SKRIPSI
ANALISIS PEMBEBANAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI GEDUNG IQRA UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
OLEH
MUSLIMIN ARSAD SYAMSUL 105821108416 105821108216
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
SKRIPSI
ANALISIS PEMBEBANAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI GEDUNG IQRA UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
Skripsi
Diajukan sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik
Disusun dan diajukan oleh
Muslimin Arsad 10582 11084 16
Syamsul 10582 11082 16
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2020/2021
i
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan hidayah-Nyalah sehingga penulis dapat menyusun tugas akhir ini, dan dapat menyelesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan akademik yang harus ditempuh dalam rangka menyelesaikan Program Studi pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar. Adapun judul
tugas akhir kami adalah: ,” ANALISIS PEMBEBANAN
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI GEDUNG IQRA UNIVERSITAS MUHAMMAD IYAH MAKASSAR “.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa di dalam penulisan Skripsi ini masih terdapat kekurangan, hal ini disebabkan penulis sebagai manusia biasa tidak lepas dari kesalahan dan kekurangan baik ditinjau dari segi teknis penulisan maupun dari perhitungan-perhitungan. Oleh karena itu, penulis menerima dengan ikhlas dan senang hati segala koreksi serta perbaikan guna penyempurnaan tulisan ini agar kelak dapat bermanfaat.
Skripsi ini dapat terwujud berkat adanya bantuan, arahan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala ketulusan dan kerendahan
ii
hati, kami mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada:
1. Kedua orang tua yang tercinta, yang selalu memberi doa, finansial, pengorbanannya serta waktu untuk mendukung dalam proses penyelesaian skripsi kepada penulis.
2. Bapak Ir. Hamzah Al Imran, ST.,MT. IPM sebagai Dekan Universitas Muhammadiyah Makassar.
3. Ibu Adriani, ST.,MT sebagai Ketua Jurusan Fakultas Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Makassar.
4. Ibu Rahmania, ST.,MT selaku sekretaris jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Makassar.
5. Bapak Rizal Ahdiyat Duyo S.T,.M.T selaku Pembimbing I dan bapak Ir. Abdul Hafid, MT. selaku Pembimbing II, yang telah meluangkan waktunya dalam membimbing kami menyelesaikan Skripsi ini.
6. Bapak dan ibu dosen serta staf pegawai pada Fakultas Teknik Elektro atas segala waktunya yang telah mendidik dan melayani penulis selama mengikuti proses belajar mengajar di Universitas Muhammadiyah Makassar.
7. Dita Nafira Hidayat S.Tr Kep.,M.Tr Kep yang selalu membantu dan mendukung serta memberi motivasi untuk selalu semangat dalam membuat serta menjalani proses menyelesaikan Skripsi
iii
terima kasih atas bantuan dan dukungannya selama ini. Semoga semua pihak tersebut mendapatkan pahala di sisi Allah SWT dan Skripsi yang sederhana ini dapat memberikan manfaat bagi penulis, rekan- rekan, masyarakat serta bangsa dan negara. Amin.
Makassar, Desember 2020
iv
Muslimin Arsad1 , Syamsul2
1
Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Unismuh Makassar E_mail : [email protected]
2
Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Unismuh Makassar E_mail : [email protected]
ABSTRAK
Muslimin Arsad dan Syamsul; ( 2020 ). Analisis Pembebanan Transformator Distribusi Gedung Iqra Universitas Muhammadiyah Makassar dibimbing oleh Rizal Ahdiyat Duyo dan Abdul Hafid. Pada sistem kelistrikan di gedung, kondisi beban tidak seimbang pada transformator 3 fase kerap kali ditemukan. Hal ini disebabkan karena waktu pengoperasian beban yang tidak serempak. Apabila ketidakseimbangan beban terjadi pada transformator secara terus- menerus maka hal tersebut dapat menyebabkan penurunan performa transformator. Pada tugas akhir ini dilakukan pengujian transformator 3 phasa di gardu distribusi trafo Trafindo pada panel utama, penghantar arus R,S dan T. Pengujian dilakukan dengan cara mengambil data yang diperlukan untuk mengetahui pembebanan suatu trafo dan selisih antara fase, dan ketidakseimbangan beban yang digunakan untuk mengetahui pengaruh beban tidak seimbang terhadap performa pada masing-masing transformator. Dari hasil pengujian, trafo GD41605 mengalami overload sebesar 92,04 %. Hasil analisis rata-rata beban puncak pada pukul 13:00 ( WITA ), beban rata-rata R= 331 A, S= 193 A, T= 175 A. Dan beban terendah pada pukul 09 :00 ( WITA ), beban rata-rata R= 184 A, S= 130 A, T= 106 A. selisih pemakaian beban fasa R – S dari beban rata – rata adalah 58 A, untuk selisih pemakaian beban S – T dari beban rata – rata adalah 18 A, dan untuk selisih beban fase R – T dari beban rata – rata adalah 40 A.
v
Muslimin Arsad1 , Syamsul2
1Prodi Teknik Elektro Faculty of Engineering Unismuh Makassar E_mail : [email protected]
2Prodi Teknik Elektro Faculty of Engineering Unismuh Makassar E_mail : [email protected]
ABSTRACT
Muslimin Arsad and Shamsul; ( 2020 ). Analysis of The Distribution Transformer Distribution Of Iqra Building, Muhammadiyah University of Makassar be guided by Rizal Ahdiyat Duyo and Abdul Hafid. In electrical systems in buildings, unbalanced load conditions in transformer 3 pase are often found. This is due to the in unison load operating time. If a load imbalance occurs in the transformer continuously then it can cause a decrease in transformer performance. In this final task was carried out transformer test 3 phasa at the distribution substation tp Trafindo on the main panel , current delivery R, S and T. Testing was carried out by taking the data needed to find out the loading of a transformer and the difference, between phases, and the imbalance of load used to know the effect of unbalanced load on performance on each transformer. From the test results, the GD41605 transformer was overloaded by 92.04% . Analysis of average peak load at 13:00 ( WITA ), average load R, = 331 A, S = 193 A, T = 175 A. And the lowest load at 09:00 ( WITA ), average load R = 184 A, S = 130 A, T = 106 A. the difference in use of phase load R - S of the average load is 58 A, for the difference in load consumption S - T from the average load is 18 A , and for the difference in phase load R - T of the average load is 40 A.
vi DAFTAR ISI Halaman HALAMAN SAMPUL ... HALAMAN JUDUL ... HALAMAN PERSETUJUAN ... HALAMAN PENGESAHAN ... KATA PENGANTAR ... i ABSTRAK ... iv ABSTRACT ... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... xi
DAFTAR TABEL... xii
DAFTAR SINGKATAN ... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Perumusan Masalah ... 2 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Tujuan ... 3 1.5. Manfaat ... 4 1.6. Sistematika penulisan ... 4
vii
Halaman
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2. A. Landasan Teori Pembebanan ... 6
2.1. Drop Tegangan ... 6
2.2. Ketidak seimbangan ... 7
2.3. Analisa Ketidak seimbangan Beban pada Trafo ... 8
2.4. Akibat Ketidakseimbangan Beban ... 10
2.5. Penyaluran dan Susut Daya ... 12
2.6. B. Landasan teori Transformator ... 14
2.6.1. Pengertian Transformator ... 14
2.6.2. Transformator Distribusi ... 15
2.6.3. Prinsip Kerja Transformator ... 17
2.6.4. Karaktreristik Transformator ... 17
2.6.5. Pengujian pada Transformator ... 20
2.6.6. Rangkaian Ekivalen ... 21
2.6.7. Prameter Transformator ... 24
2.6.8. Pengukuran Beban Nol ( pada TR ) ... 24
2.6.9. Perhitungan untuk mendapatkan Nilai inpedansi Transformator ... 25
2.6.10. Rumus untuk Full Load Ampere (FLA) ... 26
2.7. Bagian – bagian Panel Transformator ... 26
2.7.1. MCCB ... 26
viii
Halaman
2.7.3. ELCB ... 28
2.7.4. CT (Current Transformator ) ... 28
2.7.5. Grounding ... 29
2.8. Simbol Flow Chart ( Bagan Alur Penelitian ... 29
2.8.1. Kerangka Berfikir ... 30
BAB III METODE PENELITIAN ... 34
3.1. Jenis Penilitian ... 34
3.2. Waktu dan Tempat Penelitian ... 34
3.3. Instrumen dan Alat Penelitian ... 34
3.4. Metode Pengumpulan Data ... 35
3.5. Cara Kerja ... 36
3.5.1. Langkah Pengolahan Data ... 36
3.5.2. Jenis dan sumber Data ... 36
3.5.3 Kerangka pokok Masalah ... 37
3.5.4. Menetapkan Penrlitian dan Tujuannya... 38
3.5.5. Prosedur Penelitian... 38
3.6. Teknik Analisa Data ... 39
3.6.1. Pengolahan Data ... 40
3.6.2. Pembahasan ... 41
3.6.3. Kesimpulan dan Saran... 41
3.7. Langkah – langkah Penelitian ... 41
ix Halaman 3.7.2. Studi Literatur ... 43 3.7.3. Metode Penelitian... 43 3.7.4. Pengumpuln Data ... 43 3.7.5. Hasil Perhitungan ... 44
3.7.6. Analisis Pembebanan Transformator Distribusi ... 44
3.7.7. Penyusunan Skripsi ... 44
BAB IV HASIL DAN PENELITIAN ... 45
4.1. Hasil Penilitian ... 45
4.1.1. Sistem jarinagan distribusi di gedung iqra Kampus Unismuh Makassar ... 45
4.1.2. Permasalahan yang di temukan pada jaringan distribusi gedung Iqra Kampus Unismuh Makassar ... 45
4.2. Trafo Distribusi tp Trafindo GD41605 ... 46
4.2.1. Data Jaringan ... 48
4.2.2. Data Pengukuran Trafo Distribusi ... 48
4.2.3. Analisa Pembebanan trafo ... 51
4.2.4. Presentase Pembenan Trafo ... 51
4.3. Konfigurasi Panel Utama Jaringan Distribusi ... 51
4.3.1. Konfigurasi panel jaringan distribusi kampus Unismuh Makassar ... 52
x
Halaman
4.3.3. Pengukuran gardu Distribusi Beban R,S,T
tegangan rendah Jurusan B ... 54
4.4. Mengitung Jumlah Beban yang Lebih dan yang Kurang dari setiap Fase ... 62
4.5. Pembahasan ... 63
4.5.1. Ketidak seimbangan Beban pada Panel Distribusi Gedung Iqra Unismuh Makassar ... 64
4.5.2. Hal yang harus di ubah dari jaringan distribusi Gedund Iqra Unismuh Makassar ... 64
4.5.3. Memutuskan Beban Penerangan dan Beban Tenaga yang Bergabung ... 64 BAB V ... 65 5.1. Kesimpulan ... 65 5.2. Saran ... 66 DAFTAR PUSTAKA ... 67 LAMPIRAN 1 PUIL 2011 ... 69 LAMPIRAN 2 ... 72
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Beban seimbang dan tak seimbang ... 9
Gambar 2.2. Rangkaian tiga fase beban seimbang ... 14
Gambar 2.3. Kondisi Transformator Tanpa Beban ... 18
Gambar 2.4. Keadaan Transformator berbaban ... 19
Gambar 2.5. Rangkaian Ekivalen 1... 21
Gambar 2.6. Diagram Vektor 1 ... 22
Gambar 2.7. Rankaian Ekivalaen 2 ... 23
Gambar 2.8. Rangkaian Ekivalen 3... 23
Gambar 2.9. Diagram Vektor 2 ... 24
Gambar 2.10. Rankaian Pengukuran Beban Nol (pada TR ) ... 24
Gambar 2.11. MCCB ... 27
Gambar 2.12. MCB ... 27
Gambar 2.13. ELCB ... 28
Gambar 2.14. CT ( Curent Transformator ) ... 29
Gambar 3.1. Spesifikasi Transformator ... 37
Gambar 3.2. Kerangka Fikir ( Flow Chart ) ... 42
Gambar 4.1. Trafo Distribusi ... 47
Gambar 4.2. Single Line Trafo Distribusi 630 KVA empat jurusan ... 48
Gambar 4.3. Panel Utama ... 52
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Simbol Flow Chart ... 30
Tabel 4.1. Data Spesifikasi Trafo Distribusi tp Trafindo GD41605 ... 47
Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Beban Trafo GD41605 ... 49
Tabel 4.3. Pengukuran Trafo Hari Senin ... 54
Tabel 4.4. Pengukuran Trafo Hari Selasa ... 55
Tabel 4.5. Pengukuran Trafo Hari Rabu ... 55
Tabel 4.6. Pengukuran Trafo Hari Kamis ... 56
Tabel 4.7. Pengukuran Trafo Hari Jum’at ... 57
Tabel 4.8. Hasil Pengukuran Beban jurusan B Mulai hari Senin s/d Jum’at ... 59
Tabel 4.9. Arus beban tertinngi dan terendah satu pekan ... 61
xiii
DAFTAR SINGKATAN
GD - Gardu Distribusi
SPLN - Standar Perusahaan Listrik Negara
SUTM - Saluran Udara Tegangan Menengah
SKTM - Saluran Kabel Tegangan Menengah
KV - Kilo Volt
V - Volt
A - Ampere
R - S - T - Rendah – Sedang - Tinggi
FLA - Full Load Ampere
CT - Current Transformator
MCCB - Moulded Case Circuit Breaker
MCB - Mini Circuit Breaker
ELCB - Earth Leakague Circuit Breaker
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Daya listrik merupakan suatu hal yang sangat diperlukan dalam kehidupan sehari-sehari. Hal ini dikarenakan hampir semua kegiatan manusia membutuhkan energy listrik. Energi listrik yang dibutuhkan sehari-hari yang dimulai dari penerangan, pemanas, gerak suara dan lainnya. Pada umumnya beban yang dilayani oleh system distribusi listrik dibagi dalam beberapa kategori yaitu kategori rumah tangga, kategori penerangan jalan umum, kategori pabrik dan konversil. Masing-masing kategori memiliki kriteria yang berbeda-beda karena hal ini berkaitan dengan pemakain energy para konsumen masing-masing.
Distribusi menjadi suatu system dalam daya listrik yang memiliki peranan penting dan berkaitan langsung dengan konsumen (pelanggan), teruntuk pada pengguna (konsumen). Distribusi yang tepat dan sesuai dengan kebutuhan pelanggan, dapat menjaga tegangan losses pada pelanggan sehingga akan menambah efesiensi pengeluaran trafo distribusi. (Kongah, Sarjan, & Mukhlis, 2014)
Susut teknis dalam system distribusi listrik salah satunya terjadi pada transformator distribusi 3 pase, disebabkan oleh pembebanan yang tidak seimbang pada masing-masing pasenya (Lestari & Tobing, 2019)
2
Ketidakseimbangan pembebanan dikarenakan saat pasang baru atau penambahan daya pelanggan kurang diperhatikan arus beban antar pase. (Lestari & Tobing, 2019).
Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL) adalah dokumen SNI yang digunakan sebagai standar acuan dalam pemasangan instalasi tenaga listrik tegangan rendah untuk rumah tangga, gedung perkantoran, gedung publik dan bangunan lainnya. PUIL 2011.
Kampus yang baik untuk melaksanakan kegiatan pembelajaran merupakan kampus yang bangunannya memliki system proteksi atau keamanan dan penataan ruang yang baik serta instalasi listrik yang juga sesuai dengan standar atau berlandaskan pada peraturan umum instalasi listrik (PUIL) 2011.
Penggunaan transformator pada system tenaga listrik memungkinkan terbaginya voltase yang benar dan hemat bagi setiap kebutuhan pengiriman daya listrik jarak jauh untuk tegangan tinggi. (Sogen, 2018)
Berdasarkan penjelasan diatas, maka penulis melakukan penelitian tugas akhir /Skripsi dengan judul :
“ANALISIS PEMBEBANAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI GEDUNG IQRA UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR.”
1.2. Perumusan masalah
Dari uraian di atas maka rumusan masalah dari tugas akhir ini yang akan dibahas adalah sebagai berikut :
3
1. Bagaimanakah jumlah beban yang lebih dan yang kurang dari setiap pase pada gardu distribusi gedung Universitas Muhammadiyah Makassar ? 2. Berapakah selisih arus beban perpase dengan arus beban rata-rata
perpase pada jalur “B menuju gedung IQRA” ?
3. Bagaimanakah pembebanan transformator distribusi gedung Universitas Muhammadiyah Makassar ?
1.3. Batasan masalah
Karena ruang lingkup pembahasan masalah terlalu luas, untuk itu peneliti Membatasi permasalahan. Berdasarkan rumusan masalah yang di rangkum diatas maka penelitian ini di batasi Analisa masalah pada pembebaban Transformator Distribusi.
Agar penyusunan tugas akhir ini menjadi lebih terarah dan tidak menyimpang dari permasalahan-permasalahan yang ada, maka penelitian membatasi pokok permasalahan ini hanya pada proses penelitian ”Analisis Pembebanan Transformator Distribusi Gedung Iqra Universitas Muhammadiyah Makassar”.
1.4. Tujuan
Adapun penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui jumlah beban pada gardu Transformator Distribusi gedung Universitas Muhammadiyah Makassar.
4
2. mengetahui pengaruh pembebanan tidak seimbang terhadap kinerja dan peforma tranformator tiap pase di Universitas Muhammadiyah Makassar.
3. Untuk mengetahui bagaimana pembebanan transformator distribusi Universitas Muhammadiyah Makassar.
1.5. Manfaat
Adapun manfaat penilitian ini adalah :
1. Kegunaan teoritas, semoga penelitian ini bermanfaat dan dapat memberikan referensi yang berguna untuk mengembangkan ilmu kelistrikan
2. Kegunaan praktek, diharapkan penelitian ini bisa menjadi referensi pada kampus Unismuh Makassar guna menghasilkan listrik yang berkualitas, dan mengurangi gangguan-gangguan pada saat penyaluran energy listrik sehingga dapat mencegah terjadinya kerusakan pada peralatan elektronika di Universitas Muhammadiyah Makassar.
3. Menjadikan panduan pemikiran dan bahan pertimbangan pada penelitian-penelitian selanjutnya.
1.6. Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran umum dari seluruh penelitian ini berdasarkan sistematika penulisan yaitu:
5 BAB I PENDAHULUAN
Berupa pendahuluan yang berisi tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, dan penelitian.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Berupa landasan teori yang berisi tentang teori dasar tentang transformator distribusi
BAB III METODE PENELITIAN
Berisi tentang waktu dan tempat penelitian
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang bagaimana pembebanan ketidakseimbanagan trafo distribusi gedung Iqra.
BAB V PENUTUP
Berisi tentang penjelasan kesimpulan dan saran akhir dari sebuah penelitian yang dilakukan
6 BAB II
TINJAUN PUSTAKA
2. A. Ladasan Teori Pembebanan
2.1. Drop Tegangan
Drop tegangan merupakan selisih antara tegangan ujung pengiriman dengan tegangan ujung penerima. drop tegangan terjadi karena hambatan dan arus. Pada penghubung arus ac ( bolak-balik) besaranya tergantung dari impedansi dan admintansi penghubung serta pada beban dan faktor daya. Sehingga drop tegangan dapat dinyatakan dengan persamaan:
𝛥𝑉 = I x (R + jX) = I x Z keterangan: I = Arus (A) Z = Impedansi (Ω) ΔV = Vs - Vr keterangan: ∆𝑉 = tegangan drop (v) 𝑉𝑠 = tegangan output (v) 𝑉𝑟 = tegangan input (v)
Jadi besarnya nilai persentase (%) rugi tegangan adalah: ∆𝑉 (%)= dimana: ∆𝑉 (%) = Rugi Tegangan %V = Tegangan Kerja (V) ∆V = Rugi Tegangan (V)
7
Berdasarkan (SPLN 72,1987), tegangan maksimum yang dibolehkan untuk dilakukan penurunan pada beberapa titik jaringan distribusi yaitu:
1. SUTM, 5% dari tekanan listrik (Voltase) kerja oleh system radial 2. SKTM, 2% dari voltase kerja pada system gugus dan spindel. 3. Trafo distribusi, 3% dari kerja tegangan
4. Penghubung voltase rendah, 4% dari tegangan kerja tergantung kepadatan beban
5. Sambungan rumah, 1% dari tegangan nominal
2.2. Ketidakseimbangan
Beban phase seimbang merupakan beban dimana arus yang mengalir pada beban-beban simetris dan beban tersebut dihubungkan pada tegangan simetris Sehingga untuk menganalisa beban-beban seperti ini biasanya diasumsikan disuplai oleh tegangan simetris. Dengan demikian analisa dapat dilakukan secara perpase saja, jadi dalam hal ini beban selalu diasumsikan seimbang pada setiap phase, sedangkan yang sebenarnya beban tersebut tidak seimbang. (Pati & Sulistiawati, 2019)
Ketidakseimbangan beban pada transformator distribusi 3 phase dapat menyebabkan timbulnya arus netral yang dapat menyebabkan terjadinya susut daya. Susut daya pada transformator selain membuat kerugian pada penyedia energi listrik dalam hal ini adalah PT PLN (Persero), juga dapat mengakibatkan kurangnya nilai efisiensi dalam penyaluran energi listrik. Sehingga, untuk
8
menangani ketidak seimbangan beban pada transformator perlu dilakukan penyeimbangan beban pada setiap pase transformator. (Lestari, 2019)
Analisis pembebanan transformator dilakukan agar pembebanan pada transformator dapat diketahui. Apabila pada waktu beban mencapai puncak, pembebanan transformator melebihi kapasitas yang tertera pada nameplate atau presentase melebihi 100% maka akan membuat terjadinya overload atau beban lebih. Overload pada transformator akan mengakibatkan suhu pada transformator menjadi tinggi, dan apabila hal tersebut terjadi secara terus menerus akan memperpendek umur isolasi.
2.3. Analisa Ketidakseimbangan Beban pada Trafo
(Pati & Sulistiawati, 2019) Menjelaskan analisa ketidakseimbangan beban pada trafo dengan menggunakan persamaan, koefisien a,b dan c dapat diketahui besarnya, dimana besarnya arus pase dalam keadaan seimbang (I) sama dengan besarnya arus rata-rata (Irata).
Ketidak seimbangan beban Yang dimaksud dengan keadaan seimbang adalah suatu keadaan di mana :
1. ketiga vector arus / tegangan sama besar.
2. ketiga vector saling membentuk sudut 120º satu sama lain.
Sedangkan yang dimaksud dengan keadaan tidak seimbang adalah keadaan di mana salah satu atau kedua syarat keadaan seimbang tidak terpenuhi. Kemungkinan keadaan tidak seimbang ada 3 yaitu:
9
1. ketiga vector sama besar tetapi tidak membentuk sudut 120º satu sama lain.
3. ketiga vektor tidak sama besar tetapi membentuk sudut 120º satu sama lain.
4. ketiga vektor tidak sama besar dan tidak membentuk sudut 120º satu sama lain.
Gambar 2.1. Beban seimbang dan tak seimbang
a) menunjukkan vektor diagram arus dalam keadaan seimbang. Di sini terlihat bahwa penjumlahan ketiga vektor arusnya (ir, is , it) adalah sama dengan nol sehingga tidak muncul arus netral (i). Sedangkan pada gambar
b) Menunjukkan vektor diagram arus yang tidak seimbang. Di sini terlihat bahwa penjumlahan ketiga vektor arusnya (Ir, Is, It ) tidak sama dengan
10
nol sehingga muncul sebuah besaran yaitu arus netral (in) yang besarnya bergantung dari seberapa besar factor ketidak seimbangannya.
2.4. Akibat Ketidak seimbangan Beban
(Pati & Sulistiawati, 2019) mengatakan bahwa akibat dari ketidak seimbangan beban tiap- tiap phase pada sisi sekunder trafo (phase R, phase S, phase T) mengalirlah arus di netral trafo. Arus yang mengalir pada penghantar netral trafo ini menyebabkan losses (rugi-rugi). Losses pada penghantar netral trafo ini dapat dirumuskan sebagai berikut:
Akibat ketidak seimbangan pembebanan trafo distribusi sebagai akibat dari pembebanan yang tidak seimbang pada trafo maka akan menimbulkan rugi-rugi (losses) energi diantaranya
1. Losses (rugi-rugi) akibat adanya arus netral
rugi ini terjadi karena ada arus yang lumayan cukup besar mengalir penghantar netral sebagai akibat dari ketidakseimbangan beban antara tiap-tiap fase pada sisi sekunder trafo (fhase R, fhase S, fhase T). Arus yang mengalir pada penghantar netral trafo ini menyebabkan losses (rugi-rugi). Losses pada penghantar netral trafo ini dapat dirumuskan sebagai berikut:
11
Ketidakseimbangan beban juga mengakibatkan adanya arus yang mengalir pada penghantar grounding (pentanahan), besarnya daya yang hilang akibat arus grounding ini adalah sebagai berikut:
Menentukan besaran ketidakseimbangan beban pada tiap fhase (analisa pembebanan). 𝐼 𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 𝐼𝑅 + 𝐼𝑆 + 𝐼𝑇/3 𝐼𝑅 = 𝑎. 𝐼 𝑚𝑎𝑘𝑎: 𝑎 = 𝐼𝑅 𝐼 ⁄ 𝐼𝑆 = 𝑏. 𝐼 𝑚𝑎𝑘𝑎: 𝑏 = 𝐼𝑆 𝐼 ⁄ 𝐼𝑇 = 𝑐. 𝐼 𝑚𝑎𝑘𝑎: 𝑐 = 𝐼𝑇⁄ 𝐼
Pada saat kondisi bereimbang, jumlah koefisien a,b dan c adalah 1. Sehingga, rata-rata ketidakseimbangan beban (dalam %) adalah:
=( |𝑎 − 1| + |𝑏 − 1|𝑐 − 1|)
3 × 100%
Dari persamaan losses karena adanya arus pada pengantar netral trafo dapat dihitung besarnya, sebagai berikut :
12 𝑃𝑁= 𝐼𝑁2. 𝑅𝑁
Dimana daya aktif trafo (P):
𝑃 = 𝑆. 𝑐𝑜𝑠∅
Sehingga, presentase losses karena adanya arus pada penghantar netral trafo :
%𝑃𝑁 = pN
p × 100 %
Losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah dapat dihitung besarnya dengan menggunakan persamaan:
𝑃𝐺 = 𝐼𝐺². 𝑅𝐺
Dengan demikian presentase losses-nya adalah
%𝑃𝐺 =𝑝𝐺
𝑝 × 100%
2.5. Penyaluran dan Susut Daya
(Pati & Sulistiawati, 2019) menjelaskan bahwa kapasitas sebesar P dibawa dengan suatu saluran penghantar netral. Jika pembawaan kapasitas arus-arus phase ini dalam kondisi sama/seimbang, maka besarnya suatu kapasitas (daya) dapat dinyatakan sebagai berikut:
𝑃 = 3. [𝑉]. [𝐼]. cos ϕ
Keterangan:
13 V= Tegangan di ujung kirim
Cos ϕ = Faktor daya
Daya yang telah diterima di ujung akan lebih kecil dari P akibat adanya penyusutan dalam saluran tersebut. Saat [I] merupakan besaran arus phase dalam penyaluran daya sebesar P dalam kondisi seimbang, hingga pada penyaluran daya yang sejenis tapi dengan kondisi tidak seimbang besarnya arus-arus phase A dapat dituliskan dengan koefisien a,b,c sebagai berikut:
[𝐼𝑅] = a [I]
[𝐼𝑆] = b [I]
[𝐼𝑇] = c [I]
Melalui 𝐼𝑅, 𝐼𝑆 dan 𝐼𝑇 berderetan yaitu aliran pada phase R, S dan T dan juga 𝐼𝑅, 𝐼𝑆 dan 𝐼𝑇 berurutan merupakan arus pada phase R, S dan T. Jika unsur kapasitas pada tiga phase tersebut di anggap sama meskipun besarnya aliran tidak sama, besarnya kapasitas yang dialirkan bisa ditulisan sebagai berikut:
P = (a + b + c) × [V] × [I]. cosϕ
Jika persamaan tersebut menyebutkan besarnya sebuah daya adalah sama, sehingga kedua persamaan itu bisa memenuhi persyaratan untuk koefisien a, b, c yaitu : a+b+c = 3 dimana pada saat kondisi berimbang, nilai a=b=c=1
14
Gambar 2.2. Rangkaian tiga fase beban seimbang
2.6. B. Landasan Teori Transformator
2.6.1. Pengertian Transformator
Transformator adalah alat listrik yang dapat memindahkan dan juga mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lainnya, dengan melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi- elektromagnet. Tranformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. (Sogen, 2018)
Tranformator distribusi merupakan suatu komponen yang sangat penting dalam penyaluran tenaga listrik dari gardu distribusi kepada konsumen. Kerusakan pada Trafo Distribusi dapat menyebabkan kontinitas pelayanan terhadap konsumen menjadi terganggu (terjadi pemutusan aliran listrik atau pemadaman). Pemilihan rating Trafo Distribusi yang tidak sesuai dengan kebutuhan beban juga dapat menyebabkan efisiensi menjadi kecil, begitu juga penempatan lokasi Trafo Distribusi yang tidak cocok dapat mempengaruhi drop tegangan ujung pada konsumen atau jatuhnya tegangan ujung saluran/konsumen (Kongah, Sarjan, & Mukhlis, 2014)
15 2.6.2. Transformator Distribusi
Sesuai dengan penjelasan diatas, maka sebuah transformator distribusi berfungsi untuk menurunkan tegangan transmisi menengah 20kV ke tegangan distribusi 220/380V sehingga dengan demikian, peralatan utamanya adalah unit trafo itu sendiri, antara lain:
1. Inti Besi/Kernel
Inti besi berfungsi untuk membangkitkan dan mempermudah jalan fluks yang timbul akibat adanya arus listrik dalam belitan atau kumparan transformator. Bahan inti tersebut terbuat dari lempengan-lempengan baja tipis mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang diakibatkan oleh arus eddy (eddy current).
2. Kumparan Transformator
Kumparan transformator terdiri dari beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk kumparan, dan kumparan tersebut diisolasi, baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan menggunakan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain. Terdapat dua kumparan pada inti tersebut yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Jika kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluks yang menimbulkan induksi tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka mengalir arus pada kumparan tersebut. Sehingga pada kumparan ini berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus.
16 3. Media pendingin
Khusus jenis transformator tenaga tipe basah, kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam minyak trafo, terutama transformator-transformator tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak transformator mempunyai sifat sebagai media pemindah panas dan bersifat pula sebagai isolasi ( tegangan tembus tinggi ) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. Untuk itu minyak trafo harus memenuhi persyaratan sbb:
a. ketahanan isolasi harus tinggi ( >10kV/mm )
b. Berat jenis harus kecil, sehingga partikel-partikel di dalam minyak dapat mengendap dengan cepat.
c. Penyalur panas yang baik.
d. Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan.
e. Sifat kimia yang stabil.
4. Bushing Merupakan penghubung antara kumparan transformator ke jaringan luar. Bushing adalah sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki transformatorfo.
17
Pada umumnya bagian-bagian dari transfoformator yang terendam minyak trafo yang ditempatkan di dalam tangki baja. Tangki transformator-transformator distribusi umumnya dilengkapi dengan sirip-sirip pendingin ( cooling fin ) yang berfungsi memperluas permukaan dinding tangki, sehingga penyaluran panas minyak pada saat konveksi menjadi semakin baik dan efektif untuk menampung pemuaian minyak transformator, tangki dilengkapi dengan konservator.
2.6.3. Prinsip Kerja Transformator
Menurut (Sogen, 2018) Cara kerja transformator yaitu berdasarkan hukum arus (Ampere) dan hukum dasar elektro medan maknet (faraday), adalah tegangan listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Jika pada salah satu lilitan pada trafo diberi arus ac (bolak-balik), maka besaran garis gaya magnet berubah-ubah. Akibatnya pada sisi primer terjadi induksi. Bidang sekunder menerima garis gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya berubah-ubah pula.
2.6.4. Karakteristik Transformator
(Sogen, 2018) menyebutkan karakteristiknya transformator bisa dibedakan menjadi dua yaitu :
(1) Kondisi trafo tanpa beban
18
Gambar 1.3. kondisi Transformator Tanpa beban
Bila kumparan pokok trafo disambungkan dengan sumber arus 𝑉1 yang sinusoid akan mengalir arus pokok (primer) I0 yang juga sinusoid dan dengan menganggap belitan 𝑁1 reaktif murni, I0 akan tertinggal 90° dari 𝑉1 dan fluks (Ф) sephase dengan I0. Karena mengabaikan rugi ohm (tahanan) dan adanya fluks bocor: Aliran primer Io yang bergerak dalam hakikatnya bukan menjadikan arus induktif murni, tapi terdiri atas komponen :
a. Komponen aliran pemagnetan (Im)
b. Komponen aliran losses tembaga (Ic) Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi 𝐸1 (hukum faraday)
Ketika hal ini voltase induksi 𝐸1 mempunyai jumlah yang sama tetapi berlawanan arah dengan tegangan sumber 𝑉1.
(2). Keadaan transformator berbeban.
19
Gambar 2.4. Keadaan transformator berbeban
Jika kumparan sekunder disambungkan pada beban 𝑍1 , 𝐼2 mengalir pada kumparan sekunder, di mana𝐼2 = 𝑉2/𝑍1 dengan ∅2 = 𝑚 faktor kerjanya beban. Aliran beban 𝐼2 itu akan mengakibatkan gaya gerak magnet (GGM) 𝑁2𝐼2 yang lebih melawan fluks (Ф) bersama yang menyebabkan aliran pemagnetan I m. Untuk membuat fluks bersama itu tidak terjadi perubahan nilai, pada kumparan primer perlu mengalir 𝐼2 , yang melawan fluks yang dibandingkan oleh arus beban 𝐼2 , yang melawan fluks yang dibangkitkan oleh arus beban 𝐼2 , sehingga seluruh arus yang mengalir pada primer menjadi : ( wijaya ,2001)
𝐼1 = 𝐼0 + 𝐼2
a. Jika rugi besi tidak dipedulikan (Ic diabaikan) maka
𝐼0 = 𝐼𝑚𝐼1 = 𝐼𝑚 + 𝐼2
b. Demi menjaga agar fluks tetap stabil sebesar ggm yang dihasilkan oleh arus pemagnetan 𝐼𝑚 saja, berlaku hubungan persamaan:
𝑁1 𝐼𝑚 = 𝑁1 𝐼1 – 𝑁1 𝐼2
𝑁1𝐼𝑚 = 𝑁1 (𝐼𝑚 +𝐼2 ) – 𝑁2𝐼2
Sehingga :
𝑁1 𝐼1 = 𝑁2 𝐼2
c. karena nilai 𝐼𝑚 dianggap kecil maka, 𝐼2= 𝐼1 jadi,
20 𝑁1 𝐼1 = 𝑁2 𝐼2
atau 𝐼1 / 𝐼2 = 𝑁2 / 𝑁1
Dimana dalam karakteristik ini harus dapat ditentukan salah satu di dalam pemilihan karakteristik transformator tersebut apakah dalam keadaan tanpa beban atau dalam keadaan berbeban.
2.6.5. Pengujian Pada Transformator
(Azis, 2017) menjelaskan pengujian yang harus dilakukan pada sebuah transformator pada umumnya disesuaikan dengan kebutuhannya. Beberapa jenis pengujian pada transformator adalah sebagai berikut :
a). Pengujian Tahanan Isolasi
Pengujian Tahanan Isolasi biasanya dilaksanakan di awal pengujian dengan tujuan agar dapat mengetahui lebih awal kondisi isolasi transformator dan untuk menghindari terjadinya kegagalan yang bisa berakibat fatal, sebelum pengujian selanjutnya dilakukan. Pengujian dilakukan dengan menggunakan alat uji tahanan isolasi Megger.
b). Pengujian Tahanan Kumparan
Pengujian dilakukan dengan cara melakukan pengukuran pada tahanan kumparan transformator. Data hasil pengujian digunakan agar dapat menghitung besar ruginya tembaga pada transformator tersebut.
c). Pengujian Karakteristik beban Nol
21
kerugian daya karena rugi hysterisis dan eddy current pada inti transformator dan juga besarnya aliran pada daya tersebut. Pengecekan bisa dibuat dengan memberikan tegangan nominal di salah satu sisi tranfo dan sisi yang lainnya tetap pada kondisi tanpa beban.
d). Pengujian Karakteristik hubung singkat
Untuk memberikan aliran nominal di salah satu sisi trafo dan juga sisi lain maka dilakukan pengujian dengan dihubungkan singkat, sehingga dapat dibangkitkan aliran nominal pada sisi yang di hubungkan singkat. Tujuan pengujian ini yaitu untuk mencari tahu besarnya rugi daya yang hilang karena tembaga trafo saat beroperasi.
2.6.6. Rangkaian Ekivalen
rangkaian (rangkaian ekivalen) yang dipakai untuk menganalisis kerja sebuah transformator, adanya fluks bocor Ф1 dan Ф2 ditunjukkan sebagai reaktansi 𝑋1dan 𝑋2 dan rugi ohm (tahanan) memperlihatkan 𝑅1 dan 𝑅2. Dengan demikian model rangkaian dapat dituliskan seperti pada gambar Dalam mode gambar berikut : (Sogen, 2018)
Gambar 2.5. Rangkaian Ekivalen 1
Dari gambar 2.5 dapat dibuat vektor diagramnya sebagai terlukis pada gambar berikut:
22
Gambar 2.6. Diagram Vektor 1
Dari model rangkaian di atas dapat pula diketahui hubungan penjumlahan vektor : 𝑉1= 𝐸1+ 𝐼1𝑋1 𝐸2= 𝑉2+ 𝐼2𝑅2+ 𝐼2𝑋2 𝐸1 𝐸2= 𝑁1 𝑁2= 𝐴 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝐸1 = 𝑎. 𝐸2 Hingga : 𝐸2= 𝑎(𝐼2𝑍𝐿+ 𝐼2𝑋2 Karena 𝐼′2/|′2 = 𝑁2/𝑁1 = 1/𝑎 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝐼2= 𝑎. 𝐼′2 Maka : 𝐸1 = 𝑎2𝐼′ 2𝑍𝐿+ 𝑎2𝐼′2𝑋𝐿 Dan 𝑉1= 𝑎2𝐼′2𝑍𝐿+ 𝑎2𝐼′2𝑅2+ 𝑎2𝐼′2𝑋2+ 𝐼1𝑅1+ 𝐼1𝑋1
23
Persamaan terakhir mengandung pengertian bahwa apabila parameter rangkaian sekunder dinyatakan dalam harga rangkaian primer, maka harganya perlu dikalikan dengan faktor a. Sekarang model rangkaian menjadi seperti yang terlihat pada gambar berikut
Gambar 2.7. Rangkaian Ekivalen 2
Untuk memudahkan analisis (perhitungan), model rangkaian tersebut dapat diubah menjadi seperti dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 2.8. Rangkaian Ekivalen 3
Vektor diagram rangkaian di atas diberikan beban dengan faktor kerja terkebelakang dapat dilukiskan pada gambar berikut :
24
Gambar 2.9. Diagram Vektor 2
2.6.7. Parameter Transformator
(Sogen, 2018) mengatakan bahwa parameter transformator yang terdapat pada model rangkaian (rangkaian ekivalen) Rc, XM, Rek, dan Xek, juga dapat ditentukan besarnya dengan dua macam pengukuran (test) yaitu :
1. Pengukuran beban nol
2. Pengukuran hubung singkat
2.6.8. Pengukuran Beban Nol ( pada TR )
(Sogen, 2018) mengatakan dalam keadaan beban nol bila kumparan primer disambungkan dengan sumber tegangan 𝑉1, maka hanya 𝐼0 dapat mengalir.
Dari pengukuran daya yang masuk ( p¹ ), arus 𝐼0 dan tegangan 𝑉1 akan di peroleh harga sebagai berikut :
Gambar 2.10. Rangkaian Pengukuran Beban Nol (pada TR ) Dari pengukuran didapatkan data :
a. daya yang masuk (𝑃1) → ditunjukkan oleh wattmeter ( W ) b. arus 𝐼𝑜 → ditunjukkan oleh ampermeter ( A )
25
c. tegangan 𝑉1 → ditunjukkan oleh voltmeter ( V ) Dari ketiga data tersebut dapat ditentukan :
RC = V12 𝑃1 Zo= V1 Io = jXmRC RC+jXm
Sehingga dapat dinyatakan :
V1 Io =
jXm RC RC+ jXm
Dengan menggantikan 𝑅𝑐 setara dengan persamaan diatas maka besarnya Xm dapat ditentukan.
2.6.9. Perhitungan untuk Mendapatkan Nilai impedansi Transformator Impedansi Transformator sebenarnya adalah perbandingan antara arus saat transformator beroperasi normal dengan keadaan beban penuh atau lebih dikenal dengan istilah Full Load Ampere (FLA) dengan arus yang timbul pada kondisi transformator terhubung singkat.
Ketidakseimbangan Beban pada Transformator Daya transformator bila ditinjau dari sisi tegangan tinggi (primer) dapat dirumuskan sebagai berikut (Suhadi, 2008):
2.6.10. Rumus untuk Full Load Ampere (FLA)
Untuk tiga phase
26 Atau IFL = 𝑺
√𝟑.𝑽
Dimana :
IFL = arus beban penuh (A)
S = daya transformator ( kVA ) V = Tegangan sisi skunder trafo ( KV ) 2.7. Bagian-Bagian Panel Transformator
Komponen utama panel secara umum terdiri dari MCCB, MCB, ELCB, Grounding, CT(current transformer).
2.7.1. MCCB
MCCB singkatan dari Moulded Case Circuid Breaker,merupakan alat pengaman yang dalam proses. Operasinya mempunyai dua fungsi yaitu sebagai pengaman dan sebagai alat penghubung .Jika di lihat dari segi pengaman maka MCCB dapat berfungsi sebagai pengaman gangguan arus hubung singkat dan arus beban lebih.Pada jenis tertentu , pengaman ini mempunyai kemampuan pemutusan yang dapat di atur sesuai dengan yang di inginkan.
Gambar 2.11. MCCB
27
MCB singkatan dari Mini Circuit Breaker yang memiliki fungsi sebagai alat pengaman arus lebih. MCB ini memproteksi arus lebih yang disebabkan terjadinya beban lebih dan arus lebih karena adanya hubungan pendek. Dengan demikian prinsip dasar bekerjanya yaitu untuk pemutusan hubungan yang di sebabkan beban lebih dengan relay aruslebih seketika digunakan electromagnet. MCB biasanya terbatas pada arus nominal kecil sampai dengan kurang dari 100 Ampere . bentulnya ada yang satu pole ( satu input dan satu output ) ada yang dua pole,tiga pole hingga empat .
Gambar 2.12. MCB
2.7.3. ELCB
Earth Leakaque Circuit Breaker merupakan saklar pengaman arus sisa (SPAS) yang berfungsi menggunakan sistem berbeda, saklar ini memiliki sebuah transformator energi dengan inti berbentuk gelang, inti ini melingkari hantaran suplay seluruhnya menuju mesin atau peralatan yang perlu safety, juga termasuk hantaran netral, hal ini berlaku untuk seluruh sambungan satu phase, sambungan tiga phase dengan netral maupun sambungan tiga phase tanpa
28 netral.
Gambar 2.13. ELCB
2.7.4. CT ( Current Transformer )
CT merupakan suatu komponen panel listrik dari bahan baja / metal dalam bentuk lingkaran ( ring ) atau gelang persegi dan tengahnya berlubang. Fungsi dari komponen panel listrik ini yaitu sebagai penurun Arus dan atau tegangan pada box panel seprti lampu indicator.
Gambar 2.14. CT ( current Transformer )
2.7.5. Grounding
Grounding pada instalasi dan komponen panel berfungsi sebagai pengaman listrik. Pengaman listrik akibat dari kabel – kabel yang terkelupas dan mengenai
29
body part peralatan elektronik atau peralatan listrik yang selanjutnya mengenai orang dengan adanya komponen panel listrik ini maka aliran arus listrik yang mengalir atau yang tak berfungsi akan dibumikan.
2.8. Simbol Flowchart (Bagan Alur Penelitian)
Bagan alur program atau program flowchart merupakan bagan yang menjelaskan secara rinci langkah-langkah dari proses program. Bagan alur program dibuat dengan menggunakan simbol-simbol (Jogiyanto, 1995, h:802) sebagai berikut :
Tabel 2.1. Simbol Flowchart
Simbol Keterangan
Simbol Titik Terminal(Awal/Akhir)
Untuk menyatakan permulaan atau akhir suatu penelitian
Simbo Input/Output
Untuk menyatukan proses input dan output Simbol Proses
Untuk menyatakan suatu tindakan (proses) Simbol Arus / Flow
Untuk menyatakan jalannya suatu proses Simbol penghubung
Menghubungkan suatu simbol dengan simbol lainnya
30
Simbol Kondisi / Keputusan
Untuk menunjukkan kondisi suatu penelitian
2.8.1. Kerangka Berpikir
Kerangka pemikiran adalah narasi (uraian) atau pernyataan (proposisi) tentang kerangka konsep pemecahan masalah yang telah di identifikasi atau dirumuskan. Kerangka berpikir atau kerangka pemikiran dalam sebuah penelitian kuantitatif, sangat menentukan kejelasan dan validitas proses penelitian secara keseluruhan.
Melalui uraian dalam kerangka berpikir, peneliti dapat menjelaskan secara komprehensif variabel-variabel apa saja yang diteliti dan dari teori apa variabel-variabel itu diturunkan, serta mengapa variabel-variabel itu saja yang diteliti. Uraian dalam kerangka berpikir harus mampu menjelaskan dan menegaskan secara komprehensif asal-usul variabel yang diteliti, sehingga variabel-variabel yang tercantum di dalam rumusan masalah dan identifikasi masalah semakin jelas asal-usulnya.
Di dalam menulis kerangka berpikir, ada tiga kerangka yang perlu dijelaskan, yakni: kerangka teoritis, kerangka konseptual, dan kerangka operasional. Kerangka teoritis atau paradigma adalah uraian yang menegaskan tentang teori apa yang dijadikan landasan (grand theory) yang akan digunakan untuk menjelaskan fenomena yang diteliti. Kerangka konseptual merupakan uraian yang menjelaskan konsep-konsep apa saja yang terkandung di dalam
31
asumsi teoretis yang akan digunakan untuk mengabstraksikan (mengistilahkan) unsur-unsur yang terkandung di dalam fenomena yang akan diteliti dan bagaimana hubungan di antara konsep-konsep tersebut. Kerangka operasional adalah penjelasan tentang variabel-variabel apa saja yang diturunkan dari konsep-konsep terpilih tadi dan bagaimana hubungan di antara variabel-variabel tersebut, serta hal-hal apa saja yang dijadikan indikator untuk mengukur variabel-variabel yang bersangkutan.
Agar peneliti benar-benar dapat menyusun kerangka berpikir secara ilmiah (memadukan antara asumsi teoretis dan asumsi logika dalam memunculkan variabel) dengan benar, maka peneliti harus intens dan eksten menelurusi literatur-literarur yang relevan serta melakukan kajian terhadap hasil penelitian-penelitian terdahulu yang relevan, sehingga uraian yang dibuatnya tidak semata-mata berdasarkan pada pertimbangan logika. Untuk itu, dalam menjelaskan kerangka teoretisnya, peneliti mesti merujuk pada literatur atau referensi serta laporan-laporan penelitian terdahulu. Selanjutnya secara sederhana penyusunan kerangka berpikir dapat dilakukan dengan mengikuti langkah-langkah berikut:
Menentukan paradigma atau kerangka teoretis yang akan digunakan, kerangka konseptual dan kerangka operasional variabel yang akan diteliti.
Memberikan penjelasan secara deduktif mengenai hubungan antar variabel penelitian. Tahapan berpikir deduktif meliputi tiga hal yaitu:
32
1. Tahap penelahan konsep (conceptioning), yaitu tahapan menyusun konsepsi-konsepsi (mencari konsep-konsep atau variabel dari proposisi yang telah ada, yang telah dinyatakan benar).
2. Tahap pertimbangan atau putusan (judgement), yaitu tahapan penyusunan ketentuan-ketentuan (mendukung atau menentukan masalah akibat pada konsep atau variabel dependen).
3. Tahapan penyimpulan (berlaku pada teori, berlaku pula bagi hal-hal reasoning), yaitu pemikiran yang menyatakan ha-hal yang khusus.
Memberikan argumen teoritis mengenai hubungan antar variabel yang diteliti. Argumen teoritis dalam kerangka pemikiran merupakan sebuah upaya untuk memperoleh jawaban atas rumusan masalah. Dalam prakteknya, membuat argumen teoritis memerlukan kajian teoretis atau hasil-hasil penelitian yang relavan. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah, oleh karena argumen teoritis sebagai upaya untuk memperoleh jawaban atas rumusan masalah, maka hasil dari argumen teoritis ini adalah sebuah jawaban sementara atas rumusan masalah penelitian. Sehingga pada akhirnya produk dari kerangka pemikiran adalah sebuah jawaban sementara atas rumusan masalah (hipotesis).
Merumuskan model penelitian. Model adalah konstruksi kerangka pemikiran atau konstruksi kerangka teoretis yang diragakan dalam bentuk diagram dan atau persamaan-persamaan matematik tertentu. Esensinya menyatakan hipotesis penelitian. Sebagai suatu konstruksi kerangka pemikiran, suatu model akan menampilkan:
33 1. Jumlah variabel yang diteliti.
2. Prediksi tentang pola hubungan antar variable.
3. Dekomposisi hubungan antar variable.
34 BAB III
METODE PENELITIAN 3.1. Jenis Penelitian
Penelitian tentang analisa pembebanan transformator distribusi merupakan penelitian kuantitatif guna mengetahui pembebanan transformator distribusi Universitas Muhammadiyah Makassar, dengan menggunakan data dari hasil pengukuran berupa angka. Penelitian dilakukan dengan mengukur arus tiap phase pada panel utama (phase R, phase S dan phase T), sub – sub panel distribusi (phase R, phase S dan phase T) yang berada di setiap lantai gedung kampus Unismuh Makassar dan menghitung persentase ketidak seimbangan beban, kemudian menganalisis data hasil pengukuran yang diperoleh dan mengambil kesimpulan tentang pembebanan transformator distribusi pada gedung Universitas Muhammadiyah Makassar.
3.2. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada Gedung Universitas Muhammadiyah Makassar (Unismuh) Makassar, Kecamatan Rappocini, kota Makassar Dzulhijjah 1442 H. Penelitian dilaksanakan pada semester 9 Tahun Akademik 2019/2020, dilakukan 21 september sampai 25 September 2020.
3.3. Instrumen dan Alat Penelitian
Dalam penelitian ini peneliti menggunakan instrumen berupa lembaran pengamatan dan panduan pengamatan (observation sheez atau observation schedule) serta alat yang dipakai untuk pengambilan data dalam penelitian kali
35
ini adalah tang ampere (clamp meter) SEW Standard ST-310, dan AVO meter SUNWA
3.4. Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Metode Literatur : Yaitu suatu teknik pengumpulan data dengan jalan membaca dan menelusuri literatur yang bekaitan dengan permasalahan. Seperti buku-buku, beberapa jurnal, karya ilmiah maupun dari situs-situs internet yang berkaitan dengan masalah yang dibahas.
2. Metode Observasi : Observasi yang dilakukan dalam penelitian adalah observasi partisipatif, peneliti mengamati sistem kelistrikan yang berada pada gedung kampus Unismuh dan mendokumentasikan hasil-hasil observasi, setelah berpartisipasi dalam aktivitas penelitian yang dilakukan. Tujuannya yaitu agar peneliti menjadi tahu obyek-obyek yang diteliti. Teknik pengumpulan data pengoperasian, dengan melakukan pengamatan langsung terhadap objek yang diteliti yaitu Trasformator distribusi pada Kampus Unismuh Makassar.
3. Metode Diskusi : Yaitu teknik pengambilan data dengan cara melakukan interview atau wawancara langsung dengan ahli bidang kelistrikan baik kepada pembimbing lapangan tugas akhir maupun narasumber yang ada dilokasi.
36 3.5. CARA KERJA
3.5.1. Langkah Pengolahan Data
Peneliti dalam memecahkan masalah menggunakan teknik pengolahan data sebagai berikut:
a. Menganalisa Bagaimana system pembebanan yang ada pada transformator distribusi.
b. Menganalisa Bagaimana cara mengetahui sifat dan karakteristik dari Trasnformator distribusi.
3.5.2. Jenis dan Sumber Data
Jenis data yang diperoleh dalam penelitian ini adalah data kuantitatif, yaitu data yang tidak dapat di hitung atau data yang bukan dalam bentuk angka-angka. Sedangkan sumber data yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
a. Spesifikasi transformator
Yaitu jenis transformator yang akan di teliti di lapangan pada Kampus Unismuh Makassar.
37
Gambar 3.1. Spesifikasi Transformator
b. Data Primer
Yaitu data yang diperoleh langsung dari perusahaan dangan mengadakan observasi dan wawancara dengan pihak yang berkepentingan dalam perusahaan.
c. Data Sekunder
Yaitu data yang diperoleh dari pihak lain yang bersifat kuantitatif dan memiliki relevansi dengan materi penulisan.
3.5.3. Kerangka Pokok Masalah
Secara Kronologis kerangka pokok masalah adalah sebagai berikut :
38
Dalam hal ini peneliti mengidentifikasikan masalah terhadap perusahan yang akan menjadi objek penelitian. Masalah yang terjadi pada penggunaan Transformator.
b. Studi Pustaka
Studi pustaka merupakan suatu cara yang perlu dilakukan bagi penulis untuk melengkapi literatur-literatur agar dapat dengan mudah menganalisa permasalahan secara kronologis.
3.5.4. Menetapkan penelitian dan tujuannya
Dengan adanya permasalahan yang timbul dan dilengkapi dengan literatur-literatur yang lengkap tentang pokok permasalahan yang akan di bahas, maka langkah selanjutnya adalah menetapkan penelitian dan tujuan diadakannya penelitian.
3.5.5. Prosedur Penelitian 1. Persiapan Penelitian
Sebelum memulai penelitian , peneliti membuat persiapan yaitu mengumpulkan proposal penelitian yang ditujukan kepada ketua program studi teknik elektro sampai mendapatkan tiga dosen penilai. Dua dosen ditunjuk sebagai pembimbing dan satu dosen sebagai dosen penguji. Selanjutnya peneliti mengurus surat permohonan penelitian di Unismuh Makassar, untuk melakukan sebuah penelitian Pembebanan Transformator Distribusi Gedung Universitas Muhammadiyah Makassar,
39 2. Penelitian
Dengan dibimbing instruktur lapangan dan juga dalam penulisan. Saat surat izin penelitian diterima pihak kampus Unismuh Makassar, maka selanjutnya peneliti dapat mulai melakukan penelitian
3. Pelaksanaan
Penelitian ini berpedoman pada konsep dasar penelitian analisis dimana hasil yang di dapat merupakan hasil mutlak. Penelitian ini dilakukan dengan cara pengecekan konfigurasi jaringan listrik setelah itu mengecek pembagian beban tiap pase, lalu pengecekan nilai beban puncak pemakaian pada pagi hari, siang hari dan malam hari, untuk menemukan hasil perencanaan pembagian beban secara merata sesuai dengan kerangka teori yang telah dijabarkan. 3.6. Teknik Analisis Data
Saat data-data didapatkan melalui pengukuran dan juga perhitungan, setelah itu peneliti mengolah atau menganalisis data tersebut. Teknik analisis data dalam penelitian ini dibagi menjadi :
1. Teknik Analisis Rekapitulasi Pemakaian Beban Listrik
Berdasarkan data-data yang telah diperoleh, maka akan terlihat perbedaan antara beban pengaman yang digunakan, jumlah titik beban dalam 1 grup, serta penggunaan beban antar fase R, S, T dan perbedaan selisih bebannya serta ada atau tidaknya penggabungan antara instalasi tenaga dan instalasi penerangan. Dari data tersebut maka akan terlihat gejala seimbang atau tidaknya pembagian beban antar pase tersebut. Jika perbedaan selisih yang terlampau jauh maka diperlukannya perbaikan dan pemerataan beban dan jika ada kesalahan dalam
40
grouping beban maka perlu adanya tindakan perbaikan agar tidak terjadi gangguan yang diakibatkan adanya penggabungan instalasi tenaga dan instalasi penerangan.
2. Teknik Analisis Pengukuran Beban Rata-rata Instalasi Listrik
Dari pengukuran yang dilakukan selama 5 (lima) hari dalam pengecekan pemakaian beban mulai dari jam 09.00 – 15.00 maka dilakukan penampilan data dengan membuat grafik rata – rata beban pada panel listrik kampus Unismuh. Analisa ini memaparkan pengukuran beban rata-rata mulai dari panel utama, hingga panel distribusi (panel penerangan dan panel AC) tiap lantai.
3. Teknik Pengukuran Beban Tertinggi
Dari pengukuran yang dilakukan selama 5 (lima) hari dalam pengecekan pemakaian beban mulai dari 09.00 – 15.00 maka dilakukan penampilan data dengan grafik beban tertinggi pada panel panel utama ini dan dapat dilihat nilai beban tertinggi yang terdapat ditiap phase R, S, T. Dari sini dapa t dilihat waktu dan nilai beban puncak tertinggi di tiap phase. Analisa ini memaparkan pengukuran beban tertinggi mulai dari panel utama, hingga panel distribusi (panel penerangan dan panel AC) tiap lantai.
3.6.1. Pengolahan data
Data yang diperoleh berupa proses kerja dari system operasi Transformator jaringan penghantar daya tegangan listrik sehingga dapat
41
dianalisa. Peneliti menggunakan metode Field Researh (Penelitian lapangan) dan Library Researh (Keperpustakaan), dimana analisa ini dimaksudkan untuk saling mendukung dan melengkapi.
3.6.2. Pembahasan
Didalam penulisan ini, pembahasan dari analisa pembebanan Transformator akan mengidentifikasikan keadaan dalam melakukan penggunaan Transforator sebagai jaringan penghantar tenaga listrik.
3.6.3. Kesimpulan dan saran
Berisi kesimpulan dan saran-saran yang berkaitan dengan hal-hal yang di peroleh dalam penulisan
3.7. Langkah-langkah Penelitian
Dalam penyelesaian penelitian ini, penulis melakukan beberapa tahapan yang harus dilakukan. Adapun langkah – langkah penelitian tersebut dapat dilihat pada flowchart berikut ini:
42
Tidak
Ya
Gambar 3.2. Kerangka Fikir ( flow chart )
Studi Literatur
Metode Penelitian
Pengumpulan Data
Observasi Lapangan dan Studi Pustaka
Analisis Pembebanan Transformator Distribusi
Perhitungan Nilai Arus R,S,T
Rumusan dan Batasan masalah Studi pendahulu
Penyusunan Skripsi
Mulai
43 3.7.1. Studi Pendahuluan
Studi pendahuluan adalah tahap awal dalam metodologi penulisan ini. Pada tahap ini dilakukan studi dan pengamatan langsung dilapangan dengan tujuan untuk mengetahui informasi-informasi awal kondisi dilapangan dan untuk melakukan pengumpulan data di Gedung Unismuh Makassar, Rumusan dan Batasan Masalah.
Setelah dilakukan studi pendahuluan, didapatkan permasalahan yang ada pada system distsibusi yaitu Line B ke Gedung Iqra Unismuh Makassar, dalam menelusuri penyebab permasalahan dilakukan pengamatan secara langsung dilapangan dan melalui pengumpulan data mengenai system transformator
3.7.2. Studi Literatur
Studi literatur merupakan landasan logika berfikir penulis dalam menyelesaikan masalah secara ilmiah. Setelah mendapatkan permasalahan, penulis mempelajari teori-teori yang berkaitan dengan tujuan penelitian ini.
3.7.3. Metode Penelitian
Metode penelitian merupakan teknik dengan melakukan penelitian agar mempermudah peneliti melakukan penelitian
3.7.4. Pengumpulan data
Dalam penelitian ini ada dua jenis pengumpulan data yang dilakukan yaitu Observasi lapangan dimana peneliti turun langsung kelapangan untuk mengetahui gambaran umum dari sistem pendistribusian transformator di Gedung Iqra
44
Unismuh Makassar dan Studi Pustaka dimana peneliti mengumpulkan data-data atau informasi yang relevan (terkait) dengan topik penelitian baik dari hasil-hasil penelitian terdahulu maupun dari asset yang ada di Unismuh Makassar.
3.7.5. Hasil perhitungan
Setelah melakukan perhitungan data-data sekunder tersebut terdapat banyak selisih beban R S T maka hasil perhitungan dalam bulan september akan ditampilkan dalam bentuk tabel menggunakan program microsoft word 2010.
3.7.6. Analisis Pembebanan Transformator Distribusi
Setelah mendapatkan hasil perhitungan selisih beban R S T dalam bentuk tabel, kemudian membandingkan hasil tersebut dengan target atau standar pencapaian yang di tetapkan oleh Gedung Iqra Unismuh Makassar.
3.7.7. Penyusunan Skripsi
Setelah melakukan pengolahan data sampai hasil akhir analisa pembebanan maka langkah berikutnya adalah menyusun skripsi sesuai dengan peraturan yang baku.
45 BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
4.1.1. Sistem jaringan distribusi di Gedung Iqra kampus Unismuh makassar
Sistem jaringan distribusi yang terdapat di gedung Iqra kampus unismuh berupa penyaluran distribusi daya listrik oleh PLN sebesar 20 kVA yang disalurkan ke Low Voltage Main Distribution Panel (LVMDP), dari LVMDP disalurkan ke beberarapa sub panel yang terletak pada lantai dasar mendistribusikan menuju ruangan - ruangan yang berada di lantai 1 sampai 17 .Dan kelas- kelas yang berada di lantai 2 sampai 7. Pada gedung Iqra kampus Unismuh Makassar.
4.1.2. Permasalahan yang Ditemukan Pada Jaringan Distribusi Gedung Iqra Kampus Unismuh Makassar.
Kondisi jaringan distribusi kampus Unismuh Makassar sudah terlalu lama dan perlu adanya peremajaan jaringan listrik. Permasalahan yang ada pada jaringan distribusi kampus Unismuh Makassar, seperti :
1. Pembagian beban antar phase tidak seimbang.
2. Pembagian beban masih secara campur/gabung antara penerangan,Ac dan tenaga.
46
4. Adanya bunyi berdesis pada panel utama, seolah indikasi bahwa sambungan kabel kurang kuat atau loss.
5. Alat ukur dan lampu indicator pada LVMDP sudah tidak berfungsi atau mati.
Penelitian ini di mulai untuk mendapatkan data pada trafo distribusi tp Trafindo GD41605 yang merupakan salah satu Trafo distribusi yang mengalami overload atau ketidak seimbangan beban digardu distribusi Kampus Unismuh Makassar dengan pertimbangan sebagai berikut :
Trafo Distribusi Tp Trafindo GD41605 yang berlokasi di Kampus Unismuh Makassar memiliki presentasi pembebanan 92,04 % dengan kapasitas 630 KVA
Dengan demikian, kami menetapkan untuk mengambi Trafo Distribusi Tp Trafindo GD41605 sebagai objek penelitian untuk “Tugas Akhir” yang yang berjudul,” ANALISIS PEMBEBANAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI GEDUNG IQRA UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR “. 4.2. Trafo Distribusi Tp Trafindo GD41605
Ketidak optimalan kerja pada sebuah trafo akibat beban lebih yang mengakibatkan mutu pelayanan kepada konsumen PT.PLN (Persero) berkurang dan lebih merugikan ialah dapat mengakibatkan kerusakan pada Trafo. Hal inilah yang terjadi pada Trafo tp Trafindo GD 41605 yang mengalami beban lebih. Untuk permasalahan tersebut dapat diatasi dengan melakukan pemindahan jaringan guna mengurangi beban lebih dan perbaikan drop tegangan pada trafo tersebut.
47
Berikut merupakan spesifikasi / nameplat dari Trafo Tp Trafindo GD41605
Tabel 4.1. Data spesifikasi Trafo Distribusi Tp Trafindo GD41605
Data Trafo Distribusi
Kapasitas 630 KVA Voltage 20 KV/400 V Arus ( A ) 18.18/909,32 Z 4 % Hubungan Yyn6 Frekwensi 50 Hz Jumlah Fhase 3
Merek Trafo Tp.Trafindo GD41605
Nomor Seri 143306418
Tahun Pembuatan 2014
48 4.2.1. Data Jaringan
Gardu distribusi dari 4 jurusan yaitu jurusan A, B, C, dan D. Namun di sini akan di fokuskan pada satu jurusan saja yaitu jurusan B menuju Gedung Iqra Kampus Unismuh Makassar.
GARDU INDUK
Sekring TM
20 kv / 231- 400 Trafo distribusi 630 KVA
Saklar TR
A B C D
Sekring TR
Jaringan Tegangan Rendah
Tiang
Sanbungan Rumah Pelanggan
Gambar 4.2. Single line trafo distribusi 630 kva empat jurusan
4.2.2. Data Pengukuran Trafo Distribusi
Berikut ini merupakan hasil pengukuran pada Trafo distribusi yang mengalami overload.
49
Tabel 4. 1 Hasil pengukuran beban Trafo Tp Trafindo GD41605
Data Trafo
Jalur Penampang
Ukuran Kabel
Hasil Pengukuran Arus ( A) Beban ( % ) Kapasitas (KVA) Pimer/ Sekunder R S T 630KVA 20 KV/ 400 A (LVTC) 3X70+50MM) 257 164 184 B (LVTV) 3X70+50MM) 285 198 147 C (LVTC) 3X70+50MM) 261 243 170 D (LVTC) 3X70+50MM) 249 136 217 TOTAL 1052 741 718 92,04 %
