JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS

i

OPTIMALISASI PEMBEBANAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

20 KV DENGAN PENYEIMBANGAN BEBAN PADA PT. PLN (PERSERO)

RAYON UTARA MAKASSAR

TUGAS AKHIR

Disusun Dalam Rangka Memenuhi Salah Satu Persyaratan Untuk Menyelesaikan

Program Strata Satu Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin

Makassar

Disusun oleh:

AISYAH LESTARI AZIS

D411 10 105

IDA BAGUS FEBRYATMIKA

D4110 10 107

JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2014

LEMBAR PENGESAHAN

OPTIMALISASI PEMBEBANAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 20KV

DENGAN PENYEIMBANGAN BEBAN PADA PT. PLN (PERSERO)

RAYON UTARA MAKASSAR

TUGAS AKHIR

Diterima dan disahkan sebagai kolokium

Untuk memenuhi persyaratan guna mencapai

Sarjana Teknik Program Studi

Teknik Energi Listrik Dari

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin

Makassar

Oleh:

AISYAH LESTARI AZIS

D411 10 105

IDA BAGUS FEBRYATMIKA

D411 10 107

Disetujui :

Tanggal :

Pembimbing Tugas Akhir

PembimbingI

Ir. H. GASSING, MT.

NIP. 19600720 198702 1001

PembimbingII

IKHLAS KITTA, ST.,MT

NIP. 19760914200801 1 006

KetuaJurusanElektro

FakultasTeknik

UniversitasHasanuddin

Dr. Ir. H. AndaniAchmad, MT

NIP. 19601211 198703 1 022

ABSTRAK

Timbulnya arus netral pada pembebanan sekunder transformator distribusi dapat

mempengaruhi sistem distribusi. Arus netral timbul akibat pembebanan yang tidak seimbang.

Keseimbangan beban antar phasa diperlukan untuk meminimalkan rugi – rugi daya pada

transformator. Hal ini juga penting dan bermanfaat pada optimasi untuk menghasilkan sistem

yang handal dan efisien.

Dengan menggunakan metode penyeimbangan transformator 3 phasa kita dapat

menghitung besar daya yang hilang akibat pembebanan transformator yang tidak seimbang.

Proses penyeimbangan ini dilakukan dengan tujuan untuk memperkecil arus netral yang

mengalir pada pembumian dan penghantar netral, sehingga dapat memperkecil rugi – rugi daya.

Sebelum melakukan penyeimbangan beban pada trafo ULAM 1 kehilangan energi

sebesar 57.116,4 kWh/bulan. Setelah melakukan penyeimbangan beban, energi yang hilang

sebesar 175,08 kWh/bulan. Sehingga dapat menekan kehilangan energi sebesar 56.941,32 kWh

/bulan atau sama dengan Rp.34.164.792,-. Pada trafo UPDN sebelum melakukan penyeimbangan

beban energi yang hilang sebesar 33.163,2 kWh/bulan. Setelah melakukan penyeimbangan

beban energi yang hilang sebesar 27 kWh per bulan. Sehingga, dapat menekan kehilangan energi

sebesar 33.136,2 per bulan atau sama dengan Rp.19.881.720,-.

Kata Kunci : Transformator, Arus Netral, dan Penyeimbangan beban

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya,

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Salawat serta salam juga penulis kirimkan

kepada Nabi Besar Muhammad Salallahu ‘alaihi wa sallam sebagai rahmatan lil ‘alamin,

beserta keluarga dan para sahabat Beliau yang senantiasa berjuang disisi-Nya.

Tugas akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam menyelesaikan

studi pada Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin, dengan judul “Optimalisasi

Pembebanan Transformator Distribusi 20 kV dengan Penyeimbangan Beban pada PT.

PLN (Persero) Rayon Utara Makassar”.

Dalam penyelesaian tugas ini, penulis menyadarinya tentunya ada kendala yang penulis

hadapi, akan tetapi berkat kesabaran dan ketekunan serta dorongan dari berbagai pihak, sehingga

skripsi ini dapat penulis selesaikan dengan tepat waktu. Oleh sebab itu melalui kesempatan ini

penulis menghaturkan ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ayahanda dan Ibunda beserta keluarga tercinta atas segala dukungan, doa, kasih sayang,

perhatian, dan atas segalanya yang telah diberikan.

2. Bapak Dr. Ir. H. Andani Achmad, MT. Sebagai Ketua Jurusan Elektro dan Bapak Dr. Ir.

H. Indra Jaya, MT. Sebagai Ketua Sub Program Studi Teknik Energi Listrik, seluruh

dosen serta staf tata usaha di jurusan elektro yang telah banyak membantu dalam

kelancaran tugas akhir ini.

3. Bapak Ir. H.Gassing, MT. Sebagai Pembimbing I dan Bapak Ikhlas Kitta, ST.,MT.

Sebagai Pembimbing II yang telah berkenan meluangkan waktunya dalam membimbing,

mengarahkan, dan memberi petunjuk dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Pimpinan dan karyawan PT. PLN (persero) Rayon Utara Makassar yang telah

memberikan kesempatan kepada kami untuk melakukan penelitian di PLN Rayon Utara

Makassar.

5. Bapak Askar,S.kom dan Bapak Ilham selaku pembimbing lapangan kami, yang telah

meluangkan waktu untuk membimbing dan mengarahkan kami selama proses penelitian.

6. Teman-teman DETEKTOR, KC genk dan H2cs yang telah membantu dan mendukung

kami.

Kami menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan.

Oleh karena itu, kami dengan kerendahan hati memohon kritik dan saran yang bersifat

membangun untuk menyempurnakan tulisan ini. Akhir kata, demikianlah kata pengantar

ini semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat.

Makassar, 15 Juni 2014

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL……………………………………………………… . i

LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... ii

LEMBAR BERITA ACARA........................................................................ iii

ABSTRAK .................................................................................................... iv

KATA PENGANTAR .................................................................................. v

DAFTAR ISI ................................................................................................. vii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xii

BAB I Pendahuluan ..……………………………………………………… 1

1.1 LatarBelakangMasalah ………………………………………… 1

1.2 RumusanMasalah ……………………………………………… 2

1.3 TujuanPenelitian ………………………………………………... 3

1.4 BatasanMasalah…………………………………………………. 3

1.5 MetodePenelitian………………………………………………. 4

1.6 SistematikaPenulisan…………………………………………… 4

BAB II TinjauanPustaka……………………………………………………. 5

2.1. PengertianTransformator ……………………………………… 6

2.2 KonstruksiDasar………………………………………………… 7

2.3 Prinsip Kerja Transformator……………………………………… 9

2.4 Transformator Distribusi ………………………………………… 10

2.5 Ketidakseimbangan Beban..……………………………………………… 12

2.6 Hubungan Delta trafo…………………………………………… 15

2.6.1 KeseimbanganArus Delta………………,…………….. 15

2.6.2 KetidakseimbanganArus Delta…………………….….. 16

2.7 HubungBintang………………………………………………….. 16

2.7.1 KeseimbanganArusBintang………………..………….. 17

2.7.2 KetidakseimbanganArusBintang…………..………….. 18

BAB III MetodologiPenelitian…………………………………….………... 20

3.1 Metodesistem 3 phasa ………..………………………………… 20

3.1.1 Sistem 3 PhasaBebanSeimbang………..…………. 21

3.1.2 Sistem 3 PhasaBebanTidakSeimbang ………..…… 22

3.2 Optimalisasi Pembebanan Transformator Distribusi 3 Phasa....... 25

3.2.1. Keuntungan Optimalisasi Pembebanan Transformator.. 25

3.2.1.1 Keuntungan Secara Finansial ………..…………….. 26

3.2.1.2 Keuntungan Non Finansial …………….………….. 26

3.2.2 Pengaruh Optimalisasi Transformator………..…….. 26

3.3. Pembebanan Transformator………..…………………..…… 26

3.4. Kondisi Beban (Beban Rendah/Beban Normal/Beban Lebih). 27

3.5. KeseimbanganBebanAntarFasa (seimbang/tidakseimbang)….. 29

BAB IV Pengolahan Data danAnalisis………..…………………………...... 30

4.1 PenyeimbanganBebanTransformatorGardu ULAM 1 ……….. 32

4.1.1 Pengukuran Data Beban SebelumPenyeimbangan…… 32

4.1.2Perhitungan Rugi-Rugi Sebelum Penyeimbangan......... 35

4.1.3PenyeimbanganBebanTransformator…………..…….. 42

4.1.4 Pengukuran Data Beban Setelah Penyeimbangan Beban 42

4.1.5 Perhitungan Saving Energi................................................. 50

4.2 PenyeimbanganBebanTransformatorGardu UPDN ……......... 55

4.2.1 Pengukuran Data BebanSebelumPenyeimbangan............ 55

4.2.2PerhitunganRugi-RugiSebelumPenyeimbangan………. 58

4.2.3 PenyeimbanganBebanTransformator………………… 64

4.2.4 PengukuranData BebanSetelahPenyeimbanganBeban… 64

4.2.5 PerhitunganSaving Energi……………………………... 72

BAB V PENUTUP……………………………………………………………… 78

5.1 Kesimpulan…………………………………………………………. 78

5.2 Saran……………………………………………………………….. 79

LAMPIRAN

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bagian-Bagian Dari Transformator................................................... 7

Gambar 2.2 Bagan Transformator........................................................................ 8

Gambar 2.3 Vektor Diagram Arus......................................................................... 13

Gambar 2.4 Diagram Fasor Tegangan Saluran Daya Model Fasa Tunggal……. 14

Gambar 2.5 Hubung Bintang................................................................................ 16

Gambar 2.6 Diagram Fasor Keseimbangan Arus Bintang................................... 17

Gambar 2.7 Keseimbangan Arus Bintang ........................................................... 18

Gambar 2.8 Ketidakseimbangan Arus Bintang.................................................... 18

Gambar 2.9 Diagram Fasor Ketidakseimbangan Arus Bintang........................... 19

Gambar 3.1 Sistem 3 Phasa Umum Dengan Urutan RST.................................... 20

Gambar 3.2 Diagram Fasor Sistem 3 phasa Beban Tidak Seimbang………… 23

Gambar 4.1 Titik 1 dan 2 Yang Mengakibatkan Susut Energi............................. 30

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Susut Energi Trafo ULAM 1………………… 51

Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Susut Energi Trafo UPDN…………………… 73

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Susut umur sebagai fungsi dari suhu titik panas ................................. 27

Tabel 4.1 Data beban waktu beban Puncak........................................................ 33

Tabel 4.2 Data beban transformator diluar beban puncak.................................. 34

Tabel 4.3 Beban transformator setelah penyeimbangan saat WBP……………. 42

Tabel 4.4 Beban transformator setelah penyeimbangan saat WLBP …………. 46

Tabel 4.5 Skenario data WBP dan WLBP…………………………………….. 52

Tabel 4.6 Perbandingan data sebelum dan seteleh penyeimbangan WBP.......... 53

Tabel 4.7 Perbandingan data sebelum dan seteleh penyeimbangan WLBP........ 54

Tabel4.8 Data Beban waktu beban Puncak ...................................................... 55

Tabel4.9 Data beban transformator diluar beban puncak.................................. 57

Tabel4.10 Beban transformator setelah penyeimbangan saat WBP…………… 65

Tabel 4.11 Bebantransformator setelah penyeimbangan saat WLBP ……….… 69

Tabel 4.12 Skenario data WBP dan WLBP……………………………………… 74

Tabel 4.13 Perbandingan data sebelum dan seteleh penyeimbangan WBP.......... 75

Tabel 4.14 Perbandingan data sebelum dan seteleh penyeimbangan WLBP........ 76

Tabel 4.15 Data setelah penyeimbangan PT. PLN (Persero) Trafo ULAM 1.......... 77

Tabel 4.16 Data setelah penyeimbangan PT. PLN (Persero) Trafo UPDN .......... 77

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring dengan laju pertumbuhan pembangunan di berbagai bidang dan tingkat

kesejahteraan masyarakat, dibutuhkan sarana dan prasarana yang mendukung seperti

energi listrik. Energi listrik sudah termasuk kebutuhan pokok bagi masyarakat karena

selain untuk penerangan, listrik juga digunakan untuk berbagai aktifitas diantaranya

untuk kebutuhan konsumtif dan kebutuhan yang produktif.

Pemanfaatan secara optimal oleh masyarakat dapat dibantu dengan sistem

distribusi yang efektif dan efisien. Selain itu konsumen menuntut kualitas pelayanan yang

handal. Hal ini merupakan tantangan untuk memikirkan bagaimana mengembangkan

sistem distribusi tenaga listrik yang efektif dan efisien yang dapat diandalkan. Sistem

distribusi merupakan salah satu sistem dalam tenaga listrik yang mempunyai peranan

penting karena berhubungan langsung dengan pemakai energi listrik terutama tegangan

menengah dan tegangan rendah.

Penyediaan tenaga listrik yang stabil dan kontinyu, merupakan syarat mutlak yang

harus dipenuhi dalam memenuhi kebutuhan tenaga listrik di sektor industri. Dalam

memenuhi kebutuhan tenaga listrik tersebut, terjadi pembagian beban – beban yang pada

awalnya merata tetapi karena ketidak serempakan waktu penyalaan beban – beban

tersebut maka akan menimbulkan ketidakseimbangan beban yang berdampak pada

penyediaan tenaga listrik.

Didalam sistem tenaga listrik kita mengenal adanya sistem 3 phasa dimana

kondisi ini seharusnya seimbang. Namun di lapangan kondisi sistem 3 phasa yang

seimbang ini sulit untuk dicapai karena tingkat kebutuhan tenaga listrik tiap konsumen

berbeda – beda dan umumnya penggunaan beban satu phasa pada pelanggan

adalah jaringan tegangan rendah. Akibatnya terjadi ketidakseimbangan beban

antara tiap-tiap phasa (phasa R, phasa S, dan phasa T) yang dampaknya dapat

merugikan PT. PLN. Penyeimbangan beban ini dilakukan agar terjadi

penyuplaian tenaga listrik yang seimbang ke konsumen.

1.2 Rumusan Masalah

Di dalam rumusan masalah yang hendak kami kemukakan dalam ini adalah :

a. Menganalisis persentase pembebanan transformator distribusi dan menganalisis

besarnya ketidakseimbangan beban pada transformator distribusi 20 kV.

b. Menganalisis pengaruh timbulnya arus netral akibat ketidakseimbangan beban pada

transformator distribusi 20 kV melalui pembangunan yang sesuai dengan standar

dan kaidah-kaidah ketenagalistrikan yang berlaku.

c. Menganalisis berapa besar rugi – rugi energi yang terjadi pada penyaluran tenaga

listrik.

1.3 Tujuan Penelitian

Secara umum tujuan penulisan ini adalah sebagai acuan dalam perhitungan dalam

usaha mengoptimalkan pembebanan transformator distribusi 20 kV dengan melaksanakan

penyeimbangan beban. Secara khusus tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Untuk mengetahui seberapa besar (dalam persen), pembebanan transformator

distribusi dan menaganalisis besar ketidakseimbangan beban.

b. Untuk mengetahui berapa besar susut energi (losses) distribusi akibat beban

transformator yang tidak seimbang

c. Untuk menganalisis dan mengoptimalkan pembebanan transformator distribusi.

1.4 Batasan Masalah

Sesuai dengan latar belakang dan rumusan masalah di atas, maka pembahasan dalam

tugas akhir ini batasi dengan hanya menganalisis optimalisasi tranformator distribusi 20 kV

3 phasa dengan penyeimbangan beban pada PT. PLN (Persero) Rayon Utara Makassar.

1.5 Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini antara lain :

a. Metode Pengambilan Data

Metode pengambilan data dilakukan dengan pengambilan data secara langsung dan

melalui wawancara/diskusi dengan pihak praktisi.

b. MetodeAnalisis Data

Metode analisis data yaitu dengan menganalisa dan menghitung perhitungan yang

terkait dengan tujuan penelitian.

c. Studi Literatur

Studi literature yaitu mengadakan studi dari buku, internet dan sumber bahan

pustaka atau informasi lainnya yang terkait dengan materi yang dibahas dalam

tulisan ini.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan ini terdiri dari 5 Bab dengan komposisi sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini berisi penjelasan yang melatar belakangi penulisan, Rumusan

masalah, Tujuan penulisan, Batasan masalah, manfaat penulisan, dan

sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi gambaran secara umum transformator, konstruksi dasar,

prinsip kerja transformator, transformator distribusi, ketidakseimbangan

beban, hubung delta trafo, hubung bintang trafo.

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tentang rumus – rumus perhitungan yang digunakan dalam

optimalisasi pembebanan transformator distribusi 20 kV dengan

penyeimbangan beban.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi data sistem dan hasil pengukuran beban dan hasil

penyeimbangan beban transformator distribusi 20 kV di PT.PLN (Persero)

Rayon Utara Makassar.

BABV : KESIMPULAN DAN SARAN

Merupakan penutup yang berisikan kesimpulan dan saran yang diambil

setelah menganalisis optimalisasi pembebanan transformator 20 kV dengan

penyeimbangan beban.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Transformator

Transformator adalah suatu alat listrik yang digunakan untuk mentransformasikan

daya atau energi listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya, melalui

suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Transformator

digunakan secara luas, baik dalam sistem tenaga yang memungkinkan terpilihnya tegangan

yang sesuai, dan ekonomis untuk tiap – tiap keperluan misalnya kebutuhan akan tegangan

tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.

Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dikelompokkan menjadi :

1. Transformator Daya adalah suatu peralatan listrik yang berfungsi untuk menyalurkan

tenaga / daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah (trafo step down) atau

sebaliknya dari tegangan rendah ke tegangan tinggi (step up).

2. Transformator Distribusi adalah trafo yang digunakan untuk menurunkan tegangan

menengah 20 kV menjadi tegangan rendah 220/380V, yang kemudian disalurkan ke

konsumen.

3. Transformator Pengukuran adalah suatu trafo yang dipergunakan sebagai alat bantu

pengukuran dalam tegangan dan arus yaitu trafo tegangan (potential transformator) dan

(current transformator).

2.2 Konstruksi Dasar

Transformator merupakan alat yang sederhana yang terdiri dari dua atau rangkaian

listrik yang digandengkan secara magnetik. Alat ini menggunakan bahan magnetik untuk

1

membentuk dan mengarahkan medan magnetik yang bertindak sebagai media untuk

mentransfer energi.

Bila transformator terdiri dari dua rangkaian listrik dan satu rangkaian magnet, maka

satu rangkaian listrik tersebut sebagai sisi primer dan satunya lagi sebagai sisi sekunder,

sedangkan gandengan magnetnya dinamakan inti. Primer menerima daya dan dinyatakan

sebagai terminal masukan (input) dan sekunder melepaskan daya dan dinyatakan sebagai

keluaran (output). Bila transformator digunakan sebagai penaik tegangan, maka lilitan

tegangan rendah merupakan primernya, sedangkan jika digunakan sebagai penurun tegangan

maka lilitan tegangan tinggi adalah primernya.

Bagian – bagian terpenting dari transformator :

Gambar 2.1 Bagian–bagian dari Transformator

Bagian–bagian dari Transformator yaitu :

1. Inti / teras / kern

2. Gulungan primer, dihubungkan dengan sumber listrik.

3. Gulungan sekunder, dihubungkan dengan beban.

Suatu transformator memiliki sedikitnya dua buah kumparan yakni kumparan

primer dan kumparan sekunder serta memiliki sebuah inti besi dimana proses induksi

berlangsung.

2

3

Gambar 2.2 bagan

transformator

U1 : tegangan primer

U2 : tegangan sekunder

I1 : arus primer

I2 : arus sekunder

ep : GGL induksi pada kumparan primer

es : GGL induksi pada kumparan sekunder

Np : Jumlah lilitan kumparan primer

Ns : Juml;ah lilitan kumparan sekunder

ø b : Fluks magnet bersama (mutual fluks)

Z : Beban

2.3 Prinsip kerja transformator

Apabila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan (sumber), maka akan

mengalir arus bolak balik I1 pada kumparan tersebut. Oleh karena kumparan mempunyai inti,

arus I1, menimbulkan fluks magnet yang juga berubah–ubah , pada kumparan primer akan

timbul GGL induksi.

dtdNpep volt (1)

Fluks magnet yang menginduksikan GGL nduksi ep juga dialami oleh kumparan

sekunder karena merupakan fluks bersama (mutual fluks). Dengan demikian fluks tersebut

menginduksikan GGL innduksi es pada kumparan sekunder.

Besarnya GGL induksi pada kumparan sekunder adalah :

dtdNses (2)

Dimana Ns : Jumlah lilitan kumparan sekunder.

Dari persamaan (1) dan (2) didapatkan perbandingan lilitan berdasarkan perbandingan

GGL induksi yaitu :

s

p

s

p

N

N

e

ea

a : adalah nilai perbandingan lilitan transformator (turn ratio).

Apabila , a < 1 , maka transformator berfungsi untuk menaikkan

tegangan (step up ) transformator

a > 1, maka transformator berfungsi untuk menurunkan

tergangan (step down) trasformator.

Apabila transformator dianggap ideal, sehingga dianggap tidak ada terdapat kerugian–

kerugian daya, maka daya input (Pi ) dapat dianggap sama dengan daya output (P0) maka

2211 IUIU

1

2

2

1

U

U

I

I

Dari persamaan persamaan di atas didapatkan, untuk trafo ideal berlaku

1

2

2

1

I

I

U

U

N

Na

S

p (3)

2.4 Transformator Distribusi

Transformator distribusi adalah transformator yang digunakan untuk melayani

konsumen melalui jaringan distribusi 20 kV. Sebelum digunakan setiap transformator

distribusi telah diuji pada pabriknya masing-masing. Tujuan daripada pengujian dan

spesifikasi transformator distribusi adalah untuk memberikan pegangan yang terarah, baik

bagi pemesanan maupun untuk pembuatan.

Transformator distribusi merupakan salah satu alat yang memegang peranan penting

dalam sistem distribusi. Trafo distribusi digunakan untuk membagi / menyalurkan arus atau

energi listrik dengan tegangan distribusi supaya jumlah energi yang hilang sia-sia di

perjalanan tidak terlalu banyak.

Transformator distribusi dapat berfasa tunggal atau fasa tiga dan ukurannya berkisar

dari 5 kVa sampai 5000 kVa. Impedansi trafo distribusi ini pada umumnya sangat rendah,

berkisar dari 2% untuk unit-unit yang kurang dari 50 kVa sampai dengan 4% untuk unit-unit

yang lebih besar daripada 100 kVa. Rugi-rugi akibat adanya arus pada penghantar netral

transformator sebagai akibat dari ketidakseimbangan beban antara tiap-tiap fasa pada sisi

sekunder transformator. Arus yang mengalir pada penghantar netral transformator ini

menyebabkan rugi-rugi (losses). Rugi - rugi pada penghantar netral transformator dstribusi

ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

PN = IN2 . RN (4)

dimana :

PN : losses pada Pneghantar netral trafo (watt)

IN : arus yang mengalir pada netral trafo (A)

RN : tahanan penghantar netral trafo ()

Sedangkan losses yang diakibatkan karena arus netral yang mengalir ke tanah

(ground) dapat dihitung dengan rumusan sebagai berikut :

PG = IG2 . RG (5)

dimana :

PG : losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah (Watt)

IG : arus netral yang mengalir ke tanah (A)

RG : tahanan pembumian netral ()

2.5 Ketidakseimbangan Beban

Yang dimaksud dengan keadaan seimbang adalah suatu keadaan di mana :

a. Ketiga vektor arus/tegangan sama besar

b. Ketiga vektor saling membentuk sudut 1200 satu sama lain.

Sedangkan yang dimaksud dengan keadaan tidak seimbang adalah keadaan dimana

salah satu atau kedua syarat keadaan tidak seimbang tidak dipenuhi. Kemungkinan keadaan

tidak seimbang ada 3 :

a. Ketiga vektor sama besar tetapi tidak membentuk sudut 1200

satu sama lain.

b. Ketiga vektor tidak sama besar tetapi membentuk sudut 1200

satu sama lain.

c. Ketiga vektor tidak sama besar dan tidak membentuk sudut 1200

satu sama lain.

Untuk lebih jelasnya dapat digambarkan dengan vektor diagram arus pada gambar

berikut ini

(a) (b)

Gambar 2.3 Vektor Diagram Arus

Gambar (2.3a) menunjukkkan 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 (IN). Sedangkan pada gambar (2.3b) menunjukkan

vektor diagram arus yang tidak seimbang, di sini terlihat bahwa penjumlahan ketiga vektor

arusnya tidak sama dengan nol sehingga muncul sebuah besaran yaitu arus netral yang

besarnya bergantung dari seberapa besar faktor ketidakseimbangannya.

Penyaluran dan Susut Daya pada Keadaan Arus Seimbang

Misalnya daya sebesar P disalurkan melalui suatu saluran dengan penghantar netral.

Apabila pada penyaluran daya ini arus-arus fasa dalam keadaan seimbang, maka besarnya

daya dapat dinyatakan sebagai berikut :

P = 3 . [V] . [I] . cos (6)

dimana :

P : daya pada ujung kirim

I : besaran arus fasa

V : tegangan pada ujung kirim

cos : faktor daya

Daya yang sampai ujung terima akan lebih kecil dari P karena terjadi penyusutan

dalam saluran. Penyusutan daya ini dapat diterangkan dengan menggunakan diagram fasor

tegangan saluran model fasa tunggal seperti yang terlihat pada Gambar di bawah ini :

Gambar 2.4 Diagram Fasor Tegangan Saluran Daya Model Fasa Tunggal

Model ini dibuat dengan asumsi bahwa arus pemuatan kapasitif pada saluran cukup

kecil sehingga dapat diabaikan. Dengan demikian besarnya arus di ujung kirim sama

dengan di ujung terima. Apabila tegangan dan faktor daya pada ujung terima berturut-turut

adalah V’ dan ’, daya pada ujung terima adalah :

P’ = 3 . [V’] . [I] . cos (7)

Selisih antara P pada persamaan (6) dan P’ pada persamaan (7) memberikan susut

daya saluran, yaitu :

Pl = P – P’

= 3 . [I] . {[V] cos - [V’] cos ’} (8)

Sementara itu Gambar 4 memperlihatkan bahwa :

{[V] cos - [V’] cos ’} = [I] . R

Dengan R adalah tahanan kawat penghantar tiap fasa. Oleh karena itu, persamaan (8)

berubah menjadi :

V cos

V’ cos ’

jIX V IR

Pl = 3 . [I] . R.

2.6 Hubungan Delta trafo

Transformator tiga fasa digunakan ketika daya tiga fasa direkomendasikan untuk

kebanyakan beban seperti di motor-motor industri. Ada dua dasar hubungan transformator

tiga fasa, delta dan bintang. Transformasi delta digunakan dimana jarak sumber dengan

beban pendek. Delta disukai oleh transformator satu fasa maupun tiga fasa. Transformator

delta digambarkan dalam segitiga.

Tegangan transformator tiga fasa dengan kumparan yang dihubungkan secara delta,

yaitu VAB, VBC, VCA, masing-masing berbeda fasa 120°.

VAB + VBC + VCA= 0

2.6.1 Keseimbangan Arus Delta

Untuk beban yang seimbang :

IA = IAB - ICA

IB = IBC – IAB

IC = ICA – IBC

2.6.2 Ketidakseimbangan Arus Delta

Pada rangkaian delta beban takseimbang arus pada kawat fasa (IL) sama dengan

selisih vektoris dari arus IPH. Pada sirkuit tak seimbang Cos φ setiap fasa tidak sama

dengan Cos φ pada tiap alat pemakai. Perbandingan IL/ IPH tidak sama dengan √3.

2.7 Hubung Bintang

Arus transformator tiga fasa dengan kumparan yang dihubungkan secara bintang

yaitu : IA, IB, dan IC masing-masing berbeda fasa 120°.

IN = IA + IB + IC

VBC = VBN - VCN

VCA = VCN - VBN

(a) (b)

Dari gambar 2.5a dan 2.5b diketahui bahwa untuk hubungan bintang berlaku

hubungan :

VAB = √3VAN atau VP = √3VL lalu IP = IL

, VA hubungan bintang = 3V PIP

2.7.1 Keseimbangan Arus Bintang

Pada transformator distribusi pusat beban terhubung langsung dengan

transformator. Pada umumnya transformator distribusi terhubung secara bintang. Arus

pada penghantar netral sama dengan nol. Besarnya arus pada kawat netral sama dengan

jumlah vektoritas dari tiga arus pada kawat-kawat fasa, karena ketiga arus ini sama

besarnya, tetapi berbeda fasa 120° satu sama lain, maka resultannya nol.

IN = I1 + I2 + I3

Pada percobaan diatas dimana alat pemakai adalah beban resistif maka arus I

sefasa dengan tegangan fasa netral.

U3

U1

I3

I2

I1 + I2

I1 IN =0

A

IA

IC

IB

IN

B

C

VAN

VAB

VCN

VCA

VBN

VBC

Gambar 2.6 Diagram Fasor Keseimbangan Arus Bintang

Pada sambungan bintang seimbang penghantar netral dapat ditiadakan (dihilangkan).

Maka titik bersama dari ketiga alat pemakai disebut “titik netral buatan”. Tegangan titik bintang

adalah sama dengan “tegangan penghantar netral”.

2.7.2 Ketidakseimbangan Arus Bintang

Bila sirkuit tak seimbang, penghantar netral dilalui arus. Dalam hal ini penghantar netral

tidak boleh dihilangkan.

P2

U2

A

A

A

A

A

A

Ph1

Ph2

Ph3

P=1

P=2

P=3

A

A

A

A

Ph1 I1

P3

Ph2

Ph3

I2

I3

IN

P1

Gambar 2.7 Ketidakseimbangan Arus Bintang

Ketiga arus fasa tidak sama besarnya, jumlah vektoris dari ketiga arus, sama dengan arus

yang mengalir pada penghantar netral.

IN = I1 + I2 + I3

Gambar 2.8 diagram fasor ketidakseimbagan arus bintang

Ph4

U2

U1

I3

I2

I1 IN

U3

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metode Sistem 3 Phasa

Sistem 3 phasa merupakan metode umum yang dipakai untuk menyalurkan tenaga

listrik. Pada sistem 3 phasa biasa menggunakan kawat netral maupun tanpa kawat netral

atau yang lebih dikenal dengan istilah 3 phasa 4 kawat untuk yang menggunakan kawat

netral dan 3 phasa 3 kawat yang tanpa kawat netral.

Gambar 3.1 sistem 3 phasa umum dengan urutan RST

Pada gambar diatas tampak bahwa terdapat perbeaan sudut sebesar 2/3 л radians

atau sebesar 120° antar phasanya secara mendasar persamaan sudut untuk gelombang

seperti yang tampak pada gambar (b) aalah sebagai berikut:

Misal : besar sudut adalah = X ................................................................(1)

Maka X = 2л f t…………………………………………………………(2)

Dimana f adalah frekuensi dan t adalah waktu.

Apabila kita memasukkan persamaan (2) ke dalam persamaan tegangan maka akan

dihasilkan rumus dasar untuk tegangan per phasa adalah sebagai berikut:

R

S T

(a) (b)

VL1 = A sin x …………………………………………………………...(3)

VL2 = A sin (x – 2/3 л) …………………………………………...(4)

VL3 = A sin (x – 4/3 л) …………………………………………...(5)

Dimana nilai A adalah amplitude atau tegangan tertinggi pada phasa 1,2,3.

3.1.1 Sistem 3 Phasa Beban Seimbang

Pada sistem energi listrik beban diusahakan agar dapat didistribusikan secara

merata (seimbang) pada masing – masing phasa. Dan secara matematis perhitungan untuk

mencari arus netraldari beban 3 phasa 4 kawat adalah sebagai berikut :

Misal : R (tahanan) = 1 Ω

Maka menurut hukum ohm dimana V= I x R, sehingga akan didapat :

IL1 = VL1 …………………………………………………………………(6)

IL2 = VL2 ………………………………………..…..........………………..(7)

IL3 = VL3 …………………………………………............………………..(8)

IN = IL1 + IL2 + IL3 .........................................…………………………....(9)

Dengan memasukkan persamaan (3), (4) dan (5) kedalam persamaan (9) maka didapat :

IN = sin x + sin(x – 2/3 л) + sin(x – 4/3 л) ……….............................(10)

IN = sin x + sinxcos ( 2/3 л) – cosxsin (2/3 л) + sinxcos (4/3 л - cosxsin4/3

л)..............................................................................................(11)

IN = sin x - ½ sinx - √3/2cosx - ½ sinx + √3/2cosx ………………….(12)

IN = 0 ………………………………………..……………………....(13)

3.1.2 Sistem 3 Phasa Beban Tidak Seimbang

Jika terjadi beban tidak seimbang pada jaringan distribusi tegangan rendah maka

pada penghantar netral akan mengalir arus listrik. Arus-arus saluran tidak sama dan arus

pada diagram fasor tidak memiliki simetri.

Gambar fasor dari tegangan dan arus dari sistem tiga fasa yang dihubungkan dengan beban

tidak seimbang seperti pada gambar berikut :

Gambar 3.2 Diagram Phasor Sistem 3 Phasa Beban Tidak Seimbang

Karena pada beban tidak seimbang akan muncul arus netral maka persamaan untuk vektor

diatas adalah :

IN = IR + IS + IT ≠ 0

3.2 Optimalisasi Pembebanan Transformator Distribusi 3 Phasa

Optimalisasi Pembebanan Transformator Distribusi 3 Phasa dengan

melaksanakan penyeimbangan beban pada dasarnya adalah kita memberikan beban pada

transformator tersebut yang sesuai dengan kapasitas Transformator serta memberikan

beban yang diperbolehkan sesuai dengan SPLN. Sehingga kemampuan atau batasan-

batasan yang di alirkan pada beban dapat optimal.

Dengan metode penyeimbangan transformator ini kita dapat menghitung berapa

kWh yang hilang dalam sebuah transformator 3 phasa akibat dari beban transformator

yang tidak seimbang dimana pada kawat pentanahan dan penghantar netral mengalir arus.

Proses penyeimbangan transformator pada dasarnya memiliki tujuan untuk

memperkecil nilai arus yang mengalir pada kawat pentanahan dan penghantar netral.

Serta dengan metode ini kita dapat menghindari kerusakan dari pada transformator yang

disebabkan oleh pembebanan transformator yang berlebihan. Akibatnya pelayanan

terhadap konsumen/pelanggan dapat berkurang.

Transformator dapat diletakkan dimana saja pada jaringan, namun untuk

mendapatkan kompensasi yang optimum kita harus memperhatikan beberapa hal sebagai

berikut :

1. Besarnya beban/daya pada pelanggan.

2. Karakteristik dari beban.

3. Jumlah pelanggan 1 phasa dan 3 phasa.

4. Pembagian beban per phasa.

5. Pendistribusian beban.

6. Kapasitas dari transformator.

Besarnya kapasitas transformator harus diperhitungkan secara benar untuk

menghindari hal-hal yang tidak diinginkan seperti beban yang berlebih sehingga

transformator rusak sebelum waktunya.

3.2.1. Keuntungan Optimalisasi Pembebanan Transformator

Ada dua hal keuntungan yang dapat kita peroleh dalam melaksanakan

optimalisasi pembebanan transformator 3 phasa dengan melaksanakan penyeimbangan

beban, yaitu :

3.2.1.1 Keuntungan Secara Finansial

Keuntungan yang didapat secara finansial adalah :

a. Dapat menekan biaya produksi (didapat dari besarnya efisiensi kWh) yang diperoleh

setelah melalukan penyeimbangan beban.

b. Dari pihak PT. PLN (Persero) sendiri dapat menekan nilai Losses Distribusi PT. PLN

(Persero) Rayon Utara Makassar.

c. Dapat menekan biaya yang direncanakan untuk program perbaikan Losses.

d. Menghindari terjadinya biaya tak terduga akibat kerusakan transformator.

e. Menghindari terjadinya biaya bongkar pasang Transformator.

f. Menghindari besarnya energi yang tidak terjual.

g. Tidak memerlukan biaya investasi untuk mengembangkan metode ini karena dapat

dilaksanakan oleh pegawai sendiri.

h. Menjaga keseimbangan dan mengurangi susut pada Jaringan Tegangan Menengah.

3.2.1.2 Keuntungan Non Finansial

Keuntungan lain yang dapat diperoleh secara non finansial adalah :

a. Dapat memperbaiki citra PT. PLN (Persero) di mata pelanggan/konsumen dengan

menningkatkan efisiensi dan menekan pemadaman akibat kerusakan Trafo Overload.

b. Sebagai beban rujukan untuk melakukan evaluasi terhadap penyeimbangan trafo.

3.2.2 Pengaruh Optimalisasi Transformator

Pengaruh dari optimalisasi transformator pada Jaringan Distribusi adalah :

a. Berkurangnya susut daya pada Jaringan Tegangan Menengah.

b. Meningkatkan energi yang tersalur karena energi yang hilang pada penghantar netral

dapat dikurangi.

c. Kerusakan akibat dari overload dapat dihindari.

3.3. Pembebanan Transformator

Yang dimaksudkan dengan pembebanan yaitu pembebanan trafo pada daya

pengenal (rated power) dan suhu sekitar (amblent temperature) 20°C dan suhu titik

terpanas kilitan mencapai 98°C. Dengan pembebanan trafo seperti diatas umur

transformator 20 tahun atau 7300 hari atau susut umur normal 0,0137% per hari (susut

umur mencapai 100% setelah jangka waktu 7300 hari).

Dibawah ini memperlihatkan tabel susut umur sebagai fungsi dari suhu titik panas Qc:

Tabel 3.1 Susut umur sebagai fungsi dari suhu titik panas

Qc (°)

SURUT UMUR

(p.u)

UMUR

TAHUN

80

86

92

98

104

110

116

0.125

0.25

0.5

1

2

4

8

>20

>20

>20

20

10

5

2.5

kVA terukur

122

128

134

140

16

32

64

128

1.25

0.625

0.3125

0.15625

3.4. Kondisi Beban (Beban Rendah/Beban Normal/Beban Lebih)

Berdasarkan SE GM No. 1499.E/012/GM/2002 PT. PLN (Persero)

WilayahSULSEL dan SULTRA, untuk penentuan kondisi beban didasarkan pada nilai

persentase beban trafo hasil pengukuran dan terpasang.

a. Beban rendah untuk nilai persen dibawah 50% (%kVA<50%)

b.Beban normal untuk nilai persen diantara 50% sampai 70% (50%≤kVA<70%)

c. Beban lebih untuk nilai persen di atas 70% (%kVA≥70%)

Nilai % kVA beban trafo ditentukan berdasarkan rumus :

% kVA =

Untuk sistem 3 phasa kVAterukur ditentukan berdasarkan rumus :

kVAterukur =

dan

kVAterukur=

Dalam artian, kedua rumus tersebut tetap diperhitungkan dalam penentuan kondisi

beban. Hal ini disebabkan karena seringkali terjadi ketidaksesuaian hubungan.

Vf-f ≠ Vf-n x √3

kVA terukur =

kVA terpasang

X 100 %

V L-n x (IR + Is + IT)

V f-f x (IR + Is + IT)

1000

√3 x 1000

Vf – n x If

1000

3.5. Keseimbangan Beban Antar Fasa (seimbang/tidak seimbang)

Penentuan tingkat keseimbangan hanya berlaku pada sistem 3 phasa, dimana keseimbangan

beban ditentukan berdasarkan :

A. Arus netral

Nilai arus netral harus kurang dari 10% dari nilai rata-rata arus beban phasa untuk

kondisi seimbang.

B. Persentase ketidakseimbangan

IN ≤ 0.1 x

% ketidakseimbangan =

Trafo dinyatakan seimbang jika nilai toleransi kurang dari 20%.

IR + IS + IT

3

Ifasa-max – Ifasa – min

Ifasa (rata – rata)

x 100%

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam metode optimalisasi pembebanan transformator distribusi 3 phasa dengan

melakukan penyeimbangan beban yang digunakan dalam tugas akhir ini dalam rangka

menghitung besarnya saving kWh yang bisa diperoleh. Dalam hal ini akan dilakukan

penyeimbangan beban pada transformator dengan terlebih dahulu yang harus dilakukan

adalah pengukuran dan perhitungan arus yang mengalir pada kawat pembumian dan

penghantar netral. Berikut ini gambar yang menjelaskan bagian mana saja yang menjadi

titik timbulnya losses energi.

Gambar .4.1 Titik (1) dan (2) yang mengakibatkan susut energi

Proses penyeimbangan beban transformator pada dasarnya memiliki tujuan untuk

memperkecil nilai arus yang mengalir pada titik (1) dan (2).

Proses penyeimbangan beban transformator dengan metode ini sebelumnya

terlebih dahulu kita melakukan beberapa langkah yaitu sebagai berikut :

R

S

T

N 1

2

Data Awal

Hal yang sangat penting dalam pelaksanaan penyeimbangan beban transformator

adalah data awal, dalam hal ini data yang diperlukan adalah :

1. Beban perjurusan

2. Beban total (Rel)

3. Komposisi Beban

4. Penampang dan panjang JTR

5. Nilai tahanan pembumian.

Beban Perjurusan, dalam pelaksanaan penyeimbangan beban transformatormaka

terlebih dahulu harus mengambil data beban setiap jurusan beban dengan cara melakukan

pengukuran beban gardu.

Pengambilan data untuk kegiatan penyeimbangan beban transformator yang

dilakukan pada PT. PLN (Persero) Rayon Utara Makassar.

Waktu pelaksanaan pengukurannya per jurusan dan rel adalah pada waktu beban

puncak yaitu sekitar pukul 17.00 s/d 20.00 dan pada siang hari pukul 08.00 s/d 12.00 (di

luar waktu beban puncak) dimana pada waktu tersebut beban transformator pada daya

yang maksimum.

Komposisi Beban : komposisi beban dimaksudkan adalah jenis pelanggan harus

dibedakan sebagai berikut :

1. Rumah tangga (1 Phasa)

2. Industri (3 Phasa)

3. PJU (Penerangan Jalan Umum)

Analisis optimalisasi pembebanan transformator distribusi 3 phase dengan

melaksanakan penyeimbangan beban yaitu pada :

4.1 Penyeimbangan Beban Transformator Gardu ULAM 1

Nama Gardu : ULAM 1

Alamat : Jl. Sinassara ( depan kuburan )

Daya/Phase : 100kVA/ 3(Tiga) Phasa

Tegangan Primer Trafo : 20 KV

Tegangan Sekunder : 231 / 400

Adapun analisis perhitungan dapat dilakukan untuk mengetahui besarnya saving

kWh dari data hasil pengukuran sebelum penyeimbangan danpengukuran data beban

setelah penyeimbangan pada transformator distribusi.

4.1.1 Pengukuran Sebelum Penyeimbangan

Sebelum melakukan pengukuran penyeimbangan beban maka terlebih dahulu

melakukan pengukuran beban pada masing-masing jurusan beban transformator antara

lain adalah :

A. Pada Saat Waktu Beban Puncak (Pada Malam Hari)

Tabel 4.1Data Beban Waktu Beban Puncak

NO JURUSAN ARUS (A) TEGANGAN (V)

R S T F-F F-N

1 A 110 85 180 396 225

TOTAL 110 85 180 396 225

Dari data diatas kita dapat membuat beberapa analisa sebagai berikut:

Menghitung persentase pembebanan secara keseluruhan dengan menggunakan rumus

:

Maka :

dan Persentase Beban transformator 3 Fasa adalah :

Dan besarnya persentase pembebanan tiap phasa yaitu :

Phasa R : 76,20%

Ketidakseimbangan T-R : 56%

1000

)( TSRnLterukur

IIIVkVA

kVAterukur = 84,38 kVA

%100% terpasang

terukur

kVA

kVAkVA

%100100

38,84% kVA

% kVA = 84,38 %

1000

)18085110(225 terukurkVA

Phasa S : 58,88%

Ketidakseimbangan R-S : 20%

Phasa T : 124,69%

Ketidakseimbangan S-T : 76%

B. Pada Saat Waktu di Luar Beban Puncak (Pada Siang Hari)

Tabel 4.2. Data Beban Transformator di Luar Beban Puncak


R S T F-F F-N

1 A 55 42,5 90 396 225

TOTAL 55 42,5 90 396 225

Dari data diatas kita dapat membuat beberapa analisa yaitu:


:

Maka :


1000

)( TSRnLterukur

IIIVkVA

kVAterukur = 42,19kVA

1000

)905,4255(225 terukurkVA

Dengan persentase beban tiap phasa yaitu :

Phasa R : 38,10%

Ketidakseimbangan T-R : 56%

Phasa S : 29,44%

Ketidakseimbangan R-S : 20%

Phasa T : 62,34%

Ketidakseimbangan S-T : 76%

4.1.2 Perhitungan Rugi-Rugi Sebelum Penyeimbangan

Sebelum melakukan penyeimbangan beban, terlebih dahulu melakukan analisis

perhitungan besarnya rugi-rugienergi (susut daya) berdasarkan data yang diperoleh

sebelum penyeimbangan beban transformator maka untukmencari besarnya arus yang

mengalir (lihat pada gambar 4.1 ) di atas pada penghantar netral (1) dan pembumian(2)

dapat dihitung sebagai berikut:

A. Perhitungan rugi-rugi pada waktu beban puncak (WBP) diperoleh sebagai

berikut :

2401200 TSRN IIII

%100% terpasang

terukur

kVA

kVAkVA

%100100

19,42% kVA

% kVA = 42,19 %

Maka :

IN = IR (Cos 0° + j Sin 0°) + IS (Cos120° + j Sin 120°) + IT (Cos240° + j Sin 240°)

IN = 110 (Cos 0°+j Sin 0°)+ 85 (Cos120°+j Sin 120°)+ 180 (Cos240°+j Sin 240°)

IN = 110 (1 + 0) + 85 (-0,5 + j 0,866) + 180 (-0,5 – j 0,866 )

IN = 110 – 42,5 + j73,61 – 90 – j155,88

IN = – 22,5 - j82,27

IN2 = (– 22,5– j82,27)2

IN = 85,29 A

Kehilangan energi pada pembumian WBP (Waktu Beban Puncak) jika diketahui:

IN = 85,29 A

Nilai Tahanan pembumian (R) = 5 Ω

Cos Φ = 0.85

Dengan menggunakan Rumus dibawah ini dapat diketahui besarnya kehilangan

energi pada kawat pembumian :

P = V . IN . Cos

P =IN2. R. Cos

P = (85,29)2. 5. 0,85

P = 30,92 kW

22 )27,82()5,22( NI

Kehilangan Energi pada Penghantar Netral saat WBP

Untuk mencari kehilangan energi pada pengahantar netral dapat menggunakan

rumus dibawah ini :

IN = 85,29 A

L pengahantar = 560 m

A penghantar = 70 mm2 (0,00007 m2)

ρ = 0.00402

Cos Φ = 0.85

Besarnya nilai resistansi suatu bahan listrik dilihat dari panjang konduktor

adalahsebagai berikut :

R = ρ

Ohm (Ω)

Dimana :

R = Resistansi dari konduktor dalam ( Ω )

ρ = Resistivity dari konduktor dalam ( Ω.m )

L = Panjang dari konduktor dalam ( m )

A = Luas penampang konduktor dalam ( mm2 )

Maka R penghantar dapat diketahui yaitu sebesar :

R = ρ. L / A ( Ohm / Ω)

R = 0.00402 . 560/0.00007

R = 32,16kΩ

Sehingga daya yang hilang dapat diketahui yaitu sebesar :

P = V . IN . Cos

P = IN2 . R. CosΦ

P = (85,29)2.32,16. 0,85

P = 198,85kW

Kehilangan Energipada Waktu beban puncak (WBP) yaitu sebesar :

1. Kehilangan energi per hari = (30,92 + 198,85) x 4 jam = 919,08 kWh/hari

2. Kehilangan energi per bulan = 919,08 x 30 hari = 27.572,4 kWh/bulan

B. Perhitungan rugi-rugi waktu di luar beban pucak (WLBP) diperoleh sebagai

berikut :

Maka :


IN = 55 (Cos 0°+j Sin 0°)+ 42,5 (Cos120°+j Sin 120°)+ 90 (Cos240°+j Sin 240°)

IN = 55 (1 + 0) + 42,5 (-0,5 + j 0,866) + 90 (-0,5 – j 0,866 )

IN = 55 – 21,25 + j 36,8 – 45 – j77,94

2401200 TSRN IIII

IN = – 11,5– j 41,14

IN2 = (– 11,5– j 41,14)2

IN = 39,49 A

Kehilangan Energi pada Pembumian WLBP

IN = 39,49 A


Cos Φ = 0.85

Dengan menggunakan Rumus dibawah ini kita bisa mengetahui berapa besar

kehilangan energi pada kawat pembumian :

P = V . IN . Cos

P = IN2. R. Cos

P = 2(39,49) .5.0,85

P = 6,62 kW

Kehilangan Energi pada Penghantar Netral saat WLBP


rumus dibawah ini :

IN = 39,49 A



ρ = 0.00402

22 )14,41()5,11( NI

Cos Φ = 0.85


adalahsebagai berikut :

R = ρ. L / A ( Ohm / Ω)

Dimana :


ρ = Resistivity dari konduktor dalam ( Ω – mm2/m )




R = ρ. L / A ( Ohm / Ω)

R = 0.00402 . 560/0.07

R = 32,16 Ω

Sehingga energi yang hilang dapat diketahui yaitu sebesar :

P = V. IN . Cos

P = IN2 . R. CosΦ

P = (39,49)2 . 32,16. 0,85

P = 42,62kW

Kehilangan Energipada Waktu di Luar beban puncak (WLBP) yaitu sebesar:

1. Kehilangan energi per hari =(6,62+42,62) x 20 jam = 984,8 kWh/hari

2. Kehilangan energi per bulan= 984,8 x 30 hari = 29.544 kWh/bulan

Jadi sebelum penyeimbangan beban transformator kehilangan Energiselama satu

bulan diperoleh :

= kehilangan energi WBP + kehilangan Energi WLBP

= 27.572,4kWh/bulan + 29.544 kWh/bulan

= 57.116,4 kWh/bulan

4.1.3Penyeimbangan Beban Transformator

Setelah penyeimbangan beban pada transformatoryaituantara pada saat waktu

beban puncak ( pada malam hari ) dan pada saat waktu di luar beban puncak ( pada siang

hari ) maka dilakukan pengukuran dan perhitungan kembali arusyang mengalir per

jurusan yang kemudian dikalkulasi untuk mencari besarnya arus yang mengalir

padapembumian dan penghantar netral.

Usulan dan rencana penyeimbangan pada transformator yang diharapkan

sebagian beban fasa dapat ditukarkan dengan fasa yang lain.

4.1.4Pengukuran Data Beban Setelah Penyeimbangan Beban

Setelah melakukan penyeimbangan beban maka terlebih dahulu melakukan

pengukuran beban pada masing-masing jurusan beban transformator antara lain adalah :

A.Pada saat waktu beban puncak diperoleh sebagai berikut :

Pengukuran beban masing-masing jurusan pada malam hari diperoleh dalam tabel

yaitu:

Tabel 4.3 Beban Transformator Setelah Penyeimbangan Saat WBP


R S T F-F F-N

1 A 124 125 126 396 225

TOTAL 124 125 126 396 225

Dari data tersebut kita dapat membuat beberapa analisa yaitu :


:

1000

)( TSRnLterukur

IIIVkVA


225 (124 125 126)

1000terukurkVA



Phasa R : 85,91%

Phasa S : 86,60%

Phasa T : 87,29%

Perhitungan Rugi-rugi Setelah Penyeimbangan Pada Waktu Beban Puncak (WBP)

Dengan menggunakan rumus seperti di atas maka diperoleharus yang mengalir

pada kawat pembumian yaitu sebagai berikut :

Maka :


IN = 124 (Cos 0°+j Sin 0°) + 125 (Cos120°+j Sin 120°) + 126 (Cos240°+j Sin 240°)

IN = 124 (1 + 0) + 125 (-0,5 + j 0,866) + 126 (-0,5 – j 0,866 )

IN = 124 – 62,5 + j 108,35 – 63 – j 109,116

IN = - 1,5 - j 0,866

%100% terpasang

terukur

kVA

kVAkVA

84,37% 100%

100kVA

% kVA =84,37 %

2401200 TSRN IIII

IN2 = (- 1,5 - j 0,866)2

IN =1,73A

Kehilangan Energi setelah penyeimbangan pada Pembumian WBP

IN = 1,73A

Nilai Tahanan (R) = 5 Ω

Cos Φ = 0.85


kehilangan energi pada kawat pembumian:

P = V. IN . Cos

P= IN2 . R. CosΦ

P = 2(1,73) .5.0,85

P= 0,007 kW

Kehilangan Energi setelah penyeimbangan pada Penghatar Netral WBP

Dengan menggunakan rumus seperti di atas maka untuk mencari kehilangan

energi pada penghantar netral diperolehseperti dibawah ini :

IN = 1,73A

2 2( 1,5) (0,866)NI

L pngahantar = 560m

A penghantar = 70 mm2

ρ = 0.00402

Cos Φ = 0.85

Dengan menggunakan rumus yang sama seperti diatas maka R penghantar

dapat diketahui yaitu sebesar :

R = ρ. L / A ( Ohm / Ω)

R = 0.00402 . 560/0.07

R = 32,16 Ω

Sehingga energi yang hilang pada penghantar netral dapat diketahui yaitu sebesar:

P = IN2 . R. CosΦ

P= (1,73)2 . 32,16. 0,85

P = 0,047kW

Jadi setelah adanya kegiatan penyeimbangan beban transformator kita kehilangan

daya yaitu sebesar :


2. Kehilangan energi per bulan = 0,216 x 30 hari = 6,48 kWh/bulan

B. Pada Saat Waktu di Luar Beban Puncak

Pengukuran beban pada masing-masing jurusan beban transformator diperoleh

pada siang hari antara lain adalah sebagai berikut:

Tabel 4.4. Beban Transformator Setelah Penyeimbangan Saat WLBP

NO JUR ARUS (A) TEGANGAN (V)

R S T F-F F-N

1 A 63 60,5 64 393 227

TOTAL 63 60,5 64 393 227



:

:

Maka :

1000

)( TSRnLterukur

IIIVkVA


227 (63 60,5 64)

1000terukurkVA



Phasa R : 43,64%

Phasa S : 41,91%

Phasa T : 44,33%

Perhitungan Rugi-rugi Setelah Penyeimbangan Pada Waktu Luar Beban Puncak

(WLBP)

Dengan menggunakan rumus maka diperoleharus yang mengalir pada kawat

pembumian yaitu sebagai berikut :

Maka :


IN = 63 (Cos 0°+j Sin 0°) + 60,5 (Cos120°+j Sin 120°) + 64 (Cos240°+j Sin 240°)

IN = 63 (1 + 0) + 60,5 (-0,5 + j 0,866) + 64 (-0,5 – j 0,866 )

%100% terpasang

terukur

kVA

kVAkVA

42,56% 100%

100kVA

% kVA = 42,56 %

2401200 TSRN IIII

IN = 63 – 30,25 + j 52,33 – 32 – j 55,42

IN = 0,75 - j 3,09

IN2 = ( 0,75 - j 3,09)2

IN =2,99 A

Kehilangan Energi setelah penyeimbangan pada Pembumian WLBP

IN = 2,99 A


Cos Φ = 0.85


kehilangan energi pada kawat pembumian:

P = V . IN . Cos

P = IN2. R. Cos

P = 2(2,99) .5.0,85

P = 0,037 kW

Kehilangan Energi setelah penyeimbangan pada Penghatar Netral WLBP


energi pada penghantar netral diperolehseperti dibawah ini :

2 2(0,75) (3,09)NI

IN = 2,99A

L pengahantar = 560m


ρ = 0.00402

Cos Φ = 0.85

Dengan menggunakan rumus yang sama seperti diatas maka R penghantar dapat

diketahui yaitu sebesar :

R = ρ. L / A ( Ohm / Ω)

R = 0.00402 . 560/0.07

R = 32,16 Ω

Sehingga energi yang hilang pada penghantar netral dapat diketahui yaitu sebesar:

P = IN2 . R. CosΦ

P = (2,99)2 . 32,16. 0,85

P = 0,244 kW

Jadi setelah adanya kegiatan penyeimbangan beban transformator kita kehilangan

daya yaitu sebesar :


2. Kehilangan energi per bulan = 5,62 x 30 hari = 168,6 kWh/bulan

Maka, setelah penyeimbangan beban transformator kehilangan Energi selama satu

bulan diperoleh:


= 6,48 kWh/bulan + 168,6 kWh/bulan

= 175,08kWh/bulan

4.1.5 Perhitungan Saving Energi

Dengan Asumsi Harga Energi Listrik yaitu :1 kWh = Rp. 600, -

Saving kWh setelah adanya penyeimbangan beban transformator :

Saving kWh = Sebelum penyeimbangan–setelah penyeimbangan

= 57.116,4 kWh/bulan – 175,08 kWh/bulan =

56.941,32 kWh / bulan

Saving Rupiah per bulan : 56.941,32 x 600 = Rp.34.164.792,-

Dari hasil perhitungan tersebut untuk 1 (Satu) Pekerjaan penyeimbangan beban

transformator ULAM 1 sebelum adanya penyeimbangan beban transformator kehilangan energi

sebesar 57.116,4 kWh/bulan. Setelah melakukan penyeimbangan beban transformatorkehilangan

Energi haya diperoleh sebesar 175,08 kWh/bulan. Maka dapat menekan kehilangan Energi

(susut) sebesar 56.941,32 kWh / bulan. Yang bila diuangkan dapat diperoleh sebesar Rp.

34.164.792,- per bulan.

Adapun grafik perbandingan susut energi sebelum dan setelah penyeimbangan dapat

dilihat pada Gambar 4.2 dibawah ini :

Gambar 4.2 Grafik perbandingan susut energi sebelum dan setelah penyeimbangan di

waktu beban puncak dan di luar beban puncak.

wbp wlbp

27.572,40 29.544

6,48 175,08

ULAM 1

sebelum penyeimbangan setelah penyeimbangan

Tabel 4.5 Skenario Data padaTransformator ULAM 1 saat WBP dan WLBP

Setelah melakukan penyeimbangan beban yaitu dengan menukarkan phasa R kephasa S, kita

dapat memperoleh beberapa scenario dengan besar arus yang berbeda – beda. Skenario I

merupakan skenario yang paling optimal dibandingkan dengan skenario – skenario yang lain.

Hal ini dikarenakan besar arus netral pada scenario I yang paling kecil, sehingga akan

mengurangi besar energi yang hilang baik pada saat pembumian maupun pada penghantar netral.

Waktu Skenario

Arus (A) Arus

Netral

(A)

KehilanganEnergi

Total energi yang hilang

(kWh)

R S T Pembumian

Penghantar

Netral Perhari Perbulan

Beban

Puncak

I 124 125 126 1,73 0,012719825 0,081813914 0,378134958 11,34404873

II 124 120 132 10,19 0,441303425 2,83846363 13,11906822 393,5720466

III 124 116 136 17,2 1,25732 8,08708224 37,37760896 1121,328269

Luar

Beban

Puncak

I 63 60,5 64 2,99 0,037995425 0,244386574 1,129527994 33,88583983

II 63 58 66 10,19 0,441303425 2,83846363 13,11906822 393,5720466

III 63 54 70 17,2 1,25732 8,08708224 37,37760896 1121,328269

Tabel 4.6 Perbandingan Data Sebelum dan Setelah Penyeimbangan Beban Trafo ULAM1

Pada Saat Waktu Beban Puncak

A. Sebelum Penyeimbangan Beban

No Jurusan

Arus (Ampere) Arus

Netral

(Ampere)

Kehilangan Energi (kW)

Total Energi yang hilang

(kWh)

R S T Pembumian

Penghantar


1 A 110 85 180 85,29 30,91613243 198,8525638 919,0747847 27572,24354

Total 110 85 180 85,29 30,91613243 198,8525638 919,0747847 27572,24354

B. Setelah Penyeimbangan Beban

No Jurusan

Arus (Ampere) Arus

Netral

(Ampere)



(kWh)

R S T Pembumian

Penghantar


1 A 124 125 126 1,73 0,007 0,047 0,216 6,48

Total 124 125 126 1,73 0,007 0,047 0,216 6,48

Tabel 4.7 Perbandingan Data Sebelum dan Setelah Penyeimbangan Beban Trafo ULAM1

Pada Saat Waktu Luar Beban Puncak


No Jurusan

Arus (Ampere) Arus

Netral

(Ampere)



(kWh)

R S T Pembumian

Penghantar


1 A 55 40,5 90 39,49 6,62 42,62 984,8 29.544

Total 55 40,5 90 39,49 6,62 42,62 984,8 29.544


No Jurusan

Arus (Ampere) Arus

Netral

(Ampere)



(kWh)

R S T Pembumian

Penghantar


1 A 63 60,5 64 2,99 0,037 0,244 5,62 168,6

Total 63 60,5 64 2,99 0,037 0,244 5,62 168,8

4.2 Penyeimbangan Beban Transformator Gardu UPDN

Nama Gardu : UPDN

Alamat : Jl. Bawakaraeng ( samping jiwasraya )

Daya/Phase : 200 kVA/ 3(Tiga) Phasa

Tegangan Primer Trafo : 20 KV

Tegangan Sekunder : 231 / 400

4.2.1 Pengukuran Data Beban Sebelum Penyeimbangan

Sebelum melakukan penyeimbangan beban maka terlebih dahulu melakukan

pengukuran beban pada masing-masing jurusan beban transformator antara lain adalah :

A. Pada Saat Waktu Beban Puncak Diperoleh Sebagai Berikut :

Tabel 4.8 Data Beban Waktu Beban Puncak


R S T F-F F-N

1 A 204 80 163 394 226

2 B 34 20 58 394 226

3 C 15 - - 394 226

TOTAL 253 100 221 394 226



:

Maka :



Phasa R : 87,64 %

Ketidakseimbangan R-S : 79,96%

Phasa S : 34,64%

Ketidakseimbangan S-T : 63,24 %

Phasa T : 76,64%

Ketidakseimbangan R-T : 16,72%

1000

)( TSRnLterukur

IIIVkVA

kVA terukur = 129,72 kVA

%100% terpasang

terukur

kVA

kVAkVA

129,72% 100%

200

64,86%

kVA

226 (253 100 221)

1000terukurkVA

B. Pada Saat Waktu di Luar Beban Puncak ( Pada Siang Hari )

Tabel 4.9 Data Beban Transformator Diluar Beban Puncak


R S T F-F F-N

1 A 100 40 70 396 226

2 B 81 25 55 396 226

3 C 6 3 - 396 226

TOTAL 187 68 125 396 226


:

Maka :

1000

)( TSRnLterukur

IIIVkVA


226 (187 68 125)

1000terukurkVA



Phasa R : 64,85 %

Ketidakseimbangan R-S : 93,94%

Phasa S : 23,58%

Ketidakseimbangan S-T : 44,99 %

Phasa T : 43,35%

Ketidakseimbangan R-T : 48,94%

4.2.2 Perhitungan Rugi-Rugi Sebelum Penyeimbangan

Sebelum melakukan penyeimbangan beban, terlebih dahulu melakukan analisis

perhitungan besarnya rugi-rugi energi (susut daya) berdasarkan data yang diperoleh

sebelum penyeimbangan beban transformator maka untuk mencari besarnya arus yang

mengalir ( lihat pada gambar 4.1 ) di atas pada penghantar netral (1) dan pembumian

(2) dapat dihitung sebagai berikut:

%100% terpasang

terukur

kVA

kVAkVA

85,88% 100%

200kVA

% kVA = 42,94 %

A. Perhitungan Rugi-rugi pada waktu beban puncak (WBP) diperoleh sebagai

berikut :

Maka :



IN = 253 (1 + 0) + 100 (-0,5 + j 0,866) + 221 (-0,5 – j 0,866 )

IN = 253 – 50 + j86,6 – 110,5 – j191,39

IN = 92,5 – j104,79

IN2 = (92,5 – j104,79)2

IN = 49,24A

Kehilangan Energi pada Pembumian WBP

IN = 49,24 A


Cos Φ = 0.85

Dengan menggunakan Rumus di bawah ini dapat diketahui besarnya


P = V . IN. Cos

P = IN2 . Cos

2401200 TSRN IIII

2 2(92,5) (104,79)NI

P = 2(49,24) .5.0,85

P = 10,30 kW

Kehilangan Energi pada Penghantar Netral saat WBP


rumus dibawah ini :

IN = 49,24 A



ρ = 0.00402

Cos Φ = 0.85


adalah sebagai berikut :

R =

Ohm ( Ω )

Dimana :






R = ρ. L / A ( Ohm / Ω)

R = 0.00402 . 1080/0.07

R = 62,02 Ω


P = IN2 . R. CosΦ

P = (49,24)2 . 62,02. 0,85

P = 127,81 kW

Kehilangan Energi pada Waktu beban puncak (WBP) yaitu sebesar :


4. Kehilangan energi per bulan = 552,44 x 30 hari = 16.573,2 kWh/bulan

B. Perhitungan Rugi-rugi waktu di luar beban puncak (WLBP)

diperoleh sebagai berikut :

Maka :



IN = 187 (1 + 0) + 68 (-0,5 + j 0,866) + 125(-0,5 – j 0,866 )

IN = 187 – 34 + j 58,88 – 62,5 – j 108,25

IN = 90,5 – j 49,37

IN2 = (90,5 – j49,37)2

IN = 75,84 A

2401200 TSRN IIII

2 2(90,5) (49,37)NI

Kehilangan Energi pada Pembumian saat WLBP

IN = 75,84 A


Cos Φ = 0.85



P = V . IN . Cos

P = IN2 .R. Cos

P = 2(75,84) .5.0,85

P = 24,44 kW

Kehilangan Energi pada Penghantar Netral saat WLBP


rumus dibawah ini :

IN = 75,84 A



ρ = 0.00402

Cos Φ = 0.85


adalah sebagai berikut :

R = ρ. L / A ( Ohm / Ω)

Dimana :






R = ρ. L / A ( Ohm / Ω)

R = 0.00402 . 1080/0.07

R = 62,02Ω


P = IN2 . R. CosΦ

P = (75,84)2 . 62,02. 0,85

P = 303,21 kW

Kehilangan Energi pada Waktu di Luar beban puncak (WLBP) yaitu sebesar :

1. Kehilangan energi per hari = (24,44 + 303,21) x 20 jam = 553 kWh/hari

2. Kehilangan energi per bulan = 553 x 30 hari =16.590 kWh/bulan

Jadi sebelum penyeimbangan beban transformator kehilangan Energi selama

satu bulan diperoleh :


= 16.573,2 kWh/bulan + 16.590 kWh/bulan

= 33.163,2 kWh/bulan

4.2.3 Penyeimbangan Beban Transformator

Setelah penyeimbangan beban pada transformator yaitu antara pada saat

waktu beban puncak ( pada malam hari ) dan pada saat waktu di luar beban puncak

( pada siang hari ) maka dilakukan pengukuran dan perhitungan kembali arus yang

mengalir per jurusan yang kemudian dikalkulasi untuk mencari besarnya arus yang

mengalir pada pembumian dan penghantar netral.

Usulan dan rencana penyeimbangan pada transformator yang diharapkan

sebagian beban fasa dapat ditukarkan dengan fasa yang lain.

4.2.4 Pengukuran Data Beban Setelah Penyeimbangan Beban

Setelah melakukan penyeimbangan beban maka terlebih dahulu melakukan

pengukuran beban pada masing-masing jurusan beban transformator antara lain

adalah :

A. Pada saat waktu beban puncak diperoleh sebagai berikut :

Pengukuran beban masing-masing jurusan pada malam hari diperoleh dalam tabel

yaitu:

Tabel 4.10 Data Beban Waktu Beban Puncak


R S T F-F F-N

1 A 66,6 63,7 63,2 394 226

2 B 60 64,3 64,2 394 226

3 C 63,4 63,3 65,2 394 226

TOTAL 190 191,3 192,6 394 226

Dengan menggunakan rumus seperti tinjauan teori di atas maka diperoleh persentasi

pembebanan sabagai berikut :

Maka :

1000

)( TSRnLterukur

IIIVkVA


226 (190 191,3 192,6)

1000terukurkVA



Phasa R : 65,89%

Phasa S : 66,34%

Phasa T : 66,79%

Perhitungan Rugi-rugi Setelah Penyeimbangan Pada Waktu Beban Puncak

Dengan menggunakan rumus seperti di atas maka diperoleh arus yang mengalir

pada kawat pembumian yaitu sebagai berikut :

Maka :


IN = 190 (Cos 0° + Sin 0°) + 191,3 (Cos120° + j Sin 120°) + 192,6 (Cos240° + Sin 240°)

IN = 190 (1 + 0) + 191,3 (-0,5 + j 0,866) + 192,6 (-0,5 – j 0,866 )

IN = 190 – 95,65 + j 165,66 – 96,3 – j 166,79

%100% terpasang

terukur

kVA

kVAkVA

129,92% 100%

200kVA

% kVA = 64,96 %

2401200 TSRN IIII

IN = -0,95 - j 1,13

IN2 = (-0,95 - j1,13)2

IN = 0,61 A

Kehilangan Energi setelah penyeimbangan pada Pembumian WBP yaitu :

IN = 0,61 A


Cos Φ = 0.85


kehilangan energi pada kawat pembumian yaitu :

P = V . IN . Cos

P = IN2. R . Cos

P = 2(0,61) .5.0,85

P = 0,001 kW

Kehilangan Energi setelah penyeimbangan pada Penghatar Netral WBP


energi pada penghantar netral diperoleh seperti di bawah ini :

IN = 0,61 A



ρ = 0.00402

2 2( 0,95) (1,13)NI

Cos Φ = 0.85

Dengan menggunakan rumus yang sama seperti di atas maka R penghantar


R = ρ. L / A ( Ohm / Ω)

R = 0.00402 . 1080/0.07

R = 62,02 Ω

Sehingga energi yang hilang pada penghantar netral dapat diketahui yaitu

sebesar :

P = IN2 . R. CosΦ

P = (0,61)2 . 62,02. 0,85

P = 0,019 kW

Jadi setelah adanya kegiatan penyeimbangan beban transformator kita

kehilangan daya yaitu sebesar :

3. Kehilangan energi per hari = (0,001+ 0,019) x 4 jam = 0,08 kWh/hari

4. Kehilangan energi per bulan= 0,08 x 30 hari = 2,4 kWh/bulan

B. Pada saat waktu di luar beban puncak diperoleh sebagai berikut :

Pengukuran beban pada masing-masing jurusan beban transformator

diperoleh pada siang hari antara lain adalah sebagai berikut:

Tabel 4.11 Beban Transformator Setelah Penyeimbangan Saat WLBP


R S T F-F F-N

1 A 40 42,5 42 388 227

2 B 44 42 42,5 388 227

3 C 42 42,2 42,2 388 227

TOTAL 126 126,7 127,5 388 227

Dengan menggunakan rumus maka diperoleh persentasi pembebanan sebagai berikut :

Maka :


1000

)( TSRnLterukur

IIIVkVA


%100% terpasang

terukur

kVA

kVAkVA

86,30% 100%

200kVA

227 (126 126,7 127,5)

1000terukurkVA


Phasa R : 43,69%

Phasa S : 43,93%

Phasa T : 44,21%

Perhitungan rugi-rugi setelah penyeimbangan pada waktu luar beban puncak (WLBP)

diperoleh sebagai berikut :

Maka :


IN = 126 (Cos 0°+j Sin 0°) + 126,7 (Cos120°+j Sin 120°) + 127,5 (Cos240°+j Sin 240°)

IN = 126 (1 + 0) + 126,7 (-0,5 + j 0,866) + 127,5 (-0,5 – j 0,866 )

IN = 126 – 63,35 + j 109,72 – 63,75 – j 110,41

IN = -1,1 – j 0,69

IN2 = ( -1,1 - j0,69)2

IN = 0,85 A

Kehilangan Energi setelah penyeimbangan pada Pembumian WLBP yaitu :

IN = 0,85 A

% kVA = 43,15 %

2401200 TSRN IIII

2 2( 1,1) ( 0,69)NI


Cos Φ = 0.85


kehilangan energi pada kawat pembumian yaitu :

P = V . IN . Cos

P = IN2 .R . Cos

P = 2(0,85) .5.0,85

P = 0,003 kW

Kehilangan Energi setelah penyeimbangan pada Penghantar Netral WLBP


energi pada penghantar netral diperoleh seperti di bawah ini :

IN = 0,85 A



ρ = 0.00402

Cos Φ = 0.8

Dengan menggunakan rumus yang sama seperti di atas maka R penghantar


R = ρ. L / A ( Ohm / Ω)

R = 0.00402 . 1080/0.07

R = 62,02 Ω

Sehingga energi yang hilang pada penghantar netral dapat diketahui yaitu

sebesar :

P = IN2 . R. CosΦ

P = (0,85)2 . 62,02. 0,85

P = 0,038 kW

Jadi setelah adanya kegiatan penyeimbangan beban transformator kita

kehilangan daya yaitu sebesar :


2. Kehilangan energi per bulan= 0,82 x 30 hari = 24,6 kWh/bulan

Jadi setelah penyeimbangan beban transformator kehilangan Energi selama

satu bulan diperoleh:


= 2,4 kWh/bulan + 24,6 kWh/bulan

= 27 kWh/bulan

4.2.5 Perhitungan Saving Energi

Dengan Asumsi Harga Energi Listrik yaitu : 1 kWh = Rp. 600, -

Saving kWh setelah adanya penyeimbangan beban transformator :

Saving kWh = Sebelum penyeimbangan – setelah penyeimbangan

= 33.163,2 kWh/bulan – 27 kWh/bulan

= 33.136,2 kWh / bulan

Saving Rupiah per bulan : 33.136,2 x 600 = Rp.19.881.720,-

Dari hasil perhitungan tersebut untuk 1 (Satu) Pekerjaan penyeimbangan beban

transformator UPDN sebelum adanya penyeimbangan beban transformator kehilangan energi

sebesar 33.163,2 kWh/bulan. Setelah melakukan penyeimbangan beban transformator

kehilangan Energi haya diperoleh sebesar 27 kWh/bulan. Maka dapat menekan kehilangan

Energi (susut) sebesar 33.136,2 kWh / bulan. Yang bila diuangkan dapat diperoleh sebesar Rp.

19.881.720,-

Adapun grafik perbandingan susut energi sebelum dan setelah penyeimbangan pada

gardu UPDN dapat dilihat pada Gambar 4.3 dibawah ini :

Gambar 4.3 Grafik perbandingan susut energi sebelum dan setelah penyeimbangan di waktu

beban puncak dan di luar beban puncak pada Gardu UPDN.

wbp wlbp

16.573,20 16.590

2,40 25

UPDN

sebelum penyeimbangan setelah penyeimbangan

Tabel 4.12 Skenario Data padaTransformator UPDN saat WBP dan WLBP

Setelah melakukan penyeimbangan beban yaitu dengan menukarkan phasa R ke phasa S,

kita dapa tmemperoleh beberapa scenario dengan besar arus yang berbeda – beda. SkenarioI

merupakan skenario yang paling optimal dibandingkan dengan skenario – skenario yang lain.

Hal ini dikarenakan besar arus netral pada scenario I yang paling kecil, sehingga akan

mengurangi besar energi yang hilang baik pada saat pembumian maupun pada penghantar netral.

Waktu Skenar

io

Arus (A)

ArusNetral (A)


Total energi yang hilang (kWh)

R S T Pembumi

an Penghantar Netral Perhari Perbulan

Beban

Puncak

I 190 191,

3 192,

6 0,61 0,001581

425 0,019615

996 0,084789

683 2,543690

484

II 184 197,

3 192,

6 5,6 0,13328 0,857256

96 3,962147

84 118,8644

352

III 190 190 194 2,8 0,03332 0,214314

24 0,990536

96 29,71610

88

Luar Beba

n Punc

ak

I 126 126,

7 127,

5 0,85 0,003070

625 0,038088

033 0,164634

63 4,939038

9

II 131,

7 121 127,

5 3,72 0,058813

2 0,378286

502 1,748398

81 52,45196

429

III 129,

7 123 127,

5 10,73 0,489314

825 3,147272

954 14,54635

112 436,3905

335

Tabel 4.13 Perbandingan Data Sebelum dan Setelah Penyeimbangan Beban Trafo UPDN

Pada Saat Waktu Beban Puncak


No

Arus (Ampere) Arus

Netral

(Ampere)



(kWh)

R S T Pembumian

Penghantar


1 253 100 221 49,24 10,30 127,81 552,44 16.573,2

Total 253 100 221 49,24 10,30 127,81 552,44 16.573,2


No

Arus (Ampere) Arus

Netral

(Ampere)



(kWh)

R S T Pembumian

Penghantar


1 190 191,3 192,6 0,61 0,001 0,019 0,08 2,4

Total 190 191,3 192,6 0,61 0,001 0,019 0,08 2,4

Tabel 4.14 Perbandingan Data Sebelum dan Setelah Penyeimbangan Beban Trafo UPDN

Pada Saat Waktu Luar Beban Puncak


No

Arus (Ampere)

Arus Netral

(Ampere)



(kWh)

R S T Pembumian

Penghantar


1 187 68 125 75,84 24,44 303,21 553 16.590

Total 187 68 125 75,84 24,44 303,21 553 16.590


No

Arus (Ampere) Arus

Netral

(Ampere)



(kWh)

R S T Pembumian

Penghantar


1 126 126,7 127,5 0,85 0,003 0,038 0,82 24,6

Total 126 126,7 127,5 0,85 0,003 0,038 0,82 24,6

Tabel 4.15 Data Setelah Penyeimbangan Beban PT. PLN (Persero) Rayon Utara Makassar

Pada Trafo ULAM 1

No Jurusan

Arus

(Ampere) Arus

Netral

(Ampere)



(kWh)

R S T Pembumian

Penghantar


1 A 53 67 50 30 3,825 24,6024 113,7096 3411,288

Total 53 67 50 30 3,825 24,6024 113,7096 3411,288

Tabel 4.16 Data Setelah Penyeimbangan Beban PT. PLN (Persero) Rayon Utara Makassar

Pada Trafo UPDN

No Kondisi Jurusan

Arus

(Ampere) Arus

Netral

(Ampere)


Total energi yang

hilang (kWh)

R S T Pembumian

Penghantar


1 I A 69 62 51 45 8,60625 55,3554 255,8466 7675,398

2 II B 50 33 70 45 0,19125 55,3554 222,1866 6665,598

3 III C 7 0 0 45 0,19125 55,3554 222,1866 6665,598

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan :

Dengan melakukan penyeimbangan beban kita dapat menekan kehilangan energi sebesar

99,75 %.

Berdasarkan hasil analisa optimalisasi pembebanan trafo kita dapat menekan kehilangan

energi pada dua trafo yaitu :

1. Pada trafo ULAM 1, Jalan Sinassara (depan kuburan) Kota makassar

a. Sebelum penyeimbangan beban trafo :

Kehilangan energi per bulan sebesar 57.116,4 kWh

b. Setelah penyeimbangan beban trafo :

Kehilangan energi per bulan sebesar 193,08kWh

Dapat menekan kehilangan energi sebesar 56.923,32 kWh per bulan atau sama

dengan Rp. 34.153.992,- per bulan.

2. Pada trafo UPDN, Jalan Bawakaraeng ( samping Kantor Jiwasraya ) Kota

makassar

a. Sebelum penyeimbangan beban trafo :

Kehilangan energi per bulan sebesar 33.163,2 kWh

b. Setelah penyeimbangan beban trafo :

Kehilangan energi per bulan sebesar 27 kWh.

Dapat menekan kehilangan energi sebesar 33.163,2 kWh per bulan atau sama

dengan Rp. 19.881.720,- per bulan.

Dengan melakukan pengoptimalan pembebanan transformator distribusi 20 kV kita dapat

menurunkan susut energi pada jaringan tegangan menengah.

5.2 Saran :

Setiap penyambungan baru pada trafo agar memperhatikan dan membagi

pembebanannya, agar beban tetap seimbang.

Untuk mengoptimalkan pembebanan trafo sebaiknya dilakukan penyeimbangan beban

tiga bulan sekali.

DAFTAR PUSTAKA

PT.PLN (Persero) Udiklat Makassar, Kursus Pengoperasian Distribusi-TM(Transformator),

Penerbit PT. PLN (Persero) UDIKLAT Makassar.

Sumanto, 1996, Teori transformator, edisi kedua, ANDI Offset, Yogyakarta.

Abdul Kadir, 1991, Transformator, Edisi kedua, Pradnya Paramita, Jakarta.

Abdul Kadir, 1998, Transmisi Tenaga Listrik, Penerbit Universitas Indonesia.

Djiteng Marsudi, 2006, Operasi Sistem Tenaga Listrik, Penerbit Graha Ilmu.

Tim Pelaksana Prokerma PLN – ITB ( Institut Teknologi Bandung ), 1988, Sistem Distribusi

Daya, Bandung.

Firman Azis, 2009/2010, On Job Training PT. PLN (Persero) Prajabatan Beasiswa D-1, Beban

Fasa Tak Seimbang, PT. PLN (Persero) Wilayah SULTANBATARA Cabang Bulukumba Ranting

Bantaeng.

LAMPIRAN

Single Line diagram trafo ULAM 1

Single line diagram trafo UPDN

Documents

JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS