ANALISIS PENGARUH KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN

ANALISIS PENGARUH KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN TERHADAP ARUS
NETRAL DAN LOSSES PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI (Studi Kasus Pada
PT. PLN(Persero) Rayon Medan Sunggal)
Adelinda Barus 1, Suprianto ST, MT. 2
Teknik Elektro Konsentrasi Energi Listrik STT Harapan Medan
Jalan H.M Joni No.70 C Medan Telp/Fax. (061) 7366804-7368470
[email protected]
ABSTRAK
Ketidakseimbangan beban pada suatu system distribusi tenaga listrik selalu terjadi dan
penyebabnya karena adanya ketidakseimbangan beban antara masing-masing phasa (phasa R,S dan T)
pada pelanggan jaringan tegangan rendah. Akibat ketidakseimbangan beben tersebut menyebabkan
munculnya arus pada netral trafo. Arus yang mengalir pada netral trafo tersebut menyebabkan
terjadinya losses (rugi-rugi), yaitu losses akibat adanya arus netral pada penghantar netral trafo dan
losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah. Setelah melakukan analisa terhadap dua buah trafo
distribusi pada rayon PLN Medan Sunggal diperoleh bahwa bila terjadi ketidakseimbangan yang besar
maka arus netral yang muncul juga besar dan losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah juga besar
Kata Kunci : ketidak seimbangan beban, Arus netral, losses pada trafo Distribusi.
ABSTRACT
Distribution of electric power systems to consumers must have the quality and quantity of high
quality.This is done so consumers (expense) and producers (PLN) can feel the benefit of a balanced, both in
termsof the consumer's side or from prudusen (PLN). But that occur in the field are not comparable straight
to the planning system, one of the frequent occurrence of burden sharing disproportionate impact on the
quality of service. Unequal burden-sharing will lead to losses or losses.In the system we know the distribution
of burden-sharing system 3 phase, that phase R, S-phase and three-phase pahasa T. The load should be
balanced. But the writer gets data from PLN region of Medan Sunggal rayon there is current(load) in the
neutral phase. This causes damage to the PLN, due to the load current flowing in the neutral phase is not
included in the calculation of payments. To address this need to do an analysis of why the current system can
occur in a neutral phase. Once analyzed, diproleh that in case of a large load imbalance, the losses and the
current flowing in the neutral wire is also large.
Keywords: load imbalance, neutral currents, losses in the distribution transformer.
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini Indonesia sedang melaksanakan
pembangunan di segala bidang. Salah satunya
adalah pembangunan di sektor industri. Hal ini
merupakan langkah penting yang harus ditempuh
dalam era globalisasi. Dalam era globalisasi ini
Indonesia dituntut untuk dapat bersaing dengan
bangsa lain,termasuk bersaing dalam bidang
industri yang pada akhirnya akan meningkatkan
devisa negara. Peningkatan di sektor industri ini
menuntut adanya kesiapan sumber daya yanng
memadai,baik dari tekhnologi maupun sumber daya
alam sehingga dapat berjalan dengan baik dan
berkesinambungan.
Perkembangan pembangunan di segala bidang
menuntut PLN selaku penyedia listrik di tanah air.
Untuk dapat memenuhi ketersediaan tenaga listrik
di tanah air. Permasalahan utama yang sering
dihadapi PLN adalah mulai terjadinya krisis energi
yang mengglobal. Harga bahan bakar minyak di
tingkat internasional terus meningkat. Hal ini
menyebabkan PT.PLN harus melakukan efisiensi
disegala sektor.salah satu langkah efisiensi yang
dilakukan oleh PLN adalah menekan losses
seminimal mungkin,baik losses secara teknis
maupun non teknis agar dapat memenuhi kebutuhan
akan tenaga listrik.
2. METODOLOGI PENELITIAN
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
2.1 TRANSFORMATOR
3.1 Data Teknis Trafo
Transformator merupakan suatu alat listrik
statis yang dapat memindahkan dan mengubah
tegangan dan arus bolak-balik dari satu atau lebih
rangkaian listrik ke rangkain listrik yang lain
dengan nilai yang sama maupun berbeda besarnya
pada frekuensi yang sama, melalui gandengan
magnet
dan berdasarkan prinsip induksi
elektromagnetik. Pada umumnya transformator
terdiri atas sebuah inti yang terbuat dari besi
berlapis dan dua buah kumparan yaitu kumparan
primer dan kumparan sekunder. Rasio perubahan
tegangan akan tergantung dari rasio jumlah lilitan
pada kumparan itu, biasanya kumparan terbuat dari
kawat tembaga atau aluminium yang di lilitkan
pada kaki inti transformator.
Transformator digunakan secara luas baik
dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika.
Penggunaan trafo dalam bidang sistem tenaga
memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai
dan ekonomis untuk setiap keperluan, misalnya
kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman
daya jarak jauh. Pengguna transformator yang
sederhana dan handal merupakan salah satu alasan
penting dalam pemakaiannya dalam penyaluran
tenaga listrik arus bolak-balik, karena arus bolakbalik sangat banyak digunakan untuk pembangkitan
dan penyaluran tenaga listrik.
Trafo Distribusi Morawa 250 Kva
Tabel 3.1 trafo Distribusi Morawa 250 kVA
DATA TEKNIS TRAFO
Nama Pabrik
Daya
Voltra
250 Kva
Phasa
3
Posisi Tap
3/5
Tegangan Primer
L-L (kV)
20 kV
TeganganSekunder
L-L (V)
400 V
Arus Primer (A)
7,2 A
Arus Sekunder (A)
360,8 A
Vektor Group
YZN5
Impedansi (%)
4
Kabel Incoming
NYY 150mm2
Kabel Outgoing
NYFGBY
70mm2
2.2 KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN
Yang dimaksud dengan keadaan seimbang
adalah suatu keadaan dimana:
Ketiga vektor arus/tegangan
adalah sama besar
Ketiga vektor saling membentuk
sudut 1200 satu sama lain seperti
yang terlihat pada gambar
dibawah ini
A. Menentukan Persentase Pembebanan
Trafo Distribusi
Trafo Distribusi Morawa 250 kVA
pengukuran siang hari (LWBP)
= 262
= 239
= 212
Maka
untuk
menghitung
persentase
pembebanannya dimana:
%I=
× 100 %
100 % = 72,60 %
100 % = 66,23 %
Gambar 3.4
a) Vektor Diagram Arus Keadaan
Seimbang
b) Vektor Diagram Arus Keadaan
Tidak Seimbang
100 % = 58,75 %
Jadi rata-rata persentase pembebanannya adalah:
Rata-rata % I
=
Rata-rata I %
= 65,86 %
pengukuran malam hari (WBP)
= 206
= 281
= 339
Maka
untuk
menghitung
pembebanannya dimana:
%I=
× 100 %
c=
persentase
100 % = 57,08 %
=
100 % = 77,87 %
100 % = 93,94 %
Jadi rata-rata persentase pembebanannya adalah:
Rata-rata I %
=
Rata-rata I % = 76,29 %
B. Analisa ketidakseimbangan Beban Pada
Trafo Distribusi
pengukuran siang hari (LWBP) untuk
jurusan outgoing timur
= 57
= 19
= 36
Dari data pengukuran dapat dicari arus rata-rata
(
) yaitu:
=
=
= 37,33 A
Dengan demikian koefisien a,b dan c diperoleh
sebagai berikut:
a= =
= 1,52
b=
=
= 0,50
c=
=
= 0,96
pada keadaan setimbang besarnya koefisien a,b dan
c adalah 1, dengan demikian rata-rata
ketidakseimbangan beban (%) adalah:
=
× 100 %
=
× 100 %
= 35,33 %
pengukuran malam hari (WBP)
= 66
= 21
= 88
Dari data pengukuran dapat dicari arus rata-rata
(
) yaitu:
=
=
= 58,33 A
Dengan demikian koefisien a,b dan c diperoleh
sebagai berikut:
a= =
= 1,13
b=
=
= 0,36
=
= 1,50
pada keadaan setimbang besarnya koefisien a,b dan
c adalah 1, dengan demikian rata-rata
ketidakseimbangan beban (%) adalah:
=
× 100 %
=
= 42,33 %
× 100 %
C. Analisa Losses Akibat Adanya Arus
Netral pada Penghantar Netral Trafo
Ukuran kawat untuk penghantar netral trafo 50 mm2
dengan R = 0,6842 Ω/km
Pengukuran Siang hari (LWBP)
= 115 A
= 2.
= (115)2 . 0,6842
= 9.048,54 Watt
= 9,04 kW
Dimana daya aktif trafo :
P = S. Cos φ,
dimana cos φ pada trafo ini adalah 0,80
= 250. 0,80
= 200 kW
Sehingga persentase losses akibat adanya arus
netral pada penghantar netral trafo pada siang hari
adalah:
%
= × 100%
=
× 100%
= 4,52 %
Pengukuran Malam hari (WBP)
= 174
= 2.
= (174)2 . 0,6842
= 20.714,83 Watt
= 20,71 kW
Dimana daya aktif trafo :
P = S. Cos φ,
dimana cos φ pada trafo ini adalah 0,80
= 250. 0,80
= 200 kW
Sehingga persentase losses akibat adanya arus
netral pada penghantar netral trafo pada malam hari
adalah:
%
= × 100%
=
× 100%
= 10,35 %
4. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1
Kesimpulan
Dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya
maka penulis mengambil beberapa kesimpulan
antara lain:
1.
- Persentase pembebanan untuk Trafo
Distribusi Morawa 250 kVA (LWBP)
adalah 65,86 %
(WBP) adalah 76,29 %, persentase
Ketidakseimbngan bebannya (LWBP)23,55
%, (WBP) 33,44%, persentase losses akibat
ketidakseimbangan beban (LWBP) 4,52 %
(WBP) 10,35 %.
- Persentase pembebanan untuk Trafo
Distribusi
Trafindo 250 kVA
(LWBP) adalah 53,94 % , (WBP) adalah
101,23 %, persentase ketidakseimbngan
bebannya (LWBP) 27,44%, (WBP) 35,88%,
Persentase losses akibat
ketidakseimbangan beban (LWBP)
3,95%(WBP) 15,12%.
2.
Semakin besar ketidakseimbangan beban pada
trafo distribusi maka arus netral yang
mengalir ke tanah (IG) dan losses trafo
semakin besar.
4.2
Saran
Untuk menghindari besarnya rugi-rugi
karena ketidakseimbangan beban tersebut
disarankan kepada pihak PLN agar
senantiasa melakukan pengukuran dan
pemantauan pembebanan pada setiap trafo
selain itu untuk beberapa buah trafo yang
tersedia
diharapkan
dilakukan
pemeliharaannya karena beberapa buah
sudah usang/ nameplate nya tidak jelas dan
diharapkan pihak PLN juga dapat lebih
selektif dalam merealisasikan permohonan
pasang baru
.
.
DAFTAR PUSTAKA
1. Zuhal. 1991. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan
Elektronika Daya. Bandung:
Penerbit ITB
2. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/2
0976/3/Chapter%20II.pdf
3.https://industri3601.wordpress.com/transformator
-dan-sistem-distribusi-daya/
4. Kadir,A, ,2000. Distribusi dan Utilasi Tenaga
Listrik, Jakarta: UI-Press
5. http://eprints.umk.ac.id/77/1/AKIBAT_KETIDA
KSEIMBANGAN_BEBAN_TERHADAP.pdf
6. https://www.google.co.id/search?q=gambar+
rangkaian+transformator&espv
7. jurnalelektro.petra.ac.id/index.php/elk/article/
download/16701/16693