TUGAS AKHIR STUDI EFISIENSI TRANSFORMATOR DAYA DI GARDU INDUK PAYAGELI PT. PLN (PERSERO)

TUGAS AKHIR

STUDI EFISIENSI TRANSFORMATOR DAYA DI GARDU INDUK PAYAGELI PT. PLN (PERSERO)

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

Oleh : ICHSANUDDIN HAKIM NIM : 060422016

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2010

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Efisiensi transformator merupakan perbandingan antara output (daya keluaran) dengan input (daya masukan). Besar kecilnya efisiensi yang dihasilkan oleh transformator dapat dipengaruhi oleh besar kecilnya pembebanan, dan juga dipengaruhi oleh rugi-rugi total yang berupa rugi inti dan rugi tembaga, yang terdapat pada transformator. Rugi-rugi pada transformator ini menyebabkan perbedaan daya masukan dan daya keluaran. Semakin besar rugi-rugi yang dihasilkan pada transformator maka akan semakin besar daya yang hilang pada transformator tersebut. Tugas Akhir ini bertujuan untuk mengetahui efisiensi transformator yang terdapat di Gardu Induk Payageli milik PT.PLN (Persero).

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR Dengan segala kerendahan hati penulis memanjatkan Puji dan Syukur penulis kepada ALLAH SWT, Tuhan Yang Maha Esa karena atas Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul: “Studi Efisiensi Transformator Daya di Gardu Induk Payageli PT.PLN (Persero)” Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi di Jurusan Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara, guna memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro. Penulis menyadari dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini banyak kendalakendala yang dihadapi, namun atas saran, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Karena itu penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Prof. DR. Ir. Usman S. Baafai, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku sekretaris Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. Arman Sani, selaku dosen wali. 4. Bapak Ir. Syarifuddin Siregar, selaku dosen pembimbing dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 5. Seluruh pegawai jurusan Teknik Elektro yang telah banyak membantu. 6. Bapak Elikson, Bang Reno, dan Bang Faisal, terima kasih untuk data- data transformatornya. 7. Triwahyu Dipasari, yang selalu memberi semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Universitas Sumatera Utara

8. Sabjan, Indah, Wiltomart, Mancon, Feri, yang terus bersemangat untuk tugas akhirnya. 9. Seluruh teman–teman seperjuangan di Jurusan Teknik Elektro Program Pendidikan Sarjana Ekstension 2006. 10. Pihak-pihak lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu baik langsung maupun tidak langsung. Penulis juga mengucapkan terima kasih dan penghormatan yang setinggitingginya kepada Ayahanda H. Abdul Rachman dan Ibunda Hj. Siti Salamah yang dengan cinta dan kasih sayangnya telah banyak berkorban dalam membesarkan dan membimbing penulis hingga saat ini. Akhir kata, sebagai hamba Allah, saya menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna baik secara teknik maupun bahasa. Dalam hal ini penulis menerima setiap saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan dan mempertinggi mutu tugas akhir ini. Besar aharapan kami tugas akhir ini dapat memberikan sumbangsih yang bermanfaat bagi pembaca dan almamater tercinta.

Medan,

November 2010

Penulis

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ................................................................................ i DAFTAR ISI ............................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR................................................................................... vi DAFTAR TABEL ....................................................................................... vii BAB I. PENDAHULUAN ........................................................................... 1 1.1. Latar Belakang .................................................................................. 1 1.2. Tujuan Penulisan .............................................................................. 2 1.3. Batasan Masalah .............................................................................. 2 1.4. Metodologi Penulisan ...................................................................... 3 1.5. Sistematika Penulisan ....................................................................... 3

BAB II. DASAR TEORI .............................................................................. 5 2.1. Umum .............................................................................................. 5 2.2. Prinsip Kerja Transformator ............................................................ 7 2.2.1 Transformator Tanpa Beban ................................................... 8 2.2.2 Transformator Dengan Beban .................................................. 10 2.3 Konstruksi Transformator.................................................................. 11 2.3.1 Inti Besi .................................................................................... 12 2.3.2 Kumparan Transformator (Winding) ......................................... 12 2.3.3 Minyak Transformator .............................................................. 13 2.3.4 Bushing .................................................................................... 14 2.3.5 Tangki Konservator .................................................................. 14 2.3.6 Pendingin ................................................................................. 16 2.3.7 Tap Changer (On Load Tap Changer) ...................................... 17 2.3.8 NGR (Neutral Grounding Resistant)........................................ 19 2.3.9 Peralatan Indikator.................................................................... 20 2.3.8.1 Termometer ............................................................... 20 2.3.8.2 Peralatan Proteksi Transformator ............................... 20 2.4 Rugi-rugi Transformator ................................................................... 20 2.4.1 Rugi Tembaga (P CU )................................................................. 21

Universitas Sumatera Utara

2.4.2 Rugi Besi (P i ) ........................................................................... 21 2.5 Efisiensi Transformator ..................................................................... 22 2.6 Transformator Tiga Fasa ................................................................... 24 2.6.1 Hubungan Belitan Transformator Tiga Fasa .............................. 25 2.6.1.1 Hubungan Bintang ..................................................... 25 2.6.1.2 Hubunga Delta ........................................................... 26 2.6.1.3 Hubunga Zig-Zag ....................................................... 27

BAB III. KEADAAN UMUM...................................................................... 28 3.1 Transformator di GI Payageli ............................................................. 28 3.1.1 Transformator Daya 1 (TD 1) .................................................... 28 3.1.2 Transformator Daya 3 ( TD 3) ................................................... 30 3.2 Data Pembebanan Transformator Daya 1............................................... 31 3.2.1 Data Pembebanan Tertinggi Siang ............................................. 31 3.2.2 Data Pembebanan Tertinggi Malam ........................................... 32 3.2.3 Data Pembebanan Terendah Siang ............................................. 32 3.2.4 Data Pembebanan Terendah Malam ........................................... 33 3.3 Data Pembebanan Transformator Daya 3............................................ 33 3.3.1 Data Pembebanan Tertinggi Siang ............................................. 33 3.3.2 Data Pembebanan Tertinggi Malam ........................................... 34 3.3.3 Data Pembebanan Terendah Siang ............................................. 34 3.3.4 Data Pembebanan Terendah Malam ........................................... 35

BAB IV. PEMBAHASAN .......................................................... 36 4.1 Pembebanan .................................................................... 36 4.1.1 Daya Semu ................................................................................ 36 4.1.2 Rugi Inti (P i ) ............................................................................. 37 4.1.3 Rugi Tembaga ........................................................................... 37 4.1.4 Pembebanan dan Efisiensi Transformator Daya (TD1) .............. 38 4.1.4.1 Data Pembebanan Tertinggi Siang ............................... 38 4.1.4.2 Data Pembebanan Tertinggi Malam ............................ 39 4.1.4.3 Data Pembebanan Terendah Siang .............................. 39

Universitas Sumatera Utara

4.1.4.4 Data Pembebanan Terendah Malam ............................ 40 4.1.5 Pembebanan dan Efisiensi Transformator Daya (TD3) .............. 40 4.1.5.1 Data Pembebanan Tertinggi Siang ............................... 40 4.1.5.2 Data Pembebanan Tertinggi Malam ............................ 41 4.1.5.3 Data Pembebanan Terendah Siang .............................. 41 4.1.5.4 Data Pembebanan Terendah Malam ............................ 42 4.2 Analisa ........................................................................... 42 4.2.1 Perbandingan Daya Saat Pembebanan Terhadap Efisiensi Transformator ......................................................................... 43 4.2.2 Perbandingan Daya Saat PembebananTerhadap Rugi Transformator .......................................................................... 45

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................ 48 5.1 Kesimpulan..................................................................... 48 5.2 Saran ............................................................................. 48

DAFTAR PUSTAKA ................................................................... 49

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Transformator…………………...…………………………… 6

Gambar 2.2

Rangkaian Pengganti Transformator.......……………………. 7

Gambar 2.3

Rangkaian Ekivalen Transformator….....……………………. 8

Gambar 2.4

Rangkaian Ekivalen Transformator dari Sisi Primer...………. 8

Gambar 2.5

Transformator Tanpa Beban…………………………………. 8

Gambar 2.6

Transformator Berbeban…………………..…………………. 10

Gambar 2.7a Tipe Inti (Core Type)…………...……………………………. 11 Gambar 2.7b Tipe Cangkang (Shell Type)….……….……………………...

11

Gambar 2.8

Inti Besi……………………...……………………………….. 12

Gambar 2.9

Kumparan Fasa R-S-T……………………………………….. 13

Gambar 2.10 Bushing…………………………...………………………….. 14 Gambar 2.11 Konservator Minyak Transformator..………………………... 15 Gambar 2.12 Silicagel………………………………………………………. 15 Gambar 2.13 Konstruksi Konservator dengan rubber bag.………………… 16 Gambar 2.14 OLTC Pada Transformator…………………...…………….... 18 Gambar 2.15 Neutral Grounding Resistance (NGR)……...………………... 19 Gambar 2.16 Transformator Hubungan Bintang 3 Fasa .…………………... 26 Gambar 2.17 Transformator Hubungan Delta 3 Fasa ………...…………....

27

Gambar 3.1

Transformator Daya 1...……………………………………… 29

Gambar 3.2

Transformator Daya 3…..……………………………………. 31

Gambar 4.1

Perbandingan Daya Saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD1........................................................................................... 43

Gambar 4.2

Perbandingan Daya Saat Pembebanan Terhadap Efisiensi TD3..……………………......................................................... 44

Gambar 4.3

Perbandingan Daya Saat Pembebanan Terhadap Rugi TD1..... 45

Gambar 4.4

Perbandingan Daya Saat Pembebanan Terhadap Rugi TD3..... 46

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

Batasan nilai parameter minyak isolasi……….……………… 13

Tabel 2.2

Macam-macam pendingin pada transformator………………. 17

Tabel 3.1

Pembebanan Tertinggi Siang TD1..……..…………………… 31

Tabel 3.2

Pembebanan Tertinggi Malam TD1.…………………………. 32

Tabel 3.3

Pembebanan Terendah Siang TD 1...….……………………... 32

Tabel 3.4

Pembebanan Terendah Malam TD1…...…………………….. 33

Tabel 3.5

Pembebanan Tertinggi Siang TD 3….……………………….. 33

Tabel 3.6

Pembebanan Tertinggi Malam TD 3...……………………….. 34

Tabel 3.7

Pembebanan Terendah Siang TD 3…………………………... 34

Tabel 3.8

Pembebanan Terendah Malam TD 3………………………… 35

Tabel 4.1

Pembebanan Tertinggi Siang TD1..……..…………………… 38

Tabel 4.2

Pembebanan Tertinggi Malam TD1.…………………………. 39

Tabel 4.3

Pembebanan Terendah Siang TD 1...….……………………... 39

Tabel 4.4

Pembebanan Terendah Malam TD1…...…………………….. 40

Tabel 4.5

Pembebanan Tertinggi Siang TD 3….……………………….. 40

Tabel 4.6

Pembebanan Tertinggi Malam TD 3...……………………….. 41

Tabel 4.7

Pembebanan Terendah Siang TD 3…………………………... 41

Tabel 4.8

Pembebanan Terendah Malam TD 3………………………… 42

Universitas Sumatera Utara