STUDI ANALISIS GANGGUAN GARDU TRAFO DISTRIBUSI PADA SALURAN DISTRIBUSI 20 KV DI PLN CABANG MEDAN
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana ( S-1 ) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh :
HANS TUA M. SINAGA NIM : 050402104
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Gardu Trafo Distribusi merupakan peralatan yang vital dalam sistem distribusi tenaga listrik. Gardu trafo distribusi yang terpasang pada saluran tegangan menengah sering mengalami gangguan yang dapat mengakibatkan kerusakan trafo dan terputusnya penyaluran tenaga listrik ke pemakai listrik. Gangguan yang sering terjadi adalah gangguan akibat beban lebih, gangguan akibat sambaran petir, gangguan akibat kegagalan minyak trafo, gangguan akibat packing bocor dan gangguan yang penyebabnya tidak diketahui. Setelah dilakukan studi kasus pada saluran distribusi 20 kV PT. PLN ( Persero ) cabang Medan, gangguan yang paling banyak terjadi selama tahun 2010 adalah gangguan akibat beban lebih, yaitu sebanyak 141 gangguan ( 38,84 % ).
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala pujian, hormat, dan syukur bagi Tuhan Yesus Kristus yang telah memberkati dan memberi kekuatan serta hikmad kepada penulis untuk menyelesaikan masa studi dan mengerjakan Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan untuk memenuhi syarat kurikulum Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dalam menyelesaikan Program Studi Strata Satu (S-1). Adapun judul Tugas Akhir ini adalah : “ Studi Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi pada Saluran Distribusi 20 kV di PT. PLN Cabang Medan ” Selama masa kuliah hingga penulisan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan banyak bimbingan, motivasi, dan dukungan baik moril maupun materi dari berbagai pihak. Sehingga dengan rasa syukur dan rendah hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Orang tua tercinta J. Sinaga dan S. T. Manurung, abang dan adik tersayang Evan M.M. Sinaga, ST dan Nova A. Sinaga, Amd yang selalu memberi semangat, perhatian, dana telebih doa-doanya yang tak henti-hentinya. 2. Bapak Ir. Syahrawardi selaku dosen pembimbing penulis yang banyak membantu dan memberi masukan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, Msi selaku Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Rahmat Fauzi, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
5. Bapak Soeharwinto, ST.MT selaku dosen wali penulis yang telah membantu penulis dari awal perkuliahan hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini. 6. Seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 7. Teman-teman KTB ”Son of God” (B’Ricky, K’Hanna, Markam, Jon, Daniel) dan adik-adik KK (Desi, Eva, Syalom) atas dukungan semangat dan doa-doanya. 8. Sahabat-sahabatku (Fenny, Yoland, Anne, Roy Hakim) untuk perhatian dan doa-doanya. 9. Majelis ( Ibu Gloria Balle, Ibu Rita Gultom) dan semua teman-teman Tim Pelayan Chapel Oikumene USU yang banyak memberi dukungan doa dan inspirasi. 10. Seluruh teman-teman sepelayanan di UKM KMK USU UP FMIPA. 11. Teman-teman teknik elektro terutama angkatan 2005, Windy, Marhon, Erisa, Herman, Tommi, dan semua teman-teman yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu. 12. Teman-teman satu kos Saymara (Muchtar, Ombun, Anto Sinaga, Roy, Delmar, Hotlan, Ridwan, Deni, Pargo, Heri, Herdi, dll). 13. Pihak PT. PLN (Persero) Cabang Medan, Pak Ferry, Pak Suwito, Pak Simatupang,
Pak
Heru
yang
banyak
membantu
penulis
dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini. 14. Yang terkasih Ruth Princes J. Pardede yang selalu ada mendukung, menemani dan berdoa dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
Universitas Sumatera Utara
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini. Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dan menambah pengetahuan kita semua. Terimakasih.
Medan, Juni 2011 Penulis
Hans Tua M. Sinaga 05 0402 104
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Abstrak ………………………………………………………………………
i
Kata Pengantar ………………………………………………………………
ii
Daftar Isi …………………………………………………………………….
v
Daftar Gambar ................................................................................................
viii
Daftar Tabel ...................................................................................................
ix
BAB I
BAB II
: PENDAHULUAN I.1
Latar Belakang .......................................................................
1
I.2
Tujuan dan Manfaat Penelitian ..............................................
2
I.3
Batasan Masalah ....................................................................
2
I.4
Metodologi Penelitian ...........................................................
2
I.5
Sistematika Penulisan ............................................................
3
: GARDU TRAFO DISTRIBUSI II.1
Umum ....................................................................................
5
II.2
Transformator Distribusi .......................................................
6
II.2.1 Konstruksi Transformator ..........................................
8
II.2.2 Prinsip Kerja Transformator ......................................
9
II.2.3 Inti Transfomator .......................................................
10
II.2.4 Minyak Transformator ...............................................
11
II.2.5 Bushing Transformator ..............................................
12
II.2.6 Sistem Pendingin Transfomator .................................
13
Universitas Sumatera Utara
II.3
Gangguan pada Gardu Trafo Distribusi .................................
13
II.3.1 Gangguan Sambaran Petir ..........................................
13
II.3.2 Gangguan Hubung Singkat .........................................
15
II.3.3 Gangguan Kegagalan Minyak Transformator ............
16
Proteksi pada Gardu Trafo Distribusi .....................................
18
II.4.1 Fuse .............................................................................
18
II.4.2 Lightning Arrester .......................................................
18
II.5
Pembumian ( Grounding ) ......................................................
20
II.6
Tiang .......................................................................................
21
II.4
BAB III
BAB IV
: JARINGAN DISTRIBUSI 20 kV III.1 Umum .....................................................................................
22
III.2 Sistem Radial ..........................................................................
23
III.3 Sistem Loop ............................................................................
23
: ANALISIS GANGGUAN PADA GARDU TRAFO DISTRIBUSI IV.1 Umum ....................................................................................
25
IV.2 Data Teknis ............................................................................
26
IV.3 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Beban Lebih ......................................................................................
31
IV.3.1 Penyebab Gangguan .................................................
32
IV.3.2 Akibat Gangguan ......................................................
32
IV.3.3 Solusi ........................................................................
32
Universitas Sumatera Utara
IV.4 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Packing Bocor ......................................................................................
32
IV.4.1 Penyebab Gangguan ..................................................
33
IV.4.2 Akibat Gangguan .......................................................
33
IV.4.3 Solusi .........................................................................
34
IV.5 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Sambaran Petir .........................................................................................
34
IV.5.1 Penyebab Gangguan ..................................................
35
IV.5.2 Akibat Gangguan .......................................................
37
IV.5.3 Solusi .........................................................................
37
IV.6 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Kegagalan Minyak Trafo ..........................................................................
38
IV.6.1 Penyebab Gangguan ..................................................
39
IV.6.2 Akibat Gangguan ......................................................
39
IV.6.3 Solusi ........................................................................
39
IV.7 Analisis Gangguan Gardu Trafo Distribusi yang Sumber Gangguannya Tidak Diketahui ..............................................
BAB V
40
: KESIMPULAN DAN SARAN V.1
Kesimpulan ............................................................................
41
V.2
Saran ......................................................................................
41
Daftar Pustaka ...............................................................................................
42
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gardu Trafo Distribusi ..........................................................
6
Gambar 2.2
Konstruksi Dasar Transformator ...........................................
8
Gambar 2.3
Inti Transformator .................................................................
11
Gambar 2.4
Konstruksi Suatu Bushing Sederhana ...................................
12
Gambar 2.5
Spesifikasi Gelombang Petir .................................................
14
Gambar 2.6
Lightning Arrester Jenis Katub .............................................
20
Gambar 3.1
Sistem Radial ........................................................................
23
Gambar 3.2
Sistem Loop ..........................................................................
24
Gambar 4.1
Grafik Jumlah Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Beban Lebih ..........................................................................
Gambar 4.2
Grafik Jumlah Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Packing Bocor .......................................................................
Gambar 4.3
31
33
Grafik Jumlah Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Sambaran Petir ......................................................................
34
Gambar 4.4
Sambaran Petir yang Mengenai Gardu Trafo Distribusi .......
35
Gambar 4.5
Sambaran Petir yang dialihkan oleh Lightning Arrester .......
36
Gambar 4.6
Sambaran Petir yang Gagal Dialihkan oleh Lightning Arrester .................................................................................
Gambar 4.7
36
Grafik Jumlah Gangguan Gardu Trafo Distribusi Akibat Kegagalan Minyak Trafo ......................................................
38
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Data Gangguan Gardu Trafo Distribusi di Medan Tahun 2010 .........................................................................
Tabel 4.2
26
Data Gangguan Gardu Trafo Distribusi per Bulan di Medan Tahun 2010 .........................................................
26
Universitas Sumatera Utara
