PEMERATAAN BEBAN UNTUK MENGURANGI RUGI RUGI DAYA PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI MT 232 DI PT PLN (PERSERO) RAYON MEDAN TIMUR

(1)

PEMERATAAN BEBAN UNTUK MENGURANGI

RUGI – RUGI DAYA PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

MT 232 DI PT PLN (PERSERO) RAYON MEDAN TIMUR

LAPORAN TUGAS AKHIR

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3

oleh

WIDYA FRISILIA S.SIMARMATA NIM : 1205032126

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI MEDAN

MEDAN

2015

(2)

iii

ABSTRAK

Pemerataan beban untuk mengurangi rugi – rugi daya pada transformator distribusi MT 232 di PT PLN (Persero) Rayon Medan Timur.

Pada saluran distribusi tenaga listrik, ketidakseimbangan beban antara tiap-tiap fasa (fasa R, fasa S, dan fasa T) selalu terjadi khususnya pada beban-beban satu fasa karena pelanggan rumah tangga memanfaatkan tenaga listrik satu fasa. Akibat ketidakseimbangan beban tersebut munculah arus netral pada transformator. Arus netral yang mengalir pada transformator menyebabkan terjadinya rugi – rugi daya pada Jaringan Tegangan Rendah (JTR). Pemerataan beban merupakan pekerjaan yang penting dan pekerjaan rutin yang tidak ada habisnya karena transformator tidak dapat dibebani secara optimal apabila salah satu fasanya telah mencapai batas arus yang ditentukan, padahal arus pada fasa yang lain masih rendah. Apabila penambahan beban dilakukan pada keadaan tersebut maka dapat menyebabkan kerusakan transformator akibat gangguan beban lebih satu fasa. Pemerataan beban dilakukan dengan memindahkan beban (sambungan rumah) dari fasa yang berat ke fasa yang lebih ringan. Pemerataan beban ini bertujuan untuk mengurangi rugi – rugi daya pada jaringan tegangan rendah, mengurangi kerugian PLN dari sisi ekonomis dan mencegah gangguan beban lebih satu fasa pada transformator.

Setelah dianalisis pada transformator distribusi MT 232 diperoleh persentase ketidakrataan beban sebelum pemerataan beban, setelah pemerataan beban pertama dan setelah pemerataan beban kedua masing - masing adalah 61,33 % ; 38,90 % ; 7,09 %. Rugi – rugi daya sebelum pemerataan beban, setelah pemerataan beban pertama dan setelah pemerataan beban kedua masing - masing adalah 43,677 kW ; 40,390 kW ; 35,606 kW. Untuk mengetahui lebih dalam mengenai pemerataan beban, penulis menganalisis berdasarkan data yang ada.

Kata kunci : Ketidakseimbangan beban, pemerataan beban, arus netral, rugi-rugi daya

(3)

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasih karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.

Laporan ini berjudul “Pemerataan Beban Untuk Mengurangi Rugi – rugi Daya pada Transformator Distribusi MT 232 di PT PLN (Persero) Rayon Medan Timur”. Laporan ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk menyelesaikan Program Diploma 3 Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan.

Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, semangat, bimbingan dan pengarahan selama pengerjaan Laporan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak M.Syahruddin, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan 2. Bapak Junaidi, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

3. Bapak Gunoro, selaku Kepala Program Studi Teknik Listrik

4. Bapak Rafian Nauli Hasibuan, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir

5. Bapak Barisman T.H Hutagalung, selaku Manager PT PLN (Persero) Rayon Medan Timur

6. Bapak M.Kepler Lubis selaku Supervisor Teknik PT PLN (Persero) Rayon Medan Timur

7. Abangda Nathan Saputra Sitohang selaku instruktur yang telah banyak mengajari dan membantu penulis dalam pengambilan data di lapangan

8. Seluruh dosen dan staf pengajar Politeknik Negeri Medan khususnya dosen Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik yang telah sabar dalam mengajar selama kuliah di Politeknik Negeri Medan

9. Ayah tercinta Junimar S.Simarmata, ibu tercinta Herlina Silalahi, adik tersayang Yohan Renaldo S.Simarmata dan Daniel Jonathan S.Simarmata serta keluarga terkasih yang selalu memotivasi dan membimbing penulis

(4)

v

10.Teman–teman penulis, EL-6A, EL-6B, EL-6C, EL-6D dan khususnya EL-6E atas dukungannya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini

Penulis menyadari akan keterbatasan pengetahuan dan kemampuan yang penulis miliki. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua kalangan yang membaca.

Medan, 20 Agustus 2015 Hormat saya,

(5)

vi

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN ... i LEMBAR PENGESAHAN ... ii ABSTRAK ... iii KATA PENGANTAR ... iv DAFTAR ISI ... vi DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR GRAFIK ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB 1. PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Rumusan Masalah ... 1 1.3. Batasan Masalah ... 2 1.4. Tujuan ... 2 1.5. Manfaat ... 2

1.6. Metode Pengumpulan Data ... 2

1.6.1. Metode Studi Literatur ... 2

1.6.2. Metode Diskusi ... 2

1.6.3. Metode Observasi ... 3

BAB 2. LANDASAN TEORI ... 4

2.1. Sistem Tenaga Listrik ... 4

2.2. Transformator Tiga Fasa ... 5

2.2.1. Konstruksi Transformator ... 6

2.2.1.1. Kumparan Transformator... 6

2.2.1.2. Inti Besi ... 6

2.2.1.3. Minyak Transformator ... 7

2.2.1.4. Bushing ... 7

2.2.1.5. Tangki dan Konservator ... 8

2.2.1.6. Sistem Pendingin ... 9

(6)

vii

2.2.1.8. Peralatan Proteksi ... 9

2.2.1.9. Peralatan Pernapasan (Dehydrating Breather) ... 10

2.2.2. Prinsip Kerja Transformator ... 10

2.3. Sistem Distribusi Sekunder... 12

2.3.1. Papan Hubung Bagi (PHB) TR ... 12

2.3.2. Saluran Udara Tegangan Rendah ... 13

2.3.3. Saluran Layanan Pelanggan (SLP) ke konsumen ... 15

2.3.4. Alat Pengukur dan Pembatas (APP) ... 15

2.4. Keseimbangan Beban ... 17

2.5. Beban Seimbang Terhubung Bintang ... 18

2.6. Ketidakseimbangan Beban ... 20

2.7. Arus Netral Karena Beban Tidak Seimbang ... 21

2.8. Beban Tak Seimbang Terhubung Bintang ... 21

2.9. Rugi – rugi Daya Akibat Arus Netral ... 24

2.10. Karakteristik Beban Listrik ... 25

2.10.1. Beban Rumah Tangga... 25

2.10.2. Beban Industri ... 26

2.10.3. Beban Komersial ... 26

2.11. Pemerataan Beban ... 27

2.12. Standing Operating Procedure (SOP) Pemerataan Beban ... 28

BAB 3. PEMERATAAN BEBAN ... 29

3.1. Transformator distribusi MT 232 ... 29

3.2. Hasil Pengukuran Beban pada Transformator Distribusi MT 232 Sebelum Pemerataan Beban ... 32

3.3. Hasil Pengukuran Beban pada Transformator Distribusi MT 232 Setelah Pemerataan Beban Pertama ... 33

3.4. Hasil Pengukuran Beban pada Transformator Distribusi MT 232 Setelah Pemerataan Beban Kedua ... 34

3.5. Denah Pelanggan Transformator distribusi MT 232 ... 36

3.6. Prosedur Kerja Pemerataan Beban ... 40

(7)

viii

3.7.1. Data Penghantar NYFGbY ... 43

3.7.2. Data Penghantar NFA2X / Twisted Cable ( TIC )... 44

BAB 4. ANALISIS DATA SEBELUM DAN SETELAH PEMERATAAN BEBAN ... 45

4.1. Pemerataan Beban pada Transformator Distribusi MT 232 ... 45

4.2. Perhitungan Arus Beban Penuh Transformator Distribusi MT 232 46 4.3. Analisis Sebelum Pemerataan Beban pada Transformator Distribusi MT 232 ... 46

4.4. Pemerataan Beban Pertama pada Transformator Distribusi MT 23247 4.5. Analisis Setelah Pemerataan Beban Pertama pada Transformator Distribusi MT 232 ... 50

4.6. Pemerataan Beban Kedua pada Transformator distribusi MT 232 .. 51

4.7. Analisis Setelah Pemerataan Beban Kedua pada Transformator Distribusi MT 232 ... 55

4.8. Rugi – Rugi Daya ... 58

4.9. Rugi – rugi Daya Sebelum Pemerataan Beban ... 59

4.9.1. Rugi – rugi Daya pada Incoming ... 59

4.9.2. Rugi – Rugi Daya pada Jurusan I (Selatan) ... 60

4.9.3. Rugi – Rugi Daya pada Jurusan II (Timur) ... 62

4.9.4. Rugi – Rugi Daya pada Jurusan III (Barat) ... 64

4.10. Rugi – rugi Daya Setelah Pemerataan Beban Pertama ... 69

4.10.4. Rugi – Rugi Daya pada Jurusan III (Barat) ... 73

4.11. Rugi – rugi Daya Setelah Pemerataan Beban Kedua ... 78

4.11.4. Rugi – Rugi Daya pada Jurusan III (Barat) ... 82 4.12. Kajian Finansial Rugi - rugi Daya pada Jaringan Tegangan Rendah

(8)

ix

Transformator distribusi MT 232 ... 89

4.12.1. Sebelum Pemerataan Beban ... 89

4.12.2. Pemerataan Beban Pertama ... 90

4.12.3. Pemerataan Beban Kedua ... 90

BAB 5. SIMPULAN DAN SARAN ... 93

5.1. Simpulan ... 93

5.2. Saran ... 93

DAFTAR PUSTAKA ... 94

(9)

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Ruang Lingkup Sistem Tenaga Listrik ... 4

Gambar 2.2. Gardu Transformator Distribusi ... 5

Gambar 2.3. Kumparan Transformator (Dok.Pribadi) ... 6

Gambar 2.4. Inti Besi ... 7

Gambar 2.5. Bushing (Dok.Pribadi) ... 8

Gambar 2.6. Tangki Konservator ... 8

Gambar 2.7. Tap Changer (Dok.Pribadi) ... 9

Gambar 2.8. Papan Hubung Bagi (PHB) TR (Dok.Pribadi) ... 13

Gambar 2.9. Kabel Twisted Cable Insulated (TIC) ... 13

Gambar 2.10. Ketentuan Umum Sambungan Pelanggan ... 15

Gambar 2.11. kWh Meter ... 16

Gambar 2.12. Miniature circuit Breaker (MCB) ... 16

Gambar 2.13. Vektor Diagram Arus Beban Seimbang ... 17

Gambar 2.14. Beban Seimbang Terhubung Bintang ... 18

Gambar 2.15. Diagram Fasor Beban Seimbang Terhubung Bintang ... 19

Gambar 2.16. Beban Tak Seimbang Terhubung Bintang dengan Impedansi ZN=0 ... 22

Gambar 2.17. Diagram Fasor Beban Tak Seimbang Terhubung Bintang ... 22

Gambar 2.18. Beban Tak Seimbang Terhubung Bintang dengan Impedansi ZN≠0 ... 23

Gambar 3.1. Transformator Distribusi MT 232 ... 29

Gambar 3.2. Bagian Luar PHB TR MT 232 ... 30

Gambar 3.3. Bagian Dalam PHB TR MT 232 ... 30

Gambar 3.4. Pengukuran Beban pada Waktu Beban Puncak ( WBP ) ... 35

Gambar 3.5. One Line Diagram Transformator Distribusi MT 232 ... 36

Gambar 3.6. Denah Pelanggan Jurusan I (Selatan) pada Transformator Distribusi MT 232 ... 37

Gambar 3.7. Denah Pelanggan Jurusan II (Timur) pada Transformator Distribusi MT 232 ... 38 Gambar 3.8. Denah Pelanggan Jurusan III (Barat) pada Transformator Distribusi

(10)

xi

MT 232 ... 39

Gambar 3.9. Tang Ampere Digital ... 40

Gambar 3.10. Tespen ... 41

Gambar 3.11. Piercing Connector ... 42

Gambar 4.1. Pemindahan Beban pada Pemerataan Beban Pertama ... 49

Gambar 4.2. Pemindahan Beban pada Tiang Beton ... 50

Gambar 4.3. Pemindahan Beban pada Pemerataan Beban Kedua ... 54

(11)

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Data Transformator yang Terpasang pada Rayon Card MT 232 ... 31

Tabel 3.2. Hasil Pengukuran Beban Transformator Distribusi MT 232 ... 32

Tabel 3.3. Hasil Pengukuran Beban Transformator Distribusi MT 232 Setelah Pemerataan Beban Pertama... 33

Tabel 3.4. Hasil Pengukuran Beban Transformator Distribusi MT 232 Setelah Pemerataan Beban Kedua ... 34

Tabel 3.5. Data penghantar NYFGbY (SPLN,1991:6) ... 43

Tabel 3.6. Data penghantar NFA2X / Twisted Cable ( TIC ) (SPLN,1993:8) ... 44

Tabel 4.1. Perhitungan Pemindahan Beban pada Pemerataan Beban Pertama ... 48

Tabel 4.2. Perhitungan Pemindahan Beban pada Pemerataan Beban Kedua ... 52

Tabel 4.3. Hubungan Arus Netral terhadap Persentase Ketidakrataan Beban Sebelum Pemerataan Beban, Setelah Pemerataan Beban Pertama dan Setelah Pemerataan Beban Kedua ... 56

Tabel 4.4. Rugi - rugi Daya Sebelum Pemerataan Beban ... 67

Tabel 4.5. Rugi – rugi Daya Setelah Pemerataan Beban Pertama... 76

Tabel 4.6. Rugi – rugi Daya Setelah Pemerataan Beban Kedua ... 85

Tabel 4.7. Hubungan Rugi – rugi Daya terhadap Persentase Ketidakrataan Beban Sebelum Pemerataan Beban, Setelah Pemerataan Beban Pertama dan Setelah Pemerataan Beban Kedua ... 87

Tabel 4.8. Rugi Energi dan Kerugian Finansial Sebelum Pemerataan Beban, Pemerataan Beban Pertama dan Pemerataan Beban Kedua ... 91

(12)

xiii

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1. Hubungan Arus Netral terhadap Persentase Ketidakrataan Beban ... 57 Grafik 4.2. Hubungan Hubungan Rugi – rugi Daya terhadap Persentase

(13)

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lamp 1. One Line Diagram Penyulang GU6/PC3 ... 96

Lamp 2. Denah Pelanggan Transformator Distribusi MT 232... 97

Lamp 3. SPLN 87 :1991 ... 103

Lamp 4. Tarif Dasar Listrik (TDL) 2014 ... 104

Lamp 5. SOP Rencana Pekerjaan Pemerataan Beban Transformator Distribusi dari PT PLN (Persero) Area Medan ... 105

Lamp 6. Data Pelanggan Gardu Distribusi MT 232 ... 106

Lamp 7. Foto Instruktur dan Mahasiswa/i D3K PLN di PT PLN (Persero) Learning Unit Tuntungan ... 112

Lamp 8. Foto Sidang pada tanggal 24 Agustus 2015 di RC 108 Politeknik Negeri Medan ... 112

(14)

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Seiring dengan berjalannya waktu, pertumbuhan penduduk dan pertumbuhan pembangunan di Indonesia semakin meningkat. Dengan meningkatnya jumlah penduduk dan jumlah bangunan, maka kontinuitas pelayanan distribusi listrik ke konsumen menjadi aspek yang penting. Penyediaan tenaga listrik yang stabil dan handal merupakan hal mutlak yang harus dipenuhi. Tenaga listrik dihasilkan dari pembangkit – pembangkit seperti PLTA, PLTD, PLTU, PLTG, dll. Selanjutnya listrik yang dihasilkan disalurkan ke konsumen melalui suatu sistem distribusi tiga fasa. Sistem distribusi tiga fasa adalah suatu proses untuk menyalurkan tenaga listrik dari sistem transmisi 150 kV ke distribusi primer 20 kV dan distribusi sekunder 380/220 V. Idealnya, beban – beban pada sistem tersebut disambungkan secara merata. Dengan meratanya beban tersebut, maka arus netral yang mengalir pada transformator sama dengan nol yang artinya tidak ada arus netral yang terbuang sia – sia ke dalam tanah. Namun, pada praktiknya arus netral pada transformator tidak sama dengan nol sehingga mengakibatkan ketidakseimbangan beban antara tiap – tiap fasa (fasa R, fasa S dan fasa T). Bisa kemungkinan terjadi karena pertumbuhan alami beban pelanggan per fasa yang tidak sama dan ketidakserempakan waktu penyalaan beban – beban. Arus netral yang mengalir pada trafo menyebabkan terjadinya rugi – rugi daya pada Jaringan Tegangan Rendah ( JTR ). Kerugian yang terjadi akibat beban yang tidak seimbang akan berdampak pada pihak PLN. Untuk itu perlu dilakukan pemeliharan pada Jaringan Tegangan Rendah (JTR) salah satunya adalah dengan melakukan pemerataan beban secara rutin.

1.2. Rumusan Masalah

1.2.1. Bagaimana cara meratakan beban pada jaringan tegangan rendah ? 1.2.1. Mengapa pemerataan beban dapat mengurangi rugi – rugi daya pada

(15)

2

1.3. Batasan Masalah

Adapun ruang lingkup yang menjadi batasan masalah pemerataan beban yang dilakukan pada transformator distribusi MT 232 berdasarkan beban pada Waktu Beban Puncak (WBP) sehingga perhitungan rugi – rugi daya pada jaringan tegangan rendah dan kajian finansial hanya pada Waktu Beban Puncak (WBP) .

1.4. Tujuan

Adapun tujuan tugas akhir ini adalah

1.4.1. Untuk meningkatkan kinerja PLN dalam hal mengurangi rugi – rugi daya pada jaringan tegangan rendah.

1.4.2. Disusun sebagai suatu syarat untuk menyelesaikan D3.

1.5. Manfaat

Manfaat penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengurangi rugi – rugi daya pada JTR yang muncul akibat ketidakseimbangan beban.

1.6. Metode Pengumpulan Data

Adapun metode pengumpulan data yang diterapkan oleh penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini sekaligus di dalam pengambilan data adalah dengan cara/metode sebagai berikut :

1.6.1. Metode Studi Literatur

Metode ini dilakukan dengan cara mengambil teori, data-data serta informasi yang diperlukan dalam pembahasan masalah yang berkaitan dengan judul tugas akhir ini.

1.6.2. Metode Diskusi

Metode ini dilakukan dengan cara konsultasi dengan Dosen Pembimbing dalam penyelesaian tugas akhir.

(16)

3

1.6.3. Metode Observasi

Dalam metode observasi terlebih dahulu dilakukan penentuan sampel gardu distribusi yang memiliki persentase ketidakrataan beban yang lebih besar dari 25 % untuk diratakan bebannya. Kemudian dilakukan pengamatan secara langsung saat dilakukan pemerataan beban yang kemudian datanya akan dianalisa untuk mengurangi rugi – rugi daya pada jaringan tegangan rendah. Data – data yang diambil di lapangan yaitu :

1.6.3.1. Data sebelum dilakukan pemerataan beban

Sebelum dilakukan pemerataan beban pada transformator distribusi MT 232, terlebih dahulu dilakukan pengukuran beban saat Waktu Beban Puncak (WBP) pada transformator distribusi MT 232.

1.6.3.2. Data setelah dilakukan pemerataan beban

Setelah dilakukan pemerataan beban pada transformator distribusi MT 232, dilakukan kembali pengukuran beban saat Waktu Beban Puncak (WBP).