20 KV PADA GARDU INDUKUNGARAN PLN DISTRIBUSI SEMARANG

EDUEL 3 (2) (2014)

Edu Elektrika Journal http://journal.unnes.ac.id/sju/index.php/eduel

ANALISIS TRANSFORMATOR DAYA 3 FASA 150 KV/ 20 KV PADA GARDU INDUKUNGARAN PLN DISTRIBUSI SEMARANG Mukhammad Rif’at Za’im Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang, Indonesia

Info Artikel

Abstrak

________________

___________________________________________________________________

Sejarah Artikel: Diterima Agustus 2014 Disetujui September 2014 Dipublikasikan Oktober 2014

Dalam menyalurkan daya Gardu Induk memiliki alat/komponen listrik yang berupa transformator daya yang berfungsi untuk mentranformasikan daya listrik, dengan merubah besarnya tegangan sedangkan frequensinya tetap.Tujuan dari penelitian ini yaitu: (1) untuk menganalisis arus nominal transformator daya 3 fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk Ungaran; (2) untuk meneliti berapa besar rata-rata persentase arus pembebanan yang terjadi pada masing-masing unit transformator daya 3 fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk Ungaran; (3) untuk menganalisis impedansi transformator daya 3 fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk Ungaran; (4)untuk menganalisis sistem pendinginan transformator daya 3 fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk Ungaran(5) untuk menganalisis daya semu (daya nyata) transformator daya 3 fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk Ungaran(6)untuk mendeskripsikan gangguan-gangguan yang terjadi pada transformator daya 3 fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk Ungaran.

________________ Keywords: Analisis; Transformer, Daya. ____________________

Abstract ___________________________________________________________________ In distributing power substation have tools / electrical components such as power transformers which serves to transform the electric power, by changing the magnitude of the voltage while still frequensinya. The purpose of this study are: (1) to analyze the nominal current of 3-phase power transformers of 150 KV substation is in Unggaran; (2) to examine how much the average percentage of load currents that occur in each of the 3-phase power transformer unit 150 KV substation is in Unggaran; (3) to analyze the impedance transformer 3 phase power at 150 KV Substation Unggaran; (4) to analyze the cooling system 3-phase power transformers of 150 KV substation is in Unggaran (5) to analyze the apparent power (real power) 3 phase power transformers of 150 KV substation is in Unggaran (6) to describe the disturbances which occurs in 3 phase power transformers of 150 KV substation is in Unggaran.

© 2014 Universitas Negeri Semarang 

Alamat korespondensi: Gedung E6 Lantai 2 FT Unnes Kampus Sekaran, Gunungpati, Semarang, 50229 E-mail: [email protected]

ISSN 2252-6811

9

Kristianingsih Trihastuti / Management Analysis Journal 2 (1) (2013)

itu regu pemeliharaan harus mengetahui

PENDAHULUAN

bagian-bagian tranformator dan bagian-bagian mana yang perlu diawasi melebihi bagian

Gardu Induk adalah bagian dari suatu

lainnya.

sistem tenaga yang dipusatkan pada suatu

Berdasarkan

tempat berisi saluran transmisi dan distribusi,

tegangan

perlengkapan hubung bagi, transformator, dan

dapat

peralatan pengaman serta peralatan kontrol.

500/150 kV dan 150/70 kV biasa disebut

Gardu induk berfungsi untuk mengatur aliran

Interbus

daya listrik dari saluran transmisi yang satu ke

150/20 kV dan 70/20 kV disebut juga

saluran

lain,

transformator

distribusi.

Titik

netral

mendistribusikannya ke konsumen, sebagai

transformator

ditanahkan

sesuai

dengan

tempat untuk menurunkan tegangan transmisi

kebutuhan

menjadi tegangan distribusi, dan sebagai

pengamanan/proteksi.

transmisi

yang

dibedakan

menjadi

operasinya

(IBT).

Transformer

tranformator Transformator

untuk

sistem

Transformator distribusi digunakan

tempat kontrol dan pengaman operasi sistem. Dalam menyalurkan daya Gardu

untuk menurunkan tegangan listrik dari

Induk memiliki alat/komponen listrik yang

jaringan transmisi tegangan tinggi menjadi

berupa transformator daya yang berfungsi

tegangan terpakai pada jaringan distribusi

untuk mentranformasikan daya listrik, dengan

tegangan rendah (step down transformator).

merubah

besarnya

tegangan

sedangkan

Pada

frekuensinya tetap. Transformator

jaringan

distribusi

primer

sekarang ini dipakai transformator daya tiga daya

fasa

diantaranya

untuk

jenis

out

door.Yaitu

jenis

dilengkapi dengan transformator pentanahan

transformator yang diletakkan diatas tiang

yang berfungsi untuk mendapatkan titik netral

dengan ukuran lebih kecil dibandingkan

dari transformator daya.Peralatan ini disebut

dengan jenis in door, yaitu jenis yang

Neutral

Current

perlengkapan

lainnya

Transformer adalah

(NCT),

diletakkan didalam rumah gardu.

pentanahan

Pada dasarnya transformator tiga fasa

transformator yang disebut Neutral Grounding

ini terdiri dari tiga buah transformator satu

Resistance (NGR).

fasa dengan tiga buah teras besi yang dipasang pada satu kerangka.Dari tiga teras besi ini

Dalam operasi penyaluran tenaga listrik transformator dapat dikatakan jantung

ditempatkan

dari sistem transmisi dan distribusi.Dalam

kumparan

yakni

kondisi ini suatu transformator diharapkan

kumparan

sekunder.

dapat beroperasi secara maksimal.Mengingat

seluruhnya akan terdapat tiga buah kumparan

kerja keras dari suatu transformator seperti

primer dan tiga buah kumparan sekunder.

itu, maka pemeliharaan juga dituntut sebaik

Dari ketiga kumparan primer maupun ketiga

mungkin.Oleh karena itu tranformator harus

kumpatran

dipelihara dengan menggunakan sistem dan

secara hubungan bintang (star conection) Υ dan

peralatan yang benar, baik dan tepat.Untuk

dihubungkan segitiga (delta conection) Δ.

10

masing-masing kumparan

sekunder

sepasang primer

Dengan

dapat

dan

demikian

dihubungkan


Seperti halnya transformator satu fasa

angka-angka dan analisis menggunakan

maka azas kerja dari transformator tiga fasa

statistik.Metode

ini pada prinsipnya sama saja. Hanya pada

apabila masalah merupakan penyimpangan

transformator

tiga

antara

dihubungkan

pada

fasa

arus

kumparan

yang

yang

kuantitatif

seharusnya

digunakan

dengan

yang

primer

terjadi, antara aturan dengan pelaksanaan,

berbentuk arus bolak-balik dari tiga buah

antara teori dengan praktik, antara rencana

kawat fasa masing-masing sama besarnya dan

dengan pelaksanaan. Transformator daya 3

bergeseran sudut sebesar 120° taip fasanya,

fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk

yang menimbulkan fluk maknit φ didalam

Ungaran

teras besi juga berbeda fasa 120°. Karena fluk

berjumlah 2 transformator, yang meliputi

maknit yang dibangkitkan merupakan fluk

transformator II 150 KV 15 MVA dan

maknit bersama (mutual flux) φ m, maka pada

transformator III 150 KV 60 MVA. Dalam

tiap-tiap kumparan akan dibangkitkan gaya

penelitian ini menggunakan sampling jenuh

gerak listrik (electro motive force) induksi yang

yaitu teknik sampel dengan menggunakan

masing-masing berbeda 120° juga.

seluruh anggota populasi transformator

PLN

Distribusi

Semarang

daya 3 fasa yang ada di Gardu Induk

Kalau dalam transformator satu fasa

Ungaran PLN Distribusi Semarang.

besarnya ggl induksi tersebut sama besarnya dan berlawanan arah dengan tegangannya,

Metode pengumpulan data yang

maka untuk transformator tiga fasa besarnya

digunakan dalam penelitian ini adalah teknik

tegangan tergantung pada hubungan antara

observasi, metode wawancara dan metode

kumparan primer dan kumparan sekunder.

dokumentasi.

Berdasarkan hal yang dikemukakan di atas,

penulis

akan

mencoba

untuk

HASIL

mengenai

Dari hasil penelitian didapatkan

karakteristik transformator daya 150/20 KV

bahwa transformator II di Gardu Induk

yang ada di Gardu Induk Ungaran PLN

Ungaran PLN Distribusi Semarang memiliki

Semarang guna menambah wawasan bagi

merk

mahasiswa tentang transformator daya.

Transformator ini memiliki nomor serial

mempelajari

lebih

dalam

ASEA

dengan

tipe

TBA

33.

7145 405. Transformator ini dibuat oleh swedia pada tahun 1979. Transformator II

METODE Penelitian

Metode

ini adalah jenis transformator 3 fasa dengan

yang

frekuensi 50 Hz.

digunakan untuk penelitian ini adalah metode

Tranformator II 150/20 KV di

penelitian deskriptif dengan menggunakan

Gardu Induk Ungaran PLN Distribusi

pendekatan kuantitatif. Jenis penelitian ini menggunakan

Semarang menggunakan sistem pendingin

metode penelitian kuantitatif, yang menurut

ONAN yaitu udara dan oli akan bersikulasi

Sugiyono

dengan

(2012:23)

dikatakan

metode

alami.

Perputaran

oli

akan

dipengaruhi oleh suhu dari oli tersebut, serta

kuantitatif karena data penelitian berupa

11


ONAF yaitu oli akan bersikulasi dengan

bahwa drop tegangan yang timbul karena

alami namun saat oli melalui radiator

impedansi

olimakan

tegangan yang diterapkan. Untuk mencari

didinginkan

dibantu

dengan

kipas/fan.

adalah

sekian

persen

dari

nilai impedansi transformator dalam bentuk


ohm, maka harus terlebih dahulu mencari

bahwa transformator pada daya nominal 9

jatuh tegangannya (Vdrop) terlebih dahulu.

MVA memiliki arus nominal sisi primer

Drop

adalah 35 A dan arus nominal sisi sekunder

transformator II:

adalah 247 A, sedangkan transformator pada

Vdrop

= V x Z(%)

daya nominal 15 MVA memiliki arus

Vdrop

= 168800 V x 12,20/100

nominal sisi primer adalah 358 A dan arus

Vdrop

= 20593,6 V

nominal sisi sekunder adalah 412 A Hal ini

Drop tegangan rata-rata transformator III:

dapat dibuktikan dengan cara perhitungan

Vdrop

= V x Z(%) ,

sebagai berikut:

Vdrop

= 150000 V x 11,70/100

Perhitungan sesuai dengan teori pada

Vdrop

= 17550 V

Pada daya nominal 9 MVA:

Drop

tegangan

Arus Nominal Primer

transformator III:

Ip= S / (Vp √3)

Vdrop

= V x Z(%) ,

Ip= 9000 kVA / (150 KV . 1,732)

Vdrop

= 131200 V x 11,60/100

Ip= 34,641 A

Vdrop

= 15219,2 V

Arus Nominal Sekunder

tegangan

maksimal

(Vdrop

minimal

)

mak

(Vdrop

min

)

Dari hasil perhitungan diatas didapat

Is= S / (Vs √3)

nilai voltage drop

Is= 9000 kVA / (21 KV . 1,732)

20593,6 V, nilai voltage drop

Is= 247,435 A

sebesar 17550 V, dan nilai voltage drop

Pada daya nominal 15 MVA:

adalah sebesar 15219,2 V. Hal ini berarti akan

Arus Nominal Primer

ada penurunan tegangan rata-rata sebesar

Ip= S / (Vp √3)

17550 volt disisi belitan tegangan tinggi yang

Ip= 15000 kVA / (150 KV . 1,732)

ditimbulkan karena rugi - rugi pada belitan

Ip= 57,735 A

dan inti transformator ketika transformator

Arus Nominal Sekunder

tersebut dibebani penuh.

Is= S / (Vs √3)

maksimal

adalah sebesar rata-rata

adalah minimal

Persen impedansi yang tertera di

Is= 15000 kVA / (21 KV . 1,732)

name plate transformator III merupakan hasil

Is= 412,393 A

pengujian yang dibagi terhadap tegangan


transformator dikali dengan 100%, sebagai

data bahwa transformator II memiliki nilai

berikut:

impedansi maksimal 12,20%, impedansi

Impedansi 11,70% didapatkan dari:

rata-rata 11,70%, dan impedansi minimal

Z(%)

= ( Vdrop/ V ) x 100 %

11,60%. Pengertian nilai tersebut adalah

Z(%)

= (17550 / 150000 ) x 100 %

12


Z(%)

= 11,70%

1.

Analisis Arus Nominal Transformator II


Dari

hasil

analisis

disimpulkan

papan

nama

bahwa

hasil

Z(%)

= ( Vdrop/ V ) x 100 %

transformator

Z(%)

= (20593,6 / 168800 ) x 100 %

perhitungan papan nama transformator II

Z(%)

= 12,20%

tidak sesuai dengan papan nama yang ada di


transformator II Gardu Induk Ungaran. Hal

Z(%)

= ( Vdrop/ V ) x 100 %

ini dibuktikan dengan hasil perhitungan arus

Z(%)

= (15219,2 / 131200 ) x 100 %

nominal sisi primer pada daya nominal 9

Z(%)

= 11,60%

MVA adalah 34,641 A, arus nominal sisi

Dari nilai persen impedansi tersebut,

sekunder pada daya nominal 9 MVA adalah

hanya 1% - 2% yang merupakan nilai yang

247,435 A, arus nominal sisi primer pada

ditimbulkan oleh nilai impedansi pada inti

daya nominal 15 MVA adalah 57,736 A, dan

transformator (rugi - rugi inti) , sisanya

arus nominal sisi sekunder pada daya nominal

sebesar

karena

15 MVA adalah 412,393 A, sedangkan arus

belitan

nominal

98%

impedansi

lebih

yang

disebabkan

timbul

pada

sisi primer

pada

papan

nama

tranformator itu sendiri (rugi - rugi belitan).

transformator pada daya nominal 9 MVA

Untuk operasional yang aman, tranformator

adalah 35 A, arus nominal sisi sekunder pada

jarang dioperasikan degan beban penuh (100%

daya nominal 9 MVA adalah 247 A, arus

rating) , sehingga drop teganganpun menjadi


rendah.

MVA 358 A dan arus nominal sisi sekunder Untuk

mengetahui

sebenarnya

dari

transformator

tersebut,

berapa

persen

nilai

pada daya nominal 15 MVA adalah 412 A.

impedansi

Terdapat selisih yang sangat kecil antara

dilakukan

perhitungan secara teori dengan papan nama

dapat

dengan perhitungan sebagai berikut:

transformator hal ini dipengaruhi oleh sudut

Nilai sebenarnya impedansi 12,20%:

faktor daya pada transformator.

Z = Vdrop/ I Z = 20593,6 / 51 A

2.

Z = 403,7 ohm

Analisis Arus Nominal Transformator III Dari

hasil

analisis

disimpulkan

papan

nama

bahwa

hasil


transformator

Z = Vdrop/ I

perhitungan papan nama transformator III

Z = 17550 / 58 A

sesuai dengan papan nama yang ada di

Z = 302,5 ohm

transformator III Gardu Induk Ungaran. Hal


ini dibuktikan dengan hasil perhitungan arus

Z = Vdrop/ I


Z = 15219,2 / 66 A

MVA adalah 138,56 A, arus nominal sisi

Z = 230,5 ohm

sekunder pada daya nominal 36 MVA adalah 1039,23 A, arus nominal sisi primer pada daya nominal 60 MVA adalah 230,95 A, dan

PEMBAHASAN

13


arus nominal sisi sekunder pada daya nominal

sesuai dengan perhitungan rumus yang ada

60 MVA adalah 1732,05 A sesuai dengan arus

dalam direktorilistrik.blogspot.com.

nominal

sisi primer

pada

papan

nama

Pada Transformator III 150/20 KV di

transformator pada daya nominal 36 MVA

Gardu

adalah 138,6 A, arus nominal sisi sekunder

Semarang nilai tegangan dasar transformator

pada daya nominal 36 MVA adalah 1039,2 A,

diubah menjadi 150/21KV untuk mengurangi

arus nominal sisi primer pada daya nominal

rugi-rugi tegangan pada ujung sisi penyulang

60 MVA 230,9 A dan arus nominal sisi

yang disebabkan oleh adanya rugi penghantar

sekunder pada daya nominal 60 MVA adalah

yang dapat menyebabkan drop tegangan.

1732 A. Sehingga arus nominal pada papan

Sehingga

nama sesuai dengan perhitungan rumus yang

impedansi

ada

impedansi

dalam

muhamadrizkifauzikadili.

blogspot.com 3.

Induk

Ungaran

PLN

transformator maksimal rata-rata

Distribusi

III

memiliki

sebesar

sebesar

12,07%,

11,29%

dan

impedansi minimal sebesar 10,89%.

Analisis Impedansi Transformator II Berdasarkan

hasil

5.

perhitungan

Analisis

Sistem

Pendinginan

Transformator

impedansi transformator II memiliki nilai impedansi maksimal 12,20%, impedansi

Berdasarkan

hasil


transformator

II

11,60%

menggunakan sistem pendinginan ONAN-

sesuai

transformator

dengan

papan

nama

yang

memiliki

nilai

II

ONAF.Menurut

penelitian dan

didapatkan

transformator

standar

IEC

III

sistem

impedansi maksimal 12,20%, impedansi

pendinginan ONAN-ONAF digunakan pada


transformator yang berkapasitas di atas 10

11,60%. Sehingga impedansi pada papan

MVA.Sistem pendinginan ONAN digunakan

nama

dengan

untuk pendingin internal dengan konveksi

dalam

natural di dalam tankinya dan menggunakan

terbukti

perhitungan

valid

rumus

sesuai

yang

ada

direktorilistrik.blogspot.com.

udara

dengan

konveksi

natural

untuk

pendingin eksternal.Akan tetapi minyak di 4.

Analisis Impedansi Transformator III Berdasarkan

hasil

dalam transformator memiliki batas-batas

perhitungan

operasi panas yang diijinkan. Jika panas

impedansi transformator III memiliki nilai

tersebut melampaui batas, maka isolasi akan

impedansi maksimal 13,31%, impedansi rata-

rusak dan secara keseluruhan transformator

rata 12,45%, dan impedansi minimal 12,01%

akan rusak, sehingga panas tersebut direduksi

sesuai dengan papan nama transformator II

dengan

yang memiliki nilai impedansi maksimal

ONAF.

menggunakan

13,31%, impedansi rata-rata 12,45%, dan impedansi

minimal

12,01%.

Sehingga

SIMPULAN

impedansi pada papan nama terbukti valid

14

sistem

pendingin

Kristianingsih Trihastuti / Management Analysis Journal 2 (1) (2013) Arikunto, Suharsimi. 2010. Prosedur Penelitian.

Dari hasil analisis transformator daya

Jakarta: PT Asdi Mahasatya.

3 fasa 150 KV di Gardu Indu Ungaran PLN Distribusi

Semarang

transformator

II

disimpulkan

dan

Arikunto, Suharsimi. 2006. Prosedur Penelitian

bahwa

transformator

Suatu Pendekatan Praktek. Jakarta: Rineka

III

Cipta

memiliki kriteria yang hampir sama yaitu menggunakan pendinginan

ONAN

sebagai

transformator

Azwar,

sistem

dan

Saifudin.

1997.

Metode

Penelitian.

Yogyakarta: Pustaka Pelajar.

dalam

Badruddin. 2013.Modul Xiv Studi Penyediaan Energi

pentanahannya menggunakan solid tanpa

Listrik. Pusat Pengembangan Bahan Ajar-

NGR.

UMB.

Pada

perubahan

transformator

tegangan

III

nominal

terjadi

pada

sisi

Bagus, Pradiya. 2007. Operasi Sistem Tenaga Listrik. Jakarta: Ghalia Indonesia

sekunder dari 20 KV menjadi 21 KV sehingga

Bonggas L.Tobing. 2003. Peralatan Tegangan

menyebabkan perubahan pada impedansi

Tinggi, Jakarta: PT Gramedia Pustaka

nominal dan arus nominal transformator. Dari

analisis

persentase

Utama.

arus

Cekdin, Cekmas & Taufik Barlian. 2013. Transmisi

pembebanan transformator daya 3 fasa 150 KV

pada

Distribusi

Gardu

Induk

Semarang

Ungaran

Daya

PLN

disimpulkan

Jogyakarta:

Andi

Yogyakarta

bahwa

Gulo, W. 2002.Metodologi Penelitian. Jakarta: PT

pembebanan siang hari lebih tinggi dari pada

Grasindo.

di malam hari. Dari

Elektrik.

http://zhagitoloh.blogspot.com

hasil

analisis

gangguan

http://ferryxseven.blogspot.com2011/12/sistemp

transformator daya 3 fasa 150 KV di Gardu

endinginpadatransformator.html

Induk Ungaran PLN Distribusi Semarang

http://muhamadrizkifauzikadili.blogspot.com/20

diperoleh

bahwa

gangguan

pada

tidak

pernah

transformator,

12/06/menghitung-i-nominal-trafo-

terjadi

tenaga.html

sehingga

http://direktorilistrik.blogspot.com/2014/02/Perc

kinerja transformator masih dalam kondisi

ent-Impedance-Persen-Impedansi-

baik hingga sekarang.

Transformator.html http://insyaansori.blogspot.com,2013 Kadir, Abdul.1989. Transformator. Jakarta: PT

DAFTAR PUSTAKA

Elex Media Komputindo Albarkah,

Ihsanudin.

Transformator

2013. 20

KV

Kinerja

Proteksi

Pada

Jaringan

Kadir, Abdul. 2000. Distribusi dan Instalasi Tenaga Listrik. Jakarta: Universitas Indonesia Kamaraju, V. 2009. Electrical Power Distribution

Tegangan Menengah Di Gardu Distribusi

Systems. New Delhi: Tata McGraw Hill

Krapyak. Skripsi

Education Private Limited.

Alsimeri, dkk. 2008. Teknik Transmisi Tenaga Listrik

Jilid

1.

Jakarta

Muchsin,

:

Ismail.

2014.

Tenaga

Listrik

dan

Elektronika. Pusat Pengembangan Bahan

DepartemenPendidikan Nasional.

Ajar-UMB.

A.N. Afandi.2010. Operasi Sistem Tenaga Listrik Berbasis EDSA, Yogyakarta: Gava Media.

15

Kristianingsih Trihastuti / Management Analysis Journal 2 (1) (2013) PT.PLN (Persero). 2009. Final Pedoman O & M Transformator

Jakarta:

Tenaga.

Perusahaan Listrik Negara. Pusat Pendidikan dan Pelatihan. Tap Changer dan Bagian-bagiannya. PT.PLN (Persero) Ramadhani, Mohamad. 2008. Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga. Rijono, Yon. 1997. Dasar Teknik Tenaga Listrik. Yogyakarta: Andi Risal, Saifur.2014. Studi Eksplorasi Arus Pada Kawat Netral Akibat Ketidakseimbangan Beban Pada Unit Transformator Distribusi Di Universitas Negeri Semarang.Skripsi Sugiyono. 2009. Metode Penelitian Kuantitatif, Kualitatif dan R&D. Bandung: Alfabeta Sumardjati, Prih. 2008. Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik Jilid

3.

Jakarta:

Departemen

Pendidikan Nasional. Tobing, Bonggas L. 2003. Peralatan Tegangan Tinggi. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama Zuhal.1995.Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta: Gramedia

16

20 KV PADA GARDU INDUKUNGARAN PLN DISTRIBUSI SEMARANG

Recommend Documents