EDUEL 3 (2) (2014) Edu Elektrika Journal http://journal.unnes.ac.id/sju/index.php/eduel ANALISIS TRANSFORMATOR DAYA 3 FASA 150 KV/ 20 KV PADA GARDU INDUKUNGARAN PLN DISTRIBUSI SEMARANG Mukhammad Rif’at Za’im Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang, Indonesia Info Artikel Abstrak ________________ ___________________________________________________________________ Sejarah Artikel: Diterima Agustus 2014 Disetujui September 2014 Dipublikasikan Oktober 2014 Dalam menyalurkan daya Gardu Induk memiliki alat/komponen listrik yang berupa transformator daya yang berfungsi untuk mentranformasikan daya listrik, dengan merubah besarnya tegangan sedangkan frequensinya tetap.Tujuan dari penelitian ini yaitu: (1) untuk menganalisis arus nominal transformator daya 3 fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk Ungaran; (2) untuk meneliti berapa besar rata-rata persentase arus pembebanan yang terjadi pada masing-masing unit transformator daya 3 fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk Ungaran; (3) untuk menganalisis impedansi transformator daya 3 fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk Ungaran; (4)untuk menganalisis sistem pendinginan transformator daya 3 fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk Ungaran(5) untuk menganalisis daya semu (daya nyata) transformator daya 3 fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk Ungaran(6)untuk mendeskripsikan gangguan-gangguan yang terjadi pada transformator daya 3 fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk Ungaran. ________________ Keywords: Analisis; Transformer, Daya. ____________________ Abstract ___________________________________________________________________ In distributing power substation have tools / electrical components such as power transformers which serves to transform the electric power, by changing the magnitude of the voltage while still frequensinya. The purpose of this study are: (1) to analyze the nominal current of 3-phase power transformers of 150 KV substation is in Unggaran; (2) to examine how much the average percentage of load currents that occur in each of the 3-phase power transformer unit 150 KV substation is in Unggaran; (3) to analyze the impedance transformer 3 phase power at 150 KV Substation Unggaran; (4) to analyze the cooling system 3-phase power transformers of 150 KV substation is in Unggaran (5) to analyze the apparent power (real power) 3 phase power transformers of 150 KV substation is in Unggaran (6) to describe the disturbances which occurs in 3 phase power transformers of 150 KV substation is in Unggaran. © 2014 Universitas Negeri Semarang Alamat korespondensi: Gedung E6 Lantai 2 FT Unnes Kampus Sekaran, Gunungpati, Semarang, 50229 E-mail: [email protected] ISSN 2252-6811 9 Kristianingsih Trihastuti / Management Analysis Journal 2 (1) (2013) itu regu pemeliharaan harus mengetahui PENDAHULUAN bagian-bagian tranformator dan bagian-bagian mana yang perlu diawasi melebihi bagian Gardu Induk adalah bagian dari suatu lainnya. sistem tenaga yang dipusatkan pada suatu Berdasarkan tempat berisi saluran transmisi dan distribusi, tegangan perlengkapan hubung bagi, transformator, dan dapat peralatan pengaman serta peralatan kontrol. 500/150 kV dan 150/70 kV biasa disebut Gardu induk berfungsi untuk mengatur aliran Interbus daya listrik dari saluran transmisi yang satu ke 150/20 kV dan 70/20 kV disebut juga saluran lain, transformator distribusi. Titik netral mendistribusikannya ke konsumen, sebagai transformator ditanahkan sesuai dengan tempat untuk menurunkan tegangan transmisi kebutuhan menjadi tegangan distribusi, dan sebagai pengamanan/proteksi. transmisi yang dibedakan menjadi operasinya (IBT). Transformer tranformator Transformator untuk sistem Transformator distribusi digunakan tempat kontrol dan pengaman operasi sistem. Dalam menyalurkan daya Gardu untuk menurunkan tegangan listrik dari Induk memiliki alat/komponen listrik yang jaringan transmisi tegangan tinggi menjadi berupa transformator daya yang berfungsi tegangan terpakai pada jaringan distribusi untuk mentranformasikan daya listrik, dengan tegangan rendah (step down transformator). merubah besarnya tegangan sedangkan Pada frekuensinya tetap. Transformator jaringan distribusi primer sekarang ini dipakai transformator daya tiga daya fasa diantaranya untuk jenis out door.Yaitu jenis dilengkapi dengan transformator pentanahan transformator yang diletakkan diatas tiang yang berfungsi untuk mendapatkan titik netral dengan ukuran lebih kecil dibandingkan dari transformator daya.Peralatan ini disebut dengan jenis in door, yaitu jenis yang Neutral Current perlengkapan lainnya Transformer adalah (NCT), diletakkan didalam rumah gardu. pentanahan Pada dasarnya transformator tiga fasa transformator yang disebut Neutral Grounding ini terdiri dari tiga buah transformator satu Resistance (NGR). fasa dengan tiga buah teras besi yang dipasang pada satu kerangka.Dari tiga teras besi ini Dalam operasi penyaluran tenaga listrik transformator dapat dikatakan jantung ditempatkan dari sistem transmisi dan distribusi.Dalam kumparan yakni kondisi ini suatu transformator diharapkan kumparan sekunder. dapat beroperasi secara maksimal.Mengingat seluruhnya akan terdapat tiga buah kumparan kerja keras dari suatu transformator seperti primer dan tiga buah kumparan sekunder. itu, maka pemeliharaan juga dituntut sebaik Dari ketiga kumparan primer maupun ketiga mungkin.Oleh karena itu tranformator harus kumpatran dipelihara dengan menggunakan sistem dan secara hubungan bintang (star conection) Υ dan peralatan yang benar, baik dan tepat.Untuk dihubungkan segitiga (delta conection) Δ. 10 masing-masing kumparan sekunder sepasang primer Dengan dapat dan demikian dihubungkan Kristianingsih Trihastuti / Management Analysis Journal 2 (1) (2013) Seperti halnya transformator satu fasa angka-angka dan analisis menggunakan maka azas kerja dari transformator tiga fasa statistik.Metode ini pada prinsipnya sama saja. Hanya pada apabila masalah merupakan penyimpangan transformator tiga antara dihubungkan pada fasa arus kumparan yang yang kuantitatif seharusnya digunakan dengan yang primer terjadi, antara aturan dengan pelaksanaan, berbentuk arus bolak-balik dari tiga buah antara teori dengan praktik, antara rencana kawat fasa masing-masing sama besarnya dan dengan pelaksanaan. Transformator daya 3 bergeseran sudut sebesar 120° taip fasanya, fasa 150 KV yang ada di Gardu Induk yang menimbulkan fluk maknit φ didalam Ungaran teras besi juga berbeda fasa 120°. Karena fluk berjumlah 2 transformator, yang meliputi maknit yang dibangkitkan merupakan fluk transformator II 150 KV 15 MVA dan maknit bersama (mutual flux) φ m, maka pada transformator III 150 KV 60 MVA. Dalam tiap-tiap kumparan akan dibangkitkan gaya penelitian ini menggunakan sampling jenuh gerak listrik (electro motive force) induksi yang yaitu teknik sampel dengan menggunakan masing-masing berbeda 120° juga. seluruh anggota populasi transformator PLN Distribusi Semarang daya 3 fasa yang ada di Gardu Induk Kalau dalam transformator satu fasa Ungaran PLN Distribusi Semarang. besarnya ggl induksi tersebut sama besarnya dan berlawanan arah dengan tegangannya, Metode pengumpulan data yang maka untuk transformator tiga fasa besarnya digunakan dalam penelitian ini adalah teknik tegangan tergantung pada hubungan antara observasi, metode wawancara dan metode kumparan primer dan kumparan sekunder. dokumentasi. Berdasarkan hal yang dikemukakan di atas, penulis akan mencoba untuk HASIL mengenai Dari hasil penelitian didapatkan karakteristik transformator daya 150/20 KV bahwa transformator II di Gardu Induk yang ada di Gardu Induk Ungaran PLN Ungaran PLN Distribusi Semarang memiliki Semarang guna menambah wawasan bagi merk mahasiswa tentang transformator daya. Transformator ini memiliki nomor serial mempelajari lebih dalam ASEA dengan tipe TBA 33. 7145 405. Transformator ini dibuat oleh swedia pada tahun 1979. Transformator II METODE Penelitian Metode ini adalah jenis transformator 3 fasa dengan yang frekuensi 50 Hz. digunakan untuk penelitian ini adalah metode Tranformator II 150/20 KV di penelitian deskriptif dengan menggunakan Gardu Induk Ungaran PLN Distribusi pendekatan kuantitatif. Jenis penelitian ini menggunakan Semarang menggunakan sistem pendingin metode penelitian kuantitatif, yang menurut ONAN yaitu udara dan oli akan bersikulasi Sugiyono dengan (2012:23) dikatakan metode alami. Perputaran oli akan dipengaruhi oleh suhu dari oli tersebut, serta kuantitatif karena data penelitian berupa 11 Kristianingsih Trihastuti / Management Analysis Journal 2 (1) (2013) ONAF yaitu oli akan bersikulasi dengan bahwa drop tegangan yang timbul karena alami namun saat oli melalui radiator impedansi olimakan tegangan yang diterapkan. Untuk mencari didinginkan dibantu dengan kipas/fan. adalah sekian persen dari nilai impedansi transformator dalam bentuk Dari hasil penelitian didapatkan ohm, maka harus terlebih dahulu mencari bahwa transformator pada daya nominal 9 jatuh tegangannya (Vdrop) terlebih dahulu. MVA memiliki arus nominal sisi primer Drop adalah 35 A dan arus nominal sisi sekunder transformator II: adalah 247 A, sedangkan transformator pada Vdrop = V x Z(%) daya nominal 15 MVA memiliki arus Vdrop = 168800 V x 12,20/100 nominal sisi primer adalah 358 A dan arus Vdrop = 20593,6 V nominal sisi sekunder adalah 412 A Hal ini Drop tegangan rata-rata transformator III: dapat dibuktikan dengan cara perhitungan Vdrop = V x Z(%) , sebagai berikut: Vdrop = 150000 V x 11,70/100 Perhitungan sesuai dengan teori pada Vdrop = 17550 V Pada daya nominal 9 MVA: Drop tegangan Arus Nominal Primer transformator III: Ip= S / (Vp √3) Vdrop = V x Z(%) , Ip= 9000 kVA / (150 KV . 1,732) Vdrop = 131200 V x 11,60/100 Ip= 34,641 A Vdrop = 15219,2 V Arus Nominal Sekunder tegangan maksimal (Vdrop minimal ) mak (Vdrop min ) Dari hasil perhitungan diatas didapat Is= S / (Vs √3) nilai voltage drop Is= 9000 kVA / (21 KV . 1,732) 20593,6 V, nilai voltage drop Is= 247,435 A sebesar 17550 V, dan nilai voltage drop Pada daya nominal 15 MVA: adalah sebesar 15219,2 V. Hal ini berarti akan Arus Nominal Primer ada penurunan tegangan rata-rata sebesar Ip= S / (Vp √3) 17550 volt disisi belitan tegangan tinggi yang Ip= 15000 kVA / (150 KV . 1,732) ditimbulkan karena rugi - rugi pada belitan Ip= 57,735 A dan inti transformator ketika transformator Arus Nominal Sekunder tersebut dibebani penuh. Is= S / (Vs √3) maksimal adalah sebesar rata-rata adalah minimal Persen impedansi yang tertera di Is= 15000 kVA / (21 KV . 1,732) name plate transformator III merupakan hasil Is= 412,393 A pengujian yang dibagi terhadap tegangan Dari hasil penelitian didapatkan transformator dikali dengan 100%, sebagai data bahwa transformator II memiliki nilai berikut: impedansi maksimal 12,20%, impedansi Impedansi 11,70% didapatkan dari: rata-rata 11,70%, dan impedansi minimal Z(%) = ( Vdrop/ V ) x 100 % 11,60%. Pengertian nilai tersebut adalah Z(%) = (17550 / 150000 ) x 100 % 12 Kristianingsih Trihastuti / Management Analysis Journal 2 (1) (2013) Z(%) = 11,70% 1. Analisis Arus Nominal Transformator II Impedansi 12,20% didapatkan dari: Dari hasil analisis disimpulkan papan nama bahwa hasil Z(%) = ( Vdrop/ V ) x 100 % transformator Z(%) = (20593,6 / 168800 ) x 100 % perhitungan papan nama transformator II Z(%) = 12,20% tidak sesuai dengan papan nama yang ada di Impedansi 11,60% didapatkan dari: transformator II Gardu Induk Ungaran. Hal Z(%) = ( Vdrop/ V ) x 100 % ini dibuktikan dengan hasil perhitungan arus Z(%) = (15219,2 / 131200 ) x 100 % nominal sisi primer pada daya nominal 9 Z(%) = 11,60% MVA adalah 34,641 A, arus nominal sisi Dari nilai persen impedansi tersebut, sekunder pada daya nominal 9 MVA adalah hanya 1% - 2% yang merupakan nilai yang 247,435 A, arus nominal sisi primer pada ditimbulkan oleh nilai impedansi pada inti daya nominal 15 MVA adalah 57,736 A, dan transformator (rugi - rugi inti) , sisanya arus nominal sisi sekunder pada daya nominal sebesar karena 15 MVA adalah 412,393 A, sedangkan arus belitan nominal 98% impedansi lebih yang disebabkan timbul pada sisi primer pada papan nama tranformator itu sendiri (rugi - rugi belitan). transformator pada daya nominal 9 MVA Untuk operasional yang aman, tranformator adalah 35 A, arus nominal sisi sekunder pada jarang dioperasikan degan beban penuh (100% daya nominal 9 MVA adalah 247 A, arus rating) , sehingga drop teganganpun menjadi nominal sisi primer pada daya nominal 15 rendah. MVA 358 A dan arus nominal sisi sekunder Untuk mengetahui sebenarnya dari transformator tersebut, berapa persen nilai pada daya nominal 15 MVA adalah 412 A. impedansi Terdapat selisih yang sangat kecil antara dilakukan perhitungan secara teori dengan papan nama dapat dengan perhitungan sebagai berikut: transformator hal ini dipengaruhi oleh sudut Nilai sebenarnya impedansi 12,20%: faktor daya pada transformator. Z = Vdrop/ I Z = 20593,6 / 51 A 2. Z = 403,7 ohm Analisis Arus Nominal Transformator III Dari hasil analisis disimpulkan papan nama bahwa hasil Nilai sebenarnya impedansi 11,70%: transformator Z = Vdrop/ I perhitungan papan nama transformator III Z = 17550 / 58 A sesuai dengan papan nama yang ada di Z = 302,5 ohm transformator III Gardu Induk Ungaran. Hal Nilai sebenarnya impedansi 11,60%: ini dibuktikan dengan hasil perhitungan arus Z = Vdrop/ I nominal sisi primer pada daya nominal 36 Z = 15219,2 / 66 A MVA adalah 138,56 A, arus nominal sisi Z = 230,5 ohm sekunder pada daya nominal 36 MVA adalah 1039,23 A, arus nominal sisi primer pada daya nominal 60 MVA adalah 230,95 A, dan PEMBAHASAN 13 Kristianingsih Trihastuti / Management Analysis Journal 2 (1) (2013) arus nominal sisi sekunder pada daya nominal sesuai dengan perhitungan rumus yang ada 60 MVA adalah 1732,05 A sesuai dengan arus dalam direktorilistrik.blogspot.com. nominal sisi primer pada papan nama Pada Transformator III 150/20 KV di transformator pada daya nominal 36 MVA Gardu adalah 138,6 A, arus nominal sisi sekunder Semarang nilai tegangan dasar transformator pada daya nominal 36 MVA adalah 1039,2 A, diubah menjadi 150/21KV untuk mengurangi arus nominal sisi primer pada daya nominal rugi-rugi tegangan pada ujung sisi penyulang 60 MVA 230,9 A dan arus nominal sisi yang disebabkan oleh adanya rugi penghantar sekunder pada daya nominal 60 MVA adalah yang dapat menyebabkan drop tegangan. 1732 A. Sehingga arus nominal pada papan Sehingga nama sesuai dengan perhitungan rumus yang impedansi ada impedansi dalam muhamadrizkifauzikadili. blogspot.com 3. Induk Ungaran PLN transformator maksimal rata-rata Distribusi III memiliki sebesar sebesar 12,07%, 11,29% dan impedansi minimal sebesar 10,89%. Analisis Impedansi Transformator II Berdasarkan hasil 5. perhitungan Analisis Sistem Pendinginan Transformator impedansi transformator II memiliki nilai impedansi maksimal 12,20%, impedansi Berdasarkan hasil rata-rata 11,70%, dan impedansi minimal transformator II 11,60% menggunakan sistem pendinginan ONAN- sesuai transformator dengan papan nama yang memiliki nilai II ONAF.Menurut penelitian dan didapatkan transformator standar IEC III sistem impedansi maksimal 12,20%, impedansi pendinginan ONAN-ONAF digunakan pada rata-rata 11,70%, dan impedansi minimal transformator yang berkapasitas di atas 10 11,60%. Sehingga impedansi pada papan MVA.Sistem pendinginan ONAN digunakan nama dengan untuk pendingin internal dengan konveksi dalam natural di dalam tankinya dan menggunakan terbukti perhitungan valid rumus sesuai yang ada direktorilistrik.blogspot.com. udara dengan konveksi natural untuk pendingin eksternal.Akan tetapi minyak di 4. Analisis Impedansi Transformator III Berdasarkan hasil dalam transformator memiliki batas-batas perhitungan operasi panas yang diijinkan. Jika panas impedansi transformator III memiliki nilai tersebut melampaui batas, maka isolasi akan impedansi maksimal 13,31%, impedansi rata- rusak dan secara keseluruhan transformator rata 12,45%, dan impedansi minimal 12,01% akan rusak, sehingga panas tersebut direduksi sesuai dengan papan nama transformator II dengan yang memiliki nilai impedansi maksimal ONAF. menggunakan 13,31%, impedansi rata-rata 12,45%, dan impedansi minimal 12,01%. Sehingga SIMPULAN impedansi pada papan nama terbukti valid 14 sistem pendingin Kristianingsih Trihastuti / Management Analysis Journal 2 (1) (2013) Arikunto, Suharsimi. 2010. Prosedur Penelitian. Dari hasil analisis transformator daya Jakarta: PT Asdi Mahasatya. 3 fasa 150 KV di Gardu Indu Ungaran PLN Distribusi Semarang transformator II disimpulkan dan Arikunto, Suharsimi. 2006. Prosedur Penelitian bahwa transformator Suatu Pendekatan Praktek. Jakarta: Rineka III Cipta memiliki kriteria yang hampir sama yaitu menggunakan pendinginan ONAN sebagai transformator Azwar, sistem dan Saifudin. 1997. Metode Penelitian. Yogyakarta: Pustaka Pelajar. dalam Badruddin. 2013.Modul Xiv Studi Penyediaan Energi pentanahannya menggunakan solid tanpa Listrik. Pusat Pengembangan Bahan Ajar- NGR. UMB. Pada perubahan transformator tegangan III nominal terjadi pada sisi Bagus, Pradiya. 2007. Operasi Sistem Tenaga Listrik. Jakarta: Ghalia Indonesia sekunder dari 20 KV menjadi 21 KV sehingga Bonggas L.Tobing. 2003. Peralatan Tegangan menyebabkan perubahan pada impedansi Tinggi, Jakarta: PT Gramedia Pustaka nominal dan arus nominal transformator. Dari analisis persentase Utama. arus Cekdin, Cekmas & Taufik Barlian. 2013. Transmisi pembebanan transformator daya 3 fasa 150 KV pada Distribusi Gardu Induk Semarang Ungaran Daya PLN disimpulkan Jogyakarta: Andi Yogyakarta bahwa Gulo, W. 2002.Metodologi Penelitian. Jakarta: PT pembebanan siang hari lebih tinggi dari pada Grasindo. di malam hari. Dari Elektrik. http://zhagitoloh.blogspot.com hasil analisis gangguan http://ferryxseven.blogspot.com2011/12/sistemp transformator daya 3 fasa 150 KV di Gardu endinginpadatransformator.html Induk Ungaran PLN Distribusi Semarang http://muhamadrizkifauzikadili.blogspot.com/20 diperoleh bahwa gangguan pada tidak pernah transformator, 12/06/menghitung-i-nominal-trafo- terjadi tenaga.html sehingga http://direktorilistrik.blogspot.com/2014/02/Perc kinerja transformator masih dalam kondisi ent-Impedance-Persen-Impedansi- baik hingga sekarang. Transformator.html http://insyaansori.blogspot.com,2013 Kadir, Abdul.1989. Transformator. Jakarta: PT DAFTAR PUSTAKA Elex Media Komputindo Albarkah, Ihsanudin. Transformator 2013. 20 KV Kinerja Proteksi Pada Jaringan Kadir, Abdul. 2000. Distribusi dan Instalasi Tenaga Listrik. Jakarta: Universitas Indonesia Kamaraju, V. 2009. Electrical Power Distribution Tegangan Menengah Di Gardu Distribusi Systems. New Delhi: Tata McGraw Hill Krapyak. Skripsi Education Private Limited. Alsimeri, dkk. 2008. Teknik Transmisi Tenaga Listrik Jilid 1. Jakarta Muchsin, : Ismail. 2014. Tenaga Listrik dan Elektronika. Pusat Pengembangan Bahan DepartemenPendidikan Nasional. Ajar-UMB. A.N. Afandi.2010. Operasi Sistem Tenaga Listrik Berbasis EDSA, Yogyakarta: Gava Media. 15 Kristianingsih Trihastuti / Management Analysis Journal 2 (1) (2013) PT.PLN (Persero). 2009. Final Pedoman O & M Transformator Jakarta: Tenaga. Perusahaan Listrik Negara. Pusat Pendidikan dan Pelatihan. Tap Changer dan Bagian-bagiannya. PT.PLN (Persero) Ramadhani, Mohamad. 2008. Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga. Rijono, Yon. 1997. Dasar Teknik Tenaga Listrik. Yogyakarta: Andi Risal, Saifur.2014. Studi Eksplorasi Arus Pada Kawat Netral Akibat Ketidakseimbangan Beban Pada Unit Transformator Distribusi Di Universitas Negeri Semarang.Skripsi Sugiyono. 2009. Metode Penelitian Kuantitatif, Kualitatif dan R&D. Bandung: Alfabeta Sumardjati, Prih. 2008. Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik Jilid 3. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional. Tobing, Bonggas L. 2003. Peralatan Tegangan Tinggi. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama Zuhal.1995.Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta: Gramedia 16