Analisa Penambahan Trafo Sisip Sisi Distribusi 20 Kv ...

62

Copyright© 2019 RELE (Rekayasa Elektrikal dan Energi) : Jurnal Teknik Elektro. This is an open acces article under theCC-BY-SA lisence (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).

RELE (Rekayasa Elektrikal dan Energi) : Jurnal Teknik Elektro, Vol. 1, No. 2, Januari 2019ISSN 2622 – 7002 (online), Hal 62 – 69, DOI: https://doi.org/10.30596/rele.v1i1.3002

Analisa Penambahan Trafo Sisip Sisi Distribusi 20 Kv Mengurangi

Tanah Jawa Dengan Simulasi Etab 12.6.0Partaonan Harahap, Muhammad Adam, Agus Prabowo

Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Sumatera UtaraJl. Mukhtar Basri No. 3 Medan, Indonesia

Email: [email protected]

Abstrak — Pemasangan trafo sisip merupakan salah satu parameter untuk menetuan keandalan sistemtenaga listrik. Sebagai perusahaan yang menjajankan bisnis dibidang kelistrikan. PT. PLN (Persero)Rayon Tanah Jawa berupaya untuk mengurangi trafo yang mengalami beban lebih. Beban lebih padatrafo akan menyebabkan kerusakan trafo. Dengan demikian, diperlukan upaya untuk pemasangan trafosisip untuk meminimalisir terjadinya beban lebih. Berkurangan tegangan jatuh dari pangkal ke ujungmerupaka suatu dampak positif pemasangan trafo sisip dikarenakan panjang jaringan menjadi berkurang.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui persentase beban dan jatuh tegangan pada saat trafo sebelumadanya penyisipan dengan sesudah adanya penyisipan. Data yang perlu dipertimbangkan untukmelakukan penyisipan trafo adalah pengukuran beban trafo dan pengukuran tegangan pangkal denganujung. Dari hasil perhitungan di peroleh bahwa nilai beban trafo berukurang dari yang 95,99% menjadi64,54% sedang kan untuk jatuh tegangan pada ujung jaringan dari 190,5 Volt menjadi 206,8 Volt.

Kata kunci: Transformator Sisip, Beban Lebih, Jatuh Tegangan

Abstract — Installation of insert transformers is one of the parameters to determine the reliability ofelectric power systems. As a company that promises business in the field of electricity. PT. PLN (Persero)Rayon Tanah Jawa strives to reduce the transformer that is experiencing more burden. Overload on thetransformer will cause damage to the transformer. Therefore, efforts are needed to install a fixedtransformer to minimize the occurrence of overload. Reduced voltage falling from base to end is apositive impact on the installation of a transformer because the length of the network decreases. Thisresearch aims to determine the percentage of load and voltage drop during the transformer beforeinsertion with after insertion. Data that needs to be considered for conducting transformer insertion is themeasurement of transformer load and base voltage measurement with the tip. From the calculationresults obtained that the transformer load value measured from 95.99% to 64.54% while the voltage dropat the end of the network from 190.5 Volt to 206.8 Volt.

Keywords: Insert Transformer, Overload, Falling Voltage

I. PENDAHULUAN

Dari tahun ke tahun, pengguna energi listriksemakin meningkat. Semakin banyak pengguna listrikotomatis permasalahan yang timbul juga semakinbanyak. Salah satunya adalah pembebanantransformator distribusi yang sudah melebihikapasitasnya atau dapat dikatakan transformatormengalami overload. Apabila hal ini terjadi,transformator akan dialiri arus yang lebih besar dariarus nominalnya. Hal ini menjadi masalah karenaisolasi yang terdapat pada transformator telahdisesuaikan dengan arus nominal dari transformatortersebut. Jika keadaan ini berlangsung dalam waktuyang lama maka akan menyebabkan isolasi padatransformator mengalami kerusakan karena panasyang berlebihan yang akan berujung pada rusaknyatransformator. Selain hal tersebut, kelebihan bebanpada transformator distribusi juga dapat menyebabkanterjadinya drop tegangan sepanjang penghantar yangdilaluinya. Untuk mengatasi permasalahan overload

tersebut, maka tindakan yang dapat dilakukan adalahdengan mengurangi jarak antara beban dengan trafodistribusinya melalui rekonfigurasi atau pemindahanbeban maupun dengan pemasangan transformatorsisipan, uprating transformator distribusi(meningkatkan kapasitas transformator) maupunmutasi transformator distribusi (transformator yangmelayani beban kecil dimutasikan ke transformatoryang melayani beban besar dan begitu jugasebaliknya).

Penelitian ini adalah untuk memenuhi salahuntuk mengetahui nilai persentase pembebanantransformator antara sebelum dan sesudahdilakukannya penyisipan transformator distribusi.Selanjutnya engetahui nilai dan persentase jatuhtegangan antara sebelum dan setelah dilakukannyapenyisipan transformator distribusi.

Dalam hal ini terdapat beberapa pokokpermasalahan yang perlu dibahas diantaranyamengapa dilakukan penyisipan transformator

R E L E(Rekayasa Elektrikal dan Energi) : Jurnal Teknik Elektro

Vol. 1, No. 2, Januari 2019, ISSN 2622 – 7002

Beban Overload Dan Jatuh Tegangan Pada Trafo Bl 11 Rayon

63


Partaonan Harahap, Muhammad Adam, Agus Prabowo : Analisa Penambahan Trafo Sisip SisiDistribusi 20 Kv Mengurangi Beban Overload Dan Jutah Tegangan Pada Trafo Bl 11 RayonTanah Jawa Dengan Simulasi Etab 12.6.0

distribusi, Berapa persentase pembebanantransformator distribusi BL11 antara sebelum dansetelah dilakukan penyisipan transformator sertaberapa persentase pembebanan transformator sisipanBL47, kemudian Berapa persentase jatuh tegangantransformator distribusi BL11 antara sebelum dansetelah dilakukan penyisipan transformator sertaberapa persentase jatuh tegangan transformator sisipanBL47.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Transformator atau lebih sering disebut trafoadalah sebuah komponen listrik yang mengubah danmemindahkan arus listrik dari suatu rangkaian listrikatau lebih kerangkaian listrik lainya dengan tanpamengubah system frekuensi melalui gandenganmagnet dan berdasarkan pada prinsip induksielektromagnetik. Transformator banyak digunakansecara luas dibidang tenaga listrik maupunelektronika. Dengan pengunaan transformator dalamsystem catu daya memungkinkan kita untuk memilihtegangan yang sesuai kebutuhan dan ekonomis.(Kadir,1989)

Dalam perkembangannya tenaga listrikdisalurkan dari pusat pembangkit kepusat bebandilakukan dengan saluran transmisi yang begitupanjang. Supaya tegangan yang dibangkitkan pusatpembangkit dapat digunakan pada pusat-pusat beban,maka digunakanlah transformator sebagai alatelektromagnetik yan dapat mengubah tegangan padatingkat tertentu.

Perubahan energi listik dari satu tingkattegangan ke tingkat tegangan yang lain, dilakukandengan peralatan medan magnet. Transformatorterdiri dari 2 kumparan yang digulung pada satu intibesi. Kumparan ini berhubungan secara elektrik,melainkan secara magnetis melalui suatu fluksmagnet yang berada didalam inti besi transformator.(hutauruk,1982)

Salah satu kumparan ini dihubungkan padasumber energi listrik, kumparan ini disebut kumparanprimer. Sedangkan kumparan kedua dihubungkanpada beban dan kumparan ini disebut kumparansekunder. Jika transformator menerima energi daritegangan rendah dan mengubah menjadi teganganyang lebih tinggi, maka ia disebut trasformator penaik(step up), dan jika transformator diberi tegangantertentu lalu ingin mengubahnya menjadi teganganyang lebih rendah, maka transformator ini dinamakanpenurun (step down). Setiap transformator dapatdioperasikan sesuai dengan kemampuannya. Jikatransformator penaik, maka digunakan untukmenambah tegangan namun jika tranformatortransformator penurun dapat digunakan untukmengurangi tegangan. (Hadi,1994) .

Jadi fungsi distribusi tenaga listrik adalah:

1. pembagian atau penyaluran tenaga listrik kebeberapa tempat (pelanggan)

2. merupakan sub sistem tenaga listrik yanglangsung berhubungan dengan pelanggan,karena catu daya pada pusat-pusat beban(pelanggan) dilayani langsung melaluijaringan distribusi.

Dilihat dari teganganya sistim distribusi pada saatini dapat dibedakan dalam 2 macam yaitu :

a. Distribusi Primer, sering disebut SistemJaringan Tagangna Menengah (JTM) dengantegangan operasi nominal 20 kV/11,6 kV.

b. Distribusi Sekunder, sering disebut SistemJaringan Tegangan Rendah (JTR) dengantegangan operasi nominal 400/230 volt.

Tegangan menegah pada gardu induk (GI) melaluisaluran distribusi primer, untuk disalurkan kegardu-gardu distribusi (GD) atau pemakai teganganmenengah (TM). Dari saluran ditribusi primer,tegangan menengah (TM) diturunkan menjaditegangan rendah (TR) 220V/380V melalui garduditribusi (GD). Tegangan rendah dari gardu distribusidisalurkan melalui saluran tegangan rendah kekonsumen tegangan rendah

Gambar 1. Skema Sistem Tenaga Listrik

Dari gambar diatas terlihat jelas bahwa arahmengalirnya arus listrik berawal dari pusat tenagalistrik (pembangkit) melalui saluran saluran transmisidan distribusi sampai pada instalsi pemakai.

A. Gardu Distribusi

Pengertian umum Gardu Distribusi tenagalistrik yang paling dikenal adalah suatu bangunangardu listrik berisi atau terdiri dari instalasiPerlengkapan Hubung Bagi Tegangan Menengah(PHB-TM), Transformator Distribusi (TD) danPerlengkapan Hubung Bagi Tegangan Rendah (PHB-TR) untuk memasok kebutuhan tenaga listrik bagi

64



para pelanggan baik dengan Tegangan Menengah(TM 20 kV) maupun Tegangan Rendah (TR220/380V) .

Konstruksi Gardu distribusi dirancangberdasarkan optimalisasi biaya terhadap maksud dantujuan penggunaannya yang kadang kala harusdisesuaikan dengan peraturan Pemda setempat.Secara garis besar gardu distribusi dibedakan atas :a. Jenis pemasangannya :

a. Gardu pasangan luar : Gardu Portal, GarduCantol

b. Gardu pasangan dalam : Gardu Beton, GarduKios

b. Jenis Konstruksinya :a. Gardu Beton bangunan sipil : batu, betonb. Gardu Tiang : Gardu Portal dan Gardu Cantolc. Gardu Kios

c. Jenis Penggunaannya :a. Gardu Pelanggan Umumb. Gardu Pelanggan Khusus

Khusus pengertian Gardu Hubung (GH)adalah gardu yang ditujukan untuk memudahkanmanuver pembebanan dari satu penyulang kepenyulang lain yang dapat dilengkapi/tidakdilengkapi RTU (Remote Terminal Unit). Untukfasilitas ini lazimnya dilengkapi fasilitas DC Supplydari Trafo Distribusi pemakaian sendiri atau Trafodistribusi untuk umum yang diletakkan dalam satukesatuan

B. Macam- macam Konfigurasi Distribusi Primer

Di dalam merencanakan system distribusitenaga listrik sangat diperlukan adaya pedoman untukmenetapkan suatu kriteria bagi perencanan saluranudara tegangan menengah (SUTM) dan teganganrendah (TR). Jaringan tegangan menengah adalahjaringan tenaga listrik yang berfungsi untukmenghubungkan gardu induk sebagai suplay tenagalistrik dengan gardu-gardu distribusi maupunkepelanggan yang memakai tegangan menengahseperti industri.

C. Jaringan Distribusi Primer menurut SusunanRangkaian

Susunan rangkaian jaringan distribusi adaberberapa macam diataranya:

a. System Radialb. System loopc. System tertutup/Ringd. System spindele. Sistem clusterf. System Grid/Network

Umumnya system yang digunakan ada systemloop di karnakan bagian-bagian fider tersambungmemalui alat pemisah (disconnectors), dan keduaujung fider tersambung pada sumber energy. Jikaterjadi ganguan pada fider pertama maka dapatdengan mudah di manuver ke fider yang ke dua

Gambar 2. sistem jaringan transmisi jaringanmenengah

D. Prinsip Kerja dan Terminologi Transformator

Prinsip kerja transformator dapat dijelaskanberdasarkan induksi elektromagnetik, dimana antarasisi primer dan sisi sekunder terdapat penghubungmagnetik. Gandengan magnet ini berupa inti besitempat melakukan fluks bersama. Medan magnetberperan sangat penting sebagai rangkaian proseskonversi energi. Melalui medium medan magnet,bentuk energi mekanik dapat diubah menjadi energilistrik, alat konversi ini disebut generator atausebaliknya dari bentuk energi listrik menjadi energimekanik, sebagai alat konversi disebut motor.

Pada transformator, gandengan medan magnetberfungsi untuk memindahkan dan mengubah energilistrik dari rangkaian primer ke sekunder melaluiprinsip induksi elektromagnetik. Dari sisi pandanganelektris , medan magnet mampu untukmenginduksikan tegangan pada konduktor sedangkandari sisi pandangan mekanis medan magnet sanggupuntuk menghasilkan gaya dan kopel (penggandeng).

Kelebihan medan magnet sebagai perangkaiproses konversi energi disebabkan terjadinya bahan-bahan magnetik yang memungkinkan diperolehnyakerapatan energi yang tinggi, kerapatan energi yangtinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga perunit volume mesin yang tinggi pula. Jelaslah bahwapengertian kuantitatif tentang medan magnet danrangkaian magnet merupakan bagian penting untukmemahami proses konversi energi listrik.

Induktansi, tegangan pada kumparan didefinisikan sebagai perubahan arus terhadap waktu yangmelewati kumparan tersebut. Atau ketika terjadiperubahan arus pada kumparan maka terjadi

65



perubahan fluk magnetik yang menyebabkantejadinya perubahan induksi tegangan.dimana:N = jumlah lilitan kumparanφ = fluk magnet

Gambar 3 Blok Diagram Rugi-rugi PadaTransformator

III. METODE PENELITIAN

3.1 Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian : PT PLN (persero) RayonTanah Jawa jalan suhimahasar no 21, tanahjawa,pematang siantar. Waktu 07-15 Juli 2018. Metodeyang dilakukan dengan cara pengambilan datalangsung ke lokasi. Untuk mendapatkan data datagardu BL 11 yang akurat penulis langsung ke lokasiyaitu dengan melakukan pengambilan data sebelumdan setelah dilakukan pemasangan gardu sisip.

3.2 Alat dan Bahan

1. Laptopdigunakan untuk pengolahan data, penyimpananfile dan lain lain, dan banyak lagi yang dapatdigunakan.

2. FlasdiskAlat ini digunakan untuk menyimpan data/fileguna mempermudah pembuatan tugas akhir

3. HpAlat ini digunakan sebagai media foto,perhitungan, dan banyak lagi yang digunakanpada alat ini

4. Multi Meter dan Tang AmpereAlat ini digunakan untuk pengukuran besarnyaarus, tegangan dan hambatan dan masik banyaklagi kegunaanya.

5. TespenAlat ini digunakan untuk mengetahui apakahada tegangan yang masuk

6. Perlengkapan APD (Alat Pelindung Diri)

Alat ini digunakan untuk K3 dalam Bekerja.7. Detektor Fasa

Untuk mengecek urutan fasa8. Handy talki dan hand phone

Dapat membantu mempermudah berkomunikasiapabila terdapat jaringan yang berjauhan.

3.3 Data data transformator yang digunakan

Untuk memperoleh data data yang dibutuhkandalam perhitungan, maka digunakan sebuahtransformator tiga phasa dengan data data sebagaiberikut :

Data trafo sebelum disisipTrafo BL 11Daya : 100 kVATegangan primer : 20 KVTegangan sekunder : 400 VoltFrekuensi : 50 HzArus primer : 2,9 AmpArus sekunder : 144.3 AmpPosisi tap : 3/5Cos Փ : 0,85Merk : trafoindoTrafo : 3 phasa

Gambar 4. nameplat trafo

Data trafo sisipanTrafosisipan BL 47Daya : 50 kVATegangan primer : 20 KVTegangan sekunder : 400 VoltFrekuensi : 50 HzArus primer : 2,9 AmpArus sekunder : 144.3 AmpPosisi tap : 3/5Cos Փ : 0,85Merk : asata utama electricalTrafo : 3 phasa

66



3.4 Data Pengukuran Gardu Distribusi BL 11sebelum di Sisip

Gardu BL 11 yang letaknya di daerahsilampuyang balimbingan merupakan gardu portalterdiri dari 2 jurusan. Bedasarkan data pengukuranarus dan tegangan gardu BL 11 pada tanggal 8 Juli2018 pukul 17.50 WIB, maka didapatkan hasilpengukuran sebagai berikut:

Tabel 1. Data Pengukuran Arus Beban Pada Gardu BL11 sebelum disisip

Jurusan Arus di gardu A

R S T NI total 166.8 111,6 135,9 90,3

1 72,3 81,3 57,3 38,22 94,5 30,3 78,6 52,1

Tabel 2. Data Pengukuran Tegangan Gardu BL 11pada pangkal sebelum disisip

Tegangan di GarduR-S S-T T-R R-N S-N T-

N400 399 407 231 229 23

5

Tabel 3. Data Pengukuran Tegangan Ujung JTR GarduBL11sebelum disisip

Jur

Jarak

Tegangan di ujung JTR (V)R-S

S-T T-R R-N S-N T-N

1 225m

348

341,2

364,8

185,8

174,3

184,2

2 450m

388

391 389 195,3

190,1

220,5

Dari data hasil pengukuran gardu tersebutdiketahui drop tegangan pada jurusan 1 gardu BL11sangat rendah, hal ini menyebabkan kualitas teganganyang sampai ke pelanggan pada jurusan 1 sangattidak sesuai dengan tegangan standar sistem teganganrendah

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4. 1. Perhitungan Losses dan Drop Tegangan GarduDistribusi BL11 dengan Simulasi Etap

Untuk menghitung rugi daya (losses) serta droptegangan pada gardu distribusi BL11 dengan simulasiEtap, diperlukan data-data sebagai berikut:

Data Sebelum di lakukan Penyisipan BL 11 :SUTM 20 kVBus primer trafo 20 kVTrafo BL11 100 kVABus sekunder trafo 0,4 kV

Jurusan 1Panjang penghantar 225 mDaya terpasang 48,77 kVADaya terpakai 41 kVA

Jurusan 2Panjang penghantar 450 mDaya terpasanag 47,22 kVADaya terpakai 39 kVA

Setelah data-data tersebut diinput ke dalamaplikasi Etap, kita dapat melihat simulasi rangkaianpada gardu distribusi BL11 seperti gambar 4.1sebagai berikut:

Gambar 5. simulasi pembebanan sebelum dilakukanpenyisipan

67



Sedangkan data Plossis dan drop teganganpada trafo BL11 dapat kita lihat seperiTabel 4.1 lossis dan drop tegangan pada trafo BL11

Setelah mendapatkan jumlah daya (kVA)terpakai oleh beban, selanjutnya kita menghitungpersentase pembebanan transformator tersebut (%beban) dengan menggunakan persamaan 2.3 sebagaiberikut:

% beban = , x 100%= 64,44 %

Untuk menghitung rugi daya (losses) sertadrop tegangan pada gardu distribusi BL11 dan BL47(tranformator sisipan) dengan simulasi Etap.Dikarnakan BL11 telah disisip maka adanyapenurunan beban dan pengurangan jarak penghantar.

Setelah Dilakukan PenyisipanTRAFO BL11SUTM 20 kVBus primer trafo 20 kVTrafo BL11 100 kVABus sekunder trafo 400 V

Jurusan 1Panjang penghantar 125 mDaya terpasang 29 kVA

Jurusan 2Panjang penghantar 200 mDaya terpasanag 32 kVA

TRAFO BL47 SISIPJurusan APanjang penghantar 125 mDaya terpasang 12 kVA

Jurusan BPanjang penghantar 200 mDaya terpasanag 16 kVA

Setelah data-data tersebut diinput ke dalamaplikasi Etap, kita dapat melihat simulasi rangkaianpada gardu distribusi BL11 dan BL47 (trafo sisip)seperti gambar sebagai berikut:

67





% beban = , x 100%= 64,44 %








67





% beban = , x 100%= 64,44 %








68



Tabel 6. perhitungan losis pada trafo BL11 dan BL43dan drop tegangan

69



V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari pembahasan dan analisa pada babsebelumnya, maka dapat disimpulkan berberapa halsebagai berikut :

1. Besar beban yang tersisa untuktransformator utama BL 11 sebesar 64,54kVA dengan kapasitas transformator 100kVA. Sedangkan beban yang dialihkan ketransformator sisipan sebesar 27,67 kVAdengan kapasitas transformator 50 kVA.

2. Adanya penambahan trasformator sisipBL11 berpegaruh terhadap berberapa hal :a. Kondisi pembebanan pada

transformator BL 11 mengalamipenurunan dari 95,99% menjadi 64,54%, dengan pembebanan 64,54 % makatransformator tidak lagi mengalamiOverload.

b. Pemasangan transformator sisipan padatransformator distribusi BL11 dapatmeningkatkan tegangan ujung. Dariyang bernilai 190,5 Volt menjadi 206Volt.

c. Etap menjadi jurusan 1 menjadi 6,72 %dan jurusan 2 menjadi 3,53 % . Padaujung beban tentunya masih dalamketentua regulasi tegangan PLN.

5.2 Saran1. Perlunya infeksi transformator untuk

meminimalisir terjadinya beban lebih padatransformator, agar kebutuhan listrik dimasyarakat dapat diprediksi sedini mungkin.

Berkaitan dengan penempatan transformatorsisipan sebaiknya tidak hanya mengandalkanperhitungan saya, namun tetap dilakukan surveylokasi untuk mempertimbangkan dan perkembanganbeban untuk berberapa tahun kedepan.

VI. DAFTAR PUSTAKA

[1] Fadli,Najmul, “Analisa PemasanganTransformator Sisipan Pada SaluranTransformator Distribusi PenyulangPangutan”,Universitas Mataram, NTB

[2] Hakimah,Yusro dan Lisma, “PerencanaanPemasangan Gardu Sisip P117 di PT PLN(persero) Area Bangka”,Universitas TridinatiPalembang,2013

[3] PT PLN (persero) ”Pembidangan prajabatabsmk/slta Teknisi Distribusi A1.4.2.50.3. buku.edisi 1”. 2015

[4] PT PLN (persero) , ”Standar Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik Tegangan Rendah ”, PT.PLN(persero),jalan tranujaya Blok M-I/135 JakartaSelatan,2010

[5] PT PLN (persero),” kriterisa Desain EnjirigKontruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik”,PT.PLN (persero),jalan tranujaya Blok M-I/135Jakarta Selatan,2010

[6] PT.PLN (Persero),”Standar Kontruksi GarduDistribusi Dan Gardu Hubung TenagaListrik”,PT.PLN(Persero),Jalan Trunajoyo BlokM-1/kebayoran lama,Jakarta Selatan,2010

[7] PT PLN (PERSERO)EDARAN DIREKSI PTPLN (PERSERO) NOMOR “SE DIR No 0017 EDIR 2014 Metode pemeliharaan trafo berbasismanajemen aset”.201

[8] Rangkuti,taufik,”Studi PenempatanTransformator Distribusi”,Medan,2015

[9] Sarimun,”wahyudi,Buku Saku PelayananTeknik”,jln Kamboja I No 133 Depok II Tegahkota,Jakarta,2014

[10] Suryadi,Erbert,” Perbaikan Jatuh TeganganPada Jaringan Distribusi Sekunder DenganPenambahan Transformator Baru”,PoliteknikNegeri Medan,2014

Analisa Penambahan Trafo Sisip Sisi Distribusi 20 Kv ...

Documents