DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

TUGAS AKHIR STUDI TENTANG KUALITAS KINERJA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI DALAM MELAYANI BEBAN DENGAN REGULASI TEGANGAN DAN EFISIENSI SEBAGAI PARAMETER (Aplikasi Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota)

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

OLEH :

SUTRISNO PURBA NIM : 04 0402 062

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

Universitas Sumatera Utara

STUDI TENTANG KUALITAS KINERJA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI DALAM MELAYANI BEBAN DENGAN REGULASI TEGANGAN DAN EFISIENSI SEBAGAI PARAMETER (Aplikasi Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota)

OLEH :

SUTRISNO PURBA NIM : 04 0402 062

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro

Disetujui oleh : Dosen Pembimbing

Ir. Satria Ginting NIP. 130 836 676

Diketahui oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU

Ir. Nasrul Abdi, MT NIP. 131 459 554

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008


ABSTRAK Transformator merupakan suatu alat listrik statis yang mampu mengubah tenaga listrik arus bolak balik pada suatu tingkatan tegangan ke tingkat tegangan lain atau dari suatu tingkatan arus ke tingkatan arus lain dengan frekuensi yang sama melalui 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. Salah satu jenis transformator adalah transformator distribusi. Trafo distribusi adalah merupakan suatu komponen yang sangat penting dalam penyaluran tenaga listrik dari gardu distribusi ke konsumen. Rendahnya kualitas daya dan tegangan yang diterima oleh konsumen tidak terlepas dari kualitas kinerja transformator distribusi dalam melayani beban rendah pula. Suatu transformator distribusi yang mempunyai kualitas baik, jika transformator tersebut mempunyai nilai efisiensi yang tinggi dan mempunyai nilai rugi-rugi yang kecil pada saat melayani beban. Semakin besar efisiensi suatu transformator serta rugi-rugi yang ditimbulkannya semakin kecil pada saat melayani beban, maka kualitas transformator tersebut semakin baik dan begitu juga sebaliknya. Regulasi tegangan transformator adalah suatu bentuk kualitas tegangan dari suatu transformator distribusi pada sisi beban. Semakin besar regulasi tegangan dari suatu transformator maka semakin buruklah kualitas tegangan pada sisi beban transformator tersebut dan begitu juga sebaliknya. Sehingga perlu dilakukan perhitungan nilai efisiensi transformator serta regulasi tegangannya untuk mengetahui kulitas kinerja transformator tersebut dalam melanyani beban yang seimbang dan tak seimbang.


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus, Bapa yang ada di surga atas segala kasih karunia, pengetahuan, dan tuntunannya selama Penulis melaksanakan studi hingga terselesaikannya tugas akhir ini Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi Penulis untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatra Utara. Adapun judul tugas akhir ini adalah :

STUDI TENTANG KUALITAS KINERJA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI DALAM MELAYANI BEBAN DENGAN REGULASI TEGANGAN DAN EFISIENSI SEBAGAI PARAMETER

Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, Penulis banyak memperoleh bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan penuh ketulusan hati, Penulis mengucapkan banyak terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua Orangtua tercinta, G Purba dan E br.Marbun yang selalu memberikan dukungan, perhatian, dan doa yang tak henti-hentinya selama hidup Penulis. 2. Abangku Robby Fadly Purba S.P dan Sudianto Purba, kakakku Sulastriani br.Purba, Reni Elpanetti S.Si br.Purba, adekku Sri Oktoria br.Purba dan Renta br.Purba, yang selalu memberikan dukungan dan cinta yang tulus selalu. 3. Bapak Ir. Nasrul Abdi, MT selaku Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik , Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Rahmat Fauzi ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik , Universitas Sumatera Utara.


5. Bapak Ir. Satria Ginting selaku Dosen Pembimbing Penulis yang telah meluangkan waktu dan tempat untuk membimbing dan membantu Penulis menyelesaikan Tugas akhir ini. 6. Bapak Ir. Syarifuddin Siregar selaku Dosen Wali Penulis selama menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera Utara yang juga banyak memberi inspirasi,masukan dan dorongan spiritual kepada Penulis dalam menyelesaikan studi di Departemen Teknik Elektro FT-USU. 7. Bapak Prof.Dr.Ir. Usman Baafai selaku Kepala Laboratorium Elektronika Dasar Departemen Teknik Elektro FT. USU 8. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU 9. Rekan-rekan asisten dan teman-teman di Laboratorium Elektronika Dasar Departemen Teknik Elektro FT. USU, Jeremia, Rozi, Lutfi, dan Yona, B’ Been, B’ Juanda, B’ Wiswa dan B’ Martin CS . 10. Semua rekan – rekan di Fakultas Teknik Elektro USU terutama angkatan 2004 yang telah banyak memberi warna dalam hidup Penulis. 11. Teman terbaik yang selalu di hati, Itok Tity (Puyuk), Itok aNCe (si ’C’), B’Budiman Saragih, Julika, Roy Alfred (si ’Coy’) dan Jeremia Purba (si ’Chev’), semoga Yesus selalu memberkati jalan kita. 12. Teman-teman di UKM KMK UP FT-USU, Jeko, Batara, Ady, Immanuel, Irwanto, Marojahan, Juan Rio dan teman-teman yang lainnya yang tidak dapat penulis sebut satu per satu, yang membantu penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.


13. Kepada adik kelompokku D’Boul, Niko, Atfen dan Ramli yang banyak memberikan dukungan dalam doa. 14. Semua orang yang tidak dapat disebutkan satu persatu, Penulis mengucapkan banyak terima kasih.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermamfaat bagi Pembaca.

Medan, September 2008

Sutrisno Purba NIM. 040402062


DAFTAR ISI Abstrak....................................................................................................................... .....i Kata Pengantar ........................................................................................................... ....ii Daftar Isi .................................................................................................................... ....v Daftar Gambar............................................................................................................ .viii Daftar Tabel ............................................................................................................... ....x

BAB I

PENDAHULUAN

I. 1

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

I. 2

Tujuan Penulisan ................................................................................ ….2

I. 3

Batasan Masalah ................................................................................. ….2

I. 4

Metode Penulisan................................................................................ ….3

I. 5

Sistematika Penulisan ......................................................................... ….4

BAB II

TRANSFORMATOR

II. 1

Umum…………………………………………………………………......5

II. 2.

Konstruksi Transformator……………...………………………………….6

II. 3

Prinsip Kerja Transformator.............................……………………...........8 II.3.1 Keadaan Transformator Tanpa Beban.............................................9 II.3.2 Keadaan Transformator Berbeban.................................................13

II. 4

Rangkaian Ekivalen Transformator.......……………………………........15 II.4.1 Pengukuran Beban Nol..................................................................19 II.4.2 Pengukuran Hubung Singkat.........................................................20

II. 5

Rugi-rugi Pada Transformator..........................……………………….....22


II.5.1 Rugi Tembaga................................................................................22 II.5.2 Rugi Besi........................................................................................22 II. 6

Transformator Tiga Phasa..........................................................................23 II.6.1 Umum............................................................................................23 II.6.2 Konstruksi Transformator Tiga Phasa...........................................23 II.6.3 Hubungan Tiga Phasa Pada Transformator...................................25

II. 7

Sistem Pendingin Transformator...................................………………....32

II. 8

Kegunaan Transformator...........................................................................33

BAB III

TINJAUAN TENTANG TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

III. 1 Umum…………………………………………………………………....34 III. 2 Sistem Tiga Phasa...............................……………………………….......36 III. 2.1 Sistem Hubungan Wye ( Y ) Dan Delta ( ∆ )......................…….37 III. 2.2 Sistem Hubungan Zig-Zag (Z).................................…………….38 III. 2.3 Beban Seimbang Terhubung Wye ( Y )…...…………………….39 III. 2.4 Beban Tidak Seimbang Terhubung Wye (Y )....……………......40 III. 3 Daya Dalam Sistem Tiga Phasa...........................................................…..41 III. 4 Transformator Distribusi........……………………………………………42 III. 4.1 Spesifikasi Umum Tegangan Primer Trafo Distribusi.........…….44 III. 4.2 Spesifikasi Umum Tegangan Sekunder Trafo Distribusi……….44 III. 4.3 Spesifikasi Umum Tegangan Penyadapan Trafo Distribusi.........45 III. 4.4 Spesifikasi Umum Daya Pengenal Trafo Distribusi.....................45 III. 4.5 Spesifikasi Umum Rugi-rugi Trafo Distribusi..............................46


III. 5 Klasifikasi Beban Transformator Distribusi......………………………....47 III. 6 Losses Pada Saluran Transformator Distribusi..………………………....49 III.6.1 Losses Pada Penghantar Phasa.......................................................49 III.6.2 Losses Akibat Beban Tidak Seimbang..........................................50 III.6.3 Losses Pada Sambungan Tidak Baik.............................................50 III. 7 Regulasi Tegangan Transformator Distribusi......................................…..51 III. 8 Efisiensi Transformator Distribusi.............................……………………52

BAB IV

STUDI TENTANG KUALITAS KINERJA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI DALAM MELAYANI BEBAN IV. 1 Umum......................................................................................…..54 IV.2

Persamaan Yang Digunakan Dalam Perhitungan..................…....55 IV.2.1 Perhitungan Persentase Beban Yang Dilayani...................55 IV.2.2 Perhitungan Regulasi Tegangan Transformator................55 IV.2.3 Penyaluran Daya Pada Transformator...............................55 IV.2.4 Losses Yang Terjadi Pada Jaringan Distribusi..................56 IV.2.5 Perhitungan Nilai Efisiensi Transformator........................56

IV. 3 Metode Pengambilan Data Transformator Distribusi..…………..57 IV. 4 Data Hasil Ukur Beban Transformator Distribusi 160 KVA….....57 IV. 5 Analisa Data................................................……………………...63 BAB V

PENUTUP Kesimpulan…………………………………………………………..…..73

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………………..….74 LAMPIRAN


DAFTAR GAMBAR

Gambar

Halaman

Gambar 2.1

Konstruksi transformator tipe inti (core form).............................. ..............7

Gambar 2.2

Konstruksi lempengan logam inti trafo bentuk L dan U ............... ..............7

Gambar 2.3

Transformator tipe cangkang (shell form) .................................... ..............8

Gambar 2.4

Konstruksi lempengan logam inti trafo bentuk E, I dan F............. ..............8

Gambar 2.5

Transformator dalam keadaan tanpa beban ................................. ............10

Gambar 2.6

Rangkaian ekivalen transformator dalam keadaan tanpa beban ... ............10

Gambar 2.7

Gambar vektor transformator dalam keadaan tanpa beban ........... ............10

Gambar 2.8

Gambar gelombang Io tertinggal 90o dari V1 ............................. ............11

Gambar 2.9

Gambar gelombang sin (ωt-90o) tertinggal 90o dari Φ…………………..12

Gambar 2.10 Transformator dalam keadaan berbeban....................................... ............14 Gambar 2.11 Rangkaian ekivalen transformator dalam keadaan berbeban……………..14 Gambar 2.12 Rangkaian transformator ideal....................................................................16 Gambar 2.13 Diagram vektor model rangkaian ekivalen transformator ideal .... ............16 Gambar 2.14 Gambar rangkaian ekivalen transformator..................................................17 Gambar 2.15 Penyedehanaan rangkaian ekivalen transformator ........................ ............18 Gambar 2.16 Diagram vektor parameter sekunder pada rangkaian primer……………..18 Gambar 2.17 Hasil akhir penyederhanaan rangkaian ekivalen trafo .................. ............19 Gambar 2.18 Rangkaian pengukuran beban nol ................................................ ............19 Gambar 2.19 Rangkaian pengukuran hubung singkat........................................ ............21 Gambar 2.20 Rangkaian ekivalen pengukuran hubung singkat.......................... ............21


Gambar 2.21 Blok diagram rugi-rugi pada transformator .................................. ............22 Gambar 2.22 Konstruksi trafo tiga phasa tipe inti ............................................. ............24 Gambar 2.23 Transformator tiga phasa tipe cangkang ....................................... ............24 Gambar 2.24 Transformator hubungan - Y ....................................................... ............26 Gambar 2.25 Transformator hubungan - ∆ ........................................................ ............27 Gambar 2.26 Transformator hubungan YY ....................................................... ............28 Gambar 2.27 Transformator hubungan Y∆ ....................................................... ............29 Gambar 2.28 Transformator hubungan ∆Y ....................................................... ............30 Gambar 2.29 Transformator hubungan ∆∆ ........................................................ ............31 Gambar 3.1

Gambaran umum distribusi tenaga listrik ..................................... …..…..35

Gambar 3.2

Sistem tiga phasa sebagai sistem tiga phasa tunggal..................... ............36

Gambar 3.3

Bentuk gelombang dalam sistem tiga phasa ................................. ............37

Gambar 3.4

Sistem Hubungan Y dan sistem ∆ ................................................ ............38

Gambar 3.5

Sistem Hubungan Zig-Zag (Z) ..................................................... ............39

Gambar 3.6

Beban tidak seimbang terhubung bintang empat kawat ................ ............40

Gambar 3.7

Transformator Distribusi Tiga Phasa 160 KVA ........................... ............43

Gambar 3.8

Sambungan Kabel ....................................................................... ............50

Gambar 4.1 Kurva Karakteristik Pembebanan Trafo Distribusi LWBP dan WBP..........71 Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Plosses Trafo Distribusi pada WBP dan LWBP............71 Gambar 4.3 Grafik Perbandingan VR Trafo Distribusi pada WBP dan LWBP...……….72 Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Efisiensi Trafo Distribusi Pada WBP dan LWBP......72


DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Nilai Daya Pengenal Transformator Distribusi................................................46 Tabel 3.2 Nilai Rugi-rugi Transformator Distribusi.........................................................46 Tabel 3.3 Klasifikasi Beban Pelanggan Listrik PLN........................................................47 Tabel 4.1 Spesifikasi Umum Transformator Distribusi 160 KVA ..................... ………58 Tabel 4.2 Data Hasil Ukur Beban Transformator Distribusi 160 KVA………………...59 Rayon Medan Kota Lewat Waktu Beban Puncak ( LWBP ) Tabel 4.3 Data Hasil Ukur Beban Transformator Distribusi 160 KVA………………...61 Rayon Medan Kota Waktu Beban Puncak ( WBP ) Tabel 4.4 Analisa Data Hasil Ukur Beban Transformator Distribusi 160 KVA…...…...65 Rayon Medan Kota Lewat Waktu Beban Puncak ( LWBP ) Tabel 4.5 Analisa Data Hasil Ukur Beban Transformator Distribusi 160 KVA…...…...69 Rayon Medan Kota Waktu Beban Puncak ( WBP )


DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

Recommend Documents