8/16/2019 Pembebanan Transformator
1/41
34
BAB III
TINJAUAN TENTANG TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
III.1 UMUM
Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama : pusat pembangkit
listrik, saluran transmisi , dan sistem distribusi. Pemakaian energi yang diberikan kepada
para pelanggan bukanlah menjadi tanggung jawab PLN. Suatu sistem distribusi yang
menghubungkan semua beban terjadi pada stasiun pembantu atau substation, dimana
dilaksanakan transformasi tegangan.
Pada jaringan distribusi, beban-beban yang terpasang ke sistem melalui
transformator distribusi direncanakan memilki suatu beban yang setimbang. Tetapi pada
kenyataannya, dalam jaringan distribusi beban yang terpasang kepada konsumen pada
umumnya adalah beban satu phasa. Hal seperti inilah yang dapat menimbulkan sistem
distribusi tiga phasa yang tidak setimbang. Akibat adanya beban tidak setimbang ini,
maka besarnya arus tiap phasa tidak sama sehingga berdampak terhadap daya keluaran
dari transformator tersebut yang akan mempengaruhi kemampuan transformator tersebut
dalam melayani bebannya.
Pada umumnya pusat pembangkit tenaga listrik berada jauh dari pengguna tenaga
listrik. Untuk mentransmisikan tenaga listrik dari pembangkit ini, maka diperlukan
penggunaan tegangan tinggi 150 kV atau tegangan ekstra tinggi 500 kV . Setelah saluran
transmisi mendekati pusat pemakaian tenaga listrik, yang dapat merupakan suatu daerah
industri atau suatu kota, tegangan melalui gardu induk diturunkan menjadi tegangan
menengah 20 kV .
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
2/41
35
Tegangan menengah dari gardu induk ini melalui saluran distribusi primer untuk
disalurkan ke gardu-gardu distribusi atau pemakai tegangan menengah. Dari saluran
distribusi primer, tegangan menengah diturunkan menjadi tegangan rendah 400/230 V
melalui gardu distribusi. Tegangan rendah dari gardu distribusi disalurkan melalui
saluran tegangan rendah ke komsumen tegangan rendah.
Pembangkit Listrik
Transformator
Penaik
Transformator
Penurun
TM
GI
GI
TT/TET
Ke Pemakai TM Ke GD
GD
TM
TR
kWH meter
Instalasi Pemakai TR
Pembangkit
Saluran Transmisi
Saluran Distribusi
Primer
Saluran Distribusi
Sekunder
Utilisasi
Gambar 3.1. Gambaran umum distribusi tenaga listrik
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
3/41
36
III.2 SISTEM TIGA FASA
Kebanyakan sistem tenaga listrik dibangun dengan sistem tiga fasa. Hal tersebut
didasarkan pada alasan-alasan ekonomi dan kestabilan aliran daya pada beban. Alasan
ekonomi dikarenakan dengan sistem tiga fasa, penggunaan penghantar untuk transmisi
menjadi lebih sedikit. Sedangkan alasan kestabilan dikarenakan pada sistem tiga fasa
daya mengalir sebagai layaknya tiga buah sistem fasa tunggal, sehingga untuk peralatan
dengan catu tiga fasa, daya sistem akan lebih stabil bila dibandingkan dengan peralatan
sistem satu fasa.
Sistem tiga fasa atau sistem fasa banyak lainnya secara umum akan memunculkan
sistem yang lebih kompleks, akan tetapi secara prinsip untuk analisa sistem tetap mudah
dilaksanakan. Sistem tiga fasa dapat digambarkan dengan suatu sistem yang terdiri dari
tiga sistem fasa tunggal, sebagai berikut :
+
-
+ +
--
VR VS
VT+ + +
- - -
3
2π j
Ve32π
j
Ve−
V
Gambar 3.2 Sistem tiga fasa sebagai tiga sistem fasa tunggal
t V V R ω cos= ......................................................................... (3.1)
+=3
2cos
π ω t V V S ............................................................. (3.2)
−=
3
2cos
π ω t V V T ............................................................. (3.3)
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
4/41
37
Sedangkan bentuk gelombang dari sistem tiga fasa yang merupakan fungsi waktu
ditunjukkan pada gambar berikut :
VR
VS
VT
VP
-VP
0,5
-0,5
Gambar 3.3 Bentuk gelombang pada sistem tiga fasa
Pada Gambar 3.3 tampak bahwa antara tegangan fasa satu dengan fasa yang
lainnya mempunyai perbedaan sudut fasa sebesar 120o atau 2π/3. Pada umumnya fasa
dengan sudut fasa 0o disebut sebagai sebagi fasa R, fasa dengan sudut fasa 120
o disebut
sebagai fasa S dan fasa dengan sudut fasa 240o disebut sebagai fasa T . Perbedaan sudut
fasa tersebut pada pembangkit dimulai dari adanya kumparan yang masing-masing
tersebar secara terpisah dengan jarak 120o
.
III.2.1 Sistem Hubungan Wye (Y) dan Delta ( )
Sistem Y merupakan sistem sambungan pada sistem tiga fasa yang menggunakan
empat kawat, yaitu fasa R, S , T dan N . Sistem sambungan tersebut akan menyerupai huruf
Y yang memiliki empat titik sambungan, yaitu pada ujung-ujung huruf dan pada titk
petemuan antara tiga garis pembentuk huruf. Sistem Y dapat dapat dilihat seperti pada
Gambar 3.4(a) berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
5/41
38
ZT
ZR ZS
R S
T
(a)
ZTR
R
ST
ZRS
ZST
(b)
Gambar 3.4 Sistem Hubungan Y dan sistem ∆
Sistem hubungan atau sambungan Y sering juga disebut sebagai hubungan
bintang. Sedangkan pada sistem yang lain yang disebut sebagai sistem ∆, hanya
menggunakan phasa R, S, dan T untuk hubungan dari sumber ke beban, sebagaimana
Gambar 3.4(b) di atas. Tegangan efektif antara phasa umumnya adalah 380 V dan
tegangan efektif phasa dengan netral adalah 220 V .
III.2.2 Sistem Hubungan Zig-Zag (Z)
Hubungan zig-zag adalah hubungan bintang dari kumparan-kumparan phasa suatu
transformator phasa banyak, dimana tiap kumparan phasa dibentuk dari bagian-bagian
yang mempunyai tegangan imbas yang phasanya bergeser. Pada sistem ini juga hanya
menggunakan phasa R, S, dan T . Sistem hubungan zig-zag dapat dilihat pada Gambar
3.5 berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
6/41
39
ZR
R TS
ZS ZT
ISIR IT
Gambar 3.5 Sistem Hubungan Zig-Zag (Z)
III.2.3 Beban Seimbang Terhubung Wye (Y)
Untuk sumber beban yang tersambung bintang ( star ) atau Y, hubungan antara
besaran listriknya adalah sebagai berikut :
3
line star
V V = (Volt) ....................................................................... (3.4)
line star I I = (Amp) ........................................................................ (3.5)
line
line
star
star
star I
V
I
V Z
3== (Ohm) ...................................................... (3.6)
star line
star
line
lineline star star star Z I
Z
V I V I V S ××==×=××= 2
2
333 ........ (3.7)
ϕ cosS P = (Watt) ...................................................................... (3.8)
ϕ sinS Q = .................................................................................. (3.9)
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
7/41
40
III.2.4 Beban Tidak Seimbang Terhubung Wye (Y)
Pada sistem ini masing-masing fasa akan mengalirkan arus yang tak seimbang
menuju netral (pada sistem empat kawat). Sehingga arus netral merupakan penjumlahan
secara vektor arus yang mengalir dari masing-masing fasa.
R
S
T
N
IR
IS
IT
Gambar 3.6 Beban tidak seimbang terhubung bintang empat kawat
R
RN
R Z
V I = (Amp) ................................................................. (3.10)
S
SN S
Z
V I = (Amp) .................................................................. (3.11)
T
TN T
Z
V I = (Amp) .................................................................. (3.12)
T S R N I I I I ++= (Amp) ...................................................... (3.13)
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
8/41
41
III.3 DAYA DALAM SISTEM TIGA PHASA
Daya sesaat pada suatu sumber sinusoida satu phasa juga berbentuk sinusoida
dengan frekwensi dua kali frekwensi sumbernya. Maka :
( )θ ϖ θ −−= t CosVI CosVI P 2 (Watt)……………………………(3.14)
Persamaan 3.14 di atas dapat diterapkan pada setiap phasa dalam suatu sistem tiga
phasa seimbang. Satu-satunya perubahan yang diperlukan adalah adanya pergeseran
phasa 120o
( )θ ϖ θ −−= t Cos I V Cos I V P p p p p R
2
di antara phasa-phasanya itu. Sesuai dengan hal tersebut, untuk masing-
masing phasa dapat ditulis :
(Watt)………………..(3.15)
( )o p p p pS t Cos I V Cos I V P 1202 −−−= θ ϖ θ (Watt)………...(3.16)
( )o p p p pT t Cos I V Cos I V P 2402 −−−= θ ϖ θ (Watt)………...(3.17)
Dengan phasa R dipilih sebagai phasa acuan, V p dan I p
( ) ( ) ( )[ ])18.3....(......................................................................)(3
2402120223
Watt Cos I V P
t Cost Cost Cos I V Cos I V P
P P P P
p p
oo
p p p p
T S R
θ
θ ϖ θ ϖ θ ϖ θ
=
−−+−−+−−=
++=
menyatakan nilai-nilai efektif
tegangan phasa, dan arus phasanya serta θ menyatakan sudut impedansi beban tiga phasa
seimbang yang menyerap daya. Jadi daya sesaat keseluruhannya adalah :
Untuk suatu sistem tiga phasa yang dihubungkan secara Y, maka :
pl V V 3= (Volt) ………………………………………….(3.19)
pl I I = (Amp)...................................................………...(3.20)
Untuk suatu sistem tiga phasa yang dihubungkan secara∆, maka :
pl V V = (Volt)……………………………………..............(3.21)
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
9/41
42
pl I I 3= (Amp)......................................................................(3.22)
Untuk hubungan Y, dengan menggunakan persamaan 3.19 dan 3.20, maka didapatkan :
θ θ Cos I V Cos I
V
P l l l l
333 == (Watt)…………………..(3.23)
Untuk hubungan Δ, dengan menggunakan persamaan 3.21 dan 3.22 maka didapatkan :
θ θ Cos I V Cos I
V P l l l
l 33
3 == (Watt)..……………………(3.24)
Tampak bahwa kedua pernyataan diatas menunjukkan bahwa daya dalam suatu
sistem tiga phasa adalah sama, baik untuk hubungan Y ataupun Δ bila dayanya
dinyatakan dalam besaran- besaran salu r an ( line ). Tetap i p erlu diin g at bahwa θ
menyatakan sudut impedansi beban perphasa dan bukan sudut antara V l dengan Il
Karena arus yang mengalir merupakan arus bolak-balik, maka fluks yang
terbentuk pada inti akan mempunyai arah dan jumlah yang berubah-ubah. Jika arus yang
mengalir berbentuk sinusoidal, maka fluks yang terjadi akan berbentuk sinusoidal pula.
Karena fluks tersebut mengalir melaui inti yang mana pada inti tersebut terdapat belitan
.
III.4 TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
Transformator distribusi yang umum digunakan adalah transformator step-down
20KV/400V. Tegangan fasa ke fasa sistem jaringan tegangan rendah adalah 380 V .
Karena terjadi drop tegangan, maka pada rak tegangan rendah dibuat di atas 380 V agar
tegangan pada ujung penerima tidak lebih kecil dari 380 V .Pada kumparan primer akan
mengalir arus jika kumparan primer dihubungkan ke sumber tegangan bolak-balik,
sehingga pada inti tansformator yang terbuat dari bahan ferromagnet akan terbentuk
sejumlah garis-garis gaya magnet (fluks = φ ).
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
10/41
43
primer dan sekunder, maka pada belitan primer dan sekunder tersebut akan timbul ggl
(gaya gerak listrik) induksi, tetapi arah ggl induksi primer berlawanan dengan arah ggl
induksi sekunder. Sedangkan frekuensi masing-masing tegangan sama dengan frekuensi
sumbernya. Hubungan transformasi tegangan adalah sebagai berikut :
a N
N
E
E ==
2
1
2
1 .................................................................... (3.25)
Dimana : 1 E = ggl induksi di sisi primer (volt )
2 E = ggl induksi di sisi sekunder (volt )
1 N = jumlah belitan sisi primer (turn)
2 N = jumlah belitan sisi sekunder (turn)
a = perbandingan transformasi
Gambar 3.7 Transformator Distribusi Tiga Phasa 160 KVA
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
11/41
44
III.4.1 Spesifikasi Umum Tegangan Primer Transformator Distribusi
Tegangan primer sesuai dengan tegangan nominal sistem pada jaringan tegangan
menengah (JTM) yang berlaku dilingkungan ketenagalistrikan yaitu 6 KV dan 20 KV.
Dengan demikian ada dua macam transformator distribusi yang dibedakan oleh tegangan
primernya, yaitu :
a. Transformator distibusi bertegangan primer 6 KV
b. Transformator distribusi betegangan primer 20 KV
Catatan :
Pada sistem distribusi tiga phasa, 4 kawat, maka transformator phasa
tunggal yang dipasang tentunya mempunyai tegangan pengenal
KV KV 123
20 =
III.4.2 Spesifikasi Umum Tegangan Sekunder Transfomator Distribusi
Tegangan sekunder ditetapkan tanpa disesuaikan dengan tegangan nominal sistem
jaringan tegangan rendah (JTR) yang berlaku dilingkungan PLN (127 V & 220 V untuk
sistem phasa tunggal dan 127/220 V dan 220/380 V untuk sistem tiga phasa), yaitu
133/231 V dan 231/400 V (pada keadaan tanpa beban). Dengan demikian ada empat
macam transformator distribusi yang dibedakan oleh tegangan sekundernya, yaitu :
a. Transformator distribusi bertegangan sekunder 133/231 V
b. Transformator distribusi bertegangan sekunder 231/400 V
c. Transformator distribusi bertegagan sekunder 133/231 V dan 231/400 V yang
dapat digunakan secara serentak (simultan).
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
12/41
45
Catatan :
Bilamana dipakai tidak serentak maka dengan bertegangan sekunder
231/400 V daya transformator tetap 100 % daya pengenal, sedang dengan
tegangan sekunder 133/231 V dayanya hanya 75 % daya pengenal.
d. Transformator distribusi bertegangan sekunder 133/231 V dan 231/400 V
yang digunakan terpisah.
III.4.3 Spesifikasi Umum Penyadapan (Taping) Transformator Distribusi
Ada tiga macam penyadapan tanpa beban (STB), yaitu :
a. Sadapan tanpa beban tiga langkah : 21 ; 20 ; 19 KV
b. Sadapan tanpa beban lima langkah : 22 ; 21 ; 20 ; 19 ; 18 KV
c. Sadapan tanpa beban lima langkah : 21 ; 20,5 ; 20 ; 19,5 ; 19 KV
Penyadapan dilakukan dengan pengubah sadapan (komutator) pada keadaan
tanpa beban pada sisi primer.
Catatan :
Nilai-nilai tegangan sadapan, khususnya penyadapan utama (principle
tapping), adalah nilai-nilai yang bersesuaian dengan besaran-besaran
pengenal (arus, tegangan, daya).
III.4.4 Spesifikasi Umum Daya Pengenal Transformator Distribusi
Nilai-nilai daya pengenal tranformator distribusi yang lebih banyak dipakai dalam
SPLN 8° : 1978 IEC 76 – 1 (1976) seperti pada tabel 3.1, sedang yang bertanda * adalah
nilai-nilai standar transformator distribusi yang dipakai PLN.
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
13/41
46
Tabel 3.1 Nilai Daya Pengenal Transformator Distribusi
KVA KVA KVA
56,3
810
12,516*
20
25*
31,540
50*63
80100*
125160*
200*250*
315*400*
500*630*
800*1000*
1250*1600*
dst
III.4.5 Spesifikasi Umum Rugi-rugi Transformator Distribusi
Berbagai nilai dari rugi-rugi transformator distribusi menurut SPLN 50 tahun
1997 dapat dilihat pada tabel 3.2 berikut ini :
Tabel 3.2 Nilai Rugi-rugi Transformator Distribusi
KVARating
Rugi Besi(Watt)
Rugi Tembaga(Watt)
2550
100160
200315
400680
800
100012501600
115190
320400
550770
9301300
1950
230027003300
7001100
17502000
28503900
46006500
10200
121001500018100
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
14/41
47
III.5 KLASIFIKASI BEBAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
Tujuan utama dari adanya alat transformator distribusi dalam sistem tenaga listrik
adalah untuk mendistribusikan tenaga listrik dari gardu induk ke sejumlah pelanggan atau
konsumen. Pada Tabel 3.3 berikut ini adalah klasifikasi pelanggan listrik yang dilayani
oleh PLN :
Tabel 3.3 Klasifikasi Beban Pelanggan Listrik PLN
Beban Yang Dilayani No Golongan Tarif Batas Daya
TARIF S
( Sosial )
1 S-1 / TR 220 VA
2
3
4
5
6
S-2 / TR
S-2 / TR
S-2 / TR
S-2 / TR
S-2 / TR
450 VA
900 VA
1300 VA
2200 VA
> 2200 VA s/d 200 KVA
S-3 / TM > 200 KVA
TARIF R( Perumahan )
1 R-1 / TR s/d 450 VA
2 R-1 / TR 900 VA
3 R-1 / TR 1300 VA
4 R-1 / TR 2200 VA
5 R-2 / TR > 2200 VA – 6600 VA
6 R-3 / TR > 6600 VA
TARIS B
( Bisnis )
1 B-1 / TR s/d 450 VA
2 B-1 / TR 900 VA
3 B-1 / TR 1300 VA
4 B-1 / TR 2200 VA5 B-2 / TR > 2200 VA s/d 200 KVA
6 B-3 / TM > 200 KVA
1 I-1 / TR s/d 450 VA
2 I-1 / TR 900 VA
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
15/41
48
TARIF I
( Industri )
3 I-1 / TR 1300 VA
4 I-1 / TR 2200 VA
5 I-1 / TR > 2200 VA s/d 14 KVA
6 I-2 / TR > 14 KVA s/d 200 KVA
7 I-3 / TM > 200 KVA
8 I-4 / TT > 30000 KVA
TARIF P
( Perkantoran )
1
2
3
4
5
P-1 / TR
P-1 / TR
P-1 / TR
P-1 / TR
P-1 / TR
s/d 450 VA
900 VA
1300 VA
2200 VA
> 2200 VA s/d 200 KVA
P-2 / TM > 200 KVA
P-3 / TR LPJU
Keterangan :
S = Pelanggan Listrik Sosial
R = Pelanggan Listrik Perumahan
B = Pelanggan Listrik Bisnis
I = Pelanggan Listrik Insdustri
P = Pelanggan Listrik Perkantoran
TR = Tegangan Rendah
TM = Tegangan Menengah
TT = Tegangan Tinggi
LPJU = Lampu Penerangan Jalan Umum
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
16/41
49
III.6 LOSSES PADA SALURAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
Yang dimaksud dengan losses adalah perbandingan antara energi listrik yang
disalurkan ( S P ) dengan energi listrik yang terpakai ( P P ).
%100×−
=S
P S
P
P P Losses ..................................................... (3.26)
III.6.1 Losses Pada Penghantar Fasa
Jika suatu arus mengalir pada suatu penghantar, maka pada penghantar tersebut
akan terjadi rugi-rugi energi menjadi energi panas karena pada penghantar tersebut
terdapat resistansi. Rugi-rugi dengan beban terpusat di ujung dirumuskan :
V ∆ = ( ) l X R I ϕ ϕ sincos + (Volt) .................................. (3.27)
P ∆ = l R I 23 (Watt) ........................................................ (3.28)
Sedangkan jika beban terdistribusi merata di sepanjang saluran, maka rugi-rugi
energi yang timbul adalah :
V ∆ = ( ) l X R I
ϕ ϕ sincos2
2
+
(Volt) ............................ (3.29)
P ∆ = l R I
2
23
(Watt) ................................................... (3.30)
Dengan : I = arus yang mengalir pada penghantar (ampere)
R = tahanan penghantar (ohm/km)
X = reaktansi penghantar (ohm/km)
l = panjang penghantar (km)
ϕ cos = faktor daya beban
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
17/41
50
III.6.2 Losses Akibat Beban Tidak Seimbang
Akibat pembebanan di tiap fasa yang tidak seimbang, maka akan mengalir arus
pada penghantar netral. Jika di hantaran penghantar netral terdapat nilai tahanan dan
dialiri arus, maka penghantar netral akan bertegangan yang menyebabkan tegangan pada
transformator menjadi tidak seimbang.
Arus yang mengalir di sepanjang kawat netral akan menyebabkan rugi-rugi daya
sebesar :
N N R I P 2
=∆ (Watt)............................................................. (3.31)
III.6.3 Losses Pada Sambungan Tidak Baik
Losses ini terjadi karena di sepanjang jaringan tegangan rendah terdapat beberapa
sambungan, antara lain :
1. Sambungan saluran jaringan tegangan rendah dengan kabel NYFGBY.
2. Percabangan saluran jaringan tegangan rendah.
3. Percabangan untuk sambungan pelayanan.
I I
R R
Gambar 3.8 Sambungan kabel
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
18/41
51
Besarnya rugi-rugi daya pada sambungan dirumuskan :
P ∆ = R I 2 .......................................................................... (3.32)
Dimana : P = losses yang timbul pada konektor (watt )
I = arus yang mengalir melalui konektor (ampere)
R = tahanan konektor (ohm)
III.7 REGULASI TEGANGAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
Regulasi tegangan transformator didefinisikan sebagai perubahan pada tegangan
terminal sekunder transformator yang dinyatakan dalam persentase (atau dalam per unit)
terhadap tegangan nominal sekunder pada saat berbeban dengan faktor daya yang dapat
berkurang hingga nol.
Jika V2 adalah tegangan terminal sekunder untuk setiap beban dan E2
Sekunder Nomiinal Tegangan
V E V R
22 −=
adalah
tegangan terminal sekunder pada saat tanpa beban. Dan dengan beban tertentu dan faktor
daya tertentu, maka regulasi tegangan transformator dapat dirumuskan sebagai berikut :
............………….. (3.33)
Tegangan nominal sekunder transformator adalah sama dengan tegangan
tegangan terminal transformator pada saat berbeban yaitu V2
)(
)()(
FLS
FLS NLS
RV
V V V
−=
. Jadi persamaan 3.33 di atas
dapat dituliskan sebagai berikut :
dalam per unit....................................(3.34)
%100)(
)()(×
−=
FLS
FLS NLS
RV
V V V ……..………………………..(3.35)
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
19/41
52
Dimana :
VS(NL) = Tegangan terminal sekunder pada saat tanpa beban (Volt)
VS(FL) = Tegangan terminal sekunder untuk setiap beban (Volt)
VR
rugirugi P P
P P
out
out
in
out
−Σ+==η
= Regulasi tegangan transformator ( % )
III.8 EFISIENSI TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
Efisiensi dinyatakan sebagai :
.....................................(3.36)
atau :
00100 X
P
P
in
out =η ...........................................................(3.37)
dimana : POut = Daya keluaran (Watt)
PIn = Daya masukan (Watt)
∑ rugi-rugi = Pcu + Pi
Pcu = Rugi tembaga (Watt)
Pi
1. Perubahaan efisiensi terhadap beban
= Rugi inti (Watt)
Perubahaan efisiensi terhadap beban dinyatakan sebagai :
2
222
2
cos
cos
I
Pi R I V
V
ek ++
=
φ
φ η
agar η maksimum, maka
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
20/41
53
02
22
2
=
+
I
P R I
dI
d iek
Jadi,
2
2
2 I
P R iek =
cuek i P R I P == 22
2
Artinya, untuk beban tertentu, efisiensi maksimum terjadi ketika
rugi tembaga = rugi inti.
2 . Perubahan efisiensi terhadap factor kerja (Cos Ф) beban
Perubahan efisiensi terhadap factor kerja (Cos Ф) beban dapat dinyatakan
sebagai :rugi I V
rugi
∑+
∑−=
φ η
cos1
22
22
22
/cos
/1
I V rugi
I V rugi
∑+
∑−=
φ η
Bila ∑ rugi / V2 I2
maka,
= X = konstan
X
X
+−=
φ η
cos1 =
φ
φ
cos/1
cos/1
X
X
+−
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
21/41
54
BAB IV
STUDI TENTANG KUALITAS KINERJA TRANSFORMATOR
DISTRIBUSI DALAM MELAYANI BEBAN
IV.1 UMUM
Transformator distribusi merupakan suatu alat yang memegang peranan penting
dalam sistem distribusi daya listrik.Transformator distribusi mengubah tegangan
menengah 20 KV menjadi tegangan rendah 400/230 V. Transformator distribusi pada
dasarnya adalah tiga transformator satu phasa yang bekerja bersama dan dilayani oleh
suatu sistem tiga phasa dan dapat melayani beban tiga phasa atau beban satu phasa pada
masing-masing phasanya.
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 pada saat melayani beban semakin kecil, maka kualitas
transformator tersebut semakin baik dan begitu juga sebaliknya. Regulasi tegangan
transformator adalah suatu bentuk kualitas tegangan dari suatu transformator 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 pengukuran efisiensi transformator serta regulasi tegangannya
untuk mengetahui kulitas kinerja transformator tersebut dalam melanyani beban,baik
beban yang seimbang dan maupun tak seimbang.
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
22/41
55
IV.2 PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN DALAM PERHITUNGAN
Persamaan-persamaan yang digunakan untuk menganalisa kualitas kinerja
transformator distribusi dalam melayani beban adalah sebagai berikut :
IV.2.1 Perhitungan Persentase Beban Yang Dilayani
Besarnya persentase kenaikan beban yang dilayani dapat dihitung dengan :
%100×=Trafo
Beban
KVA
KVA Beban ……………..……………(4.1)
IV.2.2 Perhitungan Regulasi Tegangan Transformator
Pengaturan tegangan suatu transformator ialah perubahan tegangan sekunder
antara beban nol dan pada saat berbeban untuk suatu faktor kerja tertentu, dengan
tegangan primer konstan. Dan dengan beban tertentu dan faktor daya tertentu, maka
regulasi tegangan transformator dapat dirumuskan sebagai berikut:
( ) ( )
( )
%100×−
=
FLS
FLS NLS
RV
V V V ……………………………..(4.2)
Dimana :
VS(NL) = Tegangan terminal sekunder pada saat tanpa beban (Volt)
VS(FL) = Tegangan terminal sekunder untuk setiap beban (Volt)
VR
P = Daya pada ujung kirim (Watt)
= Regulasi tegangan transformator ( % )
IV.2.3 Penyaluran Daya Pada Transformator
Daya pada transformator tiga phasa dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan (4.3), yaitu :
P = 3 V I Cos φ...........................................(4.3)
Dimana :
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
23/41
56
V = Tegangan pada ujung kirim (Volt)
I = Arus phasa (Ampere)
Cos φ = Faktor daya
Daya input dan daya output dari transformator dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan (4.3) diatas.
IV.2.4 Losses Yang Terjadi Pada Saat Melayani Beban
Yang dimaksud dengan losses adalah perbandingan antara energi listrik
yang disalurkan ( S P ) dengan energi listrik yang terpakai ( P P ).
P Losses = PS - PP .................................................................. (4.4)
Dimana : P Losses = Rugi-rugi daya yang terjadi sepanjang saluran (KW)
PS = Daya listrik yang disalurkan (KW)
PP
%100% ×−
=
S
P S
P
P P Losses
= Daya listrik yang terpakai (KW)
Dan besarnya persentase rugi-rugi daya yang terjadi adalah :
................................................................(4.5)
IV.2.5 Perhitungan Nilai Efisiensi Transformator
Untuk perhitungan efisiensi transformator dapat dipergunakan rumus
standar untuk mendapatkan nilai efisiensi.
Pada transformator tiga fasa , Efisiensi dinyatakan sebagai :
00100 X
P
P
in
out =η .....................................(4.6)
Dimana :
Pin = Pout + Σ rugi-rugi
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
24/41
57
IV.3 METODE PENGAMBILAN DATA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
Metode penmgambilan data dilakukan dengan mengambil data hasil ukur beban
tiap-tiap transformator distribusi pada Waktu Beban Puncak (WBP) dan Lewat Waktu
Beban Puncak (LWBP) dengan menggunakan rumus pendekatan statistik, yaitu :
( ) 12 +=
d N
N n
Dimana :
n = Sampel
N = Jumlah Populasi (Jumlah Trafo Distribusi 160 KVA di Medan Kota)
d = Derajat Kebebasan
dimana : d = 0,1
Maka, jumlah data transformator distribusi 160 KVA yang diambil untuk :
N = 95 Trafo distribusi
d = 0,1
adalah n = 49 Trafo Distribusi
IV.4 DATA HASIL UKUR BEBAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 160 KVA
Untuk mengetahui kualitas kinerja transformator distribusi 160 KVA dalam
melayani beban pada sisi tegangan rendah, maka diperlukan data-data hasil ukur beban
transformator distribusi tersebut. Sebagai aplikasinya, maka digunakan data-data hasil
ukur beban transformator distribusi 160 KVA PT.PLN (Persero) Rayon Medan Kota.
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
25/41
58
Tabel 4.1 Spesifikasi Umum Transformator Distribusi 160 KVA Pada
PT.PLN (PERSERO) Rayon Medan Kota
Kode Gardu – No Trafo MK
Lokasi Medan Kota
Jenis Transformator Transformator Distribusi Tiang
No.Seri 24867
Merk UNINDO
Daya Pengenal (KVA) 160
Phasa 3
Hubungan Belitan Trafo Y - Z
Frekuensi Pengenal (Hz) 50
Posisi Tap 3/5
Tegangan Kerja 21/20,5/20/19,5/19 kV // 400 V
Tegangan Primer Pengenal L-L (KV) 20
Tegangan Sekunder Pengenal L-L (V) 400
Tegangan Sekunder Pengenal L-N (V) 231
Arus Primer (Amp) 5
Arus Sekunder (Amp) 243
Jenis Minyak Trafo Diala B
Vektor Group Yzn5
Impedansi (pu) 4 %
Rugi Besi (Pi) 400(Watt)
Rugi Tembaga (Pcu 2000) (Watt)
Penghantar JTR NYFGBY
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
26/41
Tabel 4.2 Data Hasil Ukur Beban Transformator Distribusi 160 KVA Rayon Medan KotaLewat Waktu Beban Puncak ( Pukul 23.00 – 17.00 WIB )
No KodeTrafo
Lokasi Transformator Distribusi KVATrafo
Phasa R Phasa S Phasa T KVA BebanLWBP
CLI VR SL-N IR VS SL-N IS VT SL-N T
1 MK003 Jl.Putri Hijau/Ktr Lurah 160 124 217,1 26,92 164 218,8 35,88 93 216,2 20,11 88
2 MK006 Jl Putri Hijau/PTP.B 160 135 219,7 29,66 38 219,5 8,34 18 220,7 3,97 44
3 MK021 Jl Kumango/Panin Bank 160 55 219,6 12,07 69 218,1 15,05 73 216,4 15,80 46 4 MK027 Jl Candi Mendut 160 114 219,4 25,02 152 217,2 33,02 155 216,6 33,57 97
5 MK431 Jl Gurilla Sp Sentosa Baru 160 93 219,3 20,39 102 217,3 22,16 46 216,5 9,96 56
6 MK055 Jl Cik Ditiro/Ade Irma Suryani 160 96 219,5 21,06 92 218,3 20,08 112 216,4 24,24 69
7 MK056 Jl Hang Jebat 160 136 219,2 29,81 127 216,2 27,46 154 216,3 33,31 96
8 MK429 Jl Ghandi Simpang Jl Besi 160 45 219,7 9,89 59 219,8 12,97 53 219,9 11,66 36
9 MK062 Jl Masdulhak 160 131 218,3 28,60 120 216,8 26,02 149 217,5 32,41 92
10 MK064 Jl Rivai/Taman 160 84 219,5 18,44 59 216,3 12,76 64 217,7 13,93 48
11 MK083 Jl B.Katamso Gg.Mantri 160 127 218,7 27,78 131 217,2 28,45 132 217,8 28,75 90
12 MK447 Jl Sei Kera/Palembang 160 101 218,3 22,05 68 217,6 14,80 36 218,1 7,85 47
13 MK101 Jl Gurila 160 184 219,3 40,35 88 218,9 19,26 135 218,2 29,46 94
14 MK104 Jl Juanda II 160 75 218,7 16,40 178 219,0 38,98 136 218,6 29,73 90
15 MK107 Jl Suwondo 160 84 217,7 18,29 106 217,1 23,02 93 218,9 20,36 65
16 MK396 Jl Menteng II 160 92 218,1 20,07 138 217,3 29,99 145 219,1 31,77 87
17 MK115 Jl Pekong 160 70 219,8 15,39 91 218,3 19,87 117 218,9 25,61 64 18 MK117 Jl Starban/GPDI Filadelfia 160 48 218,4 10,48 20 219,9 4,40 42 219,7 9,23 25
19 MK150 Jl A Rivai/Cut Nyakdin 160 120 218,9 26,27 94 219,2 20,61 70 218,8 15,32 66
20 MK158 Jl Rivai Taman 160 87 218,8 19,04 37 217,0 8,03 51 218,6 11,15 40
21 MK163 Jl Gudang (Blk Satlantas) 160 88 219,4 19,31 163 218,9 35,68 86 218,4 18,78 78
22 MK165 Jl Laboratorium 160 80 217,1 17,37 43 217,4 9,35 103 218,6 22,52 52
23 MK184 Jl Putri Hijau/Gg Tikus 160 109 219,4 23,92 154 218,9 33,71 124 216,8 26,88 89
24 MK195 Jl Sutomo Ujung Klm Renang 160 55 217,0 11,94 84 218,4 18,35 100 216,9 21,69 55
25 MK199 Jl Madura Sp Jl Jawa 160 37 219,9 8,14 43 219,7 9,45 52 219,2 11,40 30
26 MK562 Jl Industri Gg.Setia 160 122 219,3 26,75 155 219,8 34,07 140 217,2 30,41 96
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
27/41
27 MK216 Jl Jati Mas 160 126 218,5 27,53 89 219,3 19,52 115 216,5 24,90 76
28 MK217 Jl Jati/Jl Durian 160 134 217,9 29,20 134 218,8 29,32 126 216,2 27,24 91
29 MK219 Jl Durian Gg.Kacung 160 153 217,8 33,32 113 219,0 24,75 102 216,1 22,04 85
30 MK221 Jl Lorong Gino G.Kelapa 160 93 219,6 24,42 141 216,8 30,57 115 217,7 25,04 81
31 MK223 Jl Dorawati 160 74 218,2 16,15 98 217,4 21,31 93 219,6 20,42 61
32 MK564 Jl Sumatra/Tapanuli 160 137 219,9 30,13 145 218,0 31,61 79 217,4 17,18 83
33 MK228 Jl Perjuangan Gg.Salam 160 121 218,0 26,38 114 217,1 24,75 120 216,7 26,01 82
34 MK231 Jl M.Yakub Gg.Setia 160 78 217,1 16,94 67 219,3 14,70 81 218,9 17,73 52 35 MK232 Jl M.Yakub Gg.Arsad 160 89 217,8 19,39 62 218,8 13,57 62 216,5 13,42 49
36 MK233 Jl M .Yakub Gg.H.Abdullah 160 141 216,6 30,54 139 217,8 30,28 80 215,1 17,21 83
37 MK234 Jl M.Yakub (Parit Busuk) 160 80 215,5 17,24 95 216,4 20,56 84 216,8 18,21 60
38 MK241 Jl Bromo Ujung 160 63 217,3 13,69 127 218,2 27,72 133 215,4 28,65 75
39 MK489 Jl Seram RRI 160 124 218,4 27,08 96 219,4 21,06 183 218,8 40,04 93
40 MK243 Jl Pancasila 160 61 219,6 13,40 49 219,9 10,78 92 219,4 20,19 47
41 MK249 Jl Denai 160 107 218,8 23,42 112 218,5 24,47 155 219,1 33,96 86
42 MK405 Jl Perjuangan Mesjid 160 99 219,7 21,75 78 219,1 17,09 99 218,9 21,67 64
43 MK269 Jl Jati (PDAM Tirtanadi) 160 89 218,5 19,45 64 219,6 14,06 95 216,9 20,61 57
44 MK271 Jl M.Yamin SH/Gg.Kelambir 160 100 218,1 21,81 127 219,3 27,85 114 216,7 24,70 79
45 MK287 Jl Negara 160 97 218,6 21,20 106 219,9 23,31 94 217,2 20,42 69
46 MK289 Jl Pahlawan/Perkasa 160 113 217,5 24,58 115 218,5 25,13 87 216,9 18,87 73
47 MK326 Jl Utama/Jl Laksana 160 100 216,9 21,69 65 218,4 14,20 124 215,9 26,77 67
48 MK328 Jl Utama/Cemara 160 97 216,7 21,02 67 217,9 14,60 119 215,6 25,67 65 49 MK329 Jl Utama/Sadi 160 92 217,4 20,00 108 218,6 23,61 76 216,3 16,44 64
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
28/41
Tabel 4.3 Data Hasil Ukur Beban Transformator Distribusi 160 KVA Rayon Medan KotaWaktu Beban Puncak ( Pukul 18.00 – 22.00 WIB )
No Kode
Trafo
Lokasi Transformator
Distribusi
KVA
Trafo
Phasa R Phasa S Phasa T KVA
Beban WBP
Co
WI VR SL-N IR VS SL-N IS VT SL-N T
1 MK003 Jl.Putri Hijau/Ktr Lurah 160 187 210,8 39,42 254 209,1 53,11 141 212,4 29,95 134 0,
2 MK006 Jl Putri Hijau/PTP.B 160 184 213,2 39,23 166 212,5 35,28 33 215,2 7,10 88 0,
3 MK021 Jl Kumango/Panin Bank 160 93 212,4 19,75 96 211,8 20,33 112 213,5 23,91 70 0,
4 MK027 Jl Candi Mendut 160 156 210,4 32,82 209 209,2 43,72 227 210,1 47,69 137 0,5 MK431 Jl Gurilla Sp Sentosa Baru 160 181 210,1 38,03 142 212,1 30,12 119 214.4 25,52 102 0,
6 MK055 Jl Cik Ditiro/Ade Irma Suryani 160 151 212,3 32,06 144 210,3 30,28 124 213,5 26,48 97 0,
7 MK056 Jl Hang Jebat 160 68 213,2 14,50 179 208,7 37,36 136 212,7 28,93 88 0,
8 MK429 Jl Ghandi Simpang Jl Besi 160 198 210,5 41,68 146 212,2 30,98 163 210,8 34,36 117 0,
9 MK062 Jl Masdulhak 160 197 211,9 41,74 197 212,5 41,86 173 210,3 36,38 131 0,
10 MK064 Jl Rivai/Taman 160 161 210,5 33,89 108 211,1 22,80 90 212,7 19,14 83 0,
11 MK083 Jl B.Katamso Gg.Mantri 160 177 208,2 36,85 185 209,2 38,70 182 210,3 38,27 126 0,
12 MK447 Jl Sei Kera/Palembang 160 155 209,3 32,44 115 210,6 24,22 96 215,2 20,66 85 0,
13 MK101 Jl Gurila 160 195 210,9 41,13 113 212,4 24,00 170 211,8 36,01 110 0,
14 MK104 Jl Juanda II 160 208 207,1 43,08 108 213,5 23,06 134 212,3 28,45 104 0,
15 MK107 Jl Suwondo 160 136 211,3 28,74 154 210,9 32,48 178 209,5 37,29 108 0,
16 MK396 Jl Menteng II 160 181 210,3 38,06 264 207,5 54,78 231 208,9 48,26 156 0,
17 MK115 Jl Pekong 160 111 213,4 23,69 137 210,2 28,80 148 209,8 31,05 91 0,
18 MK117 Jl Starban/GPDI Filadelfia 160 136 210,5 28,63 14 217,7 3,05 83 212,2 17,62 54 0,19 MK150 Jl A Rivai/Cut Nyakdin 160 138 210,4 29,04 118 212,1 25,03 104 210,5 21,89 83 0,
20 MK158 Jl Rivai Taman 160 108 212,5 22,95 68 216,8 14,74 129 210,5 27,15 70 0,
21 MK163 Jl Gudang (Blk Satlantas) 160 164 209,9 34,42 188 207,9 39,09 176 208,8 36,75 122 0,
22 MK165 Jl Laboratorium 160 103 211,8 21,82 70 217,7 15,24 120 210,5 25,26 68 0,
23 MK184 Jl Putri Hijau/Gg Tikus 160 111 212,5 23,59 148 211,6 31,32 144 210,5 30,31 93 0,
24 MK195 Jl Sutomo Ujung Klm Renang 160 100 210,8 21,08 175 209,5 36,66 120 211,7 25,41 91 0,
25 MK199 Jl Madura Sp Jl Jawa 160 90 212,7 19,14 87 213,8 18,60 109 211,5 23,05 66 0,
26 MK562 Jl Industri Gg.Setia 160 186 209,2 38,91 274 207,5 56,86 201 208,1 41,83 153 0,
27 MK216 Jl Jati Mas 160 191 208,5 39,82 154 210,6 32,43 216 207,5 44,82 130 0,
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
29/41
28 MK217 Jl Jati/Jl Durian 160 229 206,5 47,29 196 209,3 41,02 154 210,5 32,42 134 0,
29 MK219 Jl Durian Gg.Kacung 160 183 210,7 38,56 157 212,1 33,30 186 211,2 39,28 122 0,
30 MK221 Jl Lorong Gino G.Kelapa 160 211 208,6 44,02 259 205,5 53,22 230 207,4 47,70 162 0,
31 MK223 Jl Dorawati 160 148 210,1 31,09 185 209,8 38,82 133 212,5 28,26 108 0,
32 MK564 Jl Sumatra/Tapanuli 160 117 211,2 24,71 266 208,1 55,35 108 213,7 23,08 113 0,
33 MK228 Jl Perjuangan Gg.Salam 160 199 207,8 41,35 175 210,1 36,77 229 209,5 47,98 139 0,
34 MK231 Jl M.Yakub Gg.Setia 160 138 212,7 29,35 78 214,1 16,70 164 211,6 34,70 88 0,
35 MK232 Jl M.Yakub Gg.Arsad 160 178 210,2 37,42 84 216,1 18,15 79 215,2 17,00 79 0,36 MK233 Jl M .Yakub Gg.H.Abdullah 160 236 208,1 49,11 211 209,8 44,27 126 212,5 26,78 132 0,
37 MK234 Jl M.Yakub (Parit Busuk) 160 148 210,1 31,09 148 211,3 31,27 159 209,7 33,34 105 0,
38 MK241 Jl Bromo Ujung 160 111 211,7 23,50 185 209,3 38,72 198 210,5 41,68 114 0,
39 MK489 Jl Seram RRI 160 200 210,7 42,14 188 209,4 39,37 297 207,2 61,54 158 0,
40 MK243 Jl Pancasila 160 96 216,8 20,81 79 217,9 17,22 151 212,4 32,07 75 0,
41 MK249 Jl Denai 160 199 212,9 42,37 212 210,8 44,69 247 208,9 51,60 152 0,
42 MK405 Jl Perjuangan Mesjid 160 206 209,8 43,22 138 212,3 29,30 246 207,7 51,09 136 0,
43 MK269 Jl Jati (PDAM Tirtanadi) 160 119 212,4 25,28 131 210,8 27,62 142 209,9 29,81 91 0,
44 MK271 Jl M.Yamin SH/Gg.Kelambir 160 89 215,2 19,15 111 211,5 23,48 196 210,3 41,22 91 0,
45 MK287 Jl Negara 160 136 211,2 28,72 169 210,1 35,51 168 209,1 35,13 109 0,
46 MK289 Jl Pahlawan/Perkasa 160 200 210,8 42,16 242 207,5 50,22 222 209,2 46,44 153 0,
47 MK326 Jl Utama/Jl Laksana 160 123 212,5 26,14 105 213,3 22,40 140 210,1 29,42 85 0,
48 MK328 Jl Utama/Cemara 160 157 210,3 33,02 118 212,7 25,10 215 209,4 45,02 113 0,
49 MK329 Jl Utama/Sadi 160 152 211,5 32,15 176 210,2 37,00 134 214,9 28,80 107 0,
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
30/41
63
IV.5 ANALISA DATA
■ Analisa Data Hasil Ukur Beban Trafo Lewat Waktu Beban Puncak
( LWBP Mulai Pukul 23.00 – 17.00 WIB )
Untuk Data Trafo Distribusi No.1
►Persentase beban yang dilayani :
=== %100160
88%100 x x
KVA
KVA Beban
Trafo
Beban 55 %
►Tegangan sekunder pada saat tidak berbeban adalah :
Untuk : Cos φ = 0,94 ( φ = 19,95O
); Z(pu) = 4 % ; VS(FL)
= 400 V
Ω=== − 3
160
)400(3)(3 22
KVA
V
S
V Z L Lbase
Ω=Ω== 12,004,03)( x xZ Z Z base putrafo
AV
KVA
V
S I
L L
trafo
S 33,133
)400.(3
160
3===
−
Dan ;
)95,1933,133()12,0(0400)()( 00
)()( ∠Ω+∠=∠+= − A xV I x Z V V S trafo L LS NLS ϕ
0
)( 95,1999,15400 ∠+=
NLS V 46,503,41546,503,15400 j j +=++=
Volt V NLS
0
)( 75,007,415 ∠=
►Persentase Regulasi Tegangan Transformator Distribusi yaitu :
%100400
40005,415%100
)(
)()( X X
V
V V V
FLS
FLS NLS
R
−=
−=
%77,3= RV
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
31/41
64
►Perhitungan Rugi-rugi Daya Pada Jaringan Distribusi :
Dari tabel data hasil ukur beban trafo,dengan munggunakan persamaan (4.4) dan
(4.5), rugi-rugi daya yang terjadi pada jaringan distribusi adalah :
KVA Saluran = SR + SS + ST
= 26,92 + 35,88 + 20,11 = 82,91 KVA
Dimana besarnya PP dan PS
adalah :
PP
= 82,91 x 0,94
= KVA Saluran x Cos φ
= 77,94 KW
Dan ;PS
= 88 x 0,94
= KVA Beban x Cos φ
= 82,72 KW
Sehingga besarnya rugi-rugi daya serta persentase rugi-rugi (losses) yang terjadi adalah :
P Losses = PS - PP = 82,72 KW - 77,94 KW
= 4,78 KW
%78,5%100
72,82
94,7772,82%100% =
−=×
−= x
P
P P Losses
S
P S
►Dengan menggunakan persamaan (4.6), maka efisiensi dari transformator distribusi
untuk :
Beban = 55 % ; Cos φ = 0,94 ; Pcu = 2000 W ; P i = 400 W ; PLosses
P
= 4,78 KW
out = Beban x KVATrafo
P
x Cos φ = 55 % x 160 KVA x 0,94 = 82,72 KW
cu1 = ( Beban )2
x Pcu = ( 0,55 )2
P
x 2000 W = 605 W
in = Pout + Pi + Pcu1 + PLosses
= 88,51 KW
= 82,72 KW + 0,4 KW + 0,605 KW + 4,78 KW
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
32/41
65
Maka efisiensinya adalah :
00100 X
P
P
in
out =η
00100
51,88
72,82 X =η
η = 93,46 %
Data berikutnya dapat dianalisa dengan cara yang sama, sehingga diperoleh
hasilnya pada tabel 4.4 yaitu :
Tabel 4.4 Analisa Data Hasil Ukur Beban Transformator Distribusi 160 KVA RayonMedan Kota Lewat Waktu Beban Puncak ( LWBP )
No Kode
Trafo
BebanLWBP (%)
P VLosses
%R η
%(KW) %
1 MK003 55 4,78 5,78 3,77 93,46
2 MK006 28 1,93 4,62 3,81 94,47
3 MK021 29 2,86 6,69 3,73 92,64
4 MK027 61 5,01 5,55 3,73 93,65
5 MK431 35 3,28 6,23 3,77 93,05
6 MK055 43 3,37 5,25 3,73 93,92
7 MK056 60 4,98 5,64 3,70 93,548 MK429 23 1,40 4,10 3,81 94,82
9 MK062 58 4,67 5,40 3,77 93,83
10 MK064 30 2,67 5,98 3,73 93,21
11 MK083 56 4,66 5,57 3,73 93,61
12 MK447 29 2,16 4,89 3,77 94,11
13 MK101 59 4,58 5,24 3,73 93,92
14 MK104 56 4,68 5,53 3,73 93,59
15 MK107 41 3,16 5,12 3,81 94,11
16 MK396 55 4,86 5,94 3,77 93,37
17 MK115 40 2,94 4,88 3,77 94,27
18 MK117 16 0,84 3,54 3,81 94,9619 MK150 41 3,57 5,75 3,77 93,47
20 MK158 25 1,65 4,44 3,73 94,46
21 MK163 49 3,93 5,42 3,73 93,81
22 MK165 33 2,54 5,31 3,70 93,89
23 MK184 56 4,22 5,05 3,77 94,13
24 MK195 34 2,81 5,50 3,73 93,63
25 MK199 19 1,03 3,70 3,73 94,46
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
33/41
66
26 MK562 60 4,38 4,96 3,70 94,14
27 MK216 48 3,76 5,32 3,73 93,92
28 MK217 57 4,82 6,82 3,70 93,46
29 MK219 53 4,60 5,76 3,77 93,48
30 MK221 51 0,90 1,20 3,73 97,66
31 MK223 38 2,93 5,11 3,77 94,0432 MK564 52 3,79 4,91 3,73 94,24
33 MK228 51 4,52 5,93 3,73 93,31
34 MK231 33 2,50 5,06 3,81 94,15
35 MK232 31 2,44 5,35 3,73 93,84
36 MK233 52 4,62 5,99 3,73 93,30
37 MK234 38 3,79 6,65 3,81 92,80
38 MK241 47 4,64 6,58 3,77 92,81
39 MK489 58 4,48 5,18 3,73 93,96
40 MK243 30 2,47 5,60 3,77 93,67
41 MK249 54 3,86 4,83 3,73 94,32
42 MK405 40 3,28 5,45 3,77 93,7743 MK269 38 2,71 5,06 3,77 94,38
44 MK271 50 4,31 5,87 3,73 93,46
45 MK287 43 4,28 6,67 3,73 92,68
46 MK289 46 4,15 6,05 3,77 93,29
47 MK326 42 4,03 6,47 3,73 92,90
48 MK328 41 3,46 5,72 3,73 93,56
49 MK329 40 3,71 6,17 3,77 93,14
■ Analisa Data Hasil Ukur Beban Trafo Waktu Beban Puncak
( WBP Mulai Pukul 18.00 – 22.00 WIB )
Untuk Data Trafo Distribusi No.1
►Persentase beban yang dilayani :
Beban = == %100160
134%100 x x
KVA
KVA
Trafo
Beban 84 %
►Tegangan sekunder pada saat berbeban adalah :
Untuk : Cos φ = 0,90 ( φ = 25,84O
); Z(pu) = 4 % ; VS(FL)
= 400 V
Ω=== − 3
160
)400(3)(3 22
KVA
V
S
V Z L Lbase
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
34/41
67
Ω=Ω== 12,004,03)(
x xZ Z Z base putrafo
AV
KVA
V
S I
L L
trafo
S 33,133
)400.(3
160
3===
−
Dan ;
)84,2533,133()12,0(0400)()( 00
)()( ∠Ω+∠=∠+=
− A xV I x Z V V
S trafo L LS NLS ϕ
0
)( 84,2599,15400 ∠+= NLS V 97,639,41497,639,14400 j j +=++=
Volt V NLS 0
)( 96,045,414 ∠=
►Persentase Regulasi Tegangan Transformator Distribusi yaitu :
%100400
40045,414%100
)(
)()( X X
V
V V V
FLS
FLS NLS
R
−=
−=
%61,3= RV
►Perhitungan Rugi-rugi Daya Pada Jaringan Distribusi :
Dari tabel data hasil ukur beban trafo,dengan munggunakan persamaan (4.4) dan
(4.5), rugi-rugi daya yang terjadi pada jaringan distribusi adalah :
KVA Saluran = SR + SS + ST
= 39,42 + 53,11 + 29,95 = 122,48 KVA
Dimana besarnya PP dan PS
adalah :
PP
= 122,48 x 0,90
= KVA Saluran x Cos φ
= 110,23 KW
Dan ;
PS
= 134 x 0,90
= KVA Beban x Cos φ
= 120,60 KW
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
35/41
68
Sehingga besarnya rugi-rugi daya serta persentase rugi-rugi (losses) yang terjadi adalah :
P Losses = PS - PP = 120,60 KW - 110,23 KW
= 10,37 KW
%60,8%10060,120
23,11060,120%100% =
−=×
−= x
P
P P Losses
S
P S
►Dengan menggunakan persamaan (4.6), maka efisiensi dari transformator distribusi
untuk :
Beban = 84 % ; Cos φ = 0,90 ; Pcu = 2000 W ; P i = 400 W ; PLosses
P
= 10,37 KW
out = Beban x KVATrafo
P
x Cos φ = 84 % x 160 KVA x 0,90 = 120,96 KW
cu1 = ( Beban )2 x Pcu = ( 0,84 )
2
P
x 2000 W = 1411 W
in = Pout + Pi + Pcu1 + PLosses
= 133,14 KW
= 120,96 KW + 0,4 KW + 1,411 KW + 10,37
KW
Maka efisiensinya adalah :
00100 X
P
P
in
out =η
00100
14,133
96,120 X =η
η = 90,85 %
Data berikutnya dapat dianalisa dengan cara yang sama, sehingga diperoleh
hasilnya pada tabel 4.5 yaitu :
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
36/41
69
Tabel 4.5 Analisa Data Hasil Ukur Beban Transformator Distribusi 160 KVA Rayon
Medan Kota Waktu Beban Puncak ( WBP )
No KodeTrafo
BebanWBP (%)
P VLosses %
R η %(kW) %
1 MK003 84 10,37 8,60 3,61 90,85
2 MK006 55 5,69 7,27 3,58 92,12
3 MK021 44 5,47 8,59 3,65 91,10
4 MK027 86 11,49 9,32 3,61 90,26
5 MK431 64 7,50 8,12 3,61 91,36
6 MK055 61 7,28 8,43 3,58 91,16
7 MK056 55 6,56 8,20 3,65 91,37
8 MK429 73 9,18 8,53 3,70 90,98
9 MK062 82 9,92 8,41 3,61 91,01
10 MK064 52 6,52 8,63 3,65 9103
11 MK083 79 10,96 9,66 3,61 90,02
12 MK447 53 6,91 9,03 3,61 90,65
13 MK101 69 7,88 8,05 3,58 91,41
14 MK104 65 8,58 9,07 3,65 90,59
15 MK107 68 8,54 8,79 3,61 90,84
16 MK396 98 13,41 9,55 3,61 89,97
17 MK115 57 6,79 8,20 3,65 91,37
18 MK117 34 4,23 8,70 3,61 90,97
19 MK150 52 6,48 8,49 3,70 91,16
20 MK158 44 4,69 7,36 3,65 92,1221 MK163 76 10,56 9,62 3,61 90,03
22 MK165 43 4,17 6,90 3,58 92,53
23 MK184 58 7,08 8,37 3,65 91,20
24 MK195 57 7,14 8,62 3,65 91,02
25 MK199 42 4,74 7,90 3,65 91,76
26 MK562 96 14,16 10,06 3,70 89,60
27 MK216 81 11,64 9,95 3,61 89,73
28 MK217 84 12,08 9,91 3,65 89,80
29 MK219 76 9,99 8,90 3,70 90,64
30 MK221 101 15,35 10,53 3,61 89,10
31 MK223 68 9,04 9,10 3,70 90,6132 MK564 71 9,07 8,72 3,70 90,89
33 MK228 87 11,87 9,28 3,70 90,28
34 MK231 55 6,60 8,24 3,65 91,32
35 MK232 50 5,79 8,14 3,61 91,50
36 MK233 83 10,77 8,97 3,65 90,59
37 MK234 66 8,56 8,86 3,70 90,81
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
37/41
70
38 MK241 71 9,29 8,85 3,70 90,71
39 MK489 99 13,60 9,46 3,65 90,03
40 MK243 47 4,51 6,54 3,70 92,82
41 MK249 95 12,27 8,77 3,70 90,62
42 MK405 85 11,15 9,10 3,61 90,40
43 MK269 57 7,54 9,11 3,65 90,6244 MK271 57 6,51 7,86 3,65 91,65
45 MK287 68 8,77 8,84 3,65 90,74
46 MK289 96 12,76 9,27 3,61 90,21
47 MK326 53 6,41 8,29 3,65 91,28
48 MK328 71 8,78 8,73 3,58 90,85
49 MK329 67 8,23 8,45 3,65 91,10
Dengan menjumlahkan seluruh rugi-rugi daya yang terjadi pada tiap-tiap trafo
distribusi pada saat Waktu Beban Puncak (Pukul 18.00 - 22.00 WIB) dan Lewat Waktu
Beban Puncak (Pukul 23.00 – 17.00 WIB ), maka didapat total rugi-rugi daya seluruh
trafo distribusi 160 KVA yang terjadi dalam waktu 24 jam sehari pada tahun 2007 (lama
pengukuran beban seluruh trafo distribusi 08 Juni 2007 – 09 Nopember 2007) adalah :
PTotal = PLosses LWBP + PLosses
= 14.349,36 KWh ≈ 14.345,4 KWh
WBP = 171,01 KW + 426,88 KW
≈ 14,4 MWh
Jika besar Tarif Dasar Listrik (TDL) pada saat ini adalah Rp.650,-/ KWh, maka
kerugian yang terjadi pada tahun 2007 adalah :
Per Hari : Rp.650,-/KWh x 14.345,4 KWh = Rp. 9.324.510,-
Per Bulan : Rp.650,-/KWh x 14.345,4 KWh x 30 = Rp. 279.735.300,-
Per Tahun : Rp.650,-/KWh x 14.345,4 KWh x 365 = Rp. 3.403.446.150,-
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
38/41
71
Dari tabel 4.4 dan tabel 4.5 analisa data hasil ukur beban transformator distribusi
yang dilakukan, maka dapat dibuat grafik sebagai berikut :
Karakteristik Pembebanan
0
20
40
60
80
100
120
1 4 7 10 13 16 1 9 22 25 2 8 31 34 3 7 40 4 3 46 4 9
Trafo Distribusi 160 KVA
B e b a n ( % )
LWBP
WBP
Gambar 4.1 Kurva Karakteristik Pembebanan Transformator Distribusi LWBP dan WBP
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
39/41
72
Rugi-Rugi Daya
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1 4 7 10 13 1 6 19 2 2 25 28 3 1 34 3 7 40 4 3 46 4 9
Trafo Distribusi 160 KVA
P l o s s e s ( k W )
LWBP
WBP
Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Plosses
Regulasi Tegangan (VR)
3.45
3.5
3.55
3.6
3.65
3.7
3.75
3.8
3.85
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49
Trafo Distribusi 160 KVA
V R ( % )
LWBP
WBP
Trafo Distribusi pada WBP dan LWBP
Gambar 4.3 Grafik Perbandingan VR Trafo Distribusi pada WBP dan LWBP
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
40/41
73
Efisiensi
84
86
88
90
92
94
96
98
100
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49
Trafo Distribusi 160 KVA
E f i s i e n s i ( % )
LWBP
WBP
Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Efisiensi Trafo Distribusi Pada WBP dan LWBP
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Pembebanan Transformator
41/41
BAB V
PENUTUP
V.1 KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisa data dan uraian pada bab-bab sebelumnya, maka dapat
ditarik beberapa kesimpulan, yaitu :
1. Persentase kenaikan beban pada transformator distribusi 160 KVA di Waktu
Beban Puncak (WBP) lebih besar jika dibandingkan pada Lewat Waktu Beban
Puncak (LWBP). Hal ini disebabkan karena pemakaian daya listrik oleh
pelanggan pada WBP lebih besar daripada LWBP.
2. Rugi-rugi daya (KW) yang terjadi pada tiap-tiap trafo distribusi 160KVA di
Waktu Beban Puncak (WBP) lebih besar dibandingkan pada Lewat Waktu Beban
Puncak (LWBP), dimana hal ini dipengaruhi oleh terjadinya kenaikan beban.
3. Dari analisa data hasil ukur beban transformator distribusi yang dilakukan, secara
umum nilai dari regulasi tegangan dan efisiensinya dalam melayani beban baik
pada Waktu Beban Puncak (WBP) maupun Lewat Waktu Beban Puncak (LWBP)
masih dibawah nilai dari Standart Peraturan Listrik Negara (SPLN) yang
ditentukan. (SPLN 50 Tahun 1997)
4. Maka rendahnya energi listrik yang diterima oleh konsumen listrik salah satunya
karena kualitas kinerja transformator distribusi yang rendah dalam melayani
beban.
5. Salah satu cara untuk meningkatkan kualitas kinerja trafo distribusi yaitu dengan
pemasangan trafo sisip, melakukan pemeliharaan trafo secara teratur, serta
Top Related