380 VOLT DI LABORATORIUM SISTEM TENAGA ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MANADO

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXV Program Studi MMT-ITS, Surabaya, 30 Juli 2016

MANAJEMEN SISTEM DISTRIBUSI TEGANGAN 220/380 VOLT DI LABORATORIUM SISTEM TENAGA ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MANADO Benny A.P. Loegimin 1)dan Julianus Gesuri Daud 2) Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Manado1) Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Manado1,2 Jl Raya Politeknik Kairagi, Manado, PO BOX 1256. e-mail: [email protected], [email protected])

ABSTRAK Banyak kerusakan transformator distribusi yang di temui akhir-akhir ini, menyebabkan cost pihak penyedia energi semakin besar. Belum lagi income per kwh listrik semakin berkurang, karena terjadi pemadaman listrik. Losses distribusi karena pembebanan yang tidak teratur menjadi salah satu penyebab gangguan. Sebenarnya hal-hal tersebut dapat di minimalisir ketika diperoleh gambaran konkrit penyebab terjadi perubahan beban. Untuk melengkapi praktikum Distribusi Daya bagi mahasiswa Teknik Elektro di Laboratorium Sistem Tenaga, maka sangat dibutuhkan modul praktek yaitu: tentang beban seimbang dan tidak seimbang. Peralatan monitoring sistem distribusi TR 220/380 volt yang dirancang, dapat mendeteksi perubahan beban fasa R, S, T dan arus yang mengalir pada kawat netral. Dari hasil penelitian, diketahui bahwa sistem yang seimbang cenderung menyebabkan arus netral menjadi kecil yakni sebesar 1,23 Ampere. Akan tetapi ketika beban menjadi tidak seimbang, arus akan naik menjadi 1,48 Ampere dan sangat berbahaya bagi transformator distribusi. Kata Kunci: Losses, Arus netral, Beban tak seimbang.

PENDAHULUAN Akibat pertumbuhan beban listrik yang tidak merata menimbulkan permasalahan serius karena penambahan oleh konsumen melalui sambungan langsung pada jaringan distribusi tegangan rendah 220 Volt menyebabkan arus besar mengalir pada kawat netral menuju ke transformator daya. Data pada tahun 2005 di PLN Cabang Surabaya Selatan tercatat ada sebanyak 211 gangguan yang menyebabkan trafo rusak. Sebenarnya hal-hal tersebut dapat di minimalisir ketika diperoleh gambaran konkrit penyebab terjadi perubahan beban pada masing-masing fasa R, S, T dan kawat netral baik berupa : daya, tegangan, arus, besarnya kwh dan kvarh terpakai. Penelitian ini bertujuan untuk membuat monitoring sistem distribusi guna mengetahui langsung konsekuensi yang timbul akibat pemakaian beban yang bervariasi, perubahan arus beban fasa dan arus netral serta gejala listrik yang terjadi. Bagi kalangan penyedia listrik khususnya PLN sangat diperlukan agar dapat mengontrol mutu listrik yang dihasilkan sedangkan untuk kalangan pengguna listrik, konsumen dapat melakukan kontrol pemakaian sehingga besarnya biaya rekening listrik perbulan dapat diprediksi. Peralatan ini juga sangat dibutuhkan oleh para mahasiswa dalam praktikum di Laboratoium Sistem Tenaga. Arus Netral

ISBN : 1


Dari hasil pengukuran beban sistem distribusi yang ada di PT PLN (Persero) Area Tahuna Rayon Siau khususnya gardu Tarorane sebagaimana tercantum dalam tabel 1 diperoleh data yang menunjukkan bahwa arus netral tertinggi terjadi pada tanggal 30 Juni 2014 sebesar 122 Ampere, dengan beban pada fasa R sebanyak 220 Ampere, fasa S sebesar 128 Ampere dan fasa T sebesar 189 Ampere. Tabel 1. Pengukuran Arus Beban Gardu Tarorane Kode Trafo Induk A B C Induk A B

Fasa R 147 18 119 10 220 110 112

Fasa S 154 17 133 9 128 56 72

Fasa T 177 53 123 1 189 99 90

Netral 112

122 60 62

Beban Seimbang dan Tak Seimbang Pada suatu rangkaian tiga fasa yang seimbang, maka daya adalah tiga kali daya satu fasanya, karena daya pada setiap fasa adalah sama. Suatu beban yang terhubung secara Y, maka tegangan fasa netral (tegangan fasa) adalah: (1) V p = Van = Vbn = Vcn dan jika arus fasa I p untuk beban yang terhubung Y adalah:

I p = I an = I bn = I cn maka daya aktif tiga fasa total adalah: P = 3V p I p cos θ p

(2) (3)

dengan θ p adalah sudut antara tegangan dan arus fasa. Pada hubungan Y dimana V p =

VL 3

dan I p = I L maka diperoleh:

P = 3VL I L cos θ p

(4)

Dengan cara yang sama juga diperoleh: Q = 3VL I L sin θ p

(5)

Sehingga daya voltampere dari beban

S = ( P 2 + Q 2 ) = 3VL I L (6) Pada kondisi beban seimbang (balanced load), arus i a,b,c

ISBN : 2


ia (t ) = I M cos(ω t − θ )

(7)

ib (t ) = I M cos(ω t − θ − 120°)

ic (t ) = I M cos(ω t − θ − 240°)

Tegangan v an (t ) = VM cos(ω t )

vbn (t ) = VM cos(ω t − 120°)

(8)

vcn (t ) = VM cos(ω t − 240°) = VM cos(ω t + 120°)

Sistem seimbang bila :

van (t ) + vbn (t ) + vcn (t ) = 0

(9)

ia (t ) + ib (t ) + ic (t ) = 0

(10)

METODE Dalam penelitian ini, dirancang peralatan monitoring, yang akan mengontrol perubahan komposisi beban yang terjadi pada ketiga fasa yang ada. Seperti nampak ditunjukkan pada gambar 1 (a) yang secara sistem menjelaskan posisi peralatan tersebut pada saluran distribusi tegangan 20 kV dengan sumber utama dari suplai PLN.

(a)

(b)

Gambar 1. Monitoring dalam sistem tenaga (a) dan data beban per fasa (b) Setiap penambahan beban di masing-masing fasa R, S dan T akan di monitor seperti nampak dalam gambar 1 (b) kemudian dibandingkan antara satu dengan yang lain.

ISBN : 3


Gambar 2. Pengukuran Sistem Distribusi 3 fasa 4 kawat Arus yang mengalir pada kawat netral juga di amati terus menerus melalui peralatan monitoring distribusi yang dipasang sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2. Sistem ini beroperasi pada tegangan rendah 220/380 Volt. Beban-beban yang digunakan dapat dilihat pada tabel 2 berupa beban resistif serta induktif yakni lampu pijar (LP), lampu hemat energy (LHE), lampu neon dan power supply dc. Tabel 2. Spesifikasi Beban yang digunakan

Spesifikasi Beban LHE 28 W Jazz LHE 20 W Ekonomat LHE 22 W Philips LHE 9 W Hinomaru LP 100 W Philips LP 75 W Philips Clear LP 25 W Philips Softone LP 25 W Ekonomat LP 15 W Philips LP 5 W Chiyoda LHE 28 W Jazz Neon 10 W Chiyoda Neon Philips LHE 28 W Jazz Power supply dc

Fasa R √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Fasa S

√ √ √

ISBN : 4

Fasa T

√ √

Jumlah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 2 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah


HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 1 menunjukkan bahwa beban tidak seimbang di mana beban menumpuk pada phasa R kemudian phasa T dan paling kecil di phasa S sementara arus netral yang paling kecil terjadi pada tanggal 26 Pebruari 2014 jam 19.19 sebesar 112 Ampere dengan phasa R, S dan T cenderung mendekati seimbang. Data pengukuran lapangan tersebut tidak terlalu berbeda jauh dengan hasil percobaan peralatan Monitoring Sistem Distribusi di Laboratorium Sistem Tenaga Elektro Politeknik Negeri Manado pada hari Selasa, 14 Juni 2016 jam 14.50 seperti nampak pada Gambar 3 dan Gambar 4 yang tertera pada tabel 3.

Gambar 3. Tegangan dan arus fasa R

Gambar 4. Arus netral yang terukur

Tabel 3 menunjukkan bahwa arus netral cenderung semakin besar, ketika beban menjadi tidak seimbang yakni ketika Fasa R dibebani daya 405 Watt,. Fasa S dengan daya 91,4 Watt, Fasa T dengan daya 68,5 Watt arus netral terukur sebesar 1,23 Ampere. Akan tetapi ketika sistem hanya mencatu salah satu beban saja seperti fasa R dengan beban 400 Watt sedang Fasa S dan Fasa T tidak ada beban maka arus netral menjadi 1,48 Ampere atau naik lebih tinggi dari sebelumnya.

Parameter Tegangan (V) Arus (I) Daya Aktif (P) Daya Nyata (S) Daya Reaktif (Q) Faktor daya Arus Netral (I N )

Tabel 3. Hasil pengukuran Beban Distribusi Beban tak seimbang Mendekati Seimbang Fasa R Fasa S Fasa T Fasa R Fasa S Fasa T 216 V 216 V 217 V 217 V 217 V 219 V 1,86 A 0 0 1,87 A 0,422 0,312 400 W 0 0 405 91,4 68,5 400 0 0 400 91,4 68,5 -28,2 0 0 -28,2 -24,8 -1,72 1 0 0 1 1 1 1,48 Ampere 1,23 Ampere

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan pada penelitian adalah: 1. Peralatan monitoring sistem distribusi TR 220/380 volt yang dirancang dapat mendeteksi perubahan beban fasa R, S, T dan arus yang mengalir pada kawat netral.

ISBN : 5


2. Sistem yang seimbang cenderung menyebabkan arus netral menjadi kecil yakni sebesar 1,23 Ampere, akan tetapi ketika beban menjadi tidak seimbang arusnya naik menjadi 1,48 Ampere dan sangat berbahaya bagi transformator distribusi. Saran pada penelitian yaitu: 3. Peralatan monitoring sistem distribusi di Laboratorium Sistem Tenaga ini bisa di kembangkan dengan penambahan judul-judul praktikum, bukan hanya untuk tegangan rendah saja tetapi untuk tegangan menengah dengan kapasitas yang lebih besar. 4. Karena pembebanan beban konsumen berubah setiap waktu maka sangat penting untuk melakukan penataan beban atau rekonfigurasi secara berkala DAFTAR PUSTAKA Chairul G. Irianto, Rudy S dkk. (2009), “ Pemodelan Matematik Transformator Fasa-3 dalam meminimasi Distorsi Harmonisa”, Jurnal Elektronika Universitas Trisakti, Vol. 9, No.1. Julianus G. Daud. (2006), “ Estimasi Pengurangan Susut Energi pada Saluran Distribusi 20 kV Penyulang Barata menggunakan Filter Harmonik”. Prosiding Seminar Nasional dan Workshop Energy Security ITS Surabaya. Julianus G. Daud. Ontoseno Penangsang. (2007), “Estimasi Pengurangan Susut Energi Saluran Distribusi menggunakan High Pass Filter”, Prosiding Seminar Nasional XIII – FTI ITS Surabaya. Julianus G. Daud, Ontoseno Penangsang, Mochamad Ashari. (2008), “Estimasi Pengurangan Susut Distribusi Menggunakan Kombinasi Rekonfigurasi dengan Algoritma Ant Colony dan Pemasangan Filter Harmonik”, Tesis FTI Teknik Elektro ITS Surabaya. Murat Dilek. (2001), Integrated Design of Electrical Distribution Systems : Phase Balancing and Phase Prediction Case Studies, Dissertation., Virginia, USA. W. Mack Grady, Surya Santoso. (2001), Understanding Power System Harmonics. University of Texas. Wiwied P Perdana, Rini Nur Hasanah, Harry S. Dachlan. (2009), “ Evaluasi Keandalan Sistem Tenaga Listrik pada Jaringan Distribusi Primer tipe Radial Gardu induk Blimbing”, Jurnal EECCIS Vol. III No. 1

ISBN : 6

380 VOLT DI LABORATORIUM SISTEM TENAGA ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MANADO

Recommend Documents