Pembebanan Transformator

BAB III BAB III

TINJAUAN TENTANG TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

TINJAUAN TENTANG TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

III.1 UMUM III.1 UMUM

Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama : pusat pembangkit Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama : pusat pembangkit listrik, saluran transmisi , dan sistem distribusi. Pemakaian energi yang diberikan kepada listrik, saluran transmisi , dan sistem distribusi. Pemakaian energi yang diberikan kepada  para

 para pelanggan pelanggan bukanlah bukanlah menjadi menjadi tanggung tanggung jawab jawab PLN. PLN. Suatu Suatu sistem sistem distribusi distribusi yangyang menghubungkan semua beban terjadi pada stasiun pembantu atau substation, dimana menghubungkan semua beban terjadi pada stasiun pembantu atau substation, dimana dilaksanakan transformasi tegangan.

dilaksanakan transformasi tegangan.

Pada jaringan distribusi, beban-beban yang terpasang ke sistem melalui Pada jaringan distribusi, beban-beban yang terpasang ke sistem melalui transformator di

transformator distribusi stribusi direncanakan memilki sudirencanakan memilki suatu beban atu beban yang setimyang setimbang. Tetapi padabang. Tetapi pada kenyataannya, dalam jaringan distribusi beban yang terpasang kepada konsumen pada kenyataannya, dalam jaringan distribusi beban yang terpasang kepada konsumen pada umumnya adalah beban satu phasa. Hal seperti inilah yang dapat menimbulkan sistem umumnya adalah beban satu phasa. Hal seperti inilah yang dapat menimbulkan sistem distribusi tiga phasa yang tidak setimbang. Akibat adanya beban tidak setimbang ini, distribusi tiga phasa yang tidak setimbang. Akibat adanya beban tidak setimbang ini, maka besarnya arus tiap phasa tidak sama sehingga berdampak terhadap daya keluaran maka besarnya arus tiap phasa tidak sama sehingga berdampak terhadap daya keluaran dari transformator tersebut yang akan mempengaruhi kemampuan transformator tersebut dari transformator tersebut yang akan mempengaruhi kemampuan transformator tersebut dalam melayani bebannya.

dalam melayani bebannya.

Pada umumnya pusat pembangkit tenaga listrik berada jauh dari pengguna tenaga Pada umumnya pusat pembangkit tenaga listrik berada jauh dari pengguna tenaga listrik. Untuk mentransmisikan tenaga listrik dari pembangkit ini, maka diperlukan listrik. Untuk mentransmisikan tenaga listrik dari pembangkit ini, maka diperlukan  penggunaan

 penggunaan tegangan tegangan tinggi tinggi 150150 kVkV atau tegangan ekstra tinggi 500atau tegangan ekstra tinggi 500 kV kV . Setelah saluran. Setelah saluran transmisi mendekati pusat pemakaian tenaga listrik, yang dapat merupakan suatu daerah transmisi mendekati pusat pemakaian tenaga listrik, yang dapat merupakan suatu daerah industri atau suatu kota, tegangan melalui gardu induk diturunkan menjadi tegangan industri atau suatu kota, tegangan melalui gardu induk diturunkan menjadi tegangan menengah 20

Tegangan menengah dari gardu induk ini melalui saluran distribusi primer untuk Tegangan menengah dari gardu induk ini melalui saluran distribusi primer untuk disalurkan ke gardu-gardu distribusi atau pemakai tegangan menengah. Dari saluran disalurkan ke gardu-gardu distribusi atau pemakai tegangan menengah. Dari saluran distribusi primer, tegangan menengah diturunkan menjadi tegangan rendah 400/230 distribusi primer, tegangan menengah diturunkan menjadi tegangan rendah 400/230 V V  melalui gardu distribusi. Tegangan rendah dari gardu distribusi disalurkan melalui melalui gardu distribusi. Tegangan rendah dari gardu distribusi disalurkan melalui saluran tegangan rendah ke komsumen tegangan rendah.

saluran tegangan rendah ke komsumen tegangan rendah.

Pembangkit Listrik  Pembangkit Listrik  Transformator  Transformator  Penaik  Penaik  Transformator  Transformator  Penurun Penurun TM TM GI GI GI GI TT/TET TT/TET K

Ke e PPeemmaakkaai i TTM M KKe e GGDD

GD GD TM TM TR  TR  kWH meter  kWH meter  Instalasi Pemakai TR  Instalasi Pemakai TR  Pembangkit Pembangkit Saluran Transmisi Saluran Transmisi Saluran Distribusi Saluran Distribusi Primer  Primer  Saluran Distribusi Saluran Distribusi Sekunder  Sekunder  Utilisasi Utilisasi

Gambar 3.1. Gambaran umum d

III.2

III.2 SISTEM SISTEM TIGA TIGA FASAFASA

Kebanyakan sistem tenaga listrik dibangun dengan sistem tiga fasa. Hal tersebut Kebanyakan sistem tenaga listrik dibangun dengan sistem tiga fasa. Hal tersebut didasarkan pada alasan-alasan ekonomi dan kestabilan aliran daya pada beban. Alasan didasarkan pada alasan-alasan ekonomi dan kestabilan aliran daya pada beban. Alasan ekonomi dikarenakan dengan sistem tiga fasa, penggunaan penghantar untuk transmisi ekonomi dikarenakan dengan sistem tiga fasa, penggunaan penghantar untuk transmisi menjadi lebih sedikit. Sedangkan alasan kestabilan dikarenakan pada sistem tiga fasa menjadi lebih sedikit. Sedangkan alasan kestabilan dikarenakan pada sistem tiga fasa daya mengalir sebagai layaknya tiga buah sistem fasa tunggal, sehingga untuk peralatan daya mengalir sebagai layaknya tiga buah sistem fasa tunggal, sehingga untuk peralatan dengan catu tiga fasa, daya sistem akan lebih stabil bila dibandingkan dengan peralatan dengan catu tiga fasa, daya sistem akan lebih stabil bila dibandingkan dengan peralatan sistem satu fasa.

sistem satu fasa.

Sistem tiga fasa atau sistem fasa banyak lainnya secara umum akan memunculkan Sistem tiga fasa atau sistem fasa banyak lainnya secara umum akan memunculkan sistem yang lebih kompleks, akan tetapi secara prinsip untuk analisa sistem tetap mudah sistem yang lebih kompleks, akan tetapi secara prinsip untuk analisa sistem tetap mudah dilaksanakan. Sistem tiga fasa dapat digambarkan dengan suatu sistem yang terdiri dari dilaksanakan. Sistem tiga fasa dapat digambarkan dengan suatu sistem yang terdiri dari tiga sistem fasa tunggal, sebagai berikut :

tiga sistem fasa tunggal, sebagai berikut :

+ + --+ + ++ -- --V VR R  V VSS V VTT + + + + ++ - - -- --3 3 2 2π π   j j Ve Ve 3 3 2 2π π   j j Ve Ve − − V  V  Gambar 3.2

Gambar 3.2 Sistem Sistem tiga fasa sebagtiga fasa sebagai tiga sistem fasa ai tiga sistem fasa tunggtunggaall

t t  V  V  V  V  _R R

=

=

coscosω ω  ... (3... (3.1).1)



 

 

 

 



 

 

 

 

₊

₊

=

=

3 3 2 2 cos cos ω ω t t  π π  V  V  V  V _S S  ... ... (3.2)(3.2)



 

 

 

 



 

 

 

 

₋

₋

=

=

3 3 2 2 cos cos ω ω t t  π π  V  V  V  V _T T  ... ... (3.3)(3.3)

Sedangkan bentuk gelombang dari sistem tiga fasa yang merupakan fungsi waktu Sedangkan bentuk gelombang dari sistem tiga fasa yang merupakan fungsi waktu ditunjukkan pada gambar berikut :

ditunjukkan pada gambar berikut :

V VR R  V VSS V VTT V VPP -V -VPP 0,5 0,5 -0,5 -0,5 Gambar 3

Gambar 3.3 .3 Bentuk gelBentuk gelombang pada sisombang pada sistem tiga fastem tiga fasaa

Pada Gambar 3.3 tampak bahwa antara tegangan fasa satu dengan fasa yang Pada Gambar 3.3 tampak bahwa antara tegangan fasa satu dengan fasa yang lainnya mempunyai perbedaan sudut fasa sebesar 120

lainnya mempunyai perbedaan sudut fasa sebesar 120oo  atau 2  atau 2

ππ

/3. Pada umumnya fasa/3. Pada umumnya fasa dengan sudut fasa 0

dengan sudut fasa 0oo disebut sebagai sebagi fasa disebut sebagai sebagi fasa R R, fasa dengan sudut fasa 120, fasa dengan sudut fasa 120oo disebut disebut sebagai fasa

sebagai fasa S S  dan fasa dengan sudut fasa 240 dan fasa dengan sudut fasa 240oo disebut sebagai fasa disebut sebagai fasa T T . Perbedaan sudut. Perbedaan sudut fasa tersebut pada pembangkit dimulai dari adanya kumparan yang masing-masing fasa tersebut pada pembangkit dimulai dari adanya kumparan yang masing-masing tersebar secara terpisah dengan jarak 120

tersebar secara terpisah dengan jarak 120oo..

III.2.1 Sistem Hubungan Wye (Y) dan Delta ( III.2.1 Sistem Hubungan Wye (Y) dan Delta (

Sistem Y merupakan sistem sambungan pada sistem tiga fasa yang menggunakan Sistem Y merupakan sistem sambungan pada sistem tiga fasa yang menggunakan empat kawat, yaitu fasa

empat kawat, yaitu fasa R R,, S S ,, T T  dan dan N  N . Sistem sambungan tersebut akan menyerupai huruf. Sistem sambungan tersebut akan menyerupai huruf Y yang memiliki empat titik sambungan, yaitu pada ujung-ujung huruf dan pada titk Y yang memiliki empat titik sambungan, yaitu pada ujung-ujung huruf dan pada titk  petemuan

 petemuan antara antara tiga tiga garis garis pembentuk pembentuk huruf. huruf. Sistem Sistem Y Y dapat dapat dapat dapat dilihat dilihat seperti seperti padapada Gambar 3.4(a) berikut ini :

Gambar 3.4(a) berikut ini :

ZT ZR  ZS R S T (a) ZTR  R  S T ZRS ZST (b)

Gambar 3.4 Sistem Hubungan Y dan sistem

∆

Sistem hubungan atau sambungan Y sering juga disebut sebagai hubungan  bintang. Sedangkan pada sistem yang lain yang disebut sebagai sistem

∆

, hanya menggunakan phasa  R, S,  dan T   untuk hubungan dari sumber ke beban, sebagaimana Gambar 3.4(b) di atas. Tegangan efektif antara phasa umumnya adalah 380 V   dan tegangan efektif phasa dengan netral adalah 220 V .

III.2.2 Sistem Hubungan Zig-Zag (Z)

Hubungan zig-zag adalah hubungan bintang dari kumparan-kumparan phasa suatu transformator phasa banyak, dimana tiap kumparan phasa dibentuk dari bagian-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 3.5 berikut ini :

Z_R

R S T

Z_S Z_T

I_S

I_R I_T

Gambar 3.5 Sistem Hubungan Zig-Zag (Z)

III.2.3 Beban Seimbang Terhubung Wye (Y)

Untuk sumber beban yang tersambung bintang ( star ) atau Y, hubungan antara  besaran listriknya adalah sebagai berikut :

3 line  star  V  V 

=

(Volt) ... (3.4) line  star  I   I 

=

(Amp) ... (3.5) line line  star   star   star   I  V   I  V   Z  3

=

=

(Ohm) ... (3.6)  star  line  star  line line line  star   star   star   I  Z   Z  V   I  V   I  V  S 

=

×

×

=

×

=

=

×

2

×

2 3 3 3 ... (3.7) ϕ  cos S   P 

=

(Watt) ... (3.8) ϕ  sin S  Q

=

... (3.9)

III.2.4 Beban Tidak Seimbang Terhubung Wye (Y)

Pada sistem ini masing-masing fasa akan mengalirkan arus yang tak seimbang menuju netral (pada sistem empat kawat). Sehingga arus netral merupakan penjumlahan secara vektor arus yang mengalir dari masing-masing fasa.

R  S T  N IR  IS IT

Gambar 3.6 Beban tidak seimbang terhubung bintang empat kawat

 R  RN   R  Z  V   I 

=

(Amp) ... (3.10) S  SN  S   Z  V   I 

=

(Amp) ... (3.11) T  TN  T   Z  V   I 

=

(Amp) ... (3.12) T  S   R

 N   I   I  I 

III.3 DAYA DALAM SISTEM TIGA PHASA

Daya sesaat pada suatu sumber sinusoida satu phasa juga berbentuk sinusoida dengan frekwensi dua kali frekwensi sumbernya. Maka :

(

ϖ  θ 

)

θ 

−

−

=

_{VI Cos VI Cos t} 

 P  2   (Watt)………(3.14)

Persamaan 3.14 di atas dapat diterapkan pada setiap phasa dalam suatu sistem tiga  phasa seimbang. Satu-satunya perubahan yang diperlukan adalah adanya pergeseran  phasa 120o

(

ϖ  θ 

)

θ 

−

−

=

_{V  I  Cos V  I  Cos t} 

 P  _{R  p  p  p  p} 2

  di antara phasa-phasanya itu. Sesuai dengan hal tersebut, untuk masing-masing phasa dapat ditulis :

(Watt)………..(3.15)

(

o

)

 p  p  p  p

S  V  I  Cos V  I  Cos t 

 P 

=

θ 

−

2ϖ 

−

θ 

−

120   (Watt)………...(3.16)

(

o

)

 p  p  p  p

T  V  I  Cos V  I  Cos t 

 P 

=

θ 

−

2ϖ 

−

θ 

−

240   (Watt)………...(3.17) Dengan phasa R dipilih sebagai phasa acuan, V p  dan I p

(

)

(

)

(

)

[

]

) 18 . 3 ....( ... ... ... ... ... ... ... ) ( 3 240 2 120 2 2 3 Watt  Cos  I  V   P  t  Cos t  Cos t  Cos  I  V  Cos  I  V   P   P   P   P   P   p  p o o  p  p  p  p T  S   R θ  θ  ϖ  θ  ϖ  θ  ϖ  θ 

=

−

−

+

−

−

+

−

−

=

+

+

=

  menyatakan nilai-nilai efektif tegangan phasa, dan arus phasanya serta θ menyatakan sudut impedansi beban tiga phasa seimbang yang menyerap daya. Jadi daya sesaat keseluruhannya adalah :

Untuk suatu sistem tiga phasa yang dihubungkan secara Y, maka :

 p l  V  V 

=

3 (Volt) ……….(3.19)  p l  I   I 

=

  (Amp)...………...(3.20) Untuk suatu sistem tiga phasa yang dihubungkan secara∆, maka  :

 p l  V 

 p

l  I 

 I 

=

3  (Amp)...(3.22) Untuk hubungan Y, dengan menggunakan persamaan 3.19 dan 3.20, maka didapatkan :

θ  θ  V  I  Cos Cos  I  V   P  l  _{l  3 l  l}  3 3

=

=

  _{(Watt)………..(3.23)}

Untuk hubungan Δ, dengan menggunakan persamaan 3.21 dan 3.22 maka didapatkan :

θ  θ  V  I  Cos Cos  I  V   P  _l  l  3 _{l  l}  3 3

=

=

  _{(Watt)..………(3.24)}

Tampak bahwa kedua pernyataan diatas menunjukkan bahwa daya dalam suatu sistem tiga phasa adalah sama, baik untuk hubungan Y ataupun Δ  bila dayanya dinyatakan dalam besaran- besaran salu r an ( line ). Tetap i p erlu diin g at bahwa θ menyatakan sudut impedansi beban perphasa dan bukan sudut antara Vl dengan Il

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 melaui inti yang mana pada inti tersebut terdapat belitan

.

III.4 TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Transformator distribusi yang umum digunakan adalah transformator step-down 20KV/400V. Tegangan fasa ke fasa sistem jaringan tegangan rendah adalah 380 V . Karena terjadi drop tegangan, maka pada rak tegangan rendah dibuat di atas 380 V  agar tegangan pada ujung penerima tidak lebih kecil dari 380 V .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 =

φ

 ).

 primer dan sekunder, maka pada belitan primer dan 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. Hubungan transformasi tegangan adalah sebagai berikut :

a  N   N   E   E 

₌

₌

2 1 2 1 _{... (3.25)}

Dimana :  E  = ggl induksi di sisi primer (volt )₁

2

 E  = ggl induksi di sisi sekunder (volt )

1

 N  = jumlah belitan sisi primer (turn)

2

 N  = jumlah belitan sisi sekunder (turn) a = perbandingan transformasi

III.4.1 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  b. Transformator distribusi betegangan primer 20 KV

Catatan :

Pada sistem distribusi tiga phasa, 4 kawat, maka transformator phasa tunggal yang dipasang tentunya mempunyai tegangan pengenal

 KV 

 KV  ₁₂

3

20

₌

III.4.2 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 pengenal.

d. Transformator distribusi bertegangan sekunder 133/231 V dan 231/400 V yang digunakan terpisah.

III.4.3 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, khususnya penyadapan utama (principle tapping), adalah nilai-nilai yang bersesuaian dengan besaran-besaran  pengenal (arus, tegangan, daya).

III.4.4 Spesifikasi Umum Daya Pengenal Transformator Distribusi

 Nilai-nilai daya pengenal tranformator distribusi yang lebih banyak dipakai dalam SPLN 8° : 1978 IEC 76 – 1 (1976) seperti pada tabel 3.1, sedang yang bertanda * adalah nilai-nilai standar transformator distribusi yang dipakai PLN.

Tabel 3.1 Nilai Daya Pengenal Transformator Distribusi

KVA KVA KVA

5 6,3 8 10 12,5 16* 20 25* 31,5 40 50* 63 80 100* 125 160* 200* 250* 315* 400* 500* 630* 800* 1000* 1250* 1600* dst

III.4.5 Spesifikasi Umum Rugi-rugi Transformator Distribusi

Berbagai nilai dari rugi-rugi transformator distribusi menurut SPLN 50 tahun 1997 dapat dilihat pada tabel 3.2 berikut ini :

Tabel 3.2 Nilai Rugi-rugi Transformator Distribusi KVA Rating Rugi Besi (Watt) Rugi Tembaga (Watt) 25 50 100 160 200 315 400 680 800 1000 1250 1600 115 190 320 400 550 770 930 1300 1950 2300 2700 3300 700 1100 1750 2000 2850 3900 4600 6500 10200 12100 15000 18100

III.5 KLASIFIKASI BEBAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Tujuan utama dari adanya alat transformator distribusi dalam sistem tenaga listrik adalah untuk mendistribusikan tenaga listrik dari gardu induk ke sejumlah pelangg an atau konsumen. Pada Tabel 3.3 berikut ini adalah klasifikasi pelanggan listrik yang dilayani oleh PLN :

Tabel 3.3 Klasifikasi Beban Pelanggan Listrik PLN Beban Yang Dilayani No Golongan Tarif Batas Daya

TARIF S ( Sosial ) 1 S-1 / TR 220 VA 2 3 4 5 6 S-2 / TR S-2 / TR S-2 / TR S-2 / TR S-2 / TR 450 VA 900 VA 1300 VA 2200 VA > 2200 VA s/d 200 KVA S-3 / TM > 200 KVA TARIF R ( Perumahan ) 1 R-1 / TR s/d 450 VA 2 R-1 / TR 900 VA 3 R-1 / TR 1300 VA 4 R-1 / TR 2200 VA 5 R-2 / TR > 2200 VA – 6600 VA 6 R-3 / TR > 6600 VA TARIS B ( Bisnis ) 1 B-1 / TR s/d 450 VA 2 B-1 / TR 900 VA 3 B-1 / TR 1300 VA 4 B-1 / TR 2200 VA 5 B-2 / TR > 2200 VA s/d 200 KVA 6 B-3 / TM > 200 KVA 1 I-1 / TR s/d 450 VA 2 I-1 / TR 900 VA

TARIF I ( Industri )

3 I-1 / TR 1300 VA

4 I-1 / TR 2200 VA

5 I-1 / TR > 2200 VA s/d 14 KVA 6 I-2 / TR > 14 KVA s/d 200 KVA

7 I-3 / TM > 200 KVA 8 I-4 / TT > 30000 KVA TARIF P ( Perkantoran ) 1 2 3 4 5 P-1 / TR P-1 / TR P-1 / TR P-1 / TR P-1 / TR s/d 450 VA 900 VA 1300 VA 2200 VA > 2200 VA s/d 200 KVA P-2 / TM > 200 KVA P-3 / TR LPJU Keterangan :

S = Pelanggan Listrik Sosial R = Pelanggan Listrik Perumahan B = Pelanggan Listrik Bisnis I = Pelanggan Listrik Insdustri P = Pelanggan Listrik Perkantoran TR = Tegangan Rendah

TM = Tegangan Menengah TT = Tegangan Tinggi

III.6 LOSSES PADA SALURAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Yang dimaksud dengan losses  adalah perbandingan antara energi listrik yang disalurkan ( P  ) dengan energi listrik yang terpakai (_S   P  ). _P 

% 100

×

−

=

S   P  S   P   P   P   Losses ... (3.26)

III.6.1 Losses Pada Penghantar Fasa

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 d i ujung dirumuskan :

V 

∆

_{=  I} 

₍

 _Rcosϕ 

+

 _X sinϕ 

₎

 _{l  (Volt) ... (3.27)}

 P 

∆

_{=  I} 2 _{R l} 

3 (Watt) ... (3.28)

Sedangkan jika beban terdistribusi merata di sepanjang saluran, maka rugi-rugi energi yang timbul adalah :

V 

∆

₌  I 

₍

 _{Rcosϕ   X sinϕ} 

₎

 _l 

2 2

+



 

 



 

 

(Volt) ... (3.29)  P 

∆

₌  I   _{R l}  2 2 3



 

 



 

 

(Watt) ... (3.30)

Dengan :  I  = arus yang mengalir pada penghantar (ampere)  R = tahanan penghantar (ohm/km)

 X  = reaktansi penghantar (ohm/km)

l  = panjang penghantar (km) ϕ 

III.6.2 Losses Akibat Beban Tidak Seimbang

Akibat pembebanan di tiap fasa yang tidak seimbang, maka akan mengalir arus  pada penghantar netral. Jika di hantaran penghantar netral terdapat nilai tahanan dan dialiri arus, maka penghantar netral akan bertegangan yang menyebabkan tegangan pada transformator menjadi tidak seimbang.

Arus yang mengalir di sepanjang kawat netral akan menyebabkan rugi-rugi daya sebesar :  N   N  R  I   P 

=

2

∆

_{(Watt)... (3.31)}

III.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

R  _R 

Besarnya rugi-rugi daya pada sambungan dirumuskan :  P 

∆

_{=  I} 2 _R

... (3.32) Dimana :  P  = losses yang timbul pada konektor (watt )

 I  = arus yang mengalir melalui konektor (ampere)  R = tahanan konektor (ohm)

III.7 REGULASI TEGANGAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Regulasi tegangan transformator didefinisikan sebagai perubahan pada tegangan terminal sekunder transformator yang dinyatakan dalam persentase (atau dalam per unit) terhadap tegangan nominal sekunder pada saat berbeban dengan faktor daya yang dapat  berkurang hingga nol.

Jika V2  adalah tegangan terminal sekunder untuk setiap beban dan E2

Sekunder   Nomiinal  Tegangan V   E  V  _R = 2 − 2   adalah tegangan terminal sekunder pada saat tanpa beban. Dan dengan beban tertentu dan faktor daya tertentu, maka regulasi tegangan transformator dapat dirumuskan sebagai berikut :

...………….. (3.33)

Tegangan nominal sekunder transformator adalah sama dengan tegangan tegangan terminal transformator pada saat berbeban yaitu V2

) ( ) ( ) (  FL S   FL S   NL S   R V  V  V  V  = −

. Jadi persamaan 3.33 di atas dapat dituliskan sebagai berikut :

dalam per unit...(3.34)

% 100 ) ( ) ( ) ( − _× =  FL S   FL S   NL S   R V  V  V  V  ……..………..(3.35)

Dimana :

VS(NL) = Tegangan terminal sekunder pada saat tanpa beban (Volt)

VS(FL) = Tegangan terminal sekunder untuk setiap beban (Volt)

VR  rugi rugi  P   P   P   P  out  out  in out 

−

Σ

+

=

=

η 

= Regulasi tegangan transformator ( % )

III.8 EFISIENSI TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Efisiensi dinyatakan sebagai :

...(3.36) atau : 0 0 100  X   P   P  in out 

=

η  ...(3.37)

dimana : POut = Daya keluaran (Watt)

PIn = Daya masukan (Watt)

∑ rugi-rugi = Pcu + Pi

Pcu = Rugi tembaga (Watt)

Pi

1. Perubahaan efisiensi terhadap beban = Rugi inti (Watt)

Perubahaan efisiensi terhadap beban dinyatakan sebagai :

2 2 2 2 2 cos cos  I   Pi  R  I  V  V  ek 

+

+

=

φ  φ  η 

0 2 2 2 2

=



 

 



 

 

+

 I   P   R  I  dI  d  i ek  Jadi, 2 2 2  I   P   R _ek 

=

i cu ek  i  I  R P   P 

=

₂2 ₂

=

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

2 . Perubahan efisiensi terhadap factor kerja (Cos Ф) beban

Perubahan efisiensi terhadap factor kerja (Cos Ф) beban dapat dinyatakan

sebagai : rugi  I  V  rugi

∑

+

∑

−

=

φ  η  cos 1 2 2 2 2 2 2 / cos / 1  I  V  rugi  I  V  rugi

∑

+

∑

−

=

φ  η 

Bila ∑ rugi / V2 I2

maka, = X = konstan  X   X 

+

−

=

φ  η  cos 1  = φ  φ  cos / 1 cos / 1  X   X 

+

−

BAB IV

STUDI TENTANG KUALITAS KINERJA TRANSFORMATOR

DISTRIBUSI DALAM MELAYANI BEBAN

IV.1 UMUM

Transformator distribusi merupakan suatu alat yang memegang peranan penting dalam sistem distribusi daya listrik.Transformator distribusi mengubah tegangan menengah 20 KV menjadi tegangan rendah 400/230 V. Transformator distribusi pada dasarnya adalah tiga transformator satu phasa yang bekerja bersama dan dilayani oleh suatu sistem tiga phasa dan dapat melayani beban tiga phasa atau beban satu phasa pada masing-masing phasanya.

Suatu transformator distribusi yang mempunyai kualitas baik,jika transformator tersebut mempunyai nilai efisiensi yang tinggi dan mempunyai nilai rugi-rugi yang kecil  pada saat melayani beban. Semakin besar efisiensi suatu transformator serta rugi-rugi yang ditimbulkannya pada saat melayani beban semakin kecil, maka kualitas transformator tersebut semakin baik dan begitu juga sebaliknya. Regulasi tegangan transformator adalah suatu bentuk kualitas tegangan dari suatu transformator pada sisi  beban. Semakin besar regulasi tegangan dari suatu transformator maka semakin buruklah

kualitas tegangan pada sisi beban transformator tersebut dan begitu juga sebaliknya. Sehingga perlu dilakukan pengukuran efisiensi transformator serta regulasi tegangannya untuk mengetahui kulitas kinerja transformator tersebut dalam melanyani beban,baik  beban yang seimbang dan maupun tak seimbang.

IV.2 PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN DALAM PERHITUNGAN

Persamaan-persamaan yang digunakan untuk menganalisa kualitas kinerja transformator distribusi dalam melayani beban adalah sebagai berikut :

IV.2.1 Perhitungan Persentase Beban Yang Dilayani

Besarnya persentase kenaikan beban yang dilayani dapat dihitung dengan :

% 100 × = Trafo  Beban  KVA  KVA  Beban ………..………(4.1)

IV.2.2 Perhitungan Regulasi Tegangan Transformator

Pengaturan tegangan suatu transformator ialah perubahan tegangan sekunder antara beban nol dan pada saat berbeban untuk suatu faktor kerja tertentu, dengan tegangan primer konstan. Dan dengan beban tertentu dan faktor daya tertentu, maka regulasi tegangan transformator dapat dirumuskan sebagai ber ikut:

( ) ( ) ( ) % 100 × − =  FL S   FL S   NL S   R V  V  V  V  ………..(4.2) Dimana :

VS(NL) = Tegangan terminal sekunder pada saat tanpa beban (Volt)

VS(FL) = Tegangan terminal sekunder untuk setiap beban (Volt)

VR 

P = Daya pada ujung kirim (Watt)

= Regulasi tegangan transformator ( % )

IV.2.3 Penyaluran Daya Pada Transformator

Daya pada transformator tiga phasa dapat dihitung dengan menggunakan  persamaan (4.3), yaitu :

P = 3 V I Cos φ...(4.3) Dimana :

V = Tegangan pada ujung kirim (Volt) I = Arus phasa (Ampere)

Cos φ = Faktor daya

Daya input dan daya output dari transformator dapat dihitung dengan menggunakan  persamaan (4.3) diatas.

IV.2.4 Losses Yang Terjadi Pada Saat Melayani Beban

Yang dimaksud dengan losses  _{adalah perbandingan antara energi listrik}

yang disalurkan ( P _S ) dengan energi listrik yang terpakai ( P  _P ).

P Losses = PS - PP ... (4.4)

Dimana : P Losses = Rugi-rugi daya yang terjadi sepanjang saluran (KW)

PS = Daya listrik yang disalurkan (KW)

PP % 100 % = − × S   P  S   P   P   P   Losses

= Daya listrik yang terpakai (KW)

Dan besarnya persentase rugi-rugi daya yang terjadi adalah :

...(4.5)

IV.2.5 Perhitungan Nilai Efisiensi Transformator

Untuk perhitungan efisiensi transformator dapat dipergunakan rumus standar untuk mendapatkan nilai efisiensi.

Pada transformator tiga fasa , Efisiensi dinyatakan sebagai :

0 0 100  X   P   P  in out  = η  ...(4.6) Dimana : Pin= Pout + Σ rugi-rugi

IV.3 METODE PENGAMBILAN DATA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Metode penmgambilan data dilakukan dengan mengambil data hasil ukur beban tiap-tiap transformator distribusi pada Waktu Beban Puncak (WBP) dan Lewat Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan menggunakan rumus pendekatan statistik, yaitu :

( )

2 +1 = d   N   N  n Dimana : n = Sampel

 N = Jumlah Populasi (Jumlah Trafo Distribusi 160 KVA di Medan Kota) d = Derajat Kebebasan

dimana : d = 0,1

Maka, jumlah data transformator distribusi 160 KVA yang d iambil untuk :  N = 95 Trafo distribusi

d = 0,1

adalah

n = 49

Trafo Distribusi

IV.4 DATA HASIL UKUR BEBAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 160 KVA

Untuk mengetahui kualitas kinerja transformator distribusi 160 KVA dalam melayani beban pada sisi tegangan rendah, maka diperlukan data-data hasil ukur beban transformator distribusi tersebut. Sebagai aplikasinya, maka digunakan data-data hasil ukur beban transformator distribusi 160 KVA PT.PLN (Persero) Rayon Medan Kota.

Tabel 4.1 Spesifikasi Umum Transformator Distribusi 160 KVA Pada

PT.PLN (PERSERO) Rayon Medan Kota

Kode Gardu – No Trafo MK

Lokasi Medan Kota

Jenis Transformator Transformator Distribusi Tiang

 No.Seri 24867

Merk UNINDO

Daya Pengenal (KVA) 160

Phasa 3

Hubungan Belitan Trafo Y - Z

Frekuensi Pengenal (Hz) 50

Posisi Tap 3/5

Tegangan Kerja 21/20,5/20/19,5/19 kV // 400 V

Tegangan Primer Pengenal L-L (KV) 20 Tegangan Sekunder Pengenal L-L (V) 400 Tegangan Sekunder Pengenal L-N (V) 231

Arus Primer (Amp) 5

Arus Sekunder (Amp) 243

Jenis Minyak Trafo Diala B

Vektor Group Yzn5

Impedansi (pu) 4 %

Rugi Besi (Pi) (Watt) 400

Rugi Tembaga (Pcu) (Watt) 2000

59 Tabel 4.2 Data Hasil Ukur Beban Transformator Distribusi 160 KVA Rayon Medan Kota

Lewat Waktu Beban Puncak ( Pukul 23.00 – 17.00 WIB )

 No Kode

Trafo

Lokasi Transformator Distribusi KVA Trafo

Phasa R Phasa S Phasa T KVA Beban

LWBP

Cos φ LWBP

IR VL-N SR IS VL-N SS IT VL-N ST

1 MK003 Jl.Putri Hijau/Ktr Lurah 160 124 217,1 26,92 164 218,8 35,88 93 216,2 20,11 88 0,94

2 MK006 Jl Putri Hijau/PTP.B 160 135 219,7 29,66 38 219,5 8,34 18 220,7 3,97 44 0,95

3 MK021 Jl Kumango/Panin Bank 160 55 219,6 12,07 69 218,1 15,05 73 216,4 15,80 46 0,93

4 MK027 Jl Candi Mendut 160 114 219,4 25,02 152 217,2 33,02 155 216,6 33,57 97 0,93

5 MK431 Jl Gurilla Sp Sentosa Baru 160 93 219,3 20,39 102 217,3 22,16 46 216,5 9,96 56 0,94

6 MK055 Jl Cik Ditiro/Ade Irma Suryani 160 96 219,5 21,06 92 218,3 20,08 112 216,4 24,24 69 0,93

7 MK056 Jl Hang Jebat 160 136 219,2 29,81 127 216,2 27,46 154 216,3 33,31 96 0,92

8 MK429 Jl Ghandi Simpang Jl Besi 160 45 219,7 9,89 59 219,8 12,97 53 219,9 11,66 36 0,95

9 MK062 Jl Masdulhak 160 131 218,3 28,60 120 216,8 26,02 149 217,5 32,41 92 0,94 10 MK064 Jl Rivai/Taman 160 84 219,5 18,44 59 216,3 12,76 64 217,7 13,93 48 0,93 11 MK083 Jl B.Katamso Gg.Mantri 160 127 218,7 27,78 131 217,2 28,45 132 217,8 28,75 90 0,93 12 MK447 Jl Sei Kera/Palembang 160 101 218,3 22,05 68 217,6 14,80 36 218,1 7,85 47 0,94 13 MK101 Jl Gurila 160 184 219,3 40,35 88 218,9 19,26 135 218,2 29,46 94 0,93 14 MK104 Jl Juanda II 160 75 218,7 16,40 178 219,0 38,98 136 218,6 29,73 90 0,93 15 MK107 Jl Suwondo 160 84 217,7 18,29 106 217,1 23,02 93 218,9 20,36 65 0,95 16 MK396 Jl Menteng II 160 92 218,1 20,07 138 217,3 29,99 145 219,1 31,77 87 0,94 17 MK115 Jl Pekong 160 70 219,8 15,39 91 218,3 19,87 117 218,9 25,61 64 0,94 18 MK117 Jl Starban/GPDI Filadelfia 160 48 218,4 10,48 20 219,9 4,40 42 219,7 9,23 25 0,95 19 MK150 Jl A Rivai/Cut Nyakdin 160 120 218,9 26,27 94 219,2 20,61 70 218,8 15,32 66 0,94 20 MK158 Jl Rivai Taman 160 87 218,8 19,04 37 217,0 8,03 51 218,6 11,15 40 0,93 21 MK163 Jl Gudang (Blk Satlantas) 160 88 219,4 19,31 163 218,9 35,68 86 218,4 18,78 78 0,93 22 MK165 Jl Laboratorium 160 80 217,1 17,37 43 217,4 9,35 103 218,6 22,52 52 0,92

23 MK184 Jl Putri Hijau/Gg Tikus 160 109 219,4 23,92 154 218,9 33,71 124 216,8 26,88 89 0,94

24 MK195 Jl Sutomo Ujung Klm Renang 160 55 217,0 11,94 84 218,4 18,35 100 216,9 21,69 55 0,93

25 MK199 Jl Madura Sp Jl Jawa 160 37 219,9 8,14 43 219,7 9,45 52 219,2 11,40 30 0,93

26 MK562 Jl Industri Gg.Setia 160 122 219,3 26,75 155 219,8 34,07 140 217,2 30,41 96 0,92

60

27 MK216 Jl Jati Mas 160 126 218,5 27,53 89 219,3 19,52 115 216,5 24,90 76 0,93

28 MK217 Jl Jati/Jl Durian 160 134 217,9 29,20 134 218,8 29,32 126 216,2 27,24 91 0,92

29 MK219 Jl Durian Gg.Kacung 160 153 217,8 33,32 113 219,0 24,75 102 216,1 22,04 85 0,94

30 MK221 Jl Lorong Gino G.Kelapa 160 93 219,6 24,42 141 216,8 30,57 115 217,7 25,04 81 0,93

31 MK223 Jl Dorawati 160 74 218,2 16,15 98 217,4 21,31 93 219,6 20,42 61 0,94 32 MK564 Jl Sumatra/Tapanuli 160 137 219,9 30,13 145 218,0 31,61 79 217,4 17,18 83 0,93 33 MK228 Jl Perjuangan Gg.Salam 160 121 218,0 26,38 114 217,1 24,75 120 216,7 26,01 82 0,93 34 MK231 Jl M.Yakub Gg.Setia 160 78 217,1 16,94 67 219,3 14,70 81 218,9 17,73 52 0,95 35 MK232 Jl M.Yakub Gg.Arsad 160 89 217,8 19,39 62 218,8 13,57 62 216,5 13,42 49 0,93 36 MK233 Jl M .Yakub Gg.H.Abdullah 160 141 216,6 30,54 139 217,8 30,28 80 215,1 17,21 83 0,93

37 MK234 Jl M.Yakub (Parit Busuk) 160 80 215,5 17,24 95 216,4 20,56 84 216,8 18,21 60 0,95

38 MK241 Jl Bromo Ujung 160 63 217,3 13,69 127 218,2 27,72 133 215,4 28,65 75 0,94

39 MK489 Jl Seram RRI 160 124 218,4 27,08 96 219,4 21,06 183 218,8 40,04 93 0,93

40 MK243 Jl Pancasila 160 61 219,6 13,40 49 219,9 10,78 92 219,4 20,19 47 0,94

41 MK249 Jl Denai 160 107 218,8 23,42 112 218,5 24,47 155 219,1 33,96 86 0,93

42 MK405 Jl Perjuangan Mesjid 160 99 219,7 21,75 78 219,1 17,09 99 218,9 21,67 64 0,94

43 MK269 Jl Jati (PDAM Tirtanadi) 160 89 218,5 19,45 64 219,6 14,06 95 216,9 20,61 57 0,94

44 MK271 Jl M.Yamin SH/Gg.Kelambir 160 100 218,1 21,81 127 219,3 27,85 114 216,7 24,70 79 0,93 45 MK287 Jl Negara 160 97 218,6 21,20 106 219,9 23,31 94 217,2 20,42 69 0,93 46 MK289 Jl Pahlawan/Perkasa 160 113 217,5 24,58 115 218,5 25,13 87 216,9 18,87 73 0,94 47 MK326 Jl Utama/Jl Laksana 160 100 216,9 21,69 65 218,4 14,20 124 215,9 26,77 67 0,93 48 MK328 Jl Utama/Cemara 160 97 216,7 21,02 67 217,9 14,60 119 215,6 25,67 65 0,93 49 MK329 Jl Utama/Sadi 160 92 217,4 20,00 108 218,6 23,61 76 216,3 16,44 64 0,94

61 Tabel 4.3 Data Hasil Ukur Beban Transformator Distribusi 160 KVA Rayon Medan Kota

Waktu Beban Puncak ( Pukul 18.00 – 22.00 WIB )

 No Kode Trafo Lokasi Transformator Distribusi KVA Trafo

Phasa R Phasa S Phasa T KVA

Beban WBP

Cos φ WBP

IR  VL-N SR  IS VL-N SS IT VL-N ST

1 MK003 Jl.Putri Hijau/Ktr Lurah 160 187 210,8 39,42 254 209,1 53,11 141 212,4 29,95 134 0,90

2 MK006 Jl Putri Hijau/PTP.B 160 184 213,2 39,23 166 212,5 35,28 33 215,2 7,10 88 0,89

3 MK021 Jl Kumango/Panin Bank 160 93 212,4 19,75 96 211,8 20,33 112 213,5 23,91 70 0,91

4 MK027 Jl Candi Mendut 160 156 210,4 32,82 209 209,2 43,72 227 210,1 47,69 137 0,90

5 MK431 Jl Gurilla Sp Sentosa Baru 160 181 210,1 38,03 142 212,1 30,12 119 214.4 25,52 102 0,90

6 MK055 Jl Cik Ditiro/Ade Irma Suryani 160 151 212,3 32,06 144 210,3 30,28 124 213,5 26,48 97 0,89

7 MK056 Jl Hang Jebat 160 68 213,2 14,50 179 208,7 37,36 136 212,7 28,93 88 0,91

8 MK429 Jl Ghandi Simpang Jl Besi 160 198 210,5 41,68 146 212,2 30,98 163 210,8 34,36 117 0,92

9 MK062 Jl Masdulhak 160 197 211,9 41,74 197 212,5 41,86 173 210,3 36,38 131 0,90 10 MK064 Jl Rivai/Taman 160 161 210,5 33,89 108 211,1 22,80 90 212,7 19,14 83 0,91 11 MK083 Jl B.Katamso Gg.Mantri 160 177 208,2 36,85 185 209,2 38,70 182 210,3 38,27 126 0,90 12 MK447 Jl Sei Kera/Palembang 160 155 209,3 32,44 115 210,6 24,22 96 215,2 20,66 85 0,90 13 MK101 Jl Gurila 160 195 210,9 41,13 113 212,4 24,00 170 211,8 36,01 110 0,89 14 MK104 Jl Juanda II 160 208 207,1 43,08 108 213,5 23,06 134 212,3 28,45 104 0,91 15 MK107 Jl Suwondo 160 136 211,3 28,74 154 210,9 32,48 178 209,5 37,29 108 0,90 16 MK396 Jl Menteng II 160 181 210,3 38,06 264 207,5 54,78 231 208,9 48,26 156 0,90 17 MK115 Jl Pekong 160 111 213,4 23,69 137 210,2 28,80 148 209,8 31,05 91 0,91 18 MK117 Jl Starban/GPDI Filadelfia 160 136 210,5 28,63 14 217,7 3,05 83 212,2 17,62 54 0,90 19 MK150 Jl A Rivai/Cut Nyakdin 160 138 210,4 29,04 118 212,1 25,03 104 210,5 21,89 83 0,92 20 MK158 Jl Rivai Taman 160 108 212,5 22,95 68 216,8 14,74 129 210,5 27,15 70 0,91 21 MK163 Jl Gudang (Blk Satlantas) 160 164 209,9 34,42 188 207,9 39,09 176 208,8 36,75 122 0,90 22 MK165 Jl Laboratorium 160 103 211,8 21,82 70 217,7 15,24 120 210,5 25,26 68 0,89

23 MK184 Jl Putri Hijau/Gg Tikus 160 111 212,5 23,59 148 211,6 31,32 144 210,5 30,31 93 0,91

24 MK195 Jl Sutomo Ujung Klm Renang 160 100 210,8 21,08 175 209,5 36,66 120 211,7 25,41 91 0,91

25 MK199 Jl Madura Sp Jl Jawa 160 90 212,7 19,14 87 213,8 18,60 109 211,5 23,05 66 0,91

26 MK562 Jl Industri Gg.Setia 160 186 209,2 38,91 274 207,5 56,86 201 208,1 41,83 153 0,92

27 MK216 Jl Jati Mas 160 191 208,5 39,82 154 210,6 32,43 216 207,5 44,82 130 0,90

62

28 MK217 Jl Jati/Jl Durian 160 229 206,5 47,29 196 209,3 41,02 154 210,5 32,42 134 0,91

29 MK219 Jl Durian Gg.Kacung 160 183 210,7 38,56 157 212,1 33,30 186 211,2 39,28 122 0,92

30 MK221 Jl Lorong Gino G.Kelapa 160 211 208,6 44,02 259 205,5 53,22 230 207,4 47,70 162 0,90

31 MK223 Jl Dorawati 160 148 210,1 31,09 185 209,8 38,82 133 212,5 28,26 108 0,92 32 MK564 Jl Sumatra/Tapanuli 160 117 211,2 24,71 266 208,1 55,35 108 213,7 23,08 113 0,92 33 MK228 Jl Perjuangan Gg.Salam 160 199 207,8 41,35 175 210,1 36,77 229 209,5 47,98 139 0,92 34 MK231 Jl M.Yakub Gg.Setia 160 138 212,7 29,35 78 214,1 16,70 164 211,6 34,70 88 0,91 35 MK232 Jl M.Yakub Gg.Arsad 160 178 210,2 37,42 84 216,1 18,15 79 215,2 17,00 79 0,90 36 MK233 Jl M .Yakub Gg.H.Abdullah 160 236 208,1 49,11 211 209,8 44,27 126 212,5 26,78 132 0,91

37 MK234 Jl M.Yakub (Parit Busuk) 160 148 210,1 31,09 148 211,3 31,27 159 209,7 33,34 105 0,92

38 MK241 Jl Bromo Ujung 160 111 211,7 23,50 185 209,3 38,72 198 210,5 41,68 114 0,92

39 MK489 Jl Seram RRI 160 200 210,7 42,14 188 209,4 39,37 297 207,2 61,54 158 0,91

40 MK243 Jl Pancasila 160 96 216,8 20,81 79 217,9 17,22 151 212,4 32,07 75 0,92

41 MK249 Jl Denai 160 199 212,9 42,37 212 210,8 44,69 247 208,9 51,60 152 0,92

42 MK405 Jl Perjuangan Mesjid 160 206 209,8 43,22 138 212,3 29,30 246 207,7 51,09 136 0,90

43 MK269 Jl Jati (PDAM Tirtanadi) 160 119 212,4 25,28 131 210,8 27,62 142 209,9 29,81 91 0,91

44 MK271 Jl M.Yamin SH/Gg.Kelambir 160 89 215,2 19,15 111 211,5 23,48 196 210,3 41,22 91 0,91 45 MK287 Jl Negara 160 136 211,2 28,72 169 210,1 35,51 168 209,1 35,13 109 0,91 46 MK289 Jl Pahlawan/Perkasa 160 200 210,8 42,16 242 207,5 50,22 222 209,2 46,44 153 0,90 47 MK326 Jl Utama/Jl Laksana 160 123 212,5 26,14 105 213,3 22,40 140 210,1 29,42 85 0,91 48 MK328 Jl Utama/Cemara 160 157 210,3 33,02 118 212,7 25,10 215 209,4 45,02 113 0,89 49 MK329 Jl Utama/Sadi 160 152 211,5 32,15 176 210,2 37,00 134 214,9 28,80 107 0,91

IV.5 ANALISA DATA

■ Analisa Data Hasil Ukur Beban Trafo Lewat Waktu Beban Puncak

( LWBP Mulai Pukul 23.00 – 17.00 WIB )

Untuk Data Trafo Distribusi No.1 ►Persentase beban yang dilayani :

= = = 100% 160 88 % 100 x  x  KVA  KVA  Beban Trafo  Beban _{55 %}

►Tegangan sekunder pada saat tidak berbeban adalah :

Untuk : Cos φ = 0,94 ( φ = 19,95O); Z(pu) = 4 % ; VS(FL) = 400 V

Ω = = = − ₃ 160 ) 400 ( 3 ) ( 3 2 2  KVA V  S  V   Z _base  L L Ω = Ω = = Z _{( )} xZ  3 x0,04 0,12  Z _{trafo  pu base}

 A V   KVA V  S   I   L  L trafo S  133,33 ) 400 .( 3 160 3 = = = − Dan ; ) 95 , 19 33 , 133 ( ) 12 , 0 ( 0 400 ) ( ) ( 0 0 ) ( ) ( =V  − +  Z   x I  ∠ = V ∠ + Ω x A∠ V _{S  NL S  L  L trafo S}  ϕ  0 ) ( NL =400+15,99∠19,95 S  V  = 400+15,03+ j5,46 = 415,03+ j5,46 Volt  V _S ( NL) =415,07∠0,750

►Persentase Regulasi Tegangan Transformator Distribusi yaitu :

% 100 400 400 05 , 415 % 100 ) ( ) ( ) (  X   X  V  V  V  V   FL S   FL S   NL S   R − = − = % 77 , 3 =  R V 

►Perhitungan Rugi-rugi Daya Pada Jaringan Distribusi :

Dari tabel data hasil ukur beban trafo,dengan munggunakan persamaan (4.4) dan (4.5), rugi-rugi daya yang terjadi pada jaringan distribusi adalah :

KVA Saluran = SR + SS + ST = 26,92 + 35,88 + 20,11 = 82,91 KVA

Dimana besarnya PP dan PS adalah :

PP

= 82,91 x 0,94

= KVA Saluran x Cos φ

= 77,94 KW Dan ;

PS

= 88 x 0,94

= KVA Beban x Cos φ

= 82,72 KW

Sehingga besarnya rugi-rugi daya serta persentase rug i-rugi (losses) yang terjadi adalah : P Losses = PS - PP = 82,72 KW - 77,94 KW = 4,78 KW % 78 , 5 % 100 72 , 82 94 , 77 72 , 82 % 100 % = − × = − x =  P   P   P   Losses S   P  S 

►Dengan menggunakan persamaan (4.6), maka efisiensi dari transformator distribusi untuk :

Beban = 55 % ; Cos φ = 0,94 ; Pcu = 2000 W ; Pi= 400 W ; PLosses

P

  = 4,78 KW

out= Beban x KVATrafo

P

x Cos φ = 55 % x 160 KVA x 0,94 = 82,72 KW

cu1 = ( Beban )2 x Pcu = ( 0,55 )2

P

 x 2000 W = 605 W

in = Pout+ Pi + Pcu1 + PLosses

= 88,51 KW

Maka efisiensinya adalah : 0 0 100  X   P   P  in out  = η  0 0 100 51 , 88 72 , 82  X  = η  η = 93,46 %

Data berikutnya dapat dianalisa dengan cara yang sama, sehingga diperoleh hasilnya pada tabel 4.4 yaitu :

Tabel 4.4 Analisa Data Hasil Ukur Beban Transformator Distribusi 160 KVA Rayon Medan Kota Lewat Waktu Beban Puncak ( LWBP )

 No Kode Trafo Beban LWBP (%) PLosses V % R η % (KW) % 1 MK003 55 4,78 5,78 3,77 93,46 2 MK006 28 1,93 4,62 3,81 94,47 3 MK021 29 2,86 6,69 3,73 92,64 4 MK027 61 5,01 5,55 3,73 93,65 5 MK431 35 3,28 6,23 3,77 93,05 6 MK055 43 3,37 5,25 3,73 93,92 7 MK056 60 4,98 5,64 3,70 93,54 8 MK429 23 1,40 4,10 3,81 94,82 9 MK062 58 4,67 5,40 3,77 93,83 10 MK064 30 2,67 5,98 3,73 93,21 11 MK083 56 4,66 5,57 3,73 93,61 12 MK447 29 2,16 4,89 3,77 94,11 13 MK101 59 4,58 5,24 3,73 93,92 14 MK104 56 4,68 5,53 3,73 93,59 15 MK107 41 3,16 5,12 3,81 94,11 16 MK396 55 4,86 5,94 3,77 93,37 17 MK115 40 2,94 4,88 3,77 94,27 18 MK117 16 0,84 3,54 3,81 94,96 19 MK150 41 3,57 5,75 3,77 93,47 20 MK158 25 1,65 4,44 3,73 94,46 21 MK163 49 3,93 5,42 3,73 93,81 22 MK165 33 2,54 5,31 3,70 93,89 23 MK184 56 4,22 5,05 3,77 94,13 24 MK195 34 2,81 5,50 3,73 93,63 25 MK199 19 1,03 3,70 3,73 94,46

26 MK562 60 4,38 4,96 3,70 94,14 27 MK216 48 3,76 5,32 3,73 93,92 28 MK217 57 4,82 6,82 3,70 93,46 29 MK219 53 4,60 5,76 3,77 93,48 30 MK221 51 0,90 1,20 3,73 97,66 31 MK223 38 2,93 5,11 3,77 94,04 32 MK564 52 3,79 4,91 3,73 94,24 33 MK228 51 4,52 5,93 3,73 93,31 34 MK231 33 2,50 5,06 3,81 94,15 35 MK232 31 2,44 5,35 3,73 93,84 36 MK233 52 4,62 5,99 3,73 93,30 37 MK234 38 3,79 6,65 3,81 92,80 38 MK241 47 4,64 6,58 3,77 92,81 39 MK489 58 4,48 5,18 3,73 93,96 40 MK243 30 2,47 5,60 3,77 93,67 41 MK249 54 3,86 4,83 3,73 94,32 42 MK405 40 3,28 5,45 3,77 93,77 43 MK269 38 2,71 5,06 3,77 94,38 44 MK271 50 4,31 5,87 3,73 93,46 45 MK287 43 4,28 6,67 3,73 92,68 46 MK289 46 4,15 6,05 3,77 93,29 47 MK326 42 4,03 6,47 3,73 92,90 48 MK328 41 3,46 5,72 3,73 93,56 49 MK329 40 3,71 6,17 3,77 93,14

■ Analisa Data Hasil Ukur Beban Trafo Waktu Beban Puncak

( WBP Mulai Pukul 18.00 – 22.00 WIB )

Untuk Data Trafo Distribusi No.1 ►Persentase beban yang dilayani :

Beban = = 100%= 160 134 % 100 x  x  KVA  KVA Trafo  Beban _{84 %}

►Tegangan sekunder pada saat berbeban adalah :

Untuk : Cos φ = 0,90 ( φ = 25,84O); Z(pu) = 4 % ; VS(FL) = 400 V

Ω = = = − 3 160 ) 400 ( 3 ) ( 3 2 2  KVA V  S  V   Z   L L base

Ω =

Ω =

= Z _{( )} xZ  3 x0,04 0,12  Z _{trafo  pu base}

 A V   KVA V  S   I   L  L trafo S  133,33 ) 400 .( 3 160 3 = = = − Dan ; ) 84 , 25 33 , 133 ( ) 12 , 0 ( 0 400 ) ( ) ( 0 0 ) ( ) ( =V  − +  Z   x I  ∠ = V ∠ + Ω x A∠ V _{S  NL S  L  L trafo S}  ϕ  0 ) ( NL =400+15,99∠25,84 S  V  = 400+14,39+ j6,97= 414,39+ j6,97 Volt  V _S ( NL) =414,45∠0,960

►Persentase Regulasi Tegangan Transformator Distribusi yaitu :

% 100 400 400 45 , 414 % 100 ) ( ) ( ) (  X   X  V  V  V  V   FL S   FL S   NL S   R − = − = % 61 , 3 =  R V 

►Perhitungan Rugi-rugi Daya Pada Jaringan Distribusi :

Dari tabel data hasil ukur beban trafo,dengan munggunakan persamaan (4.4) dan (4.5), rugi-rugi daya yang terjadi pada jaringan distribusi adalah :

KVA Saluran = SR + SS + ST = 39,42 + 53,11 + 29,95 = 122,48 KVA

Dimana besarnya PP dan PS adalah :

PP

= 122,48 x 0,90

= KVA Saluran x Cos φ

= 110,23 KW Dan ;

PS

= 134 x 0,90

= KVA Beban x Cos φ

Sehingga besarnya rugi-rugi daya serta persentase rug i-rugi (losses) yang terjadi adalah : P Losses = PS - PP = 120,60 KW - 110,23 KW = 10,37 KW % 60 , 8 % 100 60 , 120 23 , 110 60 , 120 % 100 % = − × = − x =  P   P   P   Losses S   P  S 

►Dengan menggunakan persamaan (4.6), maka efisiensi dari transformator distribusi untuk :

Beban = 84 % ; Cos φ = 0,90 ; Pcu = 2000 W ; Pi = 400 W ; PLosses

P

  = 10,37 KW

out= Beban x KVATrafo

P

x Cos φ = 84 % x 160 KVA x 0,90 = 120,96 KW

cu1 = ( Beban )2 x Pcu = ( 0,84 )2

P

 x 2000 W = 1411 W

in = Pout + Pi + Pcu1 + PLosses

= 133,14 KW

= 120,96 KW + 0,4 KW + 1,411 KW + 10,37 KW

Maka efisiensinya adalah :

0 0 100  X   P   P  in out  = η  0 0 100 14 , 133 96 , 120  X  = η  η = 90,85 %

Data berikutnya dapat dianalisa dengan cara yang sama, sehingga diperoleh hasilnya pada tabel 4.5 yaitu :

Tabel 4.5 Analisa Data Hasil Ukur Beban Transformator Distribusi 160 KVA Rayon Medan Kota Waktu Beban Puncak ( WBP )

 No Kode Trafo Beban WBP (%) PLosses V % R η % (kW) % 1 MK003 84 10,37 8,60 3,61 90,85 2 MK006 55 5,69 7,27 3,58 92,12 3 MK021 44 5,47 8,59 3,65 91,10 4 MK027 86 11,49 9,32 3,61 90,26 5 MK431 64 7,50 8,12 3,61 91,36 6 MK055 61 7,28 8,43 3,58 91,16 7 MK056 55 6,56 8,20 3,65 91,37 8 MK429 73 9,18 8,53 3,70 90,98 9 MK062 82 9,92 8,41 3,61 91,01 10 MK064 52 6,52 8,63 3,65 9103 11 MK083 79 10,96 9,66 3,61 90,02 12 MK447 53 6,91 9,03 3,61 90,65 13 MK101 69 7,88 8,05 3,58 91,41 14 MK104 65 8,58 9,07 3,65 90,59 15 MK107 68 8,54 8,79 3,61 90,84 16 MK396 98 13,41 9,55 3,61 89,97 17 MK115 57 6,79 8,20 3,65 91,37 18 MK117 34 4,23 8,70 3,61 90,97 19 MK150 52 6,48 8,49 3,70 91,16 20 MK158 44 4,69 7,36 3,65 92,12 21 MK163 76 10,56 9,62 3,61 90,03 22 MK165 43 4,17 6,90 3,58 92,53 23 MK184 58 7,08 8,37 3,65 91,20 24 MK195 57 7,14 8,62 3,65 91,02 25 MK199 42 4,74 7,90 3,65 91,76 26 MK562 96 14,16 10,06 3,70 89,60 27 MK216 81 11,64 9,95 3,61 89,73 28 MK217 84 12,08 9,91 3,65 89,80 29 MK219 76 9,99 8,90 3,70 90,64 30 MK221 101 15,35 10,53 3,61 89,10 31 MK223 68 9,04 9,10 3,70 90,61 32 MK564 71 9,07 8,72 3,70 90,89 33 MK228 87 11,87 9,28 3,70 90,28 34 MK231 55 6,60 8,24 3,65 91,32 35 MK232 50 5,79 8,14 3,61 91,50 36 MK233 83 10,77 8,97 3,65 90,59 37 MK234 66 8,56 8,86 3,70 90,81

38 MK241 71 9,29 8,85 3,70 90,71 39 MK489 99 13,60 9,46 3,65 90,03 40 MK243 47 4,51 6,54 3,70 92,82 41 MK249 95 12,27 8,77 3,70 90,62 42 MK405 85 11,15 9,10 3,61 90,40 43 MK269 57 7,54 9,11 3,65 90,62 44 MK271 57 6,51 7,86 3,65 91,65 45 MK287 68 8,77 8,84 3,65 90,74 46 MK289 96 12,76 9,27 3,61 90,21 47 MK326 53 6,41 8,29 3,65 91,28 48 MK328 71 8,78 8,73 3,58 90,85 49 MK329 67 8,23 8,45 3,65 91,10

Dengan menjumlahkan seluruh rugi-rugi daya yang terjadi pada tiap-tiap trafo distribusi pada saat Waktu Beban Puncak (Pukul 18.00 - 22.00 WIB) dan Lewat Waktu Beban Puncak (Pukul 23.00 – 17.00 WIB ), maka didapat total rugi-rugi daya seluruh trafo distribusi 160 KVA yang terjadi dalam waktu 24 jam sehari pada tahun 2007 (lama  pengukuran beban seluruh trafo distribusi 08 Juni 2007 – 09 Nopember 2007) adalah :

PTotal = PLosses LWBP + PLosses

= 14.349,36 KWh ≈ 14.345,4 KWh

WBP = 171,01 KW + 426,88 KW

≈ 14,4 MWh

Jika besar Tarif Dasar Listrik (TDL) pada saat ini ada lah Rp.650,-/ KWh, maka kerugian yang terjadi pada tahun 2007 adalah :

 Per Hari : Rp.650,-/KWh x 14.345,4 KWh = Rp.

9.324.510,- Per Bulan : Rp.650,-/KWh x 14.345,4 KWh x 30 = Rp.

3.403.446.150,-Dari tabel 4.4 dan tabel 4.5 analisa data hasil ukur beban transformator distribusi yang dilakukan, maka dapat dibuat grafik sebagai berikut :

Karakteristik Pembebanan 0 20 40 60 80 100 120 1 4 7 10 13 16 1 9 22 25 2 8 31 34 3 7 40 4 3 46 4 9

Trafo Distribusi 160 KVA    B  e    b  a  n    (    %    ) LWBP WBP

Rugi-Rugi Daya 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 1 4 7 10 13 1 6 19 2 2 25 28 3 1 34 3 7 40 4 3 46 4 9

Trafo Distribusi 160 KVA    P    l  o  s   s   e   s    (    k    W    ) LWBP WBP

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Plosses

Regulasi Tegangan (VR) 3.45 3.5 3.55 3.6 3.65 3.7 3.75 3.8 3.85 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49

Trafo Distribusi 160 KVA    V    R    (    %    ) LWBP WBP

Trafo Distribusi pada WBP dan LWBP

Efisiensi 84 86 88 90 92 94 96 98 100 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49

Trafo Distribusi 160 KVA    E    f    i  s    i  e  n   s    i    (    %    ) LWBP WBP