SKRIPSI ANALISIS KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN PADA TRAFO

SKRIPSI

ANALISIS KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN PADA TRAFO

DISTRIBUSI ULP PANAKKUKANG

Oleh:

IMAM MALIK MUHAMMAD HEDAR MULYAWAN

105821110116 105821114516

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2021

i

“ANALISIS KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN PADA TRAFO

DISTRIBUSI ULP PANAKKUKANG”

Skripsi

Diajukan Sebagai Salah Satu Syrat

Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elekto

Fakultas Teknik

IMAM MALIK MUHAMMAD HEDAR MULYAWAN

105821110116 105821114516

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2021

ii

iii

iv

KATA PENGANTAR

Bismillahi rahmani rahim.

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa

melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

proposal ini dengan sebaik mungkin. Selawat dan salam semoga senantiasa

dicurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga, sahabat dan para

pengikutnya.

Skripsi ini disusun sebagai salah satu persyaratan yang harus ditempuh

dalam rangka penyelesain program studi Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Makassar. Adapun judul skripsi kami adalah:

“Analisis Ketidakseimbangan Beban Trafo Distribusi ULP Panakkukang”.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini mendapat

banyak bantuan, bimbingan, saran-saran dari berbagai pihak, sehingga

penyusunan skripsi ini dapat berjalan dengan lancar. Oleh karena itu, dalam

kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Bapak Prof. Dr. H. Ambo Asse, M.Ag. Selaku Rektor Universitas

Muhammadiyah Makassar.

2. Bapak Ir. Hamzah Al Imran, S.T., M.T., IPM. Selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

v

3. Ibu Adriani, S.T.,M.T Selaku Ketua Prodi Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Makassar.

4. D r . Ir. Hj. Hafsah Nirwana, M.T. Selaku Pembimbing I dan Bapak Ir.

Abdul Hafid, M.T. selaku Pembimbing II yang telah banyak

meluangkan waktunya dalam membimbing kami.

5. Bapak/Ibu Dosen serta Staf Fakultas Teknik atas segala waktunya telah

mendidik dan melayani kami selama mengikuti proses belajar mengajar

di Universitas Muhammadiyah Makassar.

6. Ayah dan ibu tercinta, kami mengucapkan banyak terimakasih yang

sebesar-besarnya atas segala limpahan kasih sayang, doa dan

pengorbanan terutama dalam bentuk materi dalam menyelesaikan kuliah.

7. Saudara-saudaraku serta rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik

terkhususnya Proyeksi 2016 dan selembaga Fakultas Teknik yang dengan

keakraban dan persaudaraan banyak membantu dalam menyelesaikan

skripsi ini.

Penulis menyadari bahawa penyususnan skripsi ini masih banyak

kekurangan, untuk itu kritik dan saran sangat penulis harapkan demi perbaikan

skripsi ini. Akhirnya penulis harap semoga dapat bermanfaat bagi penulis dan

pembaca umumnya.

Makassar, 26 Agustus 2020

Penulis

vi

Imam Malik1 . Muhammad Hedar Mulyawan2

1Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Unismuh Makasssar

E_mail: [email protected]

2Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Unismuh Makasssar


(Pembimbing: D r . Ir. Hj. Hafsah Nirwana, M.T dan Ir. Abdul Hafid, M.T)

ABSTRAK

Abstrak; Imam Malik dan Muhammad Hedar Mulyawan (2021). Ketidakseimbangan

beban pada trafo distribusi tenaga listrik selalu terjadi dan ketidakseimbangan tersebut

terjadi karena ketidaksamaan pemakaian energi listrik. Akibat ketidakseimbangan beban

tersebut mengalir arus di netral trafo. Arus yang mengalir di penghantar netral trafo ini

menyebabkan terjadinya ketidak seimbangan beban trafo, rugi-rugi, yaitu rugi akibat

adanya arus netral pada penghantar netral trafo. Rugi-rugi yang terdapat pada trafo adalah

rugi daya, rugi inti dan rugi tembaga. Dalam menganalisis masalah menggunakan model

matematis meliputi persamaan ketidakseimbangan beban trafo, rugi- rugi daya dan

efisiensi. Setelah dianalisis menunjukkan bahwa trafo dalam keadaan tidak seimbang

dimana bila terjadi ketidakseimbangan beban yang besar, maka arus netral yang muncul

juga besar. Efisiensi trafo akan semakin besar jika selisih daya masuk dan daya keluar

kecil. Presentase pembebanan 28,67% dan ketidakseimbangan beban lebih besar pada

malam hari 0.998.

Kata kunci : Ketidakseimbangan Beban, Arus Netral, rugi-rugi, Efisiensi

vii

Imam Malik1. Muh. Hedar Mulyawan2

1Prodi Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Makasssar Unismuh


2Prodi Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Makasssar Unismuh


(Advisors: D r . Ir. Hj. Hafsah Nirwana, M.T dan Ir. Abdul Hafid, M.T)

ABSTRACT

Abstract; Imam Malik and Muhammad Hedar Mulyawan (2021). The imbalance of the

load on the electric power distribution transformer always occurs and the imbalance

occurs because of the unequal use of electrical energy. Due to the load imbalance,

current flows in the neutral of the transformer. The current flowing in the transformer

neutral conductor causes an imbalance of the transformer load, losses, namely losses due

to the presence of a neutral current on the transformer neutral conductor. The losses

contained in the transformer are power losses, core losses and copper losses. In

analyzing the problem using a mathematical model includes equations of transformer

load imbalance, power losses and efficiency. After analysis shows that the transformer is

in an unbalanced state where if there is a large load imbalance, the neutral current that

appears is also large. The efficiency of the transformer will be greater if the difference

between the input and output power is small. The percentage of loading is 28.67% and

the load imbalance is greater at night 0.998.

Key words: Load Imbalance, Neutral Current, losses, Efficiency

viii

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ................................................................................. i

PRNGESAHAN ..................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ................................................................................ iii

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

DAFTAR ISI ............................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... ix

DAFTAR TABEL........................................................................................ x

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................... 1

A. Latar Belakang ............................................................................. 1

B. Rumusan Masalah ........................................................................ 3

C. Tujuan Penelitian ......................................................................... 3

D. Manfaat Penulisan ....................................................................... 3

E. Batasan Masalah ........................................................................... 3

F. Sistematika Penulisan ................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................ 6

A. Latar Belakang ............................................................................... 6

1. Prinsip Kerja Transformator ............................................................ 7

2. Keadaan Transformator Tanpa Beban ...................................... 8

ix

3. Keadaan Transformator Berbeban ............................................ 9

4. Jenis-jenis Transformator............................................................ 10

B. Tranformator Distribusi .................................................................. 14

1. Kumparan ................................................................................. 14

2. Inti Transformator .................................................................... 15

3. Minyak Transformator .............................................................. 15

4. Bushing Transformator .............................................................. 16

5. Tipe Pendingin Transformator .................................................. 16

C. Ketidakseimbangan Beban Transformator ..................................... 17

1. Akibat Ketidakseimbangan Beban ........................................... 18

2. Analisa Ketidakseimbangnan Beban Pada Trafo ..................... 18

D. Arus Netral .................................................................................... 20

1. Arus Netral Karena Beban Tidak Seimbang .............................. 20

2. Penyaluram dan susut Daya pada Keadaan Arus Seimbang ....... 21

3. Penyaluran dan susut Daya pada Keadaan Tidak Seimbang ..... 23

4. Faktor Daya ................................................................................ 24

E. Persamaan-persamaan yang Digunakan dalam Perhitungan ........ 25

1. Perhitungan Arus Beban Penuh dan Arus Hubung Singkat ..... 25

2. Perhitungan Ketidakseimbangan Beban .................................. 26

3. Perhitungan Losses (rugi-rugi) Akibat Adanya Arus Netral

Pada Penghantar Netral ............................................................ 26

4. Losses Akibat Arus Netral yang Mengalir ke Tanah ................ 27

x

5. Efisiensi Transformator ............................................................. 27

BAB III METODE PENELITIAN ........................................................... 29

A. Jenis Penelitian ............................................................................ 29

B. Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................... 29

C. Tahapan penelitian ....................................................................... 30

BAB IV ANALISIS DAN HASIL ............................................................. 32

A. Analisi ........................................................................................... 32

1. Analisis Beban Puncak .............................................................. 34

2. Analisis Ketidakseimbangan Beban .......................................... 35

3. Analisis Rugi-Rugi Daya ........................................................... 37

4. Analisis Efisiensi ....................................................................... 38

B. Hasil. ............................................................................................. 39

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 42

A. Kesimpulan ................................................................................... 42

B. Saran ............................................................................................. 42

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 43

LAMPIRAN ................................................................................................. 44

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Transformator tipe inti dan tipe cangkang....................................... 6

Gambar 2.2 Transformator dalam keadaan tanpa beban ...................................... 9

Gambar 2.3 Transformator dalam keadaan berbeban ......................................... 10

Gambar 2.4 Trafo Distribusi ................................................................................ 12

Gambar 2.5 (a) Vektor Diagram Arus Keadaan Seimbang

(b) Vektor Diagram Arus Keadaan Tidak Seimbang ...................... 16

Gambar 2.6 Diagram Fasor Tegangan Saluran Daya Model Fasa Tunggal ........ 20

Gambar 2.7 Segitiga Daya ................................................................................... 23

Gambar 4.1 Name plate trafo 315 KVA. ............................................................. 31

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Pengukuran Trafo ................................................................................. 31

Tabel 4.2 Beban .................................................................................................. 37

Tabel 4.3 Ketidakseimbangan Beban ................................................................... 37

Tabel 4.4 Rugi-rugi Daya .................................................................................... 38

Tabel 4.5 Efisiensi ............................................................................................... 38

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

1. Tempat penelitian

2. Pengukuran trafo distribusi siang hari

3. Pengukuran Trafo Distribusi Siang Hari

4. Hasil Pengukuran Trafo Distribusi

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pengembangan sumber energi untuk memperoleh kerja yang berguna

adalah kunci dari kemajuan industri yang penting untuk peningkatan taraf hidup

yang berkesinambungan bagi rakyat di mana pun mereka berada. Bagaimana

menemukan sumber energi yang baru, mendapatkan sumber energi yang pada

dasarnya tidak akan pernah habis untuk masa mendatang, menyediakan energi di

mana saja diperlukan, dan mengubah energi dari bentuk yang satu ke bentuk yang

lain, serta menggunakannya tanpa menimbulkan pencemaran yang akan merusak

lingkungan hidup kita, adalah beberapa dari tantangan-tantangan terbesar yang

dihadapi dunia pada masa kini. Sistem tenaga listrik adalah salah satu dari alat-

alat untuk mengubah dan memindahkan energi yang mempunyai peranan yang

sangat penting dalam menghadapi tantangan-tantangan tersebut.

Dewasa ini Indonesia sedang melaksanakan pembangunan disegala

bidang. Seiring dengan laju pertumbuhan pembangunan maka dituntut adanya

sarana dan prasarana yang mendukung tercapainya tujuan pembangunan tersebut.

Salah satu sarananya adalah dengan adanya penyediaan tenaga listrik. Saat ini

tenaga listrik merupakan kebutuhan utama, baik untuk kehidupan sehari-hari

maupun untuk kebutuhan industri. Hal ini disebabkan karena tenaga listrik

mudah untuk ditransportasikan dan dikonversikan ke dalam bentuk energi lain.

Penyediaan tenaga listrik yang stabil dan kontinyu merupakan syarat mutlak

yang harus dipenuhi dalam memenuhi kebutuhan tenaga listrik.

2

Perkembangan pembangunan di segala bidang menuntut PLN agar dapat

menyediakan tenaga listrik sesuai dengan kebutuhan konsumen. Namun dalam

memenuhi kebutuhan tenaga listrik tersebut, terjadi pembagian beban-beban

yang tidak merata sehingga menimbulkan suatu ketidakseimbangan beban yang

dampaknya dapat merugikan PLN. Ketidakseimbangan beban pada suatu

sistem tenaga listrik selalu terjadi. Beban yang tidak seimbang di setiap fasa

(fasa R, fasa S, fasa T) akan mengakibatkan arus mengalir pada netral trafo (IN)

yang besarnya bergantung dari seberapa besar faktor ketidakseimbangannya. Arus

yang mengalir pada penghantar netral transformator ini akan menyebabkan

terjadinya rugi-rugi (losses) daya disepanjang penghantar tersebut. Agar terjadi

kestabilan dan konyuitas penyuplaian tenaga listrik kekonsumen,

Dalam pemenuhan kebutuhan tenaga listrik tersebut, terjadi pembagian-

pembagian beban yang pada awalnya merata tetapi karena ketidakserempakan

waktu penyalaan beban-beban tersebut maka menimbulkan ketidakseimbangan

beban yang berdampak pada penyediaan tenaga listrik. Selain ketidakserempakan

pemakaian beban, pengkoneksian yang tidak seimbang pada fasa R, S dan T juga

merupakan faktor lain yang mempengaruhi. Ketidakseimbangan beban adalah hal

yang menimbulkan losses secara teknis, yang akan merugikan PLN. Agar tercapai

penyuplaian listrik yang stabil dan kontinyuitas kepada konsumen.

3

B. Rumusan Masalah

Pada penelitian ini penulis menguraikan permasalahan antara lain:

1. Bagaimana presentase pembebanan transformator distribusi ULP

Panakukang.

2. Bagaimana ketidakseimbangan beban transformator distribusi terhadap arus

netral.

C. Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah, maka tujuan penelitian ini adalah

sebagai berikut.

1. Untuk menghasilkan presentase pembebanan transformator distribusi ULP

Panakukang.

2. Untuk menentukan ketidakseimbangan beban transformator distribusi

terhadap arus netral.

D. Manfaat Penulisan

Dengan adanya penelitian dapat diketahui tentang pengaruh

ketidakseimbangan beban terhadap transformator distribusi dan hasil penelitian

ini diharapkan dapat menjadi informasi yang penting bagi pihak PLN untuk

dapat mengantisipasi kerugian tersebut.

E. Batasan Masalah

Permasalahan yang akan dibahas dalam tugas akhir ini dibatasi pada

pengukuran pembebanan transformator, ketidakseimbangan beban

4

trannsformator, dan menganalisa pengaruh ketidakseimbangan beban terhadap

transformator.

F. Sistematika Penulisan

Penyusunan tugas akhir ini terbagi menjadi beberapa bab yang berisi

uraian penjelasan. Secara garis besar, uraian pada bab-bab dalam sistematika

penulisan dijelaskan di bawah ini:

Bab I Pendahuluan

Bab ini menguraikan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan

penelitian, manfaat penulisan, batasan masalah dan sistematika penulisan.

Bab II Tinjauan Pustaka

Bab ini menguraikan tentang transformator yaitu prinsip kerja

transformator, keadaan transformator tanpa beban, keadaan transformator

berbeban, jenis transformator, rugi- rugi transformator, efisiensi transformator,

transformator tiga fasa, teori tentang jaringan distribusi tenaga listrik yaitu

distribusi primer, distribusi sekunder, rak tegangan rendah, komponen jaringan

tegangan rendah, sistem tenaga listrik tiga fasa, transformator distribusi,

perhitungan arus beban penuh transformator, rugi- rugi (losses) akibat adanya

arus netral pada penghantar netral transformator, ketidakseimbangan beban,

penyaluran dan susut daya pada transformator dan faktor daya.

5

Bab III Pengumpulan Data

Bab ini berisi tentang data-data pengukuran pembebanan transformator,

data tahanan penghantar netral transformator, data teknis alat ukur yang

digunakan dan data teknis transformator.

Bab IV Hasil Dan Pembahasan

Bab ini menguraikan tentang pengolahan data yaitu analisa arus beban

penuh (full load) transformator, analisa pembebanan pada transformator, analisa

ketidakseimbangan beban dan analisa rugi-rugi (losses) pada transformator.

Bab V Penutup

Bab ini berisikan kesimpulan dan saran dalam

penyusunan tugas akhir.

Daftar Pustaka

Bab ini mengenai kumpulan sumber referensi penulis dalam menentukan

teori-teori yang berhubungan dengan penelitian.

Lampiran

Berisikan dokumentasi dari hasil penelitian beserta instrumen yang

digunakan selama penelitian.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Dasar Teori

1. Transformator

Transformator adalah suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang

berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari satu rangkaian

listrik ke rangkaian listrik lainnya, dengan frekuensi yang sama, melalui suatu

gandengan magnet berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis.

Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari

besi berlapis dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan

sekunder. Rasio perubahan tegangan akan tergantung dari rasio jumlah lilitan

pada kedua kumparan itu. Biasanya kumparan terbuat dari kawat tembaga yang

dibelit seputar “kaki” inti transformator. Berdasarkan letak kumparan terhadap

inti, transformator terdiri dari dua macam konstruksi, yaitu tipe inti (core type)

dan tipe cangkang (shell type). Kedua tipe ini menggunakan inti berlaminasi

yang terisolasi satu sama lainnya dengan tujuan untuk mengurangi rugi-rugi

Eddy current.

Gambar 2.1 Transformator tipe inti dan tipe cangkang

7

2. Prinsip Kerja Transformator

Transformator terdiri atas dua buah kumparan (primer dan sekunder)

yang bersifat induktif, yang terpisah secara elektris namun berhubungan secara

magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi (reluctance) rendah. Apabila

kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, maka fluks

bolak-balik akan muncul di dalam inti (core) yang dilaminasi, karena kumparan

tersebut membentuk jaringan tertutup, maka mengalirlah arus primer. Akibat

adanya fluks di kumparan primer, maka di kumparan primer terjadi induk si

(selfinduction) dan terjadi pula induksi dikumparan sekunder karena pengaruh

induksi dari kumparan primer (mutual induction) yang menyebabkan timbulnya

fluks magnet di kumparan sekunder, serta arus sekunder jika rangkaian

sekunder dibebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan (secara

magnetis).

8

Dimana:

e1 = ggl induksi sesaat pada sisi primer

e2 = ggl induksi sesaat pada sisi sekunder

E1 = ggl induksi pada sisi primer (volt) efektif

E2 = ggl induksi pada sisi sekunder (volt)

N1= jumlah lilitan kumparan primer

N2 = jumlah lilitan kumparan sekunder

Berdasarkan hukum kekekalan energi, maka bila dianggap tidak ada

kerugian daya yang hilang, daya yang dilepas oleh kumparan primer sama

dengan daya yang diterima oleh kumparan sekunder:

3. Keadaan Transformator Tanpa Beban

Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber

tegangan V1 yang sinusoidal, akan mengalir arus primer Io (arus eksitasi) yang

juga sinusoidal dan dengan menganggap belitan N1 reaktif murni, Io akan

tertinggal 900

dari V1 (gambar 2.2).

9

Arus primer Io menimbulkan fluks ( yang sefasa dan juga berbentuk

sinusoidal. Fluks bolak-balik ini akan memotong kumparan primer dan

kumparan sekunder dan harganya naik turun dalam arah bolak-balik sehingga

menginduksikan ggl pada kedua lilitan tersebut. Ggl yang diinduksikan dalam

kumparan primer akan melawan tegangan V1 yang dikenakan.

Gambar 2.2 Transformator dalam keadaan tanpa beban

Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber

tegangan V1 yang sinusoidal dan kumparan sekundernya merupakan rangkaian

yang tidak dibebani (no load), maka akan mengalir arus primer Io yang juga

sinusoidal dan dengan mengannggap belitan N1 reaktif murni, Io akan tertinggal

90o

dari V1 (Gambar 2.6b). Arus primer Io menimbulkan fluks ( yang sefasa

dan juga berbentuk sinusoidal.

10

3. Keadaan Transformator Berbeban

Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban maka akan

mengalir pada kumparan sekunder, dimana:

Gambar 2.3 Transformator dalam keadaan berbeban

4. Jenis-jenis Transformator

a. Perbedaan Transformator 1 Phase Dan 3 Phase

1 Phase adalah jaringan listrik yang hanya menggunakan 2 kawat

penghantar yang kesatu sebagai kawat phase (L) dan yang kedua sebagai kawat

neutral (N). Umumnya listrik 1 phase bertegangan 220-240 volt yang digunakan

banyak orang.

Biasanya listrik 1 phase digunakan untuk listrik perumahan, namun listrik

PLN di jalanan itu memiliki 3 phase, tetapi yang masuk ke rumah kita hanya 1

phase karena kita tidak memerlukan daya besar dan untuk peralatan dirumah kita

hanya menggunakan listik 1 phase dengan 220-240 volt.

11

Misalnya yang ke rumah kita adalah Phase R, tetangga kita mungkin Phase S, dan

tetangga yang lain Phase T.

3 Phase adalah jaringan listrik yang menggunakan tiga kawat Phase

(R,S,T) dan satu kawat neutral (N) atau sering dibilang kawat ground. Menurut

istilah Listrik 3 Phase terdiri dari 3 kabel bertegangan listrik dan 1 kabel neutral.

Umumnya listrik 3 Phase bertegangan 380 volt yang banyak digunakan Industri

atau pabrik.

Listrik 3 fasa adalah listrik AC (Alternating Current) yang menggunakan 3

kawat penghantar yang mempunyai tegangan pada masing-masing Phasenya

sama, tetapi berbeda dalam sudut curvenya sebesar 120 derajat.

Ada 2 macam tegangan listrik yang dikenal dalam sistem 3 phase ini, yaitu

- Tegangan antar phase (Vpp : voltage phase to phase atau ada juga yang

menggunakan istilah Voltage line to line)

- Tegangan phase ke neutral (Vpn : Voltage phase to neutral atau Voltage line to

neutral).

Menggunakan listrik 3 phase sebenarnya memiliki keuntungan. Keuntungan

Listrik 3 phase yaitu :

- Menyediakan daya listrik yang besar ( biasanya pada industri menengah dan

besar ). Industri atau hotel memerlukan daya listrik yang besar sehingga

memerlukan jaringan yang banyak. Tapi pada output terakhir untuk pemakaian

hanya memerlukan satu phase ( memilih salah satu dari 3 phase yang ada ). Listrik

12

3 phase biasanya diperlukan untuk menggerakkan motor industri yang

memerlukan daya besar.

- Karena menggunakan tegangan yang lebih tinggi maka arus yang akan mengalir

akan lebih rendah untuk daya yang sama. Sehingga untuk daya yang besar, kabel

yang digunakan bisa lebih kecil.

b. Transformator Berdasarkan Pasangan Kumparan

Transformator dapat dibedakan berdasarkan pasangan kumparan atau

lilitannya menjadi:

• Transformator satu belitan

• Trasnformator dua belitan

• Trasnformator tiga belitan

Transformator satu belitan adalah lilitan primer merupakan bagian dari

lilitan sekunder atau sebaliknya. Trafo satu belitan ini lebih dikenal sebagai “auto

trafo atau trafo hemat”. Trafo dua belitan adalah trafo yang mempunyai dua

belitan yaitu sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah, dimana kumparan

sekunder dan primer berdiri sendiri. Trafo tiga belitan adalah trafo yang

mempunyai belitan primer, sekunder dan tersier, masing masing berdiri sendiri

pada tegangan yang berbeda. (Sulasno, 2009).

c. Transformator Berdasarkan Fungsi

Menurut fungsinya trasnformator dibagi atas:

• Transformator daya

13

• Transformator distribusi

• Transformator pengukuran

• Transformator elektronik

a) Transformator Daya

Transformator daya adalah trafo yang digunakan untuk pemasok daya.

Transformator daya mempunyai dua fungsi yaitu menaikkan tegangan listrik

(steep-up) dan menurunkan tegangan listrik (step- down). Trafo daya tidak dapat

digunakan langsung untuk menyuplai beban, karena sisi tegangan rendahnya

masih lebih tinggi dari tegangan beban, sedangkan sisi tegangan tingginya

merupakan tegangan trasnmisi. Trafo berfungsi sebagai step-up pada sistem

dimana tegangan keluaran lebih tinggi dari pada tegangan masukan (misalnya

pada pengiriman/penyaluran daya) dan sebaliknya trafo berfungsi sebagai step-

down jika tegangan keluaran lebih rendah daripada tegangan masukan (misalnya

menerima/mengeluarkan daya ). (Sulasno, 2009)

b) Trasnformator Distribusi

Transformator distribusi pada dasarnya sama dengan transformator daya,

bedanya adalah tegangan rendah pada tafo daya bila dibandingkan dengan

tegangan tinggi trafo distribusi masih lebih tinggi. Kedua tegangan pada

transformator distribusi merupakan tegangan distribusi yaitu untuk distribusi

tegangan menengah (TM) dan distribusi tegangan rendah (TR). Trafo distribusi

digunakan mendistribusikan energi listrik langsung ke pelanggan. (Sulasno, 2009)

14

c) Transformator Ukur

Pada umumnya trafo ini di gunakan untuk mengukur arus (I) dan tegangan

(V). Trafo ini trafo ini dibuat khusus untuk mengukur arus dan tegangan yang

tidak mungkin bisa diukur langsung oleh amperemeter atau voltmeter.(Sulasno,

2009)

d) Tranformator Elektronik

Tranformator ini prinsipnya sama seperti transformator daya, tapi

kapasitas daya reaktif sangat kecil, yaitu kurang 300 VA yang digunakan untuk

keperluan pada rangkaian elektronik. (Sulasno, 2009)

B. Tranformator Distribusi

Tujuan penggunaan transformator distribusi adalah untuk menyesuaikan

tegangan utama dari sistem distribusi menjadi tegangan yang sesuai dengan

kebutuhan konsumen.

Gambar 2.4 Trafo Distribusi

15

Secara umum konstruksi transformator terdiri dari:

• Kumparan

• Inti Transformator

• Minyak Transformator

• Bushing Transformator

• Tipe Pendingin Transformator

1. Kumparan

Transformator terdiri dari dua buah kumparan yaitu kumparan primer dan

kumparan sekunder yang mana jika pada salah satu kumparan pada transformator

diberi arus bolak-balik maka jumlah garis gaya magnet berubah-ubah. Akibatnya

pada sisi primer terjadi induksi. Sisi sekunder menerima garis gaya magnet dari

sisi primer yang jumlahnya berubah-ubah pula. Maka di sisi sekunder juga timbul

induksi, akibatnya antara dua ujung terdapat beda tegangan.

2. Inti Transformator

Secara umum inti transformator terdiri dari dua tipe yaitu tipe inti (core

type) dan tipe cangkang (shell type). Tipe inti dibentuk dari lapisan besi berisolasi

berbentuk persegi panjang dan kumparan transformatornya dibelitkan pada dua

sisi persegi. Sedangkan tipe cangkang dibentuk dari lapisan inti berisolasi dan

kumparan transformatornya di belitkan di pusat inti. Transformator dengan tipe

konstruksi cangkang memiliki kehandalan yang lebih tinggi dari pada tipe

konstruksi inti dalam menghadapi tekanan mekanis yang kuat pada saat terjadi

hubung singkat.

16

3. Minyak Transformator

Pada transformator terdapat minyak yang memegang peranan penting

dalam sistim pendinginan trafo untuk menghilangkan panas akibat rugi-rugi daya

trafo dan juga sebagai sistim isolasi. Minyak trafo mengandung naftalin, parafin

dan aromatik.

Ada beberapa keuntungan minyak trafo sebagai isolasi antara lain:

• Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan

isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi.

• Isolasi cairakan mengisicelah atau ruang yang akan di isolasi dan secara

serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat

rugi daya.

• Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika

terjadi pelepasan muatan (discharge).

4. Bushing Transformator

Untuk tujuan keamanan, konduktor tegangan tinggi dilewatkan menerobos

suatu bidang yang di bumikan melalui suatu lubang terbuka yang dibuat sekecil

mungkin dan biasanya membutuhkan suatu pengikat padu yang disebut bushing.

Bagian utama suatu bushing terdiri dari inti atau konduktor, bahan

dielektrik flans yang terbuat dari logam. Inti berfungsi untuk menyalurkan arus

dari bagian dalam peralatan keterminal luar dan bekerja pada tegangan tinggi.

Dengan bantuan flans, isolator diikatkan pada badan peralatan yang di bumikan.

17

5. Tipe Pendingin Transformator

Ada beberapa tipe pendingin pada transformator yaitu:

1. ONAN ( Oil Natural Air Natural )

Sistem pendingin ini menggunakan sirkulasi minyak dan sirkulasi udara

secara alamiah. Sirkulasi minyak yang terjadi disebabkan oleh perbedaan

berat jenis antara minyak yang dingin dengan minyak yang panas.

2. ONAF ( Oil Natural Air Force )

Sistem pendingin ini menggunakan sirkulasi minyak secara alami

sedangkan sirkulasi udaranya secara buatan, yaitu dengan menggunakan

hembusan kipas angin yang digerakkan oleh motor listrik. Pada umumnya

operasi trafo dimulai dengan ONAN atau dengan ONAF tetapi hanya

sebagian kipas angin yang berputar. Apabila suhu trafo sudah semakin

meningkat, maka kipas angin yang lainnya akan berputar secara bertahap.

3. OFAF (Oil Force Air Force )

Pada sistem ini, sirkulasi minyak digerakkan dengan menggunakan

kekuatan pompa, sedangkan sirkulasi udara mengunakan kipas angin.

C. Ketidakseimbangan Beban Transformator

Beban fasa 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

18

perfasa saja, jadi dalam hal ini beban selalu diasumsikan seimbang pada setiap

fasa, sedangkan yang sebenarnya beban tersebut tidak seimbang.

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

menangani ketidakseimbangan beban pada transformator perlu dilakukan

penyeimbangan beban pada setiap phase transformator.

Beban dalam keadaan seimbang adalah suatu keadaan dimana:

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 seimbang tidakterpenuhi.

Gambar 2.22 memperlihatkan vekktor diagram arus.

(a) (b)

Gambar 2.5 (a) Vektor Diagram Arus Keadaan Seimbang

(b) Vektor Diagram Arus Keadaan Tidak Seimbang

19

1. Akibat Ketidakseimbangan Beban

Akibat dari ketidakseimbangan beban tiap- tiap fasa pada sisi sekunder

trafo (fasa R, fasa S, fasa T) mengalirlah arus di netral trafo. Arus yang mengalir

pada penghantar netral trafo ini menyebabka losses (rugi-rugi).

2. Analisa Ketidakseimbangan Beban pada Trafo

Analisa ketidakseimbangan beban pada trafo dengan menggunakan

persamaan, koefisien a, b dan c dapat diketahui besarnya, dimana besarnya arus

fasa dalam keadaan seimbang (I) sama dengan besarnya arus rata-rata (Irata-rata).

Pada saat kondisi bereimbang, jumlah koefisien a, b dan c adalah 1. Sehingga,

rata-rata ketidakseimbangan beban (dalam %) adalah:

Dari persamaan losses karena adanya arus pada pengantar netral trafo dapat

dihitung besarnya, sebagai berikut

Dimana daya aktif trafo (P):

20

Sehingga, presentas losses karena adanya arus pada penghantar netral trafo:

Losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah dapat dihitung besarnya

dengan menggunakan persamaan:

Dengan demikian presentase losses-nya adalah

D. Arus Netral

Arus netral dalam sistem distribusi tenaga listrik dikenal sebagai arus yang

mengalir pada kawat netral di sistem distribusi tegangan rendah tiga fasa empat

kawat. Arus netral ini muncul jika:

a. Kondisi beban tidak seimbang

b. Karena adanya arus harmonisa akibat beban non-linear

Arus yang mengalir pada kawat netral yang merupakan arus bolak-balik

untuk sistem distribusi tiga fasa empat kawat adalah penjumlahan vektor dari

ketiga arus fasa dalam komponen simetris.

1. Arus Netral Karena Beban Tidak Seimbang

Untuk arus tiga fasa dari suatu sistem yang tidak seimbang dapat juga

diselesaikan dengan menggunakan metode komponen simetris. Dengan

21

menggunakan notasi-notasi yang sama seperti pada tegangan akan didapatkan

persamaan-persamaan untuk arus-arus fasanya sebagai berikut:

Dengan tiga langkah yang telah dijabarkan dalam menentukan tegangan

urutan positif, urutan negative, dan urutan nol terdahulu, maka arus-arus urutan

juga dapat ditentukan dengan cara yang sama, sehingga di dapatkan juga:

Di sini terlihat bahwa arus urutan nol (I0) adalah merupakan sepertiga dari

arus netral atau sebaliknya akan menjadi nol jika dalam sistem tiga fasa empat

kawat. Dalam sistem tiga fasa empat kawat ini jumlah arus saluran sama dengan

arus netral yang kembali lewat kawat netral, menjadi:

Dengan mensubstitusikan persamaan maka diperoleh:

22

Dalam sistem tiga fasa empat kawat ini jumlah arus dalam saluran sama

dengan arus netral yang kembali lewat kawat netral. Jika arus-arus fasanya

seimbang maka arus netralnya akan bernilai nol, tapi jika arus-arus fasanya tidak

seimbang, maka akan ada arus yang mengalir di kawat netral sistem (arus netral

akan mempunyai nilai dalam arti tidak nol).

2. Penyaluran dan Susut Daya pada Keadaan Arus Seimbang

Misalkan 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 φ

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 pada

Gambar di bawah ini:

Gambar 2.6 Diagram Fasor Tegangan Saluran Daya Model Fasa Tunggal

Model ini dibuat dengan asumsi arus pemusatan kapasitif pada saluran

cukup kecil sehingga dapat diabaikan. Dengan demikian besarnya arus ujung

kirim sama dengan arus di ujung terima. Apabila tegangan dan faktor faktor daya

23

pada ujung terima berturut-turut adalah V’ dan φ’, maka besarnya daya pada

ujung terima adalah:

P’ = 3 [V’] [I] cos φ’

Selisih antara P dan P’ memberikan susut daya saluran, yaitu:

Pl = P – P’

= 3 [V] [I] cos φ - 3 [V’] [I] cos φ’

= 3 [I] [V] cos φ - [V’] cos φ’

Sementara itu dari Gambar 2.3 memperlihatkan bahawa:

[V] cos φ - [V’] cos φ’ = [I] R

Dengan R adalah tahanan kawat penghantar tiap fasa, oleh karena itu

persamaan berubah menjadi:

Pl = 3 [I2] R

3. Penyaluran dan Susut Daya pada Keadaan Arus Tidak Seimbang

Jika [I] adalah besaran arus fasa dalam penyaluran daya sebesar P pada

keadaan seimbang, maka pada penyaluran daya yang sama tetapi tidak seimbang

besarnya arus-arus fasa dapat dinyatakan dengan koefisien a, b, dan c adalah

sebagai berikut:

[IR] = a[I]

[IS] = b[I]

[IT] = c[I]

Dengan IR, IS, dan IT berturut adalah arus fasa R, S dan T. Telah

disebutkan di atas bahwa faktor daya ketiga fasa dianggap sama walaupun

24

besarnya arus berbeda-beda. Dengan anggapan seperti ini besarnya daya yang

disalurkan dapat dinyatakan sebagai:

P = (a+b+c) [V] [I] cos φ

Apabila menyatakan daya yang besarnya sama, maka dari kedua

persamaan tersebut dapat diperoleh persyaratan koefisien a, b dan c adalah :

a + b + c = 3

Dengan anggapan yang sama, arus yang mengalir di penghantar netral

dapat dinyatakan sebagai:

= [I] a + b cos (-120) + j.b.sin (-120) + c.cos (-120) + j.c.sin (120)

= [I] a – (b + c) / 2 + j. (c - b) √3 /2

Susut daya saluran adalah jumlah susut pada penghantar fasa dan

penghantara netral adalah:

Dengan RN adalah tahanan penghantar netral. maka akan diperoleh:

Persamaan ini adalah persamaan susut daya saluran untuk saluran dengan

penghantar netral. Apabila tidak ada penghantar netral maka kedua ruas kanan

akan hilang sehingga susut daya akan menjadi:

25

4. Faktor Daya

Pengertian faktor daya (cos φ) adalah perbandingan antara daya aktif (P)

dan daya semu (S). Dari pengertian tersebut, faktor daya tersebut dapat

dirumuskan sebagai berikut:

Faktor daya = (Daya Aktif / Daya Semu)

= (P / S)

= (V.I. Cos φ / V.I)

= Cos φ

Gambar 2.7 Segitiga Daya

E. Persamaan-persamaan yang Digunakan dalam Perhitungan

Persamaan-persamaan yang digunakan untuk menganalisa pengaruh

ketidakseimbangan beban terhadap arus netral dan losses pada transformator

distribusi Rusunami Gading Icon adalah sebagai berikut:

1. Perhitungan Arus Beban Penuh dan Arus Hubung Singkat

Telah diketahui bahwa daya transforamator distribusi bila ditinjau dari sisi

tegangan tinggi (primer) dapat dirumuskan sebagai berikut:

S = √3. V. I

S = Daya Transformator (kVA)

26

V = Tegangan Sisi Primer Transformator (kV)

I = Arus Jala-jala (A)

Dengan demikian untuk menghitung arus beban penuh (full load) dapat

menggunakan rumus:

IFL = Arus Beban Penuh (A)


V = Tegangan Sisi Sekunder Transformator (kV)

Sedangkan untuk menghitung arus hubung singkat pada transformator

digunakan rumus:

ISC = Arus Hubung Singkat (A)


V = Tegangan Sisi Sekunder Transformator (kV)

%Z = Persen Impedansi Transformator

Dengan demikian untuk menghitung persentase pembebanannya adalah sebagai

berikut:

% b = Persentase Pembebanan (%)

Iph = Arus Fasa (A)

IFL = Arus Beban Penuh (A)

27

2. Perhitungan Ketidakseimbangan Beban

Dimana besarnya arus fasa dalam keadaan seimbang (I) sama dengan

besarnya arus rata-rata, maka koefisien a, b dan c diperoleh dengan:

Pada keadaan seimbang, besarnya koefisien a, b dan c adalah 1. Dengan

demikian rata-rata ketidakseimbangan beban (dalam %).

3. Perhitungan Losses (rugi-rugi) Akibat Adanya Arus Netral Pada

Penghantar Netral

Sebagai akibat dari ketidakseimbangan beban antara tiap-tiap fasa pada

sisi sekunder trafo (fasa R, fasa S dan fasa T) mengalirlah arus di netral trafo.

Arus yang mengalir pada penghantar netral trafo ini menyebabkan losses (rugi-

rugi). Dan losses pada penghantar netral dapat dirumuskan sebagai berikut:

Dimana:

PN = Losses yang timbul pada penghantar netral (watt)

IN = Arus yang mengalir melalui kawat netral (Ampere)

RN = Tahanan pada kawat netral (Ω)

28

4. Losses Akibat Arus Netral yang Mengalir ke Tanah

Losses ini terjadi karena adanya arus netral yang mengalir ke tanah.,

Besarnya dapat dirumuskan sebagai berikut:

Dimana:

PG = losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah (watt)

IG = Arus netral yang mengalir ke tanah (Ampere)

RG = Tahanan pembumian netral trafo (Ω)

5. Efisiensi Transformator

Untuk setiap mesin atau peralatan listrik, efisiensi ditentukan oleh

besarnya rugi- rugi yang selama operasi normal. Efisiensi dari mesin-mesin

berputar/bergerak umumnya antara 50-60% karena ada rugi gesek dan angin.

Transformator tidak memiliki bagian yang bergerak/berputar, maka rugi-rugi ini

tidak muncul (Linsley, 2002).

Transformator tidak bergerak, tetapi tetap memiliki rugi-rugi walaupun

tidak sebesar pada peralatan listrik seperti mesin-mesin atau peralatan bergerak

lainnya.Transfomator daya saat ini rata-rata dirancang dengan besar efisiensi

minimal 95%. (Ermawanto, 2013).

Efisiensi transformator adalah perbandingan antara daya output dengan

daya input. Secara matematis ditulis :

29

= +rugi-rugi

Jadi:

Dimana:

η = efisiensi

Pout = daya keluar (watt)

Pin= daya masuk (watt).

30

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Jenis Penelitian

Penelitian tentang “Analisa Ketidakseimbangan Beban Trafo Distribusi”,

penulis menggunakan jenis penelitian kuantitatif dan kualitatif. Kuantitatif adalah

melakukan pengumpulan data berdasarkan pengukuran dalam yang dilakukan

dalam penelitian ini yang hasil dari pengukuran itu diselesaikan dalam bentuk

matematis sedangkan jenis penelitian kualitatif adalah melakukan analisis

penelitian berdasarkan data pengukuran kuantitatif

B. Waktu dan Tempat Penelitian

1. Waktu

Penelitian ini dilakukan pada bulan oktober s/d November 2020

2. Tempat/Lokasi

Adapun gambaran singkat pada lokasi penelitian adalah:

1) Lokasi : ULP Panakkukang

2) Tempat : Jl. Letjen Hertasning Kassi-kassi, Kec. Rappocini, Kota

Makassar

31

C. Tahapan penelitian

Tahapan yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Studi Literatur

Studi literatur adalah pengumpulan referensi dari buku-buku, penelitian

sebelumnya dan jurnal-jurnal dari internet yang berhubungan atau yang dapat

mendukung teori penyelesaian penelitian “Analisis Ketidakseimbangan Beban

Pada Transformator Distribusi” seperti yang dijelaskan dalam studi literatur (BAB

II).

2. Pengmbilan Data

Dalam penelitian ini, penulis melakukan pengambilan data di PT. PLN

(Persero) ULP Panakkukang. Pengambilan data dilakukan dengan cara meminta

data yang sudah ada pada PT. PLN (Persero). Data diperoleh dengan mengikuti

prosedur yang ada pada instansi tersebut yaitu dengan cara mengirimkan surat

izin pengambilan data dari pihak Universitas. Seterusnya menunggu balasan dari

pihak PLN, setelah surat balasan diperoleh baru dilakukan pengambilan data

sesuai kebutuhan untuk penelitian.

3. Analisis Data

Analisa data dilakukan setelah pengambilan data di PT. PLN (Persero)

ULP Panakkukang. Data-data yang diperoleh diubah kedalam bentuk matematis

dan dianalisis menggunakan persamaan yang telah ada. Dalam menganalisis data

yang diperoleh, tidak menggunakan metode apapun, karena perhitungan yang

digunakan adalah perhitungan biasa.

32

4. Hasil

Hasil adalah penyelesaian dari permasalahan yang ada dalam penelitian

ini. Permasalahan yang ada diselesaikan dengan cara matematis menggunakan

persamaan yang sudah ada. Hasil penelitian ini berupa kesimpulan yang

menunjukkan trafo distribusi pada PT. PLN (Persero) ULP Panakkukang dalam

keadaan seimbang atau tidak, efisiensi trafo dan berapa rugi-rugi daya pada trafo

distribusi di PT. PLN (Persero) ULP Panakkukang.

33

BAB IV

ANALISIS DAN HASIL

A. Analisis

Dalam menganalisis data yang telah didapat dari PT. PLN (Persero) ULP

Panakkukang ini dilakukan secara perhitungan manual karena persamaan

matematis yang digunakan hanya persamaan biasa yang bisa diselesaikan dengan

cara manual tanpa menggunakan metode tertentu.

Gambar 4.1 Name plate trafo 315 KVA

34

Data Transformator :

Merek trafo : Trafindo

Daya : 315 KVA

Cos φ : 0,85

Tabel 4.1 Pengukuran Trafo

Pengukuran siang hari Pengukuran malam hari

Arus fasa R : 129 A

Arus fasa S : 120 A

Arus fasa T : 125 A

Arus fasa N : 45 A

Tegangan fasa RS : 400 V

Tegangan fasa RT : 400 V

Tegangan fasa ST : 400 V

Arus fasa R : 137 A

Arus fasa S : 130 A

Arus fasa T : 144 A

Arus fasa N : 57 A

Tegangan fasa RS : 406 V

Tegangan fasa RT : 406 V

Tegangan fasa ST : 406 V

Dari tabel 4.1 dapat terlihat ketidakseimbangan beban yang terjadi

dimasing- masing fasa, jadi dapat disimpulkan bahwa terjadi ketidakseimbangan

beban pada trafo distribusi di Makassar khususnya ULP Panakkukang. Dimana

dari tabel terlihat bahwa pemakaian listrik lebih banyak terjadi malam hari

dibandingkan siang hari.

1. Analisis Beban Puncak

Dalam analisis beban ini perlu diketahui terlebih dahulu arus beban penuh

dengan menggunakan persamaan:

35

Jadi presentase beban adalah:

a. Beban Pada Siang Hari

b. Beban Pada Malam Hari

Dari hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa beban puncak terjadi pada

malam hari yaitu

2. Analisis Ketidakseimbangan Beban

Dari data diatas dapat dilihat bahwa beban dalam keadaan tidak seimbang.

Besar ketidakseimbangan beban yang terjadi dapat diketahui dengan

menggunakan persamaan sebagai berikut.

36

a. Ketidakseimbangan beban siang hari

a = = = 1,034

b = = = 0,96

c = = = 1,002

Rata-rata ketidakseimbangan

= 0,998

Jadi persentase ketidakseimbangan beban adalah:

b. Ketidakseimbangan Beban Malam Hari

a = = = 1

b = = = 0,948

c = = = 1,051

Rata-rata ketidakseimbangan

= 0,999

Jadi persentase ketidakseimbangan beban adalah:

37

Dari hasil perhitungan diatas terlihat bahwa rata-rata ketidakseimbangan

lebih besar terjadi malam hari dibandingkan siang hari yaitu sebesar 0,999.

3. Analisis Rugi-Rugi Daya

Besar rugi daya yang terjadi pada trafo ini akibat arus yang mengalir di

netral trafo adalah:

a. Pada Siang Hari

Daya aktif trafo adalah:

Jadi persentase rugi-rugi daya akibat daya yang mengalir di netral trafo

adalah:

b. Pada Malam Hari

Jadi persentase rugi-rugi daya akibat daya yang mengalir di netral trafo

adalah:

38

Dari hasil perhitungan rugi-rugi daya diatas, dapat diketahui semakin besar

ketidakseimbangan beban yang terjadi maka akan semakin besar rugi daya pada

trafo.

4. Ana lisis Efisiensi

Untuk mengetahui besar efisiensi adalah dengan menggunakan persamaan

yaitu:

a. Pada Siang Hari

= (1,034+0,96+1,002) 400. 124,667. 0,85

= 126990,79 Watt = 126,99 KW

Jadi efisiensi pada siang hari adalah:

39

b. Pada Malam Hari

= (1+0,948+1,051) 406. 137. 0,85

= 141788,8213 Watt = 141,788 KW

Jadi efisiensi pada malam hari adalah:

Dari perhitungan efisiensi diatas, dapat diketahui untuk memperoleh nilai

efisiensi yang besar maka harus diusahakan rugi-rugi yang terjadi kecil. Pada

penelitian ini efisiensi yang besar terjadi pada malam hari.

B. Hasil

Dari analisis yang dilakukan, didapatkan hasil bahwa trafo yang ada di

ULP Panakkukang dalam keadaan tidak seimbang. Hal ini dapat diketahui

berdasarkan hasil pengukuran arus pada masing-masing fasa, dimana seperti yang

dijelaskan sebelumnya bahwa jika arus yang mengalir di masing-masing fasa

berbeda maka beban dalam keadaan tidak seimbang. Hal ini merujuk pada tabel

4.1 dimana arus yang mengalir di masing-masing fasa berbeda.

40

Dari analisis yang dilakukan didapatkan hasil seperti yang terlihat dalam

tabel berikut ini:

Tabel 4.2 Beban

Waktu Presentase%

Siang hari 129 120 125 124,667 27,42

Malam hari 117 130 144 137 30,136

Dari tabel 4.2 menunjukkan bahwa arus yang mengalir di fasa R, S dan T

berbeda baik itu siang hari dan malam hari. Berdasarkan ini dapat dikatakan

bahwa beban trafo dalam kkeadaan tidak seimbang dan ketidakseimbangan lebih

besar terjadi pada malam hari. Beban puncak terjadi pada malam hari yaitu

sebesar 28,67%.

Tabel 4.3 Ketidakseimbangan Beban

Waktu a b c Ketidakseimbangan rata-

rata

Presentase

(%)

Siang hari 1,034 0,96 1,002 0,998 2,066

Malam hari 0,89 0,99 1,104 0,999 19,03

Dari tabel 4.3 menunjukkan bahwa ketidakseimbangan beban rata-rata

terjadi pada malam hari sebesar 0,999.

41

Tabel 4.4 Rugi-rugi Daya

Waktu Presentase%

Siang hari 0,5049 45 1,22

Malam hari 0,5049 57 0,61

Dari tabel 4.4 terlihat bahwa rugi-rugi daya lebih besar terjadi pada malam

hari yaitu 1,64 KW. Hal ini terjadi karena pemakaian beban lebih banyak terjadi

pada malam hari dan ketidakseimbangan beban juga lebih besar terjadi pada

malam hari sehingga menyebabkan arus mengalir di penghantar netral trafo lebih

besar. Jadi dapat dikatakan bahwa semakin besar arus yang mengalir di

pengahantar netral trafo akan menyebabkan semakin besar rugi daya dan semakin

besar pula persentase rugi-rugi daya.

Tabel 4.5 Efisiensi

Waktu Presentase%

Siang hari 128,21 126,99 99,04

Malam hari 135,431 141,788 99,14

Dari tabel 4.5 terlihat bahwa efisiensi trafo lebih besar pada malam hari

yaitu sebesar 99,09%. Hal ini terjadi karena pemakaian beban lebih banyak terjadi

pada malam hari. Dari sini dapat diambil kesimpulan bahwa semakin besar

pemakaian beban listrik maka akan semakin besar efisiensi trafo dan semakin

kecil rugi daya akan semakin besar efisiensi trafo.

42

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Trafo distribusi yang terdapat di Makassar khususnya unit layanan

pelanggan (ULP) panakukang dalam keadaan tidak seimbang karena arus

yang mengalir di masing-masing fase berbeda. Dan puncak pembebanan

terjadi pada malam hari di mana presentase beban adalah 28,67%.

2. Ketidakseimbangan beban lebih besar terjadi pada malam hari, yang mana

semakin besar ketidakseimbangan beban maka akan semakin besar pula

persentase ketidakseimbangan beban tersebut, yang mana pada trafo ini

ketidakseimbangan beban pada malam hari adalah 0,998.

B. Saran

Adapun saran untuk penelitian ini adalah diharapkan dalam perencanaan

pembangunan transformator distribusi agar memperhatikan pemasangan

beban agar didapatkan keseimbangan beban dimana jika beban dalam

keadaan seimbang arus yang mengalir di netral trafo semakin kecil dan

sebaliknya apabila ketidakseimbangan beban semakin besar maka akan

semakin besar pula arus yang mengalir di netral trafo yang mengakibatkan

semakin besar pula rugi daya (losses).

43

DAFTAR PUSTAKA

1) Abdul Kadir, Distribusi dan Utilisasi Tenaga Listrik, Jakarta: UI – Press,

2000.

2) Peersyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000), Jakarta: Badan

Stabdarisasi Nasion, 2000

3) James J.Burker, Power Distribution Endineering Fundamentals And

Applications, New York: Marcel Dekker Inc., 1994

4) Ahmad Deni Mulyadi, 2011, “Pengaruh Ketidakseimbangan Beban Pada

Rugi Daya Saluran Netral Jaringan Distribusi Tegangan Rendah”,

[Online],

5) Antonius Ibi Weking, 2009, “Pengembangan Analisis Aliran Daya Dengan

Memperhitungkan Pengaruh Kualitas Energi Listrik”, [Online),

44

LAMPIRAN

1. Tempat penelitian

Gambar 1: Lokasi penelitian ULP Panakkukang


Gambar 2: Pengukuran pada siang hari

45


Gambar 3: Pengukuran pada malam hari

4. Hasil Pengukuran Trafo Distribusi

Gambar 4: Hasil pengukuran beban trafo.

Documents

SKRIPSI ANALISIS KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN PADA TRAFO