TRAFO DISTRIBUSI PADA JARINGAN TEGANGAN MENENGAH

Transkripsi

1 Makalah Seminar Kerja Praktek TRAFO DISTRIBUSI PADA JARINGAN TEGANGAN MENENGAH 0kV di PT PLN (Persero) UPJ SEMARANG SELATAN Oleh : Cahyo Ariwibowo (LF00603) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Abstrak Sistem distribusi dibedakan atas jaringan distribusi primer dan sekunder. Jaringan distribusi primer adalah jaringan dari trafo gardu induk (GI) ke gardu distribusi, sedangkan sekunder adalah jaringan saluran dari trafo gardu ditribusi hingga konsumen atau beban. Jaringan distribusi primer lebih dikenal dengan jaringan tegangan menengah (JTM 0kV) sedangkan distribusi sekunder adalah jaringan tegangan rendah ( JTR 0/380V ). Jaringan distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang terdekat dengan pelanggan atau beban dibanding dengan jaringan transmisi. Salah satu peralatan utama jaringan distribusi yaitu trafo distribusi, trafo distribusi adalah peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi ke tegangan rendah, agar tegangan yang dipakai sesuai dengan rating peralatan listrik pelanggan atau beban pada umumnya. Untuk mencapai performa yang maksimal, keandalan trafo distribusi harus tetap dijaga dengan maintenance berkala dan memiliki sistem proteksi yang baik. Kata kunci : Sistem Distribusi, Jaringan Tegangan Menengah 0kV, Trafo Distribusi, keandalan, maintenance. 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Saat ini kebutuhan listrik adalah kebutuhan utama bagi semua lapisan masyarakat, seperti publik, bisnis, industri, maupun sosial. Hampir di semua sektor masyarakat memerlukan energi listrik untuk menjalankan kegiatan untuk masing-masing kepentingan. Agar kebutuhan listrik di semua sektor ini dapat dipenuhi maka diperlukan suatu sistem tenaga listrik yang andal agar pasokan listrik dapat terjaga dan merata distribusinya untuk semua wilayah yang membutuhkan. PLN adalah perusahaan di Indonesia yang bertanggung jawab mengemban tugas mulia ini, baik dari segi pembangkitan, transmisi, dan distribusi. Jaringan distribusi adalah ujung tombak dari PLN, karena jaringan distribusi ini adalah sisi yang paling dekat dengan pelanggan atau beban. Jaringan ini dibedakan menjadi jaringan distribusi primer dan sekunder, jaringan distribusi primer adalah jaringan dari trafo gardu induk (GI) sampai ke gardu distribusi, sedangkan jaringan distribusi sekunder adalah jaringan dari gardu distribusi sampai ke pelanggan atau beban. Jaringan distribusi primer lebih dikenal dengan jaringan tegangan menengah ( JTM 0kV ) sedangkan distribusi sekunder adalah jaringan tegangan rendah ( JTR 0V/380V ). Salah satu peralatan utama jaringan distribusi yaitu trafo distribusi, trafo distribusi adalah peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi ke tegangan rendah, agar tegangan yang dipakai sesuai dengan rating peralatan listrik pelanggan atau beban pada umumnya. Terdapat berbagai jenis dan konstruksi trafo yang digunakan sesuai dengan fungsi dan kegunaannya pada masing-masing beban yang berbeda. Pemasangan trafo distribusi harus disesuaikan dengan kebutuhan dan lokasi beban agar tercapai optimasi yang tinggi. Untuk mencapai performa yang maksimal, keandalan trafo distribusi harus tetap dijaga dengan perawatan berkala dan memiliki sistem proteksi yang baik. 1. Tujuan Tujuan dari Kerja Praktek di PT PLN (Persero) UPJ SEMARANG SELATAN adalah : a. Mengetahui secara umum sistem distribusi jaringan tegangan menengah 0 kv di PT PLN (Persero) UPJ SEMARANG SELATAN. b. Menganalisis unjuk kerja trafo distribusi berdasarkan efisiensi. 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah yang diambil oleh penulis pada penulisan laporan kerja praktek ini hanya membahas tentang jaringan tegangan menengah 0kV dan trafo distribusi di PT PLN (Persero) UPJ SEMARANG SELATAN. 1

2 . DASAR TEORI.1 Sistem distribusi tenaga listrik Sistem tenaga listrik terdiri atas tiga bagian utama yaitu, sistem pembangkitan, sistem transmisi dan sistem distribusi. Dari ketiga sistem tersebut sistem distribusi merupakan bagian yang letaknya paling dekat dengan konsumen, fungsinya adalah menyalurkan energi listrik dari suatu Gardu Induk distribusi ke konsumen. Adapun bagian-bagian dari sistem distribusi tenaga listrik adalah: 1. Gardu Induk Distribusi. Jaringan Primer (JTM) 0kV 3. Transformator Distribusi 4. Jaringan Sekunder (JTR) 0/380V Klasifikasi Sistem Jaringan Distribusi: 1. Tegangan pengenalnya : a. JTM 0kV b. JTR 380/0Volt. Konfigurasi jaringan primer a. Jaringan distribusi pola radial b. Jaringan distribusi pola loop / ring c. Jaringan distribusi Jaring-jaring (NET) d. Jaringan distribusi spindel e. Saluran Radial Interkoneksi 3. Konfigurasi penghantar jaringan primer a. Konfigurasi penghantar segitiga b. Konfigurasi penghantar vertikal c. Konfigurasi penghantar horisontal 4. Sistem pengetanahan : a. Sistem distribusi tanpa pengetanahan b. Sistem distribusi pengetanahan tak langsung c. Sistem distribusi pengetanahan langsung. Trafo Distribusi Transformator adalah peralatan pada tenaga listrik yang berfungsi untuk memindahkan/menyalurkan tenaga listrik arus bolak-balik tegangan rendah ke tegangan menengah atau sebaliknya, pada frekuensi yang sama, sedangkan prinsip kerjanya melalui kopling magnit atau induksi magnit, dan menghasilkan nilai tegangan dan arus yang berbeda. Bagian-Bagian Dari Transformator : 1) Inti Besi Inti besi tersebut berfungsi untuk membangkitkan fluksi yang timbul karena arus listrik dalam belitan atau kumparan trafo, sedang bahan ini terbuat dari lempengan-lempengan baja tipis, hal ini dimaksudkan untuk mengurangi panas yang diakibatkan oleh arus eddy (eddy current). ) Kumparan Primer dan Kumparan Sekunder Kawat yang berisolasi terbentuk kumparan serta terisolasi baik antar kumparan maupun antara kumparan dan inti besi. Terdapat dua kumparan pada inti tersebut yaitu kumparan primair dan kumparan sekunder, bila salah satu kumparan tersebut diberikan tegangan maka pada kumparan akan membangkitkan fluksi pada inti serta menginduksi kumparan lainnya sehingga pada kumparan sisi lain akan timbul tegangan. 3) Minyak Trafo Belitan primer dan sekunder pada inti besi pada trafo terendam minyak trafo, hal ini dimaksudkan agar panas yang terjadi pada kedua kumparan dan inti trafo oleh minyak trafo dan selain itu minyak tersebut juga sebagai isolasi pada kumparan dan inti besi. 4) Isolator Bushing Pada ujung kedua kumparan trafo baik primer ataupun sekunder keluar menjadi terminal melalui isolator yang juga sebagai penyekat antar kumparan dengan body badan trafo. 5) Tangki dan Konservator Bagian-bagian trafo yang terendam minyak trafo berada dalam tangki, sedangkan untuk pemuaian minyak tangki dilengkapi dengan konserfator yang berfungsi untuk menampung pemuaian minyak akibat perubahan temperature. 6) Katub Pembuangan dan Pengisian Katup pembuangan pada trafo berfungsi untuk menguras pada penggantian minyak trafo, hal ini terdapat pada trafo diatas 100kVA, sedangkan katup pengisian berfungsi untuk menambahkan atau mengambil sample minyak pada trafo. 7) Oil Level Fungsi dari oil level tersebut adalah untuk mengetahui minyak pada tangki trafo, oil level inipun hanya terdapat pada trafo diatas 100kVA. 8) Indikator Suhu Trafo Untuk mengetahui serta memantau keberadaan temperature pada oil trafo saat

3 beroperasi, untuk trafo yang berkapasitas besar indikator limit tersebut dihubungkan dengan rele temperature. 9) Pernapasan Trafo Karena naik turunnya beban trafo maupun suhu udara luar, maka suhu minyaknya akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara diatas permukaan minyak keluar dari tangki, sebaliknya bila suhu turun, minyak akan menyusut maka udara luar akan masuk kedalam tangki. Kedua proses tersebut diatas disebut pernapasan trafo, akibatnya permukaan minyak akan bersinggungan dengan udara luar, udara luar tersebut lembab. Oleh sebab itu pada ujung pernapasan diberikan alat dengan bahan yang mampu menyerap kelembaban udara luar yang disebut kristal zat Hygrokopis (Clilicagel). 10) Pendingin Trafo Perubahan temperature akibat perubahan beban maka seluruh komponen trafo akan menjadi panas, guna mengurangi panas pada trafo dilakukan pendingin pada trafo, guna mengurangi pada trafo dilakukan pendinginan pada trafo. Sedangkan cara pendinginan trafo terdapat dua macam yaitu : alamiah/natural (Onan) dan paksa/tekanan (Onaf). Pada pendinginan alamiah (natural) melalui sirip-sirip radiator yang bersirkulasi dengan udara luar dan untuk trafo yang besar minyak pada trafo disirkulasikan dengan pompa. Sedangkan pada pendinginan paksa pada sirip-sirip trafo terdapat fan yang bekerjanya sesuai setting temperaturnya. 11) Tap Canger Trafo (Perubahan Tap) Tap changer adalah alat perubah pembanding transformasi untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder yang sesuai dengan tegangan sekunder yang diinginkan dari tegangan primer yang berubah-ubah. Tiap changer hanya dapat dioperasikan pada keadaan trafo tidak bertegangan atau disebut dengan Off Load Tap Changer serta dilakukan secara manual. Prinsip kerja transformator dijelaskan pada gambar di bawah ini: Gambar.1 Rangkaian dasar trafo Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V 1 yang sinusoid, akan mengalirlah arus primer l g yang juga sinusoid dan dengan menganggap belitan N 1 reaktif murni. l g akan tertinggal 90 0 dari V 1. Arus primer l g menimbulkan fluks (Ø) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoid. Sin Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi e 1 (Hukum Farraday). 1 1 Harga efektifnya: 4,44 Pada rangkaian sekunder fluks (Ø) bersama tadi menimbulkan Sehingga 4,44 Dengan mengabaikan rugi tahanan dan adanya fluks bocor. a= perbandingan transformator 3

4 Dalam hal ini tegangan induksi E 1 mempunyai besaran yang sama tetapi berlawanan arah dengan tegangan sumber V 1..3 Peralatan Pengaman a. Pengamann lebur Pengamann lebur (FCO) merupakan pengaman bagian dari saluran dan peralatan dari gangguan hubung singkat antar fasa, dapat pula sebagai pengaman hubung singkat fasa ke tanah bagi sistem yang ditanahkan langsung. b. Relai Arus Lebih Relai arus lebih merupakan pengaman utama sistem distribusi tegangan menengah terhadap gangguan hubung singkat antar fasa. Relai arus lebih adalah suatu relai yang bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus yang melebihi nilai setting-nya pengaman tertentu dalam waktu tertentu. c. Relai Arus Gangguan Tanah Relai arus gangguan tanah (ground fault relay) merupakan pengaman utama terhadap gangguan hubung singkat fasa ke tanah untuk sistem yang ditanahkan langsung atau melalui tahanan rendah. d. Relai Arus Gangguan Tanah Berarah Relai arus gangguan tanah berarah (directional ground fault relay) adalah pengaman utama terhadap hubung singkat fasa ke tanah untuk sistem yang tinggi. ditanahkan melalui tahanan e. Relai Penutup Balik Relai penutup balik (reclosing relay) adalah pengaman pelengkap untuk membebaskan gangguan yang bersifat temporer untuk keandalan sistem. f. Penutup Balik Otomatis (Recloser) Penutup balik otomatis (PBO, automatic circuit recloser) ) digunakan sebagai pelengkap untuk pengaman terhadap gangguan temporer dan membatasi luas daerah yang padam akibat gangguan. g. Saklar Seksi Otomatis (SSO, Sectionalizer) Saklar seksi otomatis (SSO, Sectionalizer) adalah alat pemutus untuk mengurangi luas daerah yang padam karenaa gangguan. Ada dua jenis SSO yaitu dengan pengindera arus yang disebut Automatic Sectionalizer dan pengindera tegangan yang disebut Automatic Vacum Switch (AVS). 3. ANALISA DAN PEMBAHASAN 3.1 Jaringan Distribusi UPJ SEMARANG SELATAN Jaringan distribusi di wilayah UPJ Semarang Selatan terdiri dari 1 penyulang yang masing-masing disuplai dari gardu induk. Masing-masing penyulang itu adalah penyulang PDP 01, PDP 0, PDP 03, PDP 04 yang disuplai dari gardu induk Pudak Payung, kemudian penyulang SRL 01, SRL 0, SRL O3, SRL 04, SRL 05 yang disuplai dari gardu induk Srondol, dan terakhir yang disuplai dari gardu induk Kalisari yaitu KLS 07, dan KLS 08. Wilayah operasi UPJ Semarang Selatan dapat dilihat pada gambar peta wilayah dan single line diagram di bawah ini. Gambar. Peta wilayah kerja UPJ Semarang Selatan Wilayah kerja operasi UPJ Semarang Selatan meliputi wilayah kota Semarang bagian atas, yaitu Banyumanik, Tembalang, Pudak Payung, Gombel, Srondol, Jatingaleh, Sampangan, Candi dan sebagainya. Dengan wilayah yang memiliki cakupan wilayah yang besar dan medan yang sulit karena ketinggian yang tidak merata, juga wilayah yang sulit 4

5 dijangkau maka PLN UPJ Semarang dituntut memiliki keandalan dan kontinuitas pelayanan yang tingi untuk konsumen. FEEDER Tabel 4.1 Panjang jaringan SUTM PANJANG JARINGAN SUTM (KMS) 3 PHASA (mm ) 1 PHASA(mm ) #40 #35 #70 #35 #70 SRL 01 SRL 0 SRL 03 SRL 04 SRL 05 PDP 01 PDP 0 PDP 03 PDP 04 KLS 07 KLS 08 TOTAL Gambar.3 Single line diagram UPJ Semarang Selatan Berdasarkan hasil survey yang dilakukan pada bulan Mei 009, pada UPJ Semarang Selatan terdapat 95 buah trafo yang terdiri dari trafo satu fasa dan trafo tiga fasa. Lebih dari 50% dari total trafo adalah satu fasa, karena sebagian besar konsumen pelanggan di wilayah ini adalah rumah tangga, jadi kapasitas daya pada masing-masing daerah tidak terlalu besar tetapi merata. Tabel 4.1 Menunjukkann panjang jaringan distribusi UPJ Semarang Selatan, total panjang untuk jaringan tiga fasa adalah kms, dan yang satu fasa 49.7 kms. Jaringan SUTM wilayah ini hampir semuanya memakai konduktor telanjang. Pada feeder utama, dipakai jaringan tiga fasa yang masing-masing berukuran #40mm, kemudian jika ada percabangan jaringan tiga fasa dari feeder utama memakai konduktor berukuran #70mm, dan di bawahnya lagi ada ukuran #35mmm, tapi sangat jarang dipakai sesuai dengann yang ditunjukkan oleh tabel hanya sepanjang.3 kms. Jika percabangan merupakan jaringan satu fasa, maka setelah percabangan dari feeder utama dipakai konduktor dengann ukuran #70mmm, setelah itu di bawahnya memakai ukuran #35mm jika dari feeder percabangan satu fasa tadi, tapi ini juga sangat jarang dipakai sesuai dengan yang ditunjukkan oleh tabel panjangnya hanya 1.5 kms pada jaringan UPJ Semarang Selatan. 5

6 PENYULANG 10 PDP 01 1 PDP 0 PDP 03 PDP 04 PDP 06 SRL 01 5 SRL 0 SRL 03 SRL 04 SRL 05 1 KLS 07 KLS 08 JUMLAH 7 Tabel 4. Trafo satu fasa UPJ SEMARANG SELATAN TRAFO 1 FASA (kva) Gambar.4 Trafo Sintra 1 fasa 50 kva Tabel 4.3 Trafo tiga fasa UPJ SEMARANG SELATAN TRAFO 3 FASA (kva) PENYULANG PDP 01 PDP PDP PDP 04 PDP SRL SRL SRL SRL SRL 05 KLS 07 KLS 08 JUMLAH Tabel 4.3 dan 4.4 di atas adalah jumlah trafo satu fasa dan tiga fasa di wilayah UPJ Semarang Selatan, dari tabel 4.3 terlihat trafo satu fasa yang paling banyak dipakai adalah trafo dengan kapasitas daya 50 kva yaitu 536 buah. Dari tabel 4.4 terlihat trafo tiga fasa yang paling banyak dipakai adalah trafo tiga fasa dengan kapasitas daya 50 kva yaitu 60 buah. Trafo-trafo tersebut terdiri dari merk yang berbeda-beda, diantaranya adalah Sintra, Bambang Djaja, Trafindo, Unindo, dan Starlite. Gambar-gambar di bawah ini adalah beberapa contoh dari trafo distribusi yang dipakai di wilayah UPJ Semarang Selatan. Gambar.5 Trafo Unindo 3 fasa 00 kva Gambar.6 Trafo Centrado 3 fasa 00 kva 3. Analisis unjuk kerja trafo distribusi UPJ SEMARANG SELATAN Trafo termasuk alat yang memiliki efisiensi sangat tinggi, bahkan bisa mencapai nilai 999 %. Namun demikian masih ada rugi yang terjadi yang disebabkan karena adanya: a. Rugi-Rugi Tembaga Adalah rugi-rugi yang masih terjadi pada belitan memiliki konduktivitas yang baik. b. Rugi-Rugi Inti Adalah rugi-rugi yang terjadi di inti besi yang disebsbkan oleh adanya arus eddie, rugi-rug histeris, dan fluks bocor. 1. Arus Eddie. Rugi-rugi histerisis Sedangkan fluks bocor adalah fluks yang hilang karena tidak semua fluks yang terbentukdari belitan primer dapat ditangkap oleh belitan sekunder. Parameter untuk mengetahui kinerja sebuah trafo adalah : Poutp put Efisiensi = η = 100%, P input 6

7 Dari hasil survey pada bulan Mei didapat contoh hasil pengukuran dari beberapa trafo distribusi UPJ Semarang Selatan yang terletak pada tiang SRL 05 dan PDP 01 yang diukur pada saat beban penuh pukul 19:00 wib, yaitu: Tabel 4.4 Data pengukuran arus dan tegangan trafo PDP 01 dan SRL 05 Penyulang trafo tap Vp l-l Vp l-n Ip Vs Is PDP kva V 1153 V.3 A 1.6 V 118. A SRL kva V V 3.1 A 16.4 V 163. A Dari tabel tersebut maka dapat diketahui efisiensi trafo tersebut dengan perhitungan dari rumus di atas, sehingga akan telihat pada tabel di bawah ini: Tabel 4.5 Data perhitungan efisiensi trafo PDP 01 dan SRL 05 Penyulang trafo tap Pp (kva) Ps (kva) (%) PDP kva 3 653,6 6193, SRL kva , , Dari perhitungan pada tabel terlihat efisiensi salah satu trafo pada penyulang PDP 01 yaitu 98,75 % dan pada penyulang SRL 05 yaitu 99,99 %, itu berarti rugi-rugi pada trafo sangatlah kecil, sehingga dapat disimpulkan bahwa kondisi trafo dalam keadaan sangat baik dan memiliki unjuk kerja yang tinggi karena efisiensi mendekati dan hampir 100 %. Dari tabel juga terlihat perbandingan kapasitas daya maksimal yang dapat dipikul oleh trafo dengan beban yang dilayani masih tersisa sekitar 50 %, dan 5 %, itu artinya trafo masih dapat melayani penambahan beban pada lokasi di sekitar wilayah tersebut, tetapi sebaiknya pemasangan harus memliki toleransi beban agar tidak terjadi overload pada trafo yang bisa menyebabkan trafo bisa rusak atau kemungkian yang terburuk adalah trafo bisa meledak. 4. PENUTUP 4.1 KESIMPULAN Dari pembahasan-pembahasan pada bab-bab terdahulu dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut 1. Sistem tenaga listrik adalah salah satu mekanisme untuk memenuhi kebutuhan energi manusia yang sangat penting. Sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama yaitu sistem pembangkit, sistem transmisi, dan sistem distribusi.. Jaringan distribusi adalah ujung tombak suatu sistem tenaga listrik karena berada paling dekat dengan sisi beban atau konsumen. 3. Analisis efisiensi dan regulasi teganagan dapat digunakan sebagai parameter unjuk kerja transformator apakah laik operasi atau tidak, dan berdasarkan pengukuran yang dilakukan pada beberapa trafo pada wilayah PT. PLN UPJ Semarang Selatan, trafo-trafo tersebut dalam keadaan baik dan memiliki unjuk kerja tinggi. 4. Untuk mencapai performa sistem yang maksimal, keandalan dan kontinuitas pelayanan harus tetap dijaga dengan maintenance atau perawatan berkala. 4. SARAN 1. Sebaiknya survey jaringan dan trafo diadakan secara rutin dan berkala agar dapat mengetahui kondisi lapangan yang terbaru, karena gangguan bisa saja terjadi setiap saat dan dapat mengurangi keandalan sistem yang berdampak pada tingkat pelayanan dan kontinuitas.. Hasil survey jaringan dan trafo pada kerja praktek ini dapat dipakai untuk pembuatan Sistem Informasi Geografis (SIG) yang berbasis teknologi informasi dari UPJ Semarang Selatan, yang bermanfaat untuk pemetaan dan pemantauan tiap lokasi dari jaringan yang terus update dan dapat diakses lewat internet. 7

8 DAFTAR PUSTAKAA [1]Artono Arismunandar, DR. M.A.Sc DR. Susumu Kuwahara Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik Jilid I. Jakarta: PT. Pradnya Paramita. []Artono Arismunandar, DR. M.A.Sc, DR. Susumu Kuwahara Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik Jilid II. Jakarta: PT. Pradnya Paramita. [3]Standar Nasional Indonesia Persyaratan Umum Instalasi Listrik 000. Jakarta: Yayasan PUIL. [4]Turan T Electrical on Power Distribution System Engineering. Mc Graw Hill Book Company, New York. [5]Sulasno, Ir., Teknik dan Sistem Distribusi Tenaga Listrik, Universitas Diponegoro, Semarang, 001. Biodata Penulis Cahyo Ariwibowo (LF00603), lahir di Semarang tanggal Mei 1988, mahasiswa Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Konsentrasi POWER. Telah melaksanakan kerja praktek di PT PLN (Persero) UPJ SEMARANG SELATAN Semarang, 1 Desember 009 Mengetahui, Dosen Pembimbing Ir. Agung Nugroho NIP