ELFRIDA SIANIPAR

Transkripsi

1 STUDI PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI BERDASARKAN JATUH TEGANGAN PADA PT. PLN (PERSERO) RAYON MEDAN KOTA SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains ELFRIDA SIANIPAR DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

2 PERSETUJUAN Judul : STUDI PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI BERDASARKAN JATUH TEGANGAN PADA PT. PLN (PERSERO) RAYON MEDAN KOTA Kategori : SKRIPSI Nama : ELFRIDA SIANIPAR Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Program Studi Departemen : FISIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, Juni 2011 Diketahui Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing Dr. MARHAPOSAN SITUMORANG NIP Dr. BISMAN P, M.ENG,Sc NIP

3 STUDI PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI BERDASARKAN JATUH TEGANGAN PADA PT. PLN (PERSERO) RAYON MEDAN KOTA SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dari ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juni 2011 ELFRIDA SIANIPAR

4 PENGHARGAAN Segala Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat, kasih karunia dan penyertaannya selama penulis melaksanakan studi hingga terselesaikannya skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Selama kuliah sampai penyelesain Skripsi ini, penulis mendapatkan banyak bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dengan sepenuh hati, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Bisman Perangin angin M.Eng,Sc selaku Dosen Pembimbing pada penyelesaian skripsi ini yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam menyempurnakan skripsi ini. 2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan Ibu Drs. Justinon MS selaku Sekretaris Departemen Fisika, FMIPA USU, Kak Tini dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika yang telah membantu penulis dalam urusan administrasi. 3. Orang Tua tercinta, baik kepada ibunda yang telah dipanggil Bapa ke surga yaitu Ibunda saya N. Butar-butar (alm) maupun yang sedang bersama saya saat ini ayahanda AP Sianipar dan Ibunda L. Manurung yang telah menjadi sumber inspirasi dan kekuatan penulis dan yang selalu memberikan dorongan spritual, dukungan daya, dana, perhatian dan doa yang tak henti-hentinya selama penulis hidup. 4. Kakakku tercinta, Rini Sianipar, Nenti M Sianipar, Susanti Tiodora Sianipar, dan abang Tumpal Riado Sianipar, Orlando Sianipar, dan adik-adikku Benni Sianipar, Mega Sianipar, Veronica Sianipar, Daniel Sianipar, dan Amelia Priskila Sianipar yang begitu mengasihi penulis dan yang telah memberikan dukungan Doa, dana, dan perhatian dengan setulus hati, yang mengajari tentang arti ketekunan. 5. Teman Terdekat yang terkasih, Ramli Sitorus yang telah menjadi sahabat Doa, yang telah memberikan arahan, motivasi, semangat dan perhatian yang begitu besar selama perkuliahan dan pengerjaan skripsi. 6. Bapak Haji Selamat selaku Pengurus Bag.Distribusi PT. PLN (Persero) Cabang Medan yang mengizinkan saya untuk melakukan Riset di PT.PLN Rayon Kota Medan, Bapak Budi Aritonang selaku Pejabat Harian Sementara di PT. PLN (Persero) Rayon Kota Medan yang telah banyak memberikan masukan berupa analisa data dan data-data yang dibutuhkan selama pengerjaan skripsi berlangsung dan kepada Bapak Mushin selaku mentor pembimbing lapangan penulis di PT. PLN (Persero) Rayon Kota Medan yang telah banyak mengajari penulis tentang kesabaran dalam studi, dan mengarahkan serta membimbing penulis selama pengerjaan penelitian berlangsung. 7. Sahabat Segerakan GMKI FMIPA-USU, Doddi Tampubolon, Chandra Napitupulu, Espol siburian, Pengurus Komisariat GMKI Masa Bakti , PK GMKI FMIPA-USU Masa Bakti dan teman-teman GMKI Komisariat FMIPA-USU yang telah memberikan masukan, arahan serta semangat kepada penulis selama keperiodean dalam melayani dan selama perkuliahan. 8. Kepala Laboratorium Elektronika Lanjutan, Bapak Dr. Biman P, M.Eng,Sc yang telah memberikan kepercayaan penuh kepada saya untuk menjadi asisten Laboratorium dan teman-teman Asisten Laboratorium Elektronika Lanjutan

5 tahun (Posma Silitonga, Chandra Napitupulu, Masro Damaiyanti Ambarita, Leothamrin Gultom, Deddi Sagala, Ita Pasaribu, Irma Girsang) yang saling mendukung didalam laboratorium, dan yang membantu penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. 9. Sahabat terdekat Novriana Sianipar, Masro Damaiyanti Ambarita, Elisda Siboro, dan teman-teman Fisika stambuk 2006, Laosmaria Nababan, Rianto Nadapdap,, Kiki simamora, Erini afza dan teman-teman yang tidak bisa saya sebutkan namanya satu persatu, yang selalu memberikan masukan dan semangat kepada penulis selama perkuliahan, semoga persahabatan ini tidak sampai disini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi Pembaca. Medan, Juni 2011 ELFRIDA SIANIPAR

6 ABSTRAK Sistem distribusi adalah sistem tenaga listrik yang menyalurkan energi listrik dari pembangkit sampai ke konsumen dalam sekala tegangan menengah sampai dengan tegangan rendah. Dimana dalam penyaluran energi listrik diperlukan jarak yang cukup jauh dari GI (Gardu Induk) untuk sampai pada konsumen atau pelanggan, ditambah dengan dalam penyalurannya diperlukan arus yang cukup besar, sehingga terdapat regulasi tegangan yang cukup besar sepanjang saluran sampai menuju konsumen. Pada kenyataannya terdapat transformator distribusi yang jaraknya cukup jauh dari GI (Gardu Induk) sehingga terjadi tegangan jatuh (drop voltage) yang sampai pada sisi primer transformator distribusi lebih dari yang diijinkan. Oleh sebab itu diperlukan penataan ulang dari segi panjang saluran sistem distribusi primer dengan mengatur penempatan transformator distribusi agar kinerja transformator menjadi lebih baik. Pada tugas akhir ini metode yang dipakai adalah dengan menganalisa dan menghitung persentase jatuh tegangan (drop voltage) pada suatu feeder yang disesuaikan dengan perhitungan jatuh tegangan yang diijinkan PLN. Dari hasil analisa perhitungan diperoleh 5 (lima) transformator distribusi yang besar persentase tegangannya jatuh pada sisi primernya lebih dari 5%. Yakni Gardu MK 247 sebesar 6,63%, Gardu MK 290 sebesar 6,93%, Gardu MK 282 sebesar 7,02%, Gardu MK 262 sebesar 8,93%, dan Gardu MK 272 sebesar 8,96%. Maka untuk mendapatkan tegangan jatuh yang cukup kecil dan sesuai dengan yang diijinkan PLN, diperlukan suatu jarak yang sesuai dalam penempatan transformator distribusi.

7 PLACEMENT STUDY OF TRANSFORMER DISTRIBUTION BASED DROP VOLTAGE AT PT. PLN (PERSERO) KOTA MEDAN ABSTRACT Distribution system is a system that transmits electricity from generating electrical energy to consumers in mid-scale voltage to low voltage. Where in the distribution of electrical energy required a considerable distance from the GI (sub station) to reach the consumers or customers, coupled with the required current distribution is quite large, so there is a fairly large voltage regulation along the lines until towards the consumer. In fact, there are distribution transformers that were located quite far from the GI (sub station) that resulted in falling voltage (voltage drop) which arrive at the distribution transformer primary side more than the allowable. Therefore necessary rearrangement in terms of long-channel distribution system by regulating the placement of the transformer primary distribution transformer performance for the better. In this final method used is to analyze and calculate the percentage of drop voltage on a feeder, adjusted for the calculation of the allowable voltage drop of PLN. And the analysis results obtained by the calculation of 5 (five), a large percentage of distribution transformer voltage falls on the primary side more than 5%. Namely substation at 6.63% MK 247, MK 290 Relay at 6.93%, Substation at 7.02% MK 282, MK 262 Relay at 8.93%, and 272 MK Sentry at 8.96%. So to get a voltage and a small fall in accordance with the allowable foreign policy, required an appropriate distance in the placement of the distribution transformer.

8 DAFTAR ISI Halaman Persetujuan ii Pernyataan iii Penghargaan iv Abstrak vi Abstract vii Daftar Isi viii Daftar Tabel x Daftar Gambar xi Bab I Pendahuluan 1. 1 Latar Belakang Tujuan Penulisan Batasan Masalah Manfaat Penelitian Metode Penulisan Sistematika Penulisan 3 Bab II Tinjauan Pustaka 2.1 Transformator Jenis Transformator Rugi-rugi Transformator Efisiensi Transformator Distribusi Sistem Distribusi Tenaga Listrik Sistem Distribusi Primer Macam-macam Konfigurasi Distribusi Primer Jaringan Distribusi Primer Menurut Susunan Rangkaian Jaringan Distribusi Primer Menurut Bahan Konduktornya Jaringan Distribusi Primer Berdasarkan Susunan Peletakkannya Korelasi Jatuh Tegangan dan Losses Terhadap Standar Distribusi Primer Sistem Distribusi Sekunder Pelayanan Dengan Transformator Sendiri Penggunaan Satu Transformator Untuk Sejumlah Pemakai Jaringan Sekunder Daya Listrik Daya Semu Daya Aktif Daya Reaktif Faktor Daya Transformator Distribusi Persamaan-persamaan yang digunakan untuk menganalisa kualitas kinerja transformator distribusi dalam melayani beban Perhitungan Arus Beban Penuh Transformator Distribusi 32

9 2.7.2 Perhitungan Resistansi Dan Induktansi Keseluruhan Dari Saluran Primer Menuju Transformator Rugi-Rugi Jaringan Distribusi Rugi-Rugi Saluran Rugi-Rugi Pada Penghantar Phasa Rugi-rugi Akibat Beban Tak Seimbang Rugi-Rugi Pada Sambungan Tidak Baik Sifat Beban Listrik Beban Resitif Beban Induktif Beban Kapasitif 39 Bab III Peninjauan Transformator Distribusi Pada Sistem Distribusi 3. 1 Peralatan dan Perlengkapan Pada Gardu Induk Denai Transformtor Daya Peralatan Pengaman Data Hasil Ukur KVA Dan Dimensi Saluran Distribusi Primer yang Disalurkan Dari Gardu Induk Denai Menuju PT.PLN Rayon Medan Kota Rangkaian Pengukuran Tranformator Distribusi 44 Bab IV Analisa Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan Pada Sisi 20 KV Analisa Data Tegangan Jatuh Pada Sisi Primer Transformator Pada Saat Beban Puncak Data Tegangan Jatuh Pada Sisi Primer Transformator Yang Lebih Dari 5% Sebelum Mengalami Perbaikan Analisa Data Tegangan Jatuh Pada Sisi Primer Transformator Setelah Mengalami Perbaikan 49 Bab V Penutup 5.1 Kesimpulan Saran 55 Daftar Pustaka 56 Lampiran

10 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3. 1 Konstanta Jaringan / SPLN 64 Tahun 1985 Yang digunakan pada Penyulang Denai 42 Tabel 3. 2 Data Saluran Penyulang Gardu Induk Denai 42 Tabel 3. 3 Data Hasil Ukur Transformator Distribusi Pada Gardu Induk Denai 43 Tabel 4.1 Analisa Data Tegangan Jatuh Pada Saluran Distribusi Primer Dari Gardu Induk Denai Sampai Pada Transformator Distribusi (Rayon Medan Kota) Pada Saat Beban Puncak 47 Tabel 4. 2 Analisa Data Tegangan Jatuh Pada Sisi Primer Transformator Yang Lebih Dari 5% Sebelum Mengalami Perbaikan 48 Tabel 4.3 Data Panjang Saluran Transformator Distribusi pada Sisi Primer Setelah Mengalami Perbaikan 53

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Prinsip Kerja Transformator dengan Kumparan Primer (N1) dan Kumparan Sekunder (N2) 6 Gambar 2.2 Blok Diagram Rugi-rugi Pada Transformator 8 Gambar 2.3 Sistem Tenaga Listrik 13 Gambar 2.4 Bagian-bagian Sistem Distribusi Primer 14 Gambar 2.5 Jaringan Distribusi Sistem Radial 15 Gambar 2.6 Jaringan Distribusi Sistem Loop 16 Gambar 2.7 Jaringan Distribusi Sitem Tertutup/Ring 17 Gambar 2.8 Jaringan Sistem Distribusi Spindle 17 Gambar 2.9 Jaringan Distribusi Sistem Cluster 18 Gambar 2.10 Bentuk Gelomang pada Sistem Tiga Phasa 20 Gambar 2.11 Sistem Y dan Sistem Delta 21 Gambar 2.12 Diagram Saluran Distribusi Tenaga Listrik 23 Gambar 2.13 Diagram Vektor 24 Gambar 2.14 Sambungan Pemakai Besar Dengan Gardu Distribusi Tersendiri 26 Gambar 2.15 Penggunaan Satu Distribusi Untuk Sejumlah Pemakai 26 Gambar 2.16 Jaringan Sekunder Tegangan Rendah 27 Gambar 2.17 Faktor Daya Tertinggal 31 Gambar 2.18 Faktor Daya Mendahului 31 Gambar Sambungan Kabel 37 Gambar 2.20 Arus dan Tegangan Pada Beban Resistif 38 Gambar 2.21 Gambar 2.22 Arus, Tegangan dan GGL Induksi-diri Pada Beban Induktif 39 Arus, Tegangan dan GGL Induksi-diri Pada BebanKapasitif 39