimbang Terhubung Delta ... 25
II.5.3 Beban Seimbang Terhubung Y ... 26
II.5.4 Daya Dalam Sistem Tiga Phasa ... 27
II.6 Losses Pada Jaringan Distribusi... 28
II.6.1 Losses Pada Penghantar Phasa ... 29
II.6.2 Losses Akibat Beban Tidak Seimbang ... 29
II.6.3 Losses Pada Sambungan Tidak Baik ... 30
BAB III PENINJAUAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI PADA SISTEM DISTRIBUSI III.1 Umum ... 31
III.2 Prinsip Kerja Transformator ... 32
III.2.1 Keadaan Transformator Tanpa Beban ... 33
III.2.2 Keadaan Transformator Berbeban ... 37
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
III.3.1 Rugi Tembaga ( Pcu ) ... 39
III.3.2 Rugi Besi ( Pi ) ... 39
III.4 Konstruksi Transformator ... 40
III.4.1 Kontruksi Transformator Tiga Phasa ... 40
III.4.2 Kontruksi Transformator Tiga Phasa ... 42
III.5 Spesifikasi Umum Tegangan Primer Transformator Distribusi ... 47
III.6 Spesifikasi Umum Tegangan Sekunder Transfomator Distribusi ... 48
III.7 Spesifikasi Umum Penyadapan (Taping) Transformator Distribusi ... 49
III.8 Spesifikasi Umum Daya Pengenal Transformator Distribusi ... 49
III.9 Spesifikasi Umum Rugi-Rugi Transformator Distribusi... 50
III.10 Regulasi Tegangan Transformator Distribusi ... 51
III.11 Efisiensi Transformator Distribusi ... 52
BAB IV ANALISA PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI BERDASARKAN JATUH TEGANGAN PADA SISI 20 KV IV.1 Umum ... 54
IV.2 Persamaan Yang Digunakan Dalam Perhitungan ... 55
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
IV.2.2 Perhitungan Resistansi Dan Induktansi Keseluruhan
Dari Saluran Primer Yang Menuju Transformator ... 56
IV.2.3 Perhitungan Jatuh Tegangan Pada Jaringan Distribusi Primer ... 56
IV.2.4 Perhitungan Losses Pada Jaringan Distribusi Primer ... 57
IV.2.5 Perhitungan Persentase Drop Voltage Pada Saluran Distribusi Primer ... 58
IV.2.6 Perhitungan Besar Daya Output Transformator ... 58
IV.2.7 Perhitungan Besar Efisiensi Transformator ... 58
IV.3 Metode Pengambilan Data Transformator Distribusi ... 58
IV.4 Data Hasil Ukur KVA Dan Dimensi Saluran Distribusi Primer Yang Di Salurkan Dari Gardu Induk Paya Geli Menuju PT. PLN (Rayon Medan Kota) ... 59
IV.5 Analisa Data... 66
BAB V PENUTUP V.1 Kesimpulan ... 82
DAFTAR PUSTAKA ... 83
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
Gambar 2.1 Sistem Tenaga Listrik... 8
Gambar 2.2 Skema Saluran Radial ... 10
Gambar 2.3 Penggunaan Saluran Alternatif Dengan Saklar Pindah ... 10
Gambar 2.4 Skema Rangkaian Lup Terbuka ... 12
Gambar 2.5 Skema Rangkaian Lup Tertutup ... 13
Gambar 2.6 Skema Sistem Jaringan Primer ... 14
Gambar 2.7 Skema Prinsip Sistem Spindel ... 15
Gambar 2.8 Sambungan Pemakai Besar Dengan Gardu Distribusi Tersendiri ... 17
Gambar 2.9 Penggunaan Satu Gardu Distribusi Untuk Sejumlah Pemakai ... 18
Gambar 2.10 Bangking Sekunder, Dengan Dua Gardu Distribusi Dihubungkan Juga Pada Sisi Tegangan Rendah ... 19
Gambar 2.11 Jaringan Sekunder Tegangan Rendah ... 21
Gambar 2.12 (a) Skema Gardu Distribusi Dengan Satu Transformator ... 22
Gambar 2.12 (b) Skema Gardu Distribusi Dengan Dua Transformator ... 22
Gambar 2.13 Bentuk Gelombang Pada Sistem Tiga Phasa ... 24
Gambar 2.14 Sistem Y dan Sistem Delta ... 25
Gambar 2.15 Sambungan Kabel ... 30
Gambar 3.1 Transformator Dalam Keadaan Tanpa Beban ... 33
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Keadaan Tanpa Beban ... 33
Gambar 3.3 Gambar Vektor Transformator Dalam Keadaan Tanpa Beban ... 34
Gambar 3.4 Gambar Gelombang Io Tertinggal 90o Dari V1 ... 34
Gambar 3.5 Gambar Gelombang
e
1 Tertinggal 90oDari ... 35Gambar 3.6 Transformator Dalam Keadaan Berbeban ... 37
Gambar 3.7 Rangkaian Ekivalen Transformator Dalam Keadaan Berbeban ... 37
Gambar 3.8 Blok Diagram Rugi–Rugi Pada Transformator ... 39
Gambar 3.9 Konstruksi Transformator Tiga Fasa Tipe Inti ... 40
Gambar 3.10 Transformator Tiga Fasa Tipe Cangkang ... 41
Gambar 3.11 Transformator Hubungan YY ... 43
Gambar 3.12 Transformator Hubungan Y ... 44
Gambar 3.13 Transformator Hubungan Y ... 45
Gambar 3.14 Transformator Hubungan ... 46
Gambar 3.15 Sistem Hubungan Zig-Zag (Z) ... 47
Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Arus Dengan Tegangan Jatuh ... 81
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
Tabel 3.1 Nilai Daya Pengenal Transformator Distribusi ... 50
Tabel 3.2 Nilai Rugi-Rugi Transformator Distribusi ... 50
Tabel 4.1 Konstanta Jaringan / SPLN 64 Tahun 1985 Yang
Digunakan Pada Penyulang Paya Geli... 59
Tabel 4.2 Data Saluran Penyulang G.I Paya Geli (Rayon Medan Kota) ... 60
Tabel 4.3 Data Hasil Ukur Transformator Distribusi (Rayon Medan Kota)
Pada Penyulang Paya Geli ... 61
Tabel 4.4 Analisa Data Tegangan Jatuh Pada Saluran Distribusi Primer
Dari Gardu Induk Paya Geli Sampai Pada Transformator
Distribusi (Rayon Medan Kota) Pada Saat Beban Puncak ... 68
Tabel 4.5 Data Tranformator Yang Tegangan Jatuh Pada Sisi Primer
Sebelum Mengalami Perbaikan (>5%) ... 74
Tabel 4.6 Hasil Analisa Daya Input Dan Output, Rugi-Rugi Daya Dan
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 LATAR BELAKANG MASALAH
Pusat-pusat pembangkit tenaga listrik berada jauh dari pusat beban, hal ini
mengakibatkan kerugian yang cukup besar dalam penyaluran daya listrik. Kerugian
tersebut disebabkan oleh saluran yang cukup panjang. Sehingga dalam penyaluran
daya listrik melalui transmisi maupun distribusi akan mengalami tegangan jatuh
sepanjang saluran yang dilalui.
Ditinjau dari segi panjang saluran distribusi dari gardu induk menuju
transformator distribusi maupun dari transformator distribusi ke beban yang dapat
juga menyebabkan tegangan jatuh yang cukup besar. Selain tegangan jatuh yang
semakin besar menyebabkan juga kinerja transformator distribusi tersebut kurang
maksimal. Dengan adanya kondisi tersebut diperlukan evaluasi dan perencanaan
kembali yang memperhatikan kriteria-kriteria perencanaan seperti jatuh tegangan
yang diijinkan dan kelangsungan pelayanan listrik sehingga muncul optimasi pada
jaringan yang dipakai.
Pada tugas akhir ini metode yang dipakai adalah dengan menganalisa dan
menghitung nilai losses dan tegangan jatuh (drop voltage) pada suatu feeder. Lalu
disesuaikan dengan perhitungan berdasarkan tegangan jatuh yang diijinkan PLN.
Maka untuk mendapatkan tegangan jatuh yang cukup kecil dan sesuai dengan yang
diijinkan PLN, diperlukan suatu jarak yang sesuai dalam penempatan transformator
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
I.2 TUJUAN PENULISAN
Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Memperdalam pengetahuan tentang pengaruh panjang saluran dengan
tegangan jatuh pada saluran distribusi, dan salah satu cara mengurangi
tegangan jatuh pada saluran distribusi yaitu dengan penentuan letak
penempatan transformator.
2. Mengoptimalkan kinerja transformator distribusi dengan membuat tegangan
jatuh pada saluran distribusi primer tidak terlalu besar dan sesuai dengan yang
diijinkan oleh PT.PLN (Persero).
I.3 BATASAN MASALAH
Agar tujuan penulisan tugas akhir ini sesuai dengan yang diharapkan
serta terarah pada judul dan bidang yang telah disebutkan diatas, maka
penulis membatasi permasalahan yang akan dibahas,
1. Membahas tegangan jatuh pada saluran sistem distribusi primer
hanya dilihat dari panjang saluran distribusi primer dari gardu
induk sampai pada transformator distribusi.
2. Tegangan jatuh yang dibahas hanya pada saluran GI. Paya Geli
yang menuju kawasan PT.PLN (Persero) Rayon Medan Kota.
3. Tidak membahas tegangan jatuh pada sisi saluran distribusi
sekunder.
4. Tidak membahas masalah ketidakseimbangan beban.
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
I.4 METODE PENULISAN
Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menerapkan
beberapa metode studi diantaranya :
1. Studi literatur
yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik tugas
akhir ini dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau
di perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, internet dan
lain-lain.
2. Studi lapangan
yaitu dengan melaksanakan pengambilan data hasil ukur
transformator yang terdapat sepanjang saluran primer sistem distribusi
yang berasal dari GI.Paya Geli yang menuju transformator distribusi
yang menjadi kawasan PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota.
3. Studi bimbingan
yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan
dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Departemen
Teknik Elektro USU, dan teman-teman sesama mahasiswa .
I.5 SISTEMATIKA PENULISAN
Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Bagian ini berisikan latar belakang, tujuan penulisan, batasan
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
BAB II SISTEM DISTRIBUSI
Bab ini memberikan penjelasan mengenai gambaran sistem
distribusi secara umum. Jenis-jenis saluran distribusi baik saluran
primer maupun saluran sekunder. Serta losses yang terjadi pada
saluran sistem distribusi.
BAB III PENINJAUAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI PADA
SISTEM DISTRIBUSI
Bab ini menjelaskan tentang transformator distribusi secara
umum, sistem tiga phasa, daya dalam sistem tiga phasa, aplikasinya
pada sistem distribusi, losses pada saluran distribusi, regulasi
tegangan transformator distribusi dan efissiensi transformator
distribusi.
BAB IV ANALISA PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
BERDASARKAN JATUH TEGANGAN PADA SISI 20 KV
Bab ini menjelaskan tentang menentukan tegangan jatuh serta
rugi-rugi daya pada saluran distribusi primer dari GI. Paya Geli
sampai transformator distribusi yang menjadi kawasan PT.PLN
(Persero) Rayon Medan Kota. Dan memperbaiki penempatan lokasi
dari transformator tersebut apabila tegangan jatuh yang dihitung lebih
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
BAB V PENUTUP
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
BAB II
SISTEM DISTRIBUSI
II.1 UMUM
Awalnya tenaga listrik dihasilkan di pusat-pusat pembangkit listrik seperti
PLTA, PLTU, PLTG, PLTGU, PLTP dan PLTD dan yang lainnya, dengan tegangan
yang pada umumnya merupakan tegangan menengah (TM) 6, 11, 20 kV. Pada
umumnya pusat pembangkit tenaga listrik berada jauh dari pengguna tenaga listrik,
untuk mentransmisikan tenaga listrik dari pembangkit ini, maka diperlukan
penggunaan tegangan tinggi (TT) yaitu 70 kV, 150 kV, atau tegangan ekstra tinggi
(TET) yaitu 500 kV untuk Jawa dan 275 kV untuk Sumut. Tegangan yang lebih
tinggi ini diperoleh dengan transformator penaik tegangan (step up transformator).
Pemakaian tegangan tinggi ini diperlukan untuk berbagai alasan efisiensi,
antara lain penggunaan penampang penghantar menjadi efisien, karena arus yang
mengalir akan menjadi lebih kecil, ketika tegangan tinggi diterapkan.
Setelah saluran transmisi mendekati pusat pemakaian tenaga listrik, yang
dapat merupakan suatu daerah industri atau suatu kota. Tegangan melalui gardu
induk (GI) diturunkan menjadi tegangan menengah (TM) 20kV. Setiap gardu induk
(GI) sesungguhnya merupakan pusat beban untuk suatu daerah pelanggan tertentu,
bebannya berubah-ubah sepanjang waktu sehingga daya yang di bangkitkan dalam
pusat-pusat listrik harus selalu berubah. Perubahan daya yang dilakukan di pusat
pembangkit ini bertujuan untuk mempertahankan tenaga listrik tetap pada frekuensi
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Tegangan menengah dari gardu induk (GI) ini melalui saluran distribusi
primer, untuk disalurkan ke gardu-gardu distribusi (GD) atau pemakai tegangan
menengah (TM). Dari saluran distribusi primer, tegangan menegah (TM) diturunkan
menjadi tegangan rendah (TR) 220V/380 V melalui gardu distribusi (GD). Tegangan
rendah dari gardu distribusi disalurkan melalui saluran tegangan rendah ke konsumen
tegangan rendah.
Pada Gambar 2.1 terlihat jelas bahwa arah mengalirnya enegi listrik berawal
dari pusat tenaga listrik melalui saluran-saluran transmisi dan distribusi dan sampai
pada instalasi pemakai yang merupakan unsur utilisasi.
Keterangan Gambar 2.1 :
TR = Tegangan Rendah
TM = Tegangan Menengah
TT = Tegangan Tinggi
TET = Tegangan Ekstra Tinggi
GI = Gardu Induk
GD = Gardu Distribusi
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Pembangkit Listrik
Transformator Penaik
Transformator Penurun
TM
GI
GI TT/TET
Ke Pemakai TM Ke GD
GD TM
TR
kWH meter
Instalasi Pemakai TR
Pembangkit
Saluran Transmisi
Saluran Distribusi Primer
Saluran Distribusi Sekunder
Utilisasi
Gambar 2.1. Sistem Tenaga Listrik
II.2 DISTRIBUSI PRIMER
Distribusi primer adalah sistem distribusi yang mempergunakan tegangan
menengah. Pada distribusi primer terdapat tiga jenis dasar, yaitu :
1. Sistem Radial
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
3. Sistem Jaringan Primer
4. Sistem Spindel
Jaringan tegangan menengah adalah jaringan tenaga listrik yang berfungsi
untuk menghubungkan gardu induk sebagai suplai tenaga listrik dengan gardu-gardu
distribusi maupun ke pelanggan yang memakai tegangan menengah seperti industri.
II.2.1 Sistem Radial
Sistem Radial merupakan sitem yang paling sederhana dan paling banyak
dipakai, terdiri atas fider (feeders) atau rangkaian tersendiri, yang seolah-olah keluar
dari suatu sumber atau wilayah tertentu secara radial. Fider itu dapat juga dianggap
sebagai terdiri atas suatu bagian utama dari mana saluran samping atau lateral lain
bersumber dan dihubungkan dengan transformator distribusi sebagaimana terlihat
pada Gambar 2.2. Saluran samping sering disambung pada fider dengan sekring
(fuse). Dengan demikian maka gangguan pada saluran samping tidak akan
mengganggu seluruh fider. Bilamana sekring itu tidak bekerja atau terdapat
gangguan pada fider, proteksi pada saklar daya di gardu induk akan bekerja, dan
seluruh fider akan kehilangan energi. Pemasokan pada rumah sakit atau pemakai
vital lain tidak boleh mengalami gangguan yang berlangsung lama. Dalam hal
demikian, satu fider tambahan disediakan, yang menyediakan suatu sumber penyedia
energi alternatif. Hal ini dilakukan dengan suatu saklar pindah, sebagaimana terlihat
pada Gambar 2.3. Saklar pindah itu dapat juga bekerja secara otomatis. Bila tegangan
pada saluran operasional hilang, saklar dengan sendirinya akan memindahkan
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
GI
GD
GD
GD GD
GD
GD
GD
SALURAN UTAMA SALURAN SAMPING
SALURAN SAMPING
SALURAN SAMPING SALURAN UTAMA
Gambar 2.2. Skema Saluran Radial
Keterangan Gambar 2.2 :
GI = Gardu Induk
GD = Gardu Distribusi
SAKLAR PINDAH
GD
Saluran Operasional Saluran Alternatif
Gambar 2.3. Penggunaan Saluran Alternatif Dengan Saklar Pindah
Keterangan Gambar 2.3 :
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
II.2.2 Sistem Lup
Suatu cara lain guna mengurangi lama interupsi daya yang disebabkan
gangguan adalah dengan mendesain fider sebagai lup (loop) dengan menyambung
kedua ujung saluran. Hal ini mengakibatkan bahwa suatu pemakai dapat memperoleh
pasokan energi dari dua arah. Bilamana pasokan dari salah satu arah terganggu,
pemakai itu akan disambung pada pasokan arah lainnya. Kapasitas cadangan yang
cukup besar harus tersedia pada tiap fider. Sistem lup dapat dioperasikan secara
terbuka, ataupun secara tertutup.
II.2.2.1 Sistem Lup Terbuka (Open Loop)
Pada sistem lup terbuka, bagian-bagian fider tersambung melalui alat
pemisah (disconnectors), dan kedua ujung fider tersambung pada sumber energi.
Pada suatu tempat tertentu pada fider, alat pemisah sengaja dibiarkan dalam keadaan
terbuka. Pada asasnya, sistem ini terdiri atas dua fider yang dipisahkan oleh suatu
pemisah, yang dapat berupa sekring, alat pemisah, saklar daya. Terlihat pada Gambar
2.4. bila terjadi gangguan, bagian saluran dari fider yang terganggu dapat dilepas dan
menyambungnya pada fider yang tidak terganggu. Sistem demikian biasanya
dioperasikan secara manual dan dipakai pada jaringan yang relatif kecil.
Merupakan pengembangan dari sistem radial, sebagai dari diperlukannya
kehandalan yang lebih tinggi dan umumnya sistem ini dapat dipasok dalam satu
gardu induk. Dimungkinkan juga dari gardu induk lain tetapi harus dalam satu sistem
di sisi tegangan tinggi, karena hal ini diperlukan untuk manuver beban pada saat
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
GI
GD GD
GD GD
SD 1
SD 2
Gambar 2.4. Skema Rangkaian Lup Terbuka
Keterangan Gambar 2.4 :
SD 1 = Saklar Daya, Posisi Tertutup
SD 2 = Saklar Daya, Posisi Terbuka
II.2.2.2 Sistem Lup Tertutup (Closed Loop)
Pada sistem lup tertutup pada Gambar 2.5 diperoleh suatu tingkat keandalan
yang lebih tinggi. Pada sistem ini alat-alat pemisah biasanya berupa saklar daya yang
lebih mahal. Saklar-saklar daya itu digerakkan oleh relai yang membuka saklar daya
pada tiap ujung dari bagian saluran yang terganggu, sehingga bagian fider yang
tersisa tetap berada dalam keadaan berenergi. Pengoperasian relai yang baik
diperoleh dengan mempergunakan kawat pilot yang menguhubungkan semua saklar
daya. Kawat pilot ini cukup mahal untuk dipasang dan dioperasikan. Kadang-kadang
rangkaian telepon yang disewa dapat dipakai sebagai pengganti kawat pilot.
Sistem lup tertutup ini layak digunakan untuk jaringan yang dipasok dari satu
gardu induk, memerlukan sistem proteksi yang lebih rumit biasanya menggunakan
rele arah (bidirectional). Sistem ini mempunyai kehandalan yang lebih tinggi
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
GI
GD GD
GD GD
SD
SD
SD SD
SD
KAWAT PILOT UNTUK KEPERLUAN RELAI
Gambar 2.5. Skema Rangkaian Lup Tertutup
Keterangan Gambar 2.5 :
SD = Saklar Daya
GI = Gardu Induk
GD = Gardu Distribusi
II.2.3 Sistem Jaringan Primer
Walaupun beberapa studi memberi indikasi bahwa pada kondisi-kondisi
tertentu sistem jaringan primer lebih murah dan lebih handal daripada sistem radial,
secara relatif tidak banyak sistem jaringan primer yang kini dioperasikan. Sistem ini
terbentuk dengan menyambung saluran-saluran utama atau fider yang terdapat pada
sistem radial sehingga merupakan suatu kisi-kisi atau jaringan terlihat pada Gambar
2.6. Kisi-kisi ini diisi dari beberapa sumber atau gardu induk. Sebuah saklar daya
antara transformator dan jaringan yang dikendalikan oleh relai-relai arus balik
(reverse currents) dan relai-relai penutupan kembali otomatis (automatic reclosing
relays), melindungi jaringan terhadap terjadinya arus-arus gangguan bila hal ini
terjadi pada sisi pengisian dari gardu induk. Bagian-bagian jaringan yang terganggu
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Keterangan Gambar 2.6 :
SD = Saklar Daya
GI = Gardu Induk
GD = Gardu Distribusi
GI SD GD GD GD GD SD SD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GI GI SD SD SD
SD SD SD SD
Gambar 2.6. Skema Sistem Jaringan Primer
II.2.4 Sistem Spindel
Terutama di kota yang besar, terdapat suatu jenis gardu tertentu, yang tidak
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
pada umumnya menghubungkan dua atau lebih bagian jaringan primer kota itu.
Dapat pula terjadi bahwa pada suatu GH terdapat sebuah transformator pengatur
tegangan. Karena besar kota itu, kabel-kabel tegangan menengah (TM) mengalami
terlampau banyak turun tegangan. Tegangan yang agak rendah ini dinaikkan kembali
dengan bantuan transformator pengatur tegangan. Dapat juga terjadi bahwa pada GH,
ditumpangi atau “dititipi” sebuah Gardu Distribusi GD).
GI GI
S A S
S1
S1
S1
S1
GD GD
GD GD GD
GD GD GD GD S2 S2 S2 S2 B B B B Rel GI 1
Atau GH 1
Rel GI 2 Atau GH 2
Gambar 2.7. Skema Prinsip Sistem Spindel
Keterangan Gambar 2.7 :
S = Saklar
GI = Gardu Induk
GH = Gardu Hubung
GD = Gardu Distribusi
A = Pengisi Khusus Tanpa Beban GD
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Gambar 2.7 merupakan skema prinsip dari sistem spindel. Spindel ini
menghubungi rel dari satu Gardu Induk (GI) atau Gardu Hubung (GH) dengan rel
dari Gardu Induk (GI) atau Gardu Hubung (GH) lain. Keistimewaannya adalah
bahwa selain kabel-kabel, atau fider, yang mengisi beberapa buah GD, terdapat satu
kabel (kabel A pada Gambar 2.7), yang tidak mendapat beban GD. Kabel A ini selalu
menghubungi rel kedua GI (atau GH) itu. Sedangkan kabel-kabel B memperoleh
pengisian hanya dari salah satu GI (atau GH). Bilamana salah satu kabel B atau salah
satu GD terganggu, maka pengisian dapat dihindari terjadinya suatu pemadaman,
ataupun pemadaman terjadi secara minimal.
Sistem ini banyak dipakai di Jakarta dan kota-kota besar lainnya di Indonesia.
Sistem ini memberi keandalan operasi yang cukup tinggi dengan investasi tambahan
berupa kabel A yang relatif rendah. Bilamana kabel A terganggu maka saklar S akan
bekerja, dan sistem spindel ini sementara akan bekerja sebagai suatu sistem “biasa”.
II.3 DISTRIBUSI SEKUNDER
Distribusi sekunder mempergunakan tegangan rendah. Sebagaimana halnya
dengan distribusi primer, terdapat pula pertimbangan-pertimbangan perihal
kehandalan pelayanan dan regulasi tegangan. Sistem sekunder dapat terdiri atas
empat jenis umum :
1. Pelayanan Dengan Transformator Tersendiri
2. Penggunaan Satu Transformator Untuk Sejumlah Pemakai
3. Bangking Sekunder
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
II.3.1 Pelayanan Dengan Transformator Tersendiri
Pelayanan dengan transformator tersendiri dilakukan untuk pemakai yang
agak besar atau bila para pemakai terletak agak berjauhan terutama di daerah luar
kota, sehingga saluran tegangan rendahnya akan menjadi terlampau panjang. Skema
ini terlihat pada Gambar 2.8.
Saklar Daya Atau Sekring
GD TR
Pemakai
TM
Gambar 2.8. Sambungan Pemakai Besar Dengan Gardu Distribusi Tersendiri
Keterangan Gambar 2.8 :
TM = Tegangan Menengah
TR = Tegangan Rendah
GD = Gardu Distribusi
II.3.2 Penggunaan Satu Transformator Untuk Sejumlah Pemakai
Yang mungkin terbanyak dipakai adalah sistem yang mempergunakan satu
transformator dengan saluran tegangan rendah yang melayani sejumlah pemakai.
Sistem ini memperhatikan beban dan keperluan pemakai yang berbeda-beda sifatnya.
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
[image:30.595.182.466.119.297.2]GD GD Saklar Daya Atau Sekring Saklar Daya Atau Sekring Saklar Daya Atau Sekring Saklar Daya Atau Sekring TR Pemakai Isolator Pemisah TM
Gambar 2.9. Penggunaan Satu Gardu Distribusi Untuk Sejumlah Pemakai
Keterangan Gambar 2.9 :
TM = Tegangan Menengah
TR = Tegangan Rendah
GD = Gardu Distribusi
II.3.3 Bangking Sekunder
Penggunaan satu saluran tegangan rendah yang tersambung pada beberapa
transformator secara paralel. Sejumlah pemakai dilayani dari saluran tegangan
rendah ini. Transformator-transformator diisi dari satu sumber energi. Hal ini disebut
bangking sekunder transformator.
Sistem yang mempergunakan banking sekunder tidak begitu banyak dipakai.
Antara transformator dan saluran sekunder biasanya terdapat sekring atau saklar daya
otomatik guna melepaskan transformator dari saluran tegangan rendah bila terdapat
gangguan pada transformator. Dapat juga dipasang sekring antara seksi-seksi pada
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
dapat memberikan pelayanan yang tidak terganggu dalam waktu begitu lama. Di lain
pihak bilamana salah satu transformator terganggu, beban tambahan yang harus
dipikul transformator-transformator lain dapat mengakibatkan banyak transformator
[image:31.595.164.466.232.413.2]turut terganggu. GD GD Saklar Daya Atau Sekring Saklar Daya Atau Sekring Saklar Daya Atau Sekring Saklar Daya Atau Sekring TR Pemakai Pembatas TM
Gambar 2.10. Bangking Sekunder, Dengan Dua Gardu Distribusi
Dihubungkan Juga Pada Sisi Tegangan Rendah
Keterangan Gambar 2.10 :
TM = Tegangan Menengah
TR = Tegangan Rendah
GD = Gardu Distribusi
II.3.4 Jaringan Sekunder
Suatu jaringan tegangan rendah yang agak besar diisi oleh beberapa
transformator, yang pada gilirannya diisi oleh dua sumber energi atau lebih. Jaringan
tegangan rendah ini melayani suatu jumlah pemakai yang cukup besar. Hal ini
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Sistem jaringan sekunder yang baik pada saat ini memberikan taraf keandalan
pada jaringan tegangan rendah di daerah dengan kepadatan beban yang tinggi,
sehingga biayanya yang tinggi dapat dipertanggungjawabkan dan tingkat keandalan
ini dipandang diperlukan. Pada keadaan tertentu dapat terjadi bahwa satu pelanggan
tunggal mendapat penyediaan tenaga listrik dengan jenis sistem ini yang dikenal
dengan nama jaringan spot (spot networks).
Pada umumnya, jaringan sekunder terjadi dengan menghubungkan semua sisi
tegangan rendah dari gardu-gardu transformator yang diisi oleh dua atau lebih fider
tegangan menengah. Pada sisi tegangan rendah gardu distribusi terdapat saklar daya
yang dioperasikan secara otomatik dan dikenal dengan nama proteksi otomatik. Lihat
Gambar 2.11. Proteksi ini akan melepaskan transformator dari jaringan sekunder
bilamana pengisian primer hilang tegangan. Hal ini akan menghindari suatu arus
balik dari sisi tegangan rendah ke sisi tegangan menengah. Saklar daya didukung
oleh sebuah sekring sehingga, bilamana proteksi otomatik gagal, sekring akan
bekerja dan melepaskan transformator dari jaringan sekunder.
Jumlah pengisi primer pada sisi tegangan menengah adalah penting. Bila
misalnya ada hanya dua fider, dapat terjadi bahwa satu fider terganggu, maka akan
perlu adanya kapasitas cadangan transformator yang cukup agar sistem yang masih
bekerja tidak mengalami kelebihan beban. Jenis jaringan ini sering dinamakan
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
GD GD
PO SEKRING
TM TM
TR
TR
GD PO SEKRING
GD PO SEKRING
[image:33.595.163.460.109.434.2]PO SEKRING
Gambar 2.11. Jaringan Sekunder Tegangan Rendah
Keterangan Gambar 2.11 :
GD = Gardu Distribusi
PO = Proteksi Otomatik
TM = Tegangan Menengah
TR = Jaringan Sekunder Tegangan Rendah
Jaringan sekunder tegangan rendah mendapat pengisian terbanyak dari tiga
atau lebih fider, sehingga bilamana salah satu fider primer terganggu, sisa jaringan
sekunder akan dapat dengan mudah menampung beban dari fider yang terganggu itu.
Sistem demikian dinamakan jaringan kedua (second-contingency network). Jaringan
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
pembagian beban dan pengaturan tegangan (voltage regulation) yang baik pada
semua transformator, juga dalam keadaan salah satu pengisi tegangan menengah
terganggu.
II.4 GARDU DISTRIBUSI
Sebuah gardu distribusi pada asasnya merupakan tempat memasang
transformator distribusi beserta perlengkapan. Sebagaimana diketahui, transformator
berfungsi untuk menurunkan tegangan menengah (di Indonesia 20 kV) menjadi
tegangan rendah (di Indonesia 220/380). Dengan demikian transformator distribusi
merupakan suatu penghubung antara jaringan tegangan menengah dan jaringan
rendah. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa di dalam sebuah gardu distribusi
akan “masuk” saluran tegangan menengah, dan “keluar” saluran tegangan rendah.
[image:34.595.137.491.402.691.2] [image:34.595.207.435.538.685.2]TD TM S S TR P TR P
Gambar 2.12 (a). Skema Gardu Distribusi Dengan Satu Transformator
TD TD TR TR TR TR P P P P TM TM S S P P P S S S S
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Keterangan Gambar 2.12 (a) dan (b) :
TD = Transformator Distribusi
P = Proteksi, sering berupa Sekring
S = Saklar atau Pemisah
TM = Tegangan Menengah
TR = Tegangan Rendah
Terbanyak gardu distribusi hanya berisi 1 transformator sebagaimana terlihat
pada Gambar 2.12 (a). Kabel tegangan menengah memasuki gardu dan melalui
sebuah saklar atau pemisah dihubungkan pada transformator. Saklar atau pemisah
pada sisi tegangan rendah sering tidak terpasang, dan langsung disambungkan pada
proteksi yang berupa sekring.
Gardu distribusi yang lebih besar dapat berisi dua transformator sebagaimana
terlihat pada Gambar 2.12 (b). Pada sisi tegangan menengah terdapat kabel “masuk”
dan kabel “keluar”. Hal demikian diperlukan bila gardu tidak berada di ujung kabel,
dan itu terjadi pada Gambar 2.12 (a). Pemilihan lokasi gardu distribusi harus
sedemikian hingga memiliki jarak jangkauan yang optimal.
II.5 SISTEM TIGA PHASA
Kebanyakan sistem listrik dibangun dengan sistem tiga phasa. Hal tersebut
didasarkan pada alasan-alasan ekonomi dan kestabilan aliran daya pada beban.
Alasan ekonomi dikarenakan dengan sistem tiga phasa, penggunaan penghantar
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
sistem tiga fase daya mengalir sebagai layaknya tiga buah sistem phasa tunggal,
sehingga untuk peralatan dengan catu tiga phasa, daya sistem akan lebih stabil bila
dibandingkan dengan peralatan dengan sistem satu phasa. Sistem tiga phasa atau
sistem phasa banyak lainnya, secara umum akan memunculkan sistem yang lebih
kompleks, akan tetapi secara prinsip untuk analisa, sistem tetap mudah dilaksanakan.
Sedangkan bentuk gelombang dari sistem tiga phasa yang merupakan fungsi
waktu ditunjukkan pada Gambar 2.13 dibawah ini :
VR
VS
VT
VP
-VP
0,5
[image:36.595.154.518.305.546.2]-0,5
Gambar 2.13 Bentuk Gelombang Pada Sistem Tiga Phasa
Va = V cos t (Volt) ... ( 1.1 )
Vb = V cos ( t – ) (Volt) ... ( 1.2 )
Vc = V cos ( t + ) (Volt) ... ( 1.3 )
Pada Gambar 2.13 nampak bahwa antara tegangan phasa satu dengan yang
lainnya mempunyai perbedaan phasa sebesar 120o atau 2/3. Pada umumnya phasa
dengan sudut phasa 0o disebut dengan phasa R, phasa dengan sudut phasa 120o
disebut phasa S dan phasa dengan sudut phasa 240o disebut dengan phasa T.
Perbedaaan sudut phasa tersebut pada pembangkit dimulai dari adanya kumparan
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
II.5.1 Sistem Y Dan Delta
Sistem Y merupakan sistem sambungan pada sistem tiga phasa yang
menggunakan empat kawat, yaitu fase R, S, T dan N. Sistem sambungan tersebut
akan menyerupai huruf Y, yang memiliki empat titik sambungan yaitu pada
ujung-ujung huruf dan pada titik pertemuan antara tiga garis pembentuk huruf. Sistem Y
dapat digambarkan dengan skema pada Gambar 2.14.
ZT
ZR ZS
R S
T
(a)
ZTR
R
S T
ZRS
ZST
[image:37.595.135.482.281.503.2](b)
Gambar 2.14 Sistem Y Dan Sistem Delta
Sistem hubungan atau sambungan Y, sering juga disebut sebagai hubungan
bintang. Sedangkan pada sistem yang lain yang disebut sebagai sistem Delta, hanya
menggunakan phasa R, S dan T untuk hubungan dari sumber ke beban terlihat pada
Gambar 2.14. Tegangan efektif antar phasa umumnya adalah 380 V dan tegangan
efektif phasa dengan netral adalah 220 V.
II.5.2 Beban Seimbang Terhubung Delta
Pada sitem delta, bila tiga buah beban dengan impedansi yang sama
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
sama besar tetapi terpisah dengan sudut sebesar 120o, dan dikenal dengan arus phasa
atau arus beban. Untuk keadaan yang demikian, maka dalam rangkaian akan berlaku
:
Vdelta = Vline (Volt)... ( 1.4 )
I delta = (Ampere) ... ( 1.5 )
Z delta =
=
(Ohm) ... ( 1.6 )Sdelta
= 3 × V
delta×
I delta = × Iline= 3 ×
=
×
Z delta (VA) ... ( 1.7 )P = S cos (Watt) ... ( 1.8 )
Q = S sin (VAR) ... ( 1.9 )
II.5.3 Beban Seimbang Terhubung Y
Untuk sumber dan beban yang tersambung bintang (star) atau Y, hubungan
antara besaran listriknya adalah sebagai berikut :
Vstar = (Volt) ... ( 1.10 )
I star = I line (Ampere) ... ( 1.11 )
Zstar =
=
(Ohm) ... ( 1.12 )Sstar = 3 × Vstar × Istar = Vline × Iline = 3 ×
= 3 × × Z star (VA) ... ( 1.13 )
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Q = S sin (VAR) ... ( 1.15 )
II.5.4 Daya Dalam Sistem Tiga Phasa
Daya sesaat pada suatu sumber sinusoida satu phasa juga berbentuk sinusoida
dengan frekwensi dua kali frekwensi sumbernya. Maka :
P = VI Cos – VI Cos (2 t- ) (Watt) ... ( 1.16 )
Persamaan 1.16 di atas dapat diterapkan pada setiap phasa dalam suatu sistem
tiga phasa seimbang. Satu-satunya perubahan yang diperlukan adalah adanya
pergeseran phasa 120o di antara phasa-phasanya itu. Sesuai dengan hal tersebut,
untuk masing-masing phasa dapat ditulis :
PR = VPIP Cos – VPIPCos (2 t- ) (Watt) ... ( 1.17 ) PS = VPIPCos – VPIPCos (2 t- – 120o) (Watt) .... ( 1.18 ) PT = VPIPCos – VPIPCos (2 t- – 240o) (Watt) .... ( 1.19 ) Dengan phasa R dipilih sebagai phasa acuan, Vp dan Ip menyatakan nilai-nilai
efektif tegangan phasa, dan arus phasanya serta menyatakan sudut impedansi beban tiga phasa seimbang yang menyerap daya. Jadi daya sesaat keseluruhannya adalah :
P = PR + PS + PT (Watt) ... ( 1.20 )
P = 3 VPIPCos – VPIP[ Cos (2 t- ) + Cos (2 t- – 120o) +
Cos (2 t- – 240o) ] (Watt) ... ( 1.21 ) P = 3 VPIPCos (Watt)... ( 1.22 )
Untuk suatu sistem tiga phasa yang dihubungkan secara Y, maka :
Vl = Vp (Volt) ... ( 1.23 )
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Untuk suatu sistem tiga phasa yang dihubungkan secara ∆, maka :
Vl = VP (Volt) ... ( 1.25 )
Il = IP (Amp) ... ( 1.26 )
Untuk hubungan Y, dengan menggunakan Persamaan 1.23 dan 1.24, maka
didapatkan :
P = 3 Il Cos = Vl IlCos (Watt) ... ( 1.27 )
Untuk hubungan , dengan menggunakan Persamaan 1.25 dan 1.26 maka
didapatkan :
P = 3 Il Cos = Vl IlCos (Watt) ... ( 1.28 )
Tampak bahwa kedua pernyataan diatas menunjukkan bahwa daya dalam
suatu sistem tiga phasa adalah sama, baik untuk hubungan Y ataupun bila dayanya dinyatakan dalam besaran-besaran salu ran ( lin e ). Tetap i p erlu diin g at bahwa menyatakan sudut impedansi beban perphasa dan bukan sudut antara Vl dengan Il.
II.6 LOSSES PADA JARINGAN DISTRIBUSI
Yang dimaksud losses adalah perbedaan antara energi listrik yang disalurkan
(Ps) dengan energi listrik yang terpakai (Pp).
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
II.6.1 Losses Pada Penghantar Phasa
Jika suatu arus mengalir pada suatu penghantar, maka pada penghantar
tersebut akan terjadi rugi-rugi energi menjadi energi panas karena pada penghantar
tersebut terdapat resistansi. Rugi-rugi dengan beban terpusat di ujung dirumuskan:
V = I (R cos + X sin )L ... ( 1.30 )
P = 3 I2 R L ... ( 1.31 )
Sedangkan jika beban terdistribusi merata di sepanjang saluran, maka
rugi-rugi energi yang timbul adalah :
V = (R cos + X sin )L ... ( 1.32 )
P = 3 R L ... ( 1.33 )
Dengan :
I : Arus yang mengalir pada penghantar (Ampere)
R : Tahanan pada penghantar (Ohm / km)
X : Reaktansi pada penghantar (Ohm / km)
Cos : Faktor daya beban
L : Panjang penghantar (km)
II.6.2 Losses Akibat Beban Tidak Seimbang
Akibat pembebanan di tiap phasa yang tidak seimbang, maka akan mengalir
arus pada hantaran netral. Jika di hantaran pentanahan netral terdapat nilai tahanan
dan dialiri arus, maka kawat netral akan bertegangan yang menyebabkan tegangan
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Arus yang mengalir di sepanjang kawat netral, akan menyebabkan rugi daya
di sepanjang kawat netral sebesar:
P = IN 2 RN ... ( 1.34 )
Dimana : P = losses yang timbul pada konektor (watt)
IN = arus yang mengalir melalui kawat netral (ampere)
RN = tahanan pada kawat netral (ohm)
II.6.3 Losses Pada Sambungan Tidak Baik
Losses ini terjadi karena di sepanjang jaringan tegangan rendah terdapat
beberapa sambungan, antara lain :
1. Sambungan saluran jaringan tegangan rendah dengan kabel NYFGBY.
2. Percabangan saluran jaringan tegangan rendah.
3. Percabangan untuk sambungan pelayanan.
I I
[image:42.595.131.483.401.543.2]R R
Gambar 2.15 Sambungan Kabel
Besarnya rugi-rugi daya pada sambungan dirumuskan :
P = I2 R ... ( 1.35 )
Dimana : P = losses yang timbul pada konektor (watt)
I = arus yang mengalir melalui konektor (ampere)
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
BAB III
PENINJAUAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
PADA SISTEM DISTRIBUSI
III.1 UMUM
Transformator merupakan alat yang memegang peran penting dalam sistem
distribusi. Transformator distribusi mengubah tegangan menengah menjadi tegangan
rendah. Sebagaimana halnya dengan komponen-komponen lain dari rangkaian
distribusi, rugi-rugi energi dan turun tegangan yang disebabkan arus listrik yang
mengalir menuju beban. Sehingga harus dilakukan penentuan untuk pemilihan dan
lokasi transformator.
Transformator distribusi yang umum digunakan adalah transformator
step-down 20KV/400V. Tegangan fasa ke fasa sistem jaringan tegangan rendah adalah
380V. Karena terjadi drop tegangan, maka pada rak tegangan rendah dibuat di atas
380V agar tegangan pada ujung penerima tidak lebih kecil dari 380V. Pada
kumparan primer akan mengalir arus jika kumparan primer dihubungkan ke sumber
tegangan bolak-balik, sehingga pada inti tansformator yang terbuat dari bahan
ferromagnet akan terbentuk sejumlah garis-garis gaya magnet (fluks = ).
Karena arus yang mengalir merupakan arus bolak-balik, maka fluks yang
terbentuk pada inti akan mempunyai arah dan jumlah yang berubah-ubah. Jika arus
yang mengalir berbentuk sinusoidal, maka fluks yang terjadi akan berbentuk
sinusoidal pula. Karena fluks tersebut mengalir melalui inti yang mana pada inti
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
sekunder tersebut akan timbul ggl (gaya gerak listrik) induksi, tetapi arah ggl induksi
primer berlawanan dengan arah ggl induksi sekunder. Sedangkan frekuensi
masing-masing tegangan sama dengan frekuensi sumbernya.
III.2 PRINSIP KERJA TRANSFORMATOR
Transformator terdiri atas dua buah kumparan (primer dan sekunder) yang
bersifat induktif. Kedua kumparan ini 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 yang dilaminasi, karena kumparan tersebut
membentuk jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di
kumparan primer maka di kumparan primer terjadi induksi (self induction) dan
terjadi pula induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari kumparan
primer atau disebut sebagai induksi bersama (mutual induction) yang menyebabkan
timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder, maka mengalirlah arus sekunder jika
rangkaian sekunder di bebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan
(secara magnetisasi)
e = (-) N (Volt) ... ( 2.1 )
Dimana : e = gaya gerak listrik (Volt)
N = jumlah lilitan (turn)
= perubahan fluks magnet (weber/sec)
Perlu diingat bahwa hanya tegangan listrik arus bolak-balik yang dapat
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
transformator digunakan sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban
untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan arus bolak-balik antara
rangkaian.
Tujuan utama menggunakan inti pada transformator adalah untuk mengurangi
reluktansi (tahanan magnetis) dari rangkaian magnetis (common magnetic circuit).
III.2.1 Keadaan Transformator Tanpa Beban
Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber
tegangan V1 yang sinusoidal, akan mengalirkan arus primer I0 yang juga sinusoid dan
dengan menganggap belitan N1 reaktif murni. I0 akan tertinggal 900 dari V1. Arus
primer I0menimbulkan fluks ( ) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoid.
V2 I2
V1 I0
N1 N2
AC
[image:45.595.155.460.416.530.2]m
Gambar 3.1 Transformator Dalam Keadaan Tanpa Beban
I1 I0
Ic Im
Rc Xm
V1 V2
[image:45.595.185.439.577.671.2]Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
V1 E1
[image:46.595.157.485.312.542.2]I0
Gambar 3.3 Gambar Vektor Transformator Dalam Keadaan Tanpa Beban
90o 0
t V1
I , o
2 o
Gambar 3.4 Gambar Gelombang Io Tertinggal 90o Dari V1
= max sin t (weber) ... ( 2.2 ) Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi 1 (Hukum Faraday):
e1 = -N1 ... ( 2.3 )
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
e1 = - N1 cos t (Volt) ... ( 2.5 )
e1 = N1 maxsin ( t – 90) (tertinggal 90odari ) ... ( 2.6 )
Dimana :
e
1 = gaya gerak listrik (Volt)N1 = jumlah belitan di sisi primer (turn)
= kecepatan sudut putar (rad/sec)
= fluks magnetik (weber)
90o 0
e
i
2 t
e
[image:47.595.143.512.249.591.2]1, 2
Gambar 3.5 Gambar Gelombang
e
1 Tertinggal 90oDariHarga efektif :
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
E1 = ... ( 2.8 )
E1 = ... ( 2.9 )
E1 = ... ( 2.10 )
E1 = 4,44 N1 f (Volt) ... ( 2.11 )
Pada rangkaian sekunder, fluks ( ) bersama tadi juga menimbulkan :
e2 = - N2 ... ( 2.12 )
e2 = N2 maxcos t (Volt) Harga efektifnya :
E2 = 4,44 N2f max (Volt) ... ( 2.13 ) Bila rugi tahanan dan adanya fluksi bocor diabaikan, maka akan terdapat hubungan :
= = = a
... ( 2.14)Dimana : E1 = ggl induksi di sisi primer (Volt)
E2 = ggl induksi di sisi sekunder (Volt)
V1 = tegangan terminal sisi primer (Volt)
V2 = tegangan terminal sisi sekunder (Volt)
N1 = jumlah belitan sisi primer (turn)
N2 = jumlah belitan sisi sekunder (turn)
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
III.2.2 Keadaan Transformator Berbeban
Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban ZL, I2 mengalir pada
kumparan sekunder, dimana I2 = .
’ AC I1 N1 ZL I2 N2
V1 V2
2 2
‘
[image:49.595.155.451.201.548.2]m
Gambar 3.6 Transformator Dalam Keadaan Berbeban
R1 X1
V1 RC XM
I1
I0
IC IM ZL
I'2
R2 X2
V2
I2
Gambar 3.7 Rangkaian Ekivalen Transformator Dalam Keadaan Berbeban
Arus beban I2 ini akan menimbulkan gaya gerak magnet (ggm) N2 I2 yang
cenderung menentang fluks ( ) bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan. Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir
arus I2', yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban I2, hingga
keseluruhan arus yang mengalir pada kumparan primer menjadi:
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Bila komponen arus rugi inti (Ic) diabaikan, maka I0 = Im , sehingga :
I1 = Im + I2’ (Ampere) ... ( 2.16 )
Dimana: I1 = arus pada sisi primer (Ampere)
I'2 = arus yg menghasilkan '2 (Ampere)
I0 = arus penguat (Ampere)
Im = arus pemagnetan (Ampere)
Ic = arus rugi-rugi inti (Ampere)
Untuk menjaga agar fluks tetap tidak berubah sebesar ggm yang dihasilkan
oleh arus pemagnetan IM, maka berlaku hubungan :
N1 IM = N1 I1 – N2 I2 ... ( 2.17 )
N1 IM = N1 (IM + I2’) – N2 I2... ( 2.18 )
N1 I2’ = N2 I2 ... ( 2.19 )
Karena IM dianggap kecil, maka I2’ = I1. Sehingga :
N1 I1 = N2 I2 ... ( 2.20 )
V1 I1 = V2 I2 ... ( 2.21 )
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
III.3 RUGI-RUGI PADA TRANSFORMATOR
Rugi Tembaga Rugi Tembaga
[image:51.595.116.532.165.501.2]
Rugi Besi Histeresis Dan Eddy Current
Gambar 3.8 Blok Diagram Rugi – Rugi Pada Transformator
III.3.1 Rugi Tembaga ( Pcu )
Rugi yang disebabkan arus mengalir pada kawat tembaga yang terjadi pada
kumparan sekunder dapat ditulis sebagai berikut :
Pcu = I2 R (Watt) ... ( 2.22 )
Formula ini merupakan perhitungan untuk pendekatan. Karena arus beban
berubah–ubah, rugi tembaga juga tidak konstan bergantung pada beban. Dan perlu
diperhatikan pula resistansi disini merupakan resistansi AC.
III.3.2 Rugi Besi ( Pi )
Rugi besi terdiri atas :
• Rugi histerisis (Ph), yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak – balik pada
inti besi yang dinyatakan sebagai :
Ph = kh f Bmaks1.6 watt ... ( 2.23 )
Sumber Kumparan
primer
Fluks Bersama
Kumparan Sekunder
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Kh = konstanta
Bmaks = Fluks maksimum (weber)
• Rugi arus eddy (Pe) , yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi.
Dirumuskan sebagai :
Pe = ke f2 B2maks (Watt) ... ( 2.24 )
Kh = konstanta
Bmaks = Fluks maksimum ( weber )
Jadi, rugi besi ( rugi inti ) adalah :
Pi = Ph + Pe (Watt) ... ( 2.25 )
III.4 KONSTRUKSI TRANSFORMATOR
III.4.1 Kontruksi Transformator Tiga Phasa
Untuk mengurangi kerugian yang disebabkan oleh arus pusar di dalam inti,
rangkaian magnetik itu biasanya terdiri dari setumpuk laminasi tipis. Untuk
konstruksi tipe inti dapat dilihat pada Gambar 3.9.
SEKUNDER PRIMER
R S T
[image:52.595.155.485.585.718.2]r s t
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Salah satu jenis konstruksi yang biasa dipergunakan yaitu tipe cangkang
diperlihatkan pada Gambar 3.10 :
R
S
T
r
s
t
PRIMER
[image:53.595.159.442.181.495.2]SEKUNDER
Gambar 3.10 Transformator Tiga Fasa Tipe Cangkang
Dalam jenis inti (core type) kumparan dililitkan disekitar dua kaki inti
magnetik persegi. Dalam jenis cangkang (shell type) kumparan dililitkan sekitar kaki
tengah dari inti berkaki tiga dengan laminasi silikon-steel. Umumnya digunakan
untuk transformator yang bekerja pada frekuensi dibawah beberapa ratus Hz.
Silikon-steel memiliki sifat-sifat yang dikehendaki yaitu murah, rugi inti rendah dan
permeabilitas tinggi pada rapat fluks tinggi. Inti transformator yang dipergunakan
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
kadang-kadang dibuat dari campuran tepung ferromagnetik yang dimanfaatkan
sebagai permalloy.
III.4.2 Kontruksi Transformator Tiga Phasa
Secara umum hubungan belitan tiga fasa terbagi atas dua jenis, yaitu
hubungan wye (Y) dan hubungan delta ( ). Masing-masing hubungan belitan ini memiliki karakteristik arus dan tegangan yang berbeda-beda, selanjutnya akan
dijelaskan dibawah ini. Baik sisi primer maupun sekunder masing-masing dapat
dihubungkan wye ataupun delta.
Pada transformator tiga phasa selain terdapat dua hubungan belitan utama
yaitu hubungan delta dan hubungan bintang. Ada empat kemungkinan lain hubungan
transformator tiga phasa yaitu :
1. Hubungan YY Transformator Tiga Phasa
Hubungan YY pada transformator tiga phasa dapat dilihat pada Gambar 3.11
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
. .
. .
. .
+
+ +
-a a'
b b'
c c'
Np1 Ns1
Ns2
Ns3 Np2
Np3
[image:55.595.157.454.104.429.2]VLP V p Vs VLS
Gambar 3.11 Transformator Hubungan YY
Pada hubungan Y-Y, tegangan primer pada masing-masing phasa adalah :
= VLP / (Volt) ... ( 2.26 )
Tegangan phasa primer sebanding dengan tegangan phasa sekunder dan
perbandingan belitan transformator. Maka diperoleh perbandingan tegangan pada
transformator adalah :
= = a ... ( 2.27 )
Pada hubungan Y-Y ini jika beban transformator tidak seimbang maka
tegangan pada phasa transformator tidak seimbang.
2. Hubungan Y Transformator Tiga Phasa
Hubungan Y pada transformator tiga phasa dapat dilihat pada Gambar 3.12
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
. .
. .
. .
a a'
b b'
c c'
Np1 Ns1
Ns2
Ns3 Np2
Np3
VLP VLS
Vp
[image:56.595.158.438.134.405.2]V s
Gambar 3.12 Transformator Hubungan Y
Pada hubungan ini tegangan kawat ke kawat primer sebanding dengan
tegangan phasa primer VLP = dan tegangan kawat ke kawat sekunder sama
dengan tegangan phasa VLS = V S. Sehingga diperoleh perbandingan tegangan pada
hubungan ini adalah sebagai berikut :
= = a... ( 2.28 )
Hubungan ini lebih stabil dan tidak ada masalah dengan beban tidak
seimbang dan harmonisa.
3. Hubungan Y Transformator Tiga Phasa
Hubungan Y pada transformator tiga phasa ditunjukkan pada Gambar 3.13
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
VLS
. .
. .
. .
+ +
-a a'
b
b' c
c'
Np1 Ns1
Ns2
Ns3 Np2
Np3
VLP V p V s
-Gambar 3.13 Transformator Hubungan Y
Pada hubungan ini tegangan kawat ke kawat primer sama dengan tegangan
phasa primer VLP = V P dan tegangan sisi sekunder VLS = . Maka
perbandingan tegangan pada hubungan ini adalah :
=
=
... ( 2.29 )Hubungan ini memberikan keuntungan yang sama dan beda phasa yang sama
seperti pada hubungan Y .
4. Hubungan Transformator Tiga Phasa
[image:57.595.160.441.113.426.2]Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
VLS
. .
. .
. .
+ +
-a a'
b b'
c c'
Np1 Ns1
Ns2
Ns3 Np2
Np3
VLP V p
Vs
-Gambar 3.14 Transformator Hubungan
Pada hubungan ini tegangan kawat ke kawat dan tegangan phasa sama untuk
primer dan sekunder transformator VLP = V P dan VLS = V S. Maka hubungan
tegangan primer dan sekunder transformator adalah sebagai berikut :
=
= a
... ( 2.30 )Perbedaan phasa pada hubungan ini tidak ada dan stabil terhadap beban tidak
seimbang dan harmonisa.
5. Sistem Hubungan Zig-Zag (Z)
Hubungan zig-zag adalah hubungan bintang dari kumparan-kumparan phasa
[image:58.595.159.442.119.457.2]bagian-Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
bagian yang mempunyai tegangan imbas yang phasanya bergeser. Pada sistem ini
juga hanya menggunakan phasa R, S, dan T . Sistem hubungan zig-zag dapat dilihat
pada Gambar 3.15 berikut ini :
Z
RR
S
T
Z
SZ
TI
S [image:59.595.142.447.202.504.2]I
RI
TGambar 3.15 Sistem Hubungan Zig-Zag (Z)
III.5 SPESIFIKASI UMUM TEGANGAN PRIMER TRANSFORMATOR
DISTRIBUSI
Tegangan primer sesuai dengan tegangan nominal sistem pada jaringan
tegangan menengah (JTM) yang berlaku dilingkungan ketenagalistrikan yaitu 6 KV
dan 20 KV. Dengan demikian ada dua macam transformator distribusi yang
dibedakan oleh tegangan primernya, yaitu :
a. Transformator distibusi bertegangan primer 6 KV
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Catatan :
Pada sistem distribusi tiga phasa, 4 kawat, maka transformator phasa tunggal
yang dipasang tentunya mempunyai tegangan pengenal misalnya untuk 20 kV
yaitu :
=
12 kVIII.6 SPESIFIKASI UMUM TEGANGAN SEKUNDER TRANSFOMATOR
DISTRIBUSI
Tegangan sekunder ditetapkan tanpa disesuaikan dengan tegangan nominal
sistem jaringan tegangan rendah (JTR) yang berlaku dilingkungan PLN (127 V &
220 V untuk sistem phasa tunggal dan 127/220 V dan 220/380 V untuk sistem tiga
phasa), yaitu 133/231 V dan 231/400 V (pada keadaan tanpa beban). Dengan
demikian ada empat macam transformator distribusi yang dibedakan oleh tegangan
sekundernya, yaitu :
a. Transformator distribusi bertegangan sekunder 133/231 V
b. Transformator distribusi bertegangan sekunder 231/400 V
c. Transformator distribusi bertegagan sekunder 133/231 V dan 231/400 V
yang dapat digunakan secara serentak (simultan).
Catatan :
Bilamana dipakai tidak serentak maka dengan bertegangan sekunder
231/400 V daya transformator tetap 100 % daya pengenal, sedang
dengan tegangan sekunder 133/231 V dayanya hanya 75 % daya
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
d. Transformator distribusi bertegangan sekunder 133/231 V dan 231/400 V
yang digunakan terpisah.
III.7 SPESIFIKASI UMUM PENYADAPAN (TAPING)
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
Ada tiga macam penyadapan tanpa beban (STB), yaitu :
a. Sadapan tanpa beban tiga langkah : 21 ; 20 ; 19 kV
b. Sadapan tanpa beban lima langkah : 22 ; 21 ; 20 ; 19 ; 18 kV
c. Sadapan tanpa beban lima langkah : 21 ; 20,5 ; 20 ; 19,5 ; 19 kV
Penyadapan dilakukan dengan pengubah sadapan (komutator) pada
keadaan tanpa beban pada sisi primer.
Catatan :
Nilai-nilai tegangan sadapan