SKRIPSI. STUDI EFISIENSI TRANSFORMATOR DAYA DALAM MELAYANI BEBAN PADA PLTU RIAU POWER (Studi Kasus:PT.RAPP) Diajukan untuk memenuhi syarat dalam

Transkripsi

1 SKRIPSI STUDI EFISIENSI TRANSFORMATOR DAYA DALAM MELAYANI BEBAN PADA PLTU RIAU POWER (Studi Kasus:PT.RAPP) Diajukan untuk memenuhi syarat dalam Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Oleh PUTRA HASIHOLAN DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017

2

3

4 ABSTRAK Transformator adalah alat listrik statis yang digunakan untuk mengubah atau menyalurkan energi listrik melalui suatu gandengan magnet dengan prinsip induksi elektromagnetik yang dapat menaikkan atau menurunkan tegangan atau arus dengan frekuensi sama. Pada umumnya, transformator digunakan sebagai penaik tegangan dan penurun tegangan. Pada transformator berbeban, daya yang keluar dari transformator tidak pernah 100% karena terdapat rugi-rugi arus pada kumparan tembaga dan inti besi yang mengakibatkan panas pada transformator, sehingga daya yang keluar dari transformator ke beban tidak sama dengan daya yang masuk ke transformator, hal ini dikenal sebagai efisiensi transformator. Dari hasil penelitian yang dilakukan terhadap transformator dapat dilihat bahwa transformator penaik tegangan rata-rata nilai efisiensi sebesar 99,765%, rugi tembaga beban penuh 300 kw, rugi inti beban penuh 60 kw dengan daya semu yang ditransfer rata-rata sebesar 101,104 MVA. Sedangkan pada transformator penurun tegangan rata-rata nilai efisiensi sebesar 99,647%, rugi tembaga beban penuh 340 kw, rugi inti beban penuh 30 kw dengan daya semu yang ditransfer rata-rata sebesar 101,104 MVA. Kata Kunci: Transformator Penaik Tegangan, Transformator Penurun Tegangan, Efisiensi, Rugi Tembaga, Rugi Inti. i

5 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas kasih dan karunia-nya yang diberikan kepada penulis, sehingga pada saat ini penulis diberikan kemampuan untuk menyelesaikan tugas akhir sebagai syarat dari kurikulum yang harus diselesaikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan strata satu (S1) departemen teknik elektro universitas Sumatera Utara. Adapun judul dari tugas akhir ini adalah : STUDI EFISIENSI TRANSFORMATOR DAYA DALAM MELAYANI BEBAN PADA PLTU RIAU POWER (STUDI KASUS:PT. RAPP) Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu Ayahanda (Tongam Matondang), Ibunda (Tiarma L Tobing) serta saudara saya (Rio Kriswanto Matondang dan Deliana Novita Matondang) yang selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis selama masa studi hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini. Selama masa kuliah hingga penyelesaian tugas akhir ini, penulis juga banyak mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada : 1. Bapak Ir. Raja Harahap M.T selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Syamsul Amin M.S selaku dosen Penguji Tugas Akhir serta selaku kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik ii

6 Elektro FT USU yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan telah banyak motivasi selama masa perkuliahan. 3. Bapak Ir. Syahrawardi selaku Dosen Penguji Tugas Akhir dan telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini serta senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan. 4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Elektro. 5. Bapak Ir. Jamauli Girsang selaku Mentor dalam menyelesaikan tugas akhir saya di PT. RAPP. 6. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada penulis. 7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi saat perkuliahan serta selama penyusunan tugas akhir. 8. Bang Aulia, Bang Hugo, Bang Walber dan seluruh karyawan dari PT. Riau Prima Energi yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu yang telah memberikan penulis kesempatan dalam menyelesaikan tugas akhir selama di sana. 9. Rekan-rekan satu angkatan 2011 Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara Irvan P Hutajulu, Afrisanto Pakpahan, Mangatur Sihombing, Ronni A Sihite, Risjen Sianturi, Ricki Sitorus, Henry Situmorang dan seluruh teman-teman Balak 1 yang tidak bisa namanya disebutkan satu iii

7 persatu yang selalu saling memberi semangat, bantuan, cerita, selama perkuliahan. 10. Seseorang yang istimewa yang memberikan semangat pada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir. Penulis menyadari bahwa dalam penulis Tugas Akhir ini masih belum sempurna karena masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi isi maupun susunan bahasanya. Saran dan kritik dari pembaca dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat berguna bagi kita semua. Medan, April 2017 Penulis, Putra Hasiholan iv

8 DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian... 3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Umum Jenis-jenis Transformator Transformator Instrumen Transformator Arus... 5 v

9 Transformator Tegangan Transformator Tenaga Prinsip Kerja Transformator Transformator Tanpa Beban Transformator Berbeban Konstruksi Transformator Inti Besi Kumparan (Winding) Bushing Tangki Konservator Minyak dan Kertas Isolasi Pendingin (Radiator) Tap Changer NGR (Neutral Grounding Resistant) Tap Changer Rugi-Rugi Transformator Rugi Tembaga Rugi Besi vi

10 Rugi Hysteresis Rugi Eddy Current Jenis-Jenis Daya Daya Aktif Daya Reaktif Daya Semu Efisiensi Transformator BAB III. METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Bahan dan Peralatan Pelaksanaan Penelitian Variabel yang Diamati Prosedur Penelitian Transformator Pada PT. Riau Prima Energi (APRIL) Transformator Daya Penaik Tegangan (11kV/150kV) Transformator Daya Penurun Tegangan (150kV/21kV) BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Umum vii

11 4.2 Data Percobaan Data Pengukuran Transformator Daya Data Hasil Pengujian Rugi-rugi Transformator Saat Beban Penuh Analisis Data Perhitungan Efisiensi Transformator Daya Penaik Tegangan (11kV/150kV) Perhitungan Efisiensi Transformator Daya Penurun Tegangan (150kV/21kV) BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii

12 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Ttransformator arus... 5 Gambar 2.2 Transformator tegangan... 6 Gambar 2.3 Transformator tenaga... 7 Gambar 2.4 Prinsip kerja transformator... 8 Gambar 2.5 Transformator keadaan tanpa beban... 8 Gambar 2.6 Rangkaian ekivalen transformator tanpa beban... 9 Gambar 2.7 Fasor transformator tanpa beban... 9 Gambar 2.8 Transformator berbeban Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen transformator berbeban Gambar 2.10 Fasor transformator berbeban Gambar 2.11 Inti besi transformator Gambar 2.12 Kumparan transformator R-S-T Gambar 2.13 Bushing transformator Gambar 2.14 (a) Gasket atau seal pada bushing transformator (b) Indikator level minyak bushing Gambar 2.15 Konservator minyak transformator Gambar 2.16 Silicagel dan Oil Breather Gambar 2.17 Minyak isolasi transformator Gambar 2.18 Tembaga yang dilapisi kertas isolasi Gambar 2.19 Pendingin transformator (radiator) Gambar 2.20 Rangkaian ekivalen OLTC Gambar 2.21 Bentuk OLTC pada transformator ix

13 Gambar 2.22 Rangkaian NGR (Neutral Grounding Resistant) Gambar 2.23 NGR pada transformator Gambar 2.24 NGR tipe air (liquid) Gambar 2.25 NGR tipe logam (solid) Gambar 2.26 Arah gelombang pemagnetan pada inti besi Gambar 2.27 Grafik rugi hysteresis Gambar 2.28 Arus pusar yang berputar pada material inti Gambar 3.1 Flowchart penelitian Gambar 3.2 Transformator daya penaik tegangan Gambar 3.3 Transformator daya penurun tegangan x

14 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Batasan nilai parameter minyak isolasi baru Tabel 2.2 Jenis-jenis pendingin pada transformator Tabel 3.1 Nameplate transformator penaik tegangan Tabel 3.2 Nameplate transformator penurun tegangan Tabel 4.1 Data hasil pengukuran transformator daya penaik tegangan (11kV/150kV) pada control room Tabel 4.2 Data hasil pengukuran transformator daya penurun tegangan (150kV/21kV) pada switchgear Tabel 4.3 Data hasil pengujian rugi tembaga dan rugi inti pada transformator saat beban penuh Tabel 4.4 Efisiensi transformator daya penaik tegangan Tabel 4.5 Efisiensi transformator daya penurun tegangan xi