PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009

Transkripsi

1 STUDI PENGGUNAAN PENGUBAH SADAPAN BERBEBAN PADA TRANSFORMATOR UNTUK PERBAIKAN TEGANGAN PADA REL 20 KV OLEH : BINA CITAKARYA PURBA NIM PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009

2 ABSTRAK Salah satu masalah yang terdapat dalam sistem tenaga listrik adalah perubahan atau penurunan tegangan yang sering kali terjadi didalam penyaluran tenaga listrik. Untuk mengantisipasi tegangan keluaran transformator berubahubah, transformator utama di gardu induk di lengkapi dengan pengubah sadapan berbeban yang bekerja terhadap setiap perubahan bebannya, sehingga tetap dapat terjaga agar tegangan yang diinginkan tetap konstan. Bila beban meningkat, alat pengatur tegangan ini akan menaikan tegangan menengah di gardu induk dengan mengatur sadapan transformator sisi tegangan 150 KV, guna mengatasi jatuh tegangan pada saluran distribusinya. Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai peralatan pengubah sadapan dalam menunjang pengoperasian transformator untuk menjaga kestabilan tegangan keluarannya. Disamping itu, juga akan dibahas mengenai jatuh tegangan serta perhitungan jatuh tegangan pada penyulang.

3 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... viii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Tujuan Penulisan Batasan Masalah Metode Penulisan Sistematika Penulisan... 3 BAB II TEORI DASAR TENTANG TRANSFORMATOR 2.1. Umum Prinsip Kerja Transformator Transformator Tanpa Beban Transformator Berbeban Rangkaian Ekivalen dan Karaktristik Transformator Berbeban Diagram Fasor Transformator Berbeban Sistem Pengaturan Pengaturan Dengan Transformator BAB III PENGUBAH SADAPAN BERBEBAN (ON LOAD TAP CHANGER) DI TRANSFORMATOR 3.1. Pengaturan Tegangan... 19

4 3.2. Pengaruh Dari Jatuh Tegangan Daya Aktif dan Daya Reaktif Pengaturan Tegangan Pada Beban Pengaturan Tegangan Pada Saluran Pengubah Sadapan Berbeban Pada Transformator Pemakaian Pengubah Sadapan Berbeban Pada Transformator Fungsi dan Perinsip Kerja Pengubah Sadapan Berbeban Fungsi Pengubah Sadapan Berbeban Prinsip Kerja Pengubah Sadapan Berbeban Persoalan Pemakaian Pengubah Sedapan Berbeban Konsep Dasar Perhitungan Jatuh Tegangan BAB IV PERHITUNGAN JATUH TEGANGAN 4.1. Data dan Hasil Pengamatan Perhitungan Jatuh Tegangan Jatuh Tegangan Pada Penyulang Analisis Hasil Perhitungan Pengaturan Sadapan Besar Tegangan Besar Arus BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

5 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Bagian-Bagian Dari Transformator... 4 Gambar 2.2. Rangkaian Transformator... 5 Gambar 2.3.a. Bentuk Gelombang Sinusoidal... 6 Gambar 2.3.b. Diagram Fasor Pada Transformator... 6 Gambar 2.4.a. Fluks Magnet... 7 Gambar 2.4.b. Diagram Vektor Pada Transformator Tanpa Beban... 7 Gambar 2.5. Transformator Berbeban Gambar 2.6. Rangkaian Ekivalen Transformator Berbeban Gambar 2.7. Rangkaian Ekivalen Transformator Berbeban Lanjutan Gambar 2.8. Rangkaian Transformator Berbeban Dengan Refrensi Sisi Primer Gambar 2.9. Rangkaian Transformator Berbeban Dengan Refrensi Sisi Sekunder Gambar Diagram Fasor Transformator Berbeban Induktif (Cosϕ lagging) Gambar Diagram Fasor Transformator Berbeban Resistif (Cosϕ = 1) Gambar Diagram Fasor Transformator Berbeban Kapasitif (Cosϕ leading) Gambar 3.1. Rangkaian Diagram Satu Fasa Gambar 3.2. Hubungan Tegangan dan Arus Dalam Sistem Arus Bolak-Balik... 21

6 Gambar 3.3. Konstruksi Sebuah Auto Transformator Dengan Sadapan Pada Belitan Serinya Gambar 3.4. Pengubah Sadapan Berbeban Tipe MS III 300 Y Gambar 3.5. Penggunaan Pengubah Sadapan Berbeban Dalam Berbagai Rangkaian Belitan Gambar 3.6. Prinsip Kerja Pengubah Sadapan Berbeban Gambar 3.7.a. Rangkaian Diagram Satu Fasa Gambar 3.7.b. Diagram Fasor Gambar 4.1. Transformator Dengan Delapan Penyulang... 35

7 DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Data Teknik Pengubah Sadapan Berbeban Tabel 4.2. Data Pengubah Sadapan MR-MA9-III Tabel 4.3. Sefesifikasi Pada Penyulang Tabel 4.4. Data Penghantar Penyulang 20 KV Tabel 4.5. Data Beban Penyulang 20 KV Tabel 4.6. Nilai Jatuh Tegangan Pada Tiap Penyulang Tabel 4.7. Data Pengubah Sadapan MR-MA9-III

8 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Transformator merupakan suatu peralatan listrik yang berfungsi untuk memindahkan tegangan listrik bolak-balik dari rangkaian primer ke rangkaian listrik sekunder, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Kebutuhan akan tenaga listrik dewasa ini terus meningkat, dan masyarakat semakin banyak menggunakan peralatan elektronik, dimana peralatan elektronik menghendaki tegangan yang konstan. Karena pada umumnya peralatan elektronik menggunakan tenaga listrik yang mengakibatkan meningkatnya kebutuhan akan tenaga listrik, maka hal tersebut menimbulkan suatu pemikiran yaitu bagaimana memberikan pelayanan tenaga listrik yang sesuai dengan kebutuhan konsumen. Untuk itu Perusahaan Listrik Negara (PLN) sebagai pengelola listrik berusaha untuk meningkatkan penyediaan tenaga listrik dan meningkatkan mutu pelayanan. Salah satu mutu tenaga listrik dinilai dari stabilitas tegangannya. Namun pada kenyataannya sulit mendapatkan tegangan yang konstan, karena adanya kerugian pada hantaran atau peralatan distribusi yang disebabkan pembagian beban listrik pada konsumen yang tidak merata. Untuk mempertahankan tegangan keluaran transformator tetap konstan, maka digunakan pengubah sadapan (tap changer) yang dipasang pada transformator daya dan bekerja secara otomatis terhadap setiap perubahan bebannya.

9 1.2. Tujuan Penulisan 1. Untuk mengetahui bagaimana penggunaan pengubah sadapan berbeban (On Load Tap Changer) sebagai usaha perbaikan tegangan menengah pada jaringan distribusi, dengan studi kasus adalah jaringan distribusi Gardu Induk Paya Geli. 2. Menghitung besarnya jatuh tegangan pada tiap penyulang dari rel 20 KV, dengan studi kasus Gardu Induk Paya Geli Batasan Masalah Batasan permasalahan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah hanya membahas mengenai pengaturan tegangan dengan menggunakan pengubah sadapan berbeban (On Load Tap Changer) transformator satu Gardu Induk Paya Geli, serta perhitungan jatuh tegangan berdasarkan metode pendekatan, dengan studi kasus Gardu Induk Paya Geli Metode Penulisan Untuk penulisan Tugas Akhir ini penulis melakukan metode : 1. Metode observasi Secara langsung melihat dan mengambil data yang diperlukan pada industri dimana tempat untuk mengambil data tersebut adalah pada Gardu Induk Paya Geli. 2. Studi literatur Dengan membaca buku buku referensi, artikel dan bahan kuliah yang mendukung dan yang berkaitan dengan topik Tugas Akhir ini.

10 3. Studi bimbingan / diskusi Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing Sistematika Penulisan BAB I : Pendahuluan yang meliputi latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah serta sistematika penulisan. BAB II : Membahas teori dasar tentang transformator, prinsip kerja transformator serta pengaturan tegangan. BAB III : Membahas pengubah sadapan berbeban (on load tap changer) di transformator, tentang teori dasar pengubah sadapan berbeban, yang meliputi fungsi umum, prinsip kerja, aplikasi pengubah sadapan (tap changer) pada transformator dan konsep dasar perhitungan jatuh tegangan. BAB IV : Merupakan penjelasan mengenai data pengamatan serta perhitungan dan analisis dari hasil perhitungan. BAB V : Merupakan kesimpulan dan saran yang diperoleh dari hasil pembahasan.

11 BAB II TEORI DASAR TENTANG TRANSFORMATOR 2.1. Umum Transformator adalah suatu alat untuk memindahkan daya listrik arus bolak-balik dari suatu rangkaian kerangkaian lainnya secara induksi elektromagnetik. Dalam sistem tenaga, penggunaan transformator memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap keperluan. Transformator dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu transformator pengukuran, transformator arus konstan dan transformator tegangan konstan. Transformator tegangan konstan digunakan pada sistem ketenagaan listrik untuk melayani beban. Pada umumnya transformator tegangan konstan dibagi atas dua bagian yaitu transformator daya dan transformator distribusi. Bagian-bagian terpenting dari transformator: 1 Gambar 2.1. Bagian-Bagian Dari Transformator 1. Inti besi 2. Gulungan primer, dihubungkan dengan sumber listrik 3. Gulungan sekunder, dihubungkan dengan beban

12 Dalam bentuknya yang paling sederhana transformator terdiri atas dua kumparan dan satu induktansi mutual. Kumparan primer adalah yang menerima daya, dan kumparan sekunder tersambung pada beban. Kedua kumparan dibelit pada suatu inti yang terdiri atas material magnetik berlaminasi. Gambar 2.2. Rangkaian Transformator V 1 = V p V 2 = V s i 1 i 2 e p e s N1 = N p N2 = N s ф b Z : Tegangan sumber (Volt) : Tegangan beban (Volt) : Arus primer (Ampere) : Arus beban (Ampere) : Tegangan induksi sesaat pada kumparan primer : Tegangan induksi sesaat pada kumparan sekunder : Jumlah lilitan kumparan primer : Jumlah lilitan kumparan sekunder : Fluks magnet bersama (mutual fluks) : Beban Kerja transformator yang berdasarkan induksi elektromagnetik, menghendaki gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Maka dalam suatu transformator induksi gandeng antara dua rangkaian terhubung secara magnet oleh fluks magnet.

13 2.2. Prinsip Kerja Transformator (a) (b) Gambar 2.3.(a) Bentuk Gelombang Sinusoidal (b) Diagram Fasor Pada Transformator Pada Gambar 2.1. terlihat tegangan bolak balik (V 1 ) dihubungkan dengan kumparan primer (N 1 ) sehingga mengalir arus eksitasi (I 0 ) yang berfungsi untuk memagnetisasi inti transformator dan menghasilkan fluks bolak-balik (ф). Magnetudo arus ini cukup kecil dan tertinggal 90 terhadap V 1 (seperti Gambar 2.3.a dan 2.3.b). Fluks tersebut memotong kumparan primer dan sekunder, harganya naik turun dalam arah bolak-balik, sehingga menginduksikan gaya gerak listrik (e) pada kedua kumparan tersebut. Karena kedua kumparan dipotong oleh fluks yang sama, maka gaya gerak listrik yang diinduksikan dalam setiap lilitan dari kedua kumparan adalah sama. E 1 adalah gaya gerak listrik yang diinduksikan dalam kumparan primer yang disebut induksi sendiri. E 1 berlawanan phasa dengan V 1 (seperti Gambar 2.3.b). E 2 adalah gaya gerak listrik yang diinduksikan dalam kumparan sekunder yang disebut induksi bersama. Akibat induksi bersama (E 2 ) menghasilkan tegangan pada terminal kumparan sekunder (V 2 ). Bila pada terminal kumparan

14 sekunder dihubungkan ke beban maka mengalir arus sekunder atau arus beban (I 2 ) Transformator Tanpa Beban Suatu transformator bila sisi primernya diberikan suatu tegangan V 1 yang sinusoidal, maka akan timbul arus primer (I 0 ) yang sinusoidal, dan belitan N p akan relatif murni sehingga yang terjadi I 0 akan tertinggal (lagging) 90 dari V 1. Kemudian timbul fluksi (φ ) pada arus primer I 0 yang sefasa dan sinusoidal juga, seperti yang terlihat pada Gambar 2.4. ф = ф maks sin ω t Gambar 2.4(a) Fluks Magnet dan (b) Diagram Vektor Pada Transformator Tanpa Beban Bila kumparan primer (N 1 ) pada Gambar 2.4.a dihubungkan dengan sumber tegangan V 1 yang sinusoidal, maka akan mengalir arus primer (I 0 ) yang juga sinusoidal dan dengan menganggap belitan N 1 adalah induktif murni, I 0 akan tertinggal 90 dari V 1 (seperti pada Gambar 2.4.b). Arus primer I 0 menimbulkan fluks bolak-balik yang sefasa dan berbentuk sinusoidal. Ф = Ф maks sinω t... (2.1)

15 Fluks ini menginduksikan tegangan sesaat dalam kumparan primer yang disebut induksi sendiri (e 1 ), dan terjadi pula induksi di kumparan sekunder (e 2 ) yang disebut induksi bersama (berdasarkan hukum Faraday): e dφ 1 = N1 (Volt)... (2.2) dt dφ e2 = N 2 (Volt)... (2.3) dt Dimana tanda (-) menyatakan arah tegangan induksi yang berlawanan dengan arah penyebabnya (fluks magnet) yang dikenal dengan hukum Lenz. Dengan mensubstitusikan persamaan (2.1) kedalam persamaan (2.2) dan (2.3) maka pada tiap kumparan diperoleh persamaan: e 1 = N 1 d( φ ωφ maks sinωt 90 ) e1 = N1 maks cos( ωt 90 d t o o ) e1 = N1ωφmaks cosωt... (2.4) e 2 = N 2 d( φ ωφ maks sinωt 90 ) e2 = N 2 maks cos( ωt 90 d t o o ) e2 = N 2ωφmaks cosωt... (2.5) Pada kondisi maksimum ф maks cosω t akan bernilai maksimum, yaitu saat ω t = 0, maka cos ω t =1, maka: e 1 maks = N 1 ω ф maks... (2.6) e 2 maks = N 2 ω ф maks... (2.7) Dimana ф maks ф = B.A (dari persamaan 2.1) dan ω = 2π f, sehingga:

16 e 1maks = N 1 2π f B A e 2maks = N 2 2π f B A Harga tegangan induksi diatas adalah harga sesaat, untuk mendapatkan harga efektif suatu gelombang sinus adalah: 2 1 kali tegangan induksi sesaat maksimumnya, maka: E1 = N1 2 πfba 2 E 1 = 4,44 N 1 f B A... (2.8) E2 = N 2 2 πfba 2 E 2 = 4,44 N 2 f B A... (2.9) Sehingga dapat dituliskan: E 1 = E2 N N 1 2 Dengan mengabaikan jatuh tegangan akibat adanya resistansi dan reaktansi pada inti dan kumparan transformator, dengan kata lain bila transformator ideal maka: E1 V1 = E2 V 2 = N1 N 2 = a... (2.10) Apabila: a > 1, maka transformator berfungsi untuk menurunkan tegangan a < 1, maka transformator berfungsi untuk menaikan tegangan 2.4. Transformator Berbeban Apabila transformator diberi beban, maka akan mengalir arus I 2 pada kumparan sekunder I 2 ini akan menyebabkan perubahan arus yang mengalir pada kumparan primer seperti pada Gambar 2.5.

17 Perubahan arus ini akan sama dengan - I 2 a = I 2 ' I1 I2 V1 Ep Es V2 z L Gambar 2.5. Transformator Berbeban Transformator dikatakan berbeban apabila kumparan primer (N 1 ) dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik dan kumparan sekunder (N 2 ) dihubungkan dengan beban (Z L ), seperti terlihat pada Gambar 2.5 diatas. Sehingga pada kumparan sekunder akan mengalir arus I 2. Arus I 2 ini akan menimbulkan gaya gerak magnet di sekunder sebesar N 2 I 2 yang cenderung menentang terhadap fluks magnet bersama N 1 I m yang telah ada akibat arus pemagnetan. Agar fluks magnet bersama tidak berubah nilainya maka pada kumparan primer harus mengalir arus sebesar I 2 yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban (I 2 ). Sehingga keseluruhan arus yang mengalir pada kumparan primer menjadi: I 1 = I 0 + I 2... (2.11) Bila komponen arus rugi inti (Iμ) diabaikan, maka I 0 = I m Dengan demikian persamaan (2.11) menjadi: I 1 = I m + I 2... (2.12) Untuk menjaga agar fluks tidak berubah, sebesar gaya gerak magnet yang dihasilkan oleh arus pemagnetan (I m ) saja, maka berlaku hubungan:

18 N 1 I m = N 1 I 1 N 2 I 2... (2.13) N 1 I m = N 1 (I m + I 2 ) N 2 I 2 N 1 I 2 = N 2 I 2... (2.14) Karena nilai I m dianggap kecil, maka I 2 = I 1 N 1 I 1 = N 2 I 2... (2.15) I2 N = 1 = a... (2.16) I1 N2 Untuk transformator berbeban, beban disini dapat berupa tahanan murni, beban induktif maupun beban kapasitif Rangkaian Ekivalen Dan Karaktristik Transformator Berbeban Dengan menggunakan parameter-parameter dari percobaan beban nol dan percobaan hubung singkat maka dapat dibuat rangkaian ekivalen dari transformator berbeban, seperti Gambar 2.6. r1 X1 I1 N1 N2 r2 X2 I2 V1 R0 I I0 Im X0 E1 E2 V2 ZL Gambar 2.6. Rangkaian Ekivalen Transformator Berbeban Untuk mempermudah dalam perhitungan, X 0 >> x 1 ; R 0 >> r 1 dan I 0 << I 1, seperti yang terlihat pada Gambar 2.7.

19 r1 X1 I1 N1 N2 r2 X2 I2 V1 R0 I I0 Im X0 E1 E2 V2 ZL Gambar 2.7. Rangkaian Ekivalen Transformator Berbeban Lanjutan Bila ditinjau besar resistansi dan reaktansi pada kedua sisi transformator, maka dapat disimpulkan bahwa; resistansi dan reaktansi di sisi sekunder lebih kecil dari pada resistansi dan reaktansi di sisi primer (r 2 < r 1 dan x 2 <x 1 ), hal ini karena lilitan kumparan primer lebih banyak dari pada lilitan kumparan sekunder. Berikut ini persamaan-persamaan dari rangkaian ekivalen transformator berbeban: E 1 = V 1 - I 1 r 1 - I 1 x 1... (2.17) E 2 = I 2 r 2 + I 2 x 2 + V 2... (2.18) Dari perbandingan antara persamaan (2.17) dengan (2.18) didapatkan: E1 E2 V1 = V 2 = a, maka: E1 E2 =... (2.19) a Atau: E1 = ae2... (2.20) Berdasarkan persamaan N 1 I 1 = N 2 I 2 dan oleh karena jumlah lilitan berbanding lurus dengan tegangan di setiap sisi, maka dapat dibuat persamaan baru, yaitu : V 1 I 1 = V 2 I 2... (2.21) Sehingga: V1 V 2 I 2 = = a... (2.22) I 1

20 I 2 I1 =... (2.23) a Atau: I 2 = ai 1... (2.24) Bila transformator ditinjau dari sisi primer maka parameter-parameter V 1, r 1 dan x 1 tidak berubah besarannya, dan E 1 = V 1 I 1 r 1 I 1 x 1 tetap Masukan persamaan (2.19) dan persamaan (2.24) kedalam persamaan (2.18): E 2 = I 2 r 2 + I 2 x 2 + V 2 E1 = a ai1 r 2 + ai 1 x 2 + V 2... (2.25) Untuk menyederhanakan persamaan diatas, maka dikalikan dengan a E 1 = a 2 r 2 + a 2 x 2 + av 2... (2.26) Selanjutnya Gambar 2.7 dapat disederhanakan menjadi seperti Gambar 2.8 dengan referensi sisi primer, dimana: R 2 r 2 = a 2 r 2 ; x 2 x 2 = a 2 x 2 ; V 2 V 2 = av 2 Gambar 2.8 Rangkaian Transformator Berbeban Dengan Refrensi Sisi Primer I 1' = ai 1 V1 V1 '= a R R 1 1' = 2 a X X 1 1' = 2 a Gambar 2.9 Rangkaian Transformator Berbeban Dengan Refrensi Sisi Sekunder

21 2.6. Diagram Fasor Transformator Berbeban Menggambarkan diagram arus dan tegangan secara vektoris disebut dengan diagram fasor. Dari parameter-parameter yang didapat maka dapat dibuat diagram fasornya. Tujuan membuat diagram fasor adalah untuk melihat proses transformasi dari primer ke sekunder dengan tidak mengabaikan arus beban nol (I 0 ). Dasar membuat diagram fasor adalah kedudukan I 2 terhadap V 2 dan dengan tegangan sebagai refrensi. Dalam hal ini ada tiga kemungkinan, yaitu: 1. I 2 tertinggal terhadap V 2 berarti bebannya induktif (cosϕ lagging) 2. I 2 sephasa dengan V 2 berarti bebannya resistif (cosϕ = 1) 3. I 2 mendahului terhadap V 2 berarti bebannya kapasitif (cosϕ leading) Berikut ini akan digambarkan ketiga diagram fasor tersebut. Gambar 2.10 dibawah ini adalah salah satu contoh gambar diagram fasor untuk transformator berbeban induktif (cosϕ lagging). Gambar Diagram Fasor Transformator Berbeban Induktif (cos ϕ lagging)

22 Langkah-langkah penggambaran diagram fasor pada Gambar 2.10 adalah: 1. I 2 tertinggal terhadap V 2 sebesar sudut ϕ ϕ 2 = sudut antara I 2 dengan V 2 dimana arah putar sudut ϕ 2 berlawanan dengan arah putaran jarum jam. 3. I 2 R 2 // I 2 dan I 2 X 2 I 2 R 2 4. Harga V 2 semula adalah harga E 2 yang mengalami perubahan akibat adanya jatuh tegangan I 2 R 2 dan I 2 X 2 pada persamaan E 2 = V 2 + I 2 R 2 +I 2 X 2, oleh karena X 2 = X L (beban induktif) dan X c = 0 maka E 2 > V 2 5. E 2 segaris dengan E 1 dan ф 0 terhadap garis E 1 dan E 2 6. I o membentuk sudut kecil dengan ф 0 7. Adanya I 2 di kumparan sekunder harus dibarengi oleh I 2 di kumparan primer 8. I 2 berkomponen dengan I o menghasilkan I = ( I2 ') ( Io ) I + 9. I 1 R 1 // I 1 dan I 1 X 1 I 1 R V 1 = E 1 + I 1 R 1 + I 1 X ϕ 1 = sudut antara I 1 dan V 1 Pada prinsipnya langkah-langkah penggambaran ketiga diagram fasor untuk beban induktif, resistif dan kapasitif adalah sama. Hanya bebannya yang mempengaruhi arah I 2 terhadap V 2.

23 Gambar Diagram Fasor Transformator Berbeban Resistif (Cos ϕ = 1) Pada Gambar 2.11 terlihat I 2 sephasa dengan V 2, hal ini karena bebannya resistif. Gambar Diagram Fasor Transformator Berbeban Kapasitif (cos ϕ leading). Pada Gambar 2.12 terlihat I 2 mendahului terhadap V 2, hal ini karena bebannya kapasitif.

24 2.7. Sistem Pengaturan Persoalan naik turunnya tegangan atau berkedip sangat penting, dan biasanya berhubungan dengan beban yang tidak normal pada sistem daya. Ada tiga persyaratan utama untuk pengaturan tegangan : a. Tegangan tidak boleh naik turun sangat besar atau berkedip. b. Tegangan harus mendekati titik optimum tertentu. c. Penyebaran tegangan tidak boleh lebih dari batas tegangan yang telah ditentukan. Meskipun kelangsungan catu daya dapat diandalkan, tidak mungkin mempertahankan tegangan tetap pada sistem distribusi karena tegangan jatuh akan terjadi disemua bagian sistem dan akan berubah dengan adanya perubahan beban. Bagaimana pun juga, harga pengaturan untuk tiap-tiap beban dengan bermacam-macam faktor daya dapat diperoleh dengan menggunakan rumus pengaturan dibawah ini: Vs VR Persentase pengaturan = 100% VR IRCosϕ + IXSinϕ = 100 % VR... (2.27) Dimana: I = Arus saluran R = Tahanan saluran X = Reaktansi saluran ϕ = Sudut faktor daya

25 2.8. Pengaturan Dengan Transformator Transformator merupakan suatu sarana untuk mengatur aliran daya baik nyata maupun reaktif. Konsep yang biasa tentang fungsi transformator dalam suatu sistem daya ialah sebagai pengubah dari suatu tingkat tegangan yang lain, seperti bila sebuah transformator mengubah tegangan suatu generator menjadi tegangan saluran transmisi. Tetapi transformator-transformator yang memberikan kemungkinan sedikit penyetelan pada besarnya tegangan, biasanya dalam daerah sekitar ±10 % dan yang lain menggeser sudut fasa tegangan-tegangan saluran merupakan komponen-komponen yang penting dalam suatu sistem daya. Hampir semua tansformator menyediakan sadapan-sadapan pada kumparan untuk menyetel perbandingan transformasi dengan mengubah sadapansadapan itu pada saat transformator tidak bertenaga. Suatu perubahan sadapan dapat dilakukan juga pada saat transformator bertenaga, dan transformator semacam ini disebut transformator pengubah sadapan beban atau transformator pengubah sadapan berbeban. Pengubah sadapan ini terjadi secara otomatis atau manual dan dikerjakan oleh motor-motor yang memberikan reaksi pada rele-rele yang disetel untuk menahan tegangan pada tingkat yang telah ditentukan.

26 BAB III PENGUBAH SADAPAN BERBEBAN (ON LOAD TAP CHANGER) DI TRANSFORMATOR 3.1. Pengaturan Tegangan Suatu transformator daya yang dipergunakan pada sistem tenaga listrik dilengkapi dengan alat yang disebut dengan pengubah sadapan (Tap Changer). Pengubah sadapan adalah alat perubah perbandingan transformasi untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder yang lebih baik dari tegangan jaringan primer yang berubah-ubah. Pengubah sadapan dapat beroprasi atau bekerja untuk memindahkan sadapan transformator baik dalam keadaan tanpa beban (Off Load Tap Changer) dan dalam keadaan transformator berbeban ( On Load Tap Changer ) dan juga dapat dioperasikan secara manual maupun otomatis. Kegunaan pengubah sadapan ini adalah untuk mengatur atau menyesuaikan besaran tegangan sekunder yang keluar agar sesuai dengan yang diinginkan. Sebab pada umumnya letak dari pada beban adalah jauh dari sumber maka ini sangat penting untuk mengatasi terjadinya rugi-rugi tegangan Pengaruh Dari Jatuh Tegangan Apabila jatuh tegangan yang terlalu besar akan mengakibatkan pengaturan jatuh tegangan yang tidak baik. Jatuh tegangan umumnya tergantung pada faktor

27 arus, daya, tahanan dan reaktansi saluran, seperti yang digambarkan pada Gambar 3.1.Sehingga persamaan untuk jatuh tegangan ΔV = IRCosϕ + IX L Sinϕ. Gambar 3.1 Rangkaian Diagram Satu Fasa Dimana: R = r. l, (ohm/fasa) X L = x l, (ohm/fasa) V k = Tegangan ujung pengirim(volt) V t = Tegangan ujung penerima (Volt) Perlu diketahui bahwa untuk faktor daya yang jelek, jatuh tegangan pada tahanan saluran adalah kecil pengaruhnya jika dibandingkan dengan jatuh tegangan di reaktansi saluran. Dari faktor inilah jatuh tegangan dapat dikurangi atau diperbaiki Daya Aktif dan Daya Reaktif Dalam suatu rangkaian listrik, jika arus mengalir melalui sebuah tahanan R atau beban yang bersifat resistif murni, maka tegangan dan arus sefasa seperti pada Gambar 3.2a sehingga sudut yang dibentuk antara tegangan dan arus sama dengan nol.

28 Dalam sistem listrik bolak-balik, tidak selalu arus harus sefasa dengan tegangan. Arus dapat tertinggal (lagging) terhadap tegangan sebesar sudut ϕ (Gambar 3.2b), atau arus juga dapat mendahului (leading) terhadap tegangan sebesar sudut ϕ (Gambar 3.2c). Arus tertinggal terhadap tegangan terjadi apabila komponen yang dilewati oleh arus bersifat induktif dan apabila arus melewati komponen yang bersifat kapasitif maka arus akan mendahului tegangan sebesar sudut ϕ. Untuk induktor arus yang mengalir akan tertinggal terhadap tegangan sebesar 90, dan untuk kapasitor arus yang mengalir akan mendahului tegangan sebesar 90. Secara umum hubungan antara tegangan dan arus dalam bentuk diagram vektor dapat dilihat pada Gambar 3.2. (a) Arus Sefasa Dengan Tegangan (b) Arus Tertinggal Terhadap Tegangan Sebesar ϕ (c) Arus Mendahului Terhadap Tegangan Sebesar ϕ Gambar 3.2. Hubungan Tegangan dan Arus Dalam Sistem Arus Bolak-Balik Dengan adanya beda fasa antara tegangan dan arus, maka melalui diagram vektor (Gambar 3.2), terlihat bahwa dalam keadaan tunak (steady-state) arus terbagi menjadi dua komponen. Komponen arus yang berada pada sumbu X merupakan komponen nyata dan komponen arus yang berada dalam sumbu Y merupakan komonen imajiner. Hubungan tegangan (V) dengan arus komponen X

29 disebut daya nyata atau daya aktif (P) dan hubungan tegangan (V) dengan arus komponen Y disebut daya reaktif (Q). Dalam bentuk persamaan kedua komponen daya diatas dapat ditulis: P = V I Cosϕ (watt) Q = V I Sinϕ (VAR) 3.4. Pengaturan Tegangan Pada Beban Jaringan distribusi untuk kawasan tertentu kegiatan operasi di koordinir oleh pusat pengaturan distribusi, terutama untuk mengatasi gangguan. Di Indonesia persentase daya listrik yang dipakai masih banyak untuk beban penerangan dan pemakaian terbesar dari penerangan listrik adalah masyarakat banyak. Adapun penerangan yang diperoleh dari lampu listrik sangat dipengaruhi oleh perubahan tegangan sehingga yang dipakai sebagai dasar tegangan adalah tegangan nominal lampu listrik. Jadi diusahakan agar tegangan pada jaringan berada pada batas yang diperbolehkan untuk tegangan lampu listrik Pengaturan Tegangan Pada Saluran Pengaturan tegangan pada saluran banyak digunakan untuk mengatur tegangan pada penyulang, agar tegangan yang sampai pada pelanggan masih berada pada batas-batas yang diijinkan. Pengaturan tipe sadapan dapat berupa : (1) tipe Gardu Induk berupa fasa tunggal, fasa tiga dan dipakai di Gardu Iduk untuk mengatur tegangan pada rel atau tegangan masing-masing dari penyulang tegangan menengahnya dan (2) tipe distribusi yang hanya berupa fasa tunggal dan dipasang di tiang saluran udara

30 tegangan menengah. Pengaturan tipe sadapan pada dasarnya merupakan sebuah auto transformator dengan sadapan pada belitan serinya seperti pada Gambar 3.3. Gambar 3.3. Konstruksi Sebuah Auto Transformator Dengan Sadapan Pada Belitan Serinya 3.6. Pengubah Sadapan Berbeban Pada Transformator Untuk dapat mengatur tegangan primer jaringan distribusi dan menjaga tegangan sistem yang sampai pada pelanggan industri maupun domestik masih memenuhi syarat, secara umum dan praktis transformator dilengkapi dengan suatu alat, seperti pengatur tegangan berbeban pada gardu induk. Untuk itu transformator utama di gardu induk yang memasok jaringan distribusi primer, dilengkapi dengan pengubah sadapan berbeban yaitu tegangan dapat diubah tanpa memutus sirkitnya. Pengubah sadapan berbeban ini dapat mengubah perbandingan belitan dari transformatornya, sadapan dapat dibuat pada belitan tegangan tinggi maupun tegangan rendah. Setiap pengubah sadapan (tap changer) mempunyai bermacam-macam model, tujuan ini bermacam - macam menurut jumlah fasa, maksimum arus mengalir, ukuran, pemilih sadapan dan sebagainya. Sehingga pengkodean yang

31 bertujuan untuk mengetahui kapasitas sadapan tersebut. Sebagai contoh tipe MS III 300 Y yang dapat dilihat pada Gambar 3.4, dan dapat pula dilihat gambar pengubah sadapan berbeban pada Lampiran II. Tipe MS III 300 Y, berarti: MS III = Tipe sadapan = Jumlah fasa 300 = Maksimum arus mengalir Y = Terhubung bintang Gambar 3.4. Pengubah Sadapan Berbeban Tipe MS III 300 Y 3.7. Pemakaian Pengubah Sadapan Berbeban Pada Transformator Pada transformator daya yang populer dan ekonomis dalam pemakaian pengubah sadapan berbeban adalah pengaturan pada belitan tegangan tinggi tiga fasa dan terhubung bintang dapat dilihat pada contoh rangkaian tiga fasa pada Gambar 3.5a.

32 Untuk hubungan satu fasa pengaturan tegangan dengan penggunaan pengubah sadapan berbeban dapat dilihat pada contoh rangkaian satu fasa pada Gambar 3.5b. Untuk penempatan pengubah sadapan berbeban dapat dilihat pada Lampiran II. Gambar 3.5. Penggunaan Pengubah Sadapan Berbeban Dalam Berbagai Rangakaian Belitan (a) Tiga Fasa (b) Satu Fasa 3.8. Fungsi dan Prinsip Kerja Pengubah Sadapan Berbeban Fungsi Pengubah Sadapan Berbeban Pengubah sadapan berbeban merupakan salah satu bagian utama transformator yang berfungsi untuk melayani pengaturan tegangan transformator, dengan cara memilih ratio tegangan tanpa harus melakukan pemadaman. Untuk mendapatkan range yang luas didalam pengaturan tegangan, pada kumparan utama transformator biasanya ditambah kumparan bantu (tap winding) yang dihubungkan dengan pemilih sadapan (tap selektor) pada pengubah sadapan berbeban (OLTC).

33 Prinsip Kerja Pengubah Sadapan Berbeban Pengaturan tegangan baik sisi sekunder maupun primer dilakukan dengan cara memilih ratio tegangan transformator. Untuk memilih ratio tegangan yang dikehendaki dilakukan dengan cara mengurangi atau menambah jumlah kumparan, melalui bantuan pemilih sadapan dan saklar pengalih. Suatu pengubah sadapan berbeban terdiri dari pemilih tap (tap selector). Saklar pengalih (diverter switch) dan bagian-bagian pembantu (related auxiliaries) seperti pada Gambar 3.6. Belitan Utama Pengaturan Belitan Pemilih Sadapan Resistor Peralihan Kontak Pengalih Gambar 3.6. Prinsip Kerja Pengubah Sadapan Berbeban Pengubah suatu sadapan dimulai dengan pemilihan awal sadapan yang diinginkan pada belitan transformator. Saklar pengalih (diverter switch) mentransfer arus dari sadapan dalam service ke sadapan pemilihan awal. Selama perubahan atau pemindahan yang cepat ini tahanan dalam sirkit memastikan tidak terjadi pemutusan pemindahan arus.

34 3.9. Persoalan Pemakaian Pengubah Sedapan Berbeban. Ada berbagai persoalan yang timbul sehubungan dengan pemakaian pengubah sadapan. Karena saklar pengalih itu melaksanakan perpindahan hubungan didalam minyak, maka minyak itu cepat memburuk. Oleh karena itu minyak pengubah sadapan harus dipisahkan dari minyak isolasi transformator dengan dinding pemisah. Minyak yang telah memburuk ini perlu disaring, tergantung dari keadaan untuk mencegah turunnya kekuatan isolasinya. Penyaringan minyak dapat dilakukan dengan penyaring minyak yang dapat bekerja dalam keadaan transformator bertegangan. Karena frekuensi bekerjanya saklar pengalih ini tinggi, maka keausan kontak harus mendapat perhatian juga Konsep Dasar Perhitungan Jatuh Tegangan Pada dasarnya jatuh tegangan (voltage drop) yang terjadi dalam suatu sistem tenaga listrik disebabkan oleh adanya arus yang mengalir pada impedansi (Z), baik itu impedansi yang ada pada jaringan ataupun peralatan listrik lainnya yang terdapat dalam sistem tersebut. Besarnya jatuh tegangan secara umum merupakan selisih antara tegangan sumber (V k ) dengan tegangan nominal di ujung beban atau jaringan (V t ). Sebagai dasar dalam menghitung dan menganalisis jatuh tegangan, akan ditentukan jatuh tegangan pada jaringan dalam suatu sistem tenaga listrik. Sebagai gambaran mengenai suatu sistem tenaga listrik, akan ditunjukan dengan menggunakan rangkaian pengganti satu fasa yang sederhana seperti Gambar 3.7a dan dilengkapi dengan diagram vektor dari rangkaian tersebut, seperti yang terlihat dalam Gambar 3.7b.

35 Gambar 3.7 (a) Rangkaian Diagram Satu Fasa (b) Diagram Fasor Jatuh tegangan yang terjadi pada jaringan distribusi 20 kv diakibatkan oleh nilai resistansi dan reaktansi dari saluran. Gambar 3.7a menerangkan bahwa nilai resistansi terhubung seri dengan nilai reaktansi. Sehingga besar jatuh tegangan dapat diketahui melalui analisis perhitungan. Sesuai dengan defenisi jatuh tegangan adalah: ΔV= Vk Vt... (3.1) Dengan, Vk = Nilai mutlak tegangan ujung kirim Vt = Nilai mutlak tegangan ujung terima

36 Gambar 3.7b merupakan diagram fasor dari Gambar 3.7a dengan titik O sebagai pusat dari lingkaran dengan jari-jari od = V k, kita buat lingkaran sehingga memotong perpanjangan V t pada titik e. Jadi V k =Oe =Oa+ac+ce. Oleh karena ce<<v k ; ce dapat diabaikan, sehingga V k Oa+ac. Selanjutnya, Oa = V t ; ac = ab+bc dimana ab=ircosϕ t dan bc=ix L sinϕ t ; sehingga ac = dv=ircosϕ t + IX L sinϕ t Selanjutnya V k dapat ditulis dalam bentuk: V k V t + dv Vt + IRcosϕ t + IX L sinϕ t Atau V k -V t IRcosϕ t + IX L sinϕ t Sesuai dengan defenisi diatas : ΔV Vk ΔVt maka didapat: ΔV IRcosϕ t + IX L sinϕ t... (3.2) Jatuh tegangan dalam prosen Jatuh tegangan dalam prosen menurut defenisi : ΔV Vk Vt % = 100% Vt Vt V t biasanya diambil tegangan sistem yang bersangkutan, dalam hal ini Vf yang merupakan tegangan fasa sistem, jadi persamaan tersebut dapat di tulis dalam bentuk : ΔV ΔV % = 100% Vf Vf Sesuai persamaan (1) maka diperoleh

37 ΔV = Vk V t IRcosϕ t + IX L sinϕ t Sehingga persamaan dapat ditulis sebagai berikut: ΔV IR cos ϕt + IXL sin ϕt % = Vf Vf ( ΔV )% 100%... (3.3) Dengan V f adalah tegangan fasa nominal atau tegangan pengenal dari sistem yang bersangkutan.

38 BAB IV PERHITUNGAN JATUH TEGANGAN 4.1. Data dan Hasil Pengamatan Data Transformator Unit I Gardu Induk Paya Geli - Kapasitas : 60 MVA - Tegangan : 150KV/20KV - Frekuensi : 50 HZ - Phasa : 3 Transformator dilengkapi dengan beban melalui delapan penyulang seperti pada Gambar 4.1. Diagram satu garis Gardu Induk Paya Geli pada Lampiran I. Rel Switch Transformator I PG1 PG2 PG3 PG4 PG5 PG6 PG7 PG8 Gambar 4.1. Transformator Dengan Delapan Penyulang

39 Data teknik pengubah sadapan berbeban dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut: Plat nama transformator I Gardu Induk Paya Geli pada Lampiran I. Tabel 4.1. Data Teknik Pengubah Sadapan Berbeban Keterangan Kapasitas Jumlah fasa 3 Merek Type Motor MR MA9 0,55 kw 50 HZ Data pengubah sadapan MR-MA9-III300 seperti pada Tabel 4.2 Tabel 4.2. Data Pengubah Sadapan MR-MA9-III300 Sadapan Hubungan Kontak Tegangan Tinggi Tegangan Rendah kv Amps kv Amp , N , , , N , , , N ,25 214, , N ,00 217, , N ,75 221, , N ,50 224, , N ,25 227, , N ,00 230,9 20, , N ,75 234, / 12 1, N ,50 238, , N ,25 241, , N ,00 245, , N ,75 249, , N ,50 253, , N ,25 258, , N ,00 262, , N ,75 267, , N ,50 271,7

40 0,2060 0, , Besar resistansi dan induktansi per-km dapat dilihat pada Tabel 4.3 dibawah ini. Seperti pada Lampiran I. Tabel 4.3. Sefesifikasi Pada Penyulang Jenis Ukuran Resistansi Induktansi Kapasitansi Arus maksimum (ohm/km) (mh/km) (μf/km) Bawah tanah Udara Al 3 x 150 mm 2 Data penghantar penyulang 20 KV seperti pada Tabel 4.4 Tabel 4.4. Data Penghantar Penyulang 20 KV Penyulang Panjang Konduktor Tgangan Saluran Utama (KMS) Jenis Ukuran (mm 2 ) (KV) PG 1 (Udang) 5,1 AAAC 3X PG 2 (Tripang) 7,560 AAAC 3X PG 3 (Gurita) 6,68 AAAC 3X PG 4 (Ketam) 3,50 AAAC 3X PG 5 (Kepiting) 2,05 AAAC 3X PG 6 (Pari) 6,14 AAAC 3X PG 7 (Rajungan) 7,71 AAAC 3X PG 8 (Sotong) 1,492 AAAC 3X150 20

41 Data beban penyulang 20 KV seperti pada Tabel 4.5 Tabel 4.5. Data Beban Penyulang 20 KV Beban Tertinggi Beban Terendah Siang Malam Siang Malam Penyulang S S S S (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) PG 1 (Udang) 2,60 2,60 1,04 1,04 PG 2 (Tripang) 8,141 8,31 4,33 4,50 PG 3 (Gurita) 9,01 6,24 3,98 3,98 PG 4 (Ketam) 4,15 4,33 2,08 2,08 PG 5 (Kepiting) 4,85 5,54 2,42 2,77 PG 6 (Pari) 9,70 9,01 2,77 3,46 PG 7 (Rajungan) 3,81 4,85 1,39 2,08 PG 8 (Sotong) 6,24 5,54 0,35 0, Perhitungan Jatuh Tegangan Untuk mencari jatuh tegangan di 8 peyulang digunakan persamaan dimana nilai I, S dan l dapat dilihat pada Tabel 4.4, Tabel 4.5 dan Lampiran I. Dimana: r = Tahanan per fasa, dalam ohm/km x = Reaktansi per fasa, dalam ohm/km R = l.r, dalam ohm/fasa X L = l.x, dalam ohm/fasa V f = Tegangan fasa, dalam KV

42 ( ΔV )% S l( r cosϕ + xsinϕ) 100% 2 Vf ( r cosϕ + xsinϕ) Dimana k = 100% 2 V ΔV = S l k Cosϕ = 0,89 Sinϕ = 0,456 = Cos -1 0,89 V = 20 KV = 27,13 L = 0,414 mh/km X = 2. π. f. L = 2.3, , = 0,13 ohm/km ( r cosϕ + xsinϕ) k = 100% 2 V 0,2060.0,89 + 0,13.0,456 k = 100% 2 20 k = 0,061% 4.3. Jatuh Tegangan Pada Penyulang Beban Tertinggi Siang (Pukul s/d 16.00) 1) (ΔV%) PG1 = S l k = 2,60 x 5,1 x 0,061% = 0,81%

43 2) (ΔV%) PG2 = S l k = 8,141 x 7,560 x 0,061% = 3,75% 3) (ΔV%) PG3 = S l k = 9,01 x 6,68 x 0,061% = 3,67% 4) (ΔV%) PG4 = S l k = 4,15 x 3,50 x 0,061% = 0,89% 5) (ΔV%) PG5 = S l k = 4,85 x 2,05 x 0,061% = 0,61% 6) (ΔV%) PG6 = S l k = 9,70 x 6,14 x 0,061% = 3,63% 7) (ΔV%) PG7 = S l k = 3,81 x 7,71 x 0,061% = 1,79% 8) (ΔV%) PG8 = S l k = 6,24 x 1,492 x 0,061% = 0,57%

44 Beban Tertinggi Malam (Pukul s/d 06.30) 1) (ΔV%) PG1 = S l k = 2,60 x 5,1 x 0,061% = 0,81% 2) (ΔV%) PG2 = S l k = 8,31 x 7,560 x 0,061% = 3,83% 3) (ΔV%) PG3 = S l k = 6,24 x 6,68 x 0,061% = 2,54% 4) (ΔV%) PG4 = S l k = 4,33 x 3,50 x 0,061% = 0,92% 5) (ΔV%) PG5 = S l k = 5,54 x 2,05 x 0,061% = 0,69% 6) (ΔV%) PG6 = S l k = 9,01 x 6,14 x 0,061% = 3,37% 7) (ΔV%) PG7 = S l k = 4,85 x 7,71 x 0,061% = 2,28%

45 8) (ΔV%) PG8 = S l k = 5,54 x 1,492 x 0,061% = 0,50% Beban Terendah Siang (Pukul s/d 16.00) 1) (ΔV%) PG1 = S l k = 1,04 x 5,1 x 0,061% = 0,32% 2) (ΔV%) PG2 = S l k = 4,33 x 7,560 x 0,061% = 1,99% 3) (ΔV%) PG3 = S l k = 3,98 x 6,68 x 0,061% = 1,62% 4) (ΔV%) PG4 = S l k = 2,08 x 3,50 x 0,061% = 0,44% 5) (ΔV%) PG5 = S l k = 2,42 x 2,05 x 0,061% = 0,30% 6) (ΔV%) PG6 = S l k = 2,77x 6,14 x 0,061% = 1,04%

46 7) (ΔV%) PG7 = S l k = 1,39 x 7,71 x 0,061% = 0,65% 8) (ΔV%) PG8 = S l k = 0,35 x 1,492 x 0,061% = 0,032% Beban Terendah Malam (Pukul s/d 06.30) 1) (ΔV%) PG1 = S l k = 1,04 x 5,1 x 0,061% = 0,32% 2) (ΔV%) PG2 = S l k = 4,50 x 7,560 x 0,061% = 2,10% 3) (ΔV%) PG3 = S l k = 3,98 x 6,68 x 0,061% = 1,62% 4) (ΔV%) PG4 = S l k = 2,08 x 3,50 x 0,061% = 0,44% 5) (ΔV%) PG5 = S l k = 2,77 x 2,05 x 0,061% = 0,35%

47 6) (ΔV%) PG6 = S l k = 3,46 x 6,14 x 0,061% = 1,29% 7) (ΔV%) PG7 = S l k = 2,08 x 7,71 x 0,061% = 0,98% 8) (ΔV%) PG8 = S l k = 0,35 x 1,492 x 0,061% = 0,032% Agar lebih jelas, nilai jatuh tegangan untuk seluruh penyulang dapat dilihat pada Tabel 4.6 berikut ini:

48 Tabel 4.6. Nilai Jatuh Tegangan Pada Tiap Penyulang Beban Tertinggi Beban Terendah Siang Malam Siang Malam Penyulang Jatuh Jatuh Jatuh Jatuh Tegangan Tegangan Tegangan Tegangan (%) (%) (%) (%) PG 1 (Udang) 0,81% 0,81% 0,32% 0,32% PG 2 (Tripang) 3,75% 3,83% 1,99% 2,10% PG 3 (Gurita) 3,67% 2,54% 1,62% 1,62% PG 4 (Ketam) 0,89% 0,92% 0,44% 0,44% PG 5 (Kepiting) 0,61% 0,69% 0,30% 0,35% PG 6 (Pari) 3,63% 3,37% 1,04% 1,29% PG 7 (Rajungan) 1,79% 2,28% 0,65% 0,98% PG 8 (Sotong) 0,57% 0,50% 0,032% 0,032% 4.4. Analisis Hasil Perhitungan Dari perhitungan diatas maka didapat analisis: a. Besarnya jatuh tegangan pada gardu distribusi berbeda-beda, hal ini disebabkan oleh jarak penyulang yang terlalu panjang dan beban yang tidak sama antara penyulang. b. Melalui hasil perhitungan diatas dapat diketahui bahwa jatuh tegangan paling besar adalah 3,83 %, hal ini masih sesuai dengan batas toleransi (maximum + 5% dan minimum - 10% dari tegangan nominalnya).

49 4.5 Pengaturan Sadapan Prinsip pengaturan tegangan sekunder berdasarkan perubahan jumlah belitan primer atau sekunder. V1, N1 dan V2, N2 adalah parameter primer dan sekunder. V 1 = V 2 N N 1 2 V V 2 = 1 N 2 N1 Dimana: V 1 = Tegangan Primer V 2 = Tegangan Sekunder N 1 = Belitan Primer N 2 = Belitan Sekunder Jika N 1 berkurang, tegangan perbelitan (V1/N1) bertambah, sehingga tegangan sekunder V 1 N 2 bertambah. Di sisi lain, jika N2 bertambah sementara N 1 N1 tetap, tegangan sekunder V 1 N 2 juga bertambah. Dengan kata lain, N 1 pengurangan belitan primer N1 mempunyai pengaruh yang sama dengan penambahan belitan N Besar Tegangan Batasan pengaturan tegangan transformator daya satu Gardu Induk Paya Geli adalah maximum +10,5% dan minimum -15% dari tegangan nominalnya dan mempunyai 18 sadapan. Maka besar tegangan pada sadapan 1 sampai sadapan 18:

50 Sadapan 1 = V N + (0,105 x V N ) = ( 0,105 x 150) = 165,75 KV Sadapan 2 = V N + (0,09x V N ) = ( 0,09 x 150) = 163,5 KV Sadapan 3 = V N + (0,075 x V N ) = ( 0,075 x 150) = 161,25 KV Sadapan 4 = V N + (0,06 x V N ) = ( 0,06 x 150) = 159 KV Sadapan 5 = V N + (0,045 x V N ) = ( 0,045 x 150) = 156,75 KV Sadapan 6 = V N + (0,03 x V N ) = ( 0,03 x 150) = 154,5 KV Sadapan 7 = V N + (0,015 x V N ) = ( 0,015 x 150) = 152,25 KV Sadapan 8 = Nominal = 150 KV Sadapan 9 = V N - (0,015 x V N ) = ( 0,015 x 150) = 147,75 KV Sadapan 10 = V N - (0,03 x V N ) = ( 0,03 x 150) = 145,5 KV Sadapan 1 1 = V N - (0,045 x V N ) = ( 0,045 x 150) = 143,25 KV Sadapan 1 2 = V N - (0,06 x V N ) = ( 0,06 x 150) = 141 KV Sadapan 1 3 = V N - (0,075 x V N ) = ( 0,075 x 150) = 138,75 KV Sadapan 1 4 = V N - (0,09 x V N ) = ( 0,09 x 150) = 136,5 KV Sadapan 1 5 = V N - (0,105 x V N ) = ( 0,105 x 150) = 134,25 KV Sadapan 1 6 = V N - (0,12 x V N ) = ( 0,12 x 150) = 132 KV Sadapan 1 7 = V N - (0,135 x V N ) = ( 0,135 x 150) = 129,75 KV Sadapan 1 8 = V N - (0,15 x V N ) = ( 0,15 x 150) = 127,5 KV Pada sisi sekunder transformator daya tegangan dibuat konstan 20 KV Besar Arus Maka besar arus pada sadapan 1 sampai sadapan 18 sisi primer transformator daya: I 1 = KVA 3. KV = = 209 A 3.165,75

51 I 2 = KVA 3. KV = = 211,9 A 3.163,50 I 3 = KVA 3. KV = = 214,8 A 3.161,25 I 4 = KVA 3. KV = = 217,9 A I 5 = KVA 3. KV = = 221 A 3.156,75 I 6 = KVA 3. KV = = 224,2 A 3.154,5 I 7 = KVA 3. KV = = 227,5 A 3.152,25 I 8 = KVA 3. KV = = 230,9 A I 9 = KVA 3. KV = = 234,5 A 3.147,75 I 10 = KVA 3. KV = = 238,1 A 3.145,50 I 11 = KVA 3. KV = = 241,8 A 3.143,25 I 12 = KVA 3. KV = = 245,7 A I 13 = KVA 3. KV = = 249,7 A 3.138,75 I 14 = KVA 3. KV = = 253,8 A 3.136,50 I 15 = KVA 3. KV = = 258 A 3.134,25

52 I 16 = KVA 3. KV = = 262,4 A I 17 = KVA 3. KV = = 267 A 3.129,75 I 18 = KVA 3. KV = = 271,7 A 3.127,5 Dan besar arus pada sisi sekunder transformator daya: Is = KVA 3. KV = = 1732 A 3.20 Agar lebih jelas data pengubah sadapan dapat dilihat pada Tabel 4.7 berikut ini: Tabel 4.7. Data Pengubah Sadapan MR-MA9-III300 Sadapan Hubungan Kontak Tegangan Tinggi Tegangan Rendah kv Amps kv Amp , N , , , N , , , N ,25 214, , N ,00 217, , N ,75 221, , N ,50 224, , N ,25 227, , N ,00 230,9 20, , N ,75 234, / 12 1, N ,50 238, , N ,25 241, , N ,00 245, , N ,75 249, , N ,50 253, , N ,25 258, , N ,00 262, , N ,75 267, , N ,50 271,7

53 BAB V PENUTUP 5.1. KESIMPULAN 1. Perbaikan jatuh tegangan dapat dilakukan dengan memperbesar tegangan ujung kirim. 2. Dari hasil perhitungan diperoleh bahwa penggunaan pengubah sadapan berbeban pada transformator dapat mengatur tegangan keluaran transformator sesuai dengan yang diinginkan 3. Besarnya jatuh tegangan pada tiap penyulang berbeda-beda, hal ini disebabkan oleh jarak penyulang yang terlalu panjang dan beban yang tidak sama antara penyulang. 4. Melalui hasil perhitungan diatas dapat diketahui bahwa jatuh tegangan paling besar adalah 3,83 %, hal ini masih sesuai dengan batas toleransi (maximum + 5% dan minimum - 10% dari tegangan nominalnya). 5. Dari perhitungan pengaturan sadapan diperoleh hasil perhitungan pabrikan sama dengan hasil perhitungan yang telah dibuat pada Tabel 4.7.

54 5.2. SARAN Adapun saran-saran penulis setelah menyusun Tugas Akhir ini adalah: 1. Sebaiknya minyak isolasi pengubah sadapan berbeban dipisahkan dari minyak isolasi transformator karena proses pemindahan sadapan sangat sering terjadi sehingga dapat mempengaruhi kekuatan dielektrik minyak isolasi. 2. Selain minyak isolasi, kontak kontak juga perlu diperhatikan sesuai buku petunjuk dari pabrikan biasanya kali operasi baru diganti.

55 DAFTAR PUSTAKA 1. Basri, Hasan., Sistem Distribusi Daya Listrik, ISTN, Jakarta Selatan, Blume,The late L.F, Boyajian. A, Camilli. G., Transformer Engineering, General Electric Company, New York, Gonen, Turan., Electric Power Distribution System Engineering, McGraw-Hill Book Co-Sngapore, Kadir, Abdul., Distribusi dan Utilisasi Tenaga Listrik, UI-Press, Jakarta, Kadir, Abdul., Transformator, Pradnya Paramita, Jakarta, Pabla, AS., Sistem Distribusi Daya Listrik, (Diterjemahkan oleh: Hadi Abdul.Ir Erlangga, Elektro Indonesia, 1991). 7. Stevenson, William D, JR., Analisa Sistem Tenaga Listrik, (Diterjemahkan oleh: Idris, Kamal.Ir, Erlangga, Jakarta, 1994). 8. Sulasono., Teknik Dan Sistem Distribusi Daya Listrik, Badan Penerbit Universitas Diponegoro, Semarang, Sumanto., Teori Transformator, Andi Ofset, Yogyakarta, 1996.

56

57

58

59

60

61 TANGKI KONSERVATOR BATANG PENGGERAK DIVERTER SWITCH SILICAGEL PENGGERAK MEKANIK TAP SELECTOR Gambar Penempatan Pengubah Sadapan Berbeban Pada Transformator Gambar Hubungan Pengubah Sadapan Berbeban Dengan Kumparan Transformator