Analisis Pengaruh Harmonisa Terhadap Transformator Distribusi pada Tegangan Menengah 20kV (Studi Kasus : Transformator Distribusi PT. PLN (PERSERO) Area Jaringan Surabaya Barat FITRI (22O5100025) Dosen Pembimbing : Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, Ph.D I Gusti Ngurah Satriyadi H., ST, MT
PERMASALAHAN Kinerja transformator distribusi dalam penyaluran daya ke pusat beban dipengaruhi oleh munculnya harmonisa. Penting untuk dilakukan suatu analisa untuk mengetahui seberapa besar pengaruh yang diakibatkan oleh harmonisa terhadap penurunan kinerja transformator distribusi.
LATAR BELAKANG Sistem distribusi tenaga listrik mempengaruhi kualitas sistem tenaga listrik Beban non-linear menimbulkan efek harmonisa Harmonisa dalam transformator distribusi dapat mengganggu sistem distribusi tenaga listrik
TUJUAN PENELITIAN Merancang model simulasi untuk melakukan penelitian mengenai seberapa jauh level maksimum pembebanan yang diijinkan agar kinerja transformator tetap terjaga. Menganalisa hubungan harmonisa terhadap kinerja transformator distribusi. Menganalisa harmonisa terhadap indeks penurunan kapasitas daya terpasang pada transformator distribusi. Mendapatkan rekomendasi untuk menyelesaikan permasalahan yang disebabkan oleh harmonisa terhadap penurunan kinerja transformator distribusi.
BATASAN MASALAH Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data transformator distribusi PT.PLN (PERSERO) AREA JARINGAN Surabaya Barat Data yang digunakan adalah data pada kondisi transformator berbeban. Pengaruh THD yang diteliti merupakan THD pada arus dan tegangan. Simulasi yang di gunakan pada tugas akhir ini adalah Simulasi ETAP Parameter yang akan digunakan untuk menguji kinerja dari transformator adalah kapasitas daya terpasang pada transformator
METODOLOGI Studi literatur Pengumpulan data Perancangan dan permodelan model simulasi Pengolahan data Analisa Penarikan kesimpulan
HARMONISA Harmonisa adalah gangguan gg yang terjadi dalam sistem distribusi tenaga listrik yang disebabkan adanya distorsi gelombang arus dan tegangan. Distorsi gelombang arus dan tegangan ini disebabkan adanya pembentukan gelombanggelombang dengan frekuensi kelipatan bulat dari frekuensi fundamentalnya.
TRANSFORMATOR Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak- balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI Transformator Distribusi ib i adalah merupakan suatu komponen yang sangat penting dalam penyaluran tenaga listrik dari gardu distribusi ke konsumen. Kerusakan pada transformator distribusi menyebabkan kontinuitas pelayanan terhadap konsumen akan terganggu (terjadi pemutusan aliran listrik atau pemadaman)
PENGUMPULAN DATA Teknik pengumpulan data : Pengukuran menggunakan alat Power Quality Analyzer (PQA) Pengukuran hasil permodelan simulasi ETAP
PENGUKURAN PQA HIOKI 3196
Permodelan Sistem Sistem kelistrikan di wilayah AJ SBB dilayani oleh 8 GI (GARDU INDUK) meliputi: 1. GI Waru 2. GI Babatan 3. GI Driyorejo 4. GI Karang Pilang 5. GI Sumput 6. GI Kasih Jatim 7. GI Darmo Grand 8. GI Altaprima Data AJ SBB tercatat 51 penyulang, 556 KMS JTM, JTR 770 KMS, Gardu Distribusi 1326 Buah dan 150.970 pelanggan.
Permodelan Sistem Permodelan dilakukan terhadap 4 penyulang dengan 11 transformator distribusi : 1. Penyulang Bambe 2. Penyulang Injoko 3. Penyulang Plumbungan 4. Penyulang Gunung Sari Indah Daftar transformator distribusi :
PT. SURYATAMA MEGAH PT. CEMERLANG RC034 ARTHA MANDIRI RC030 TJAKRINDO RC017 GH. TAMBAK DONO 1 PCT SINGLE LINE DIAGRAM 20 KV AREA JARINGAN SURABAYA BARAT GI. ALTAPRIMA TRF I 150 / 20 kv 30 MVA GI. DARMO GRAND TRF I 150 / 20 kv 50 MVA CELL MERLIN GERIN 1. P. LIDAH KULON 2. P. GUNUNGSARI INDAH GI. DRIYOREJO TRF III 150 / 20 kv 50 MVA CELL ALSTOM 1. P. EVERTEX TRF IV 150 / 20 kv 60 MVA CELL ALSTOM 1. P. SEGORO MULYO 2. P. WING SURYA GI. KASIH JATIM TRF I 150 / 20 kv 60 MVA CELL MERLIN GERIN 1. P. DOMAS GI. KARANGPILANG TRF I 150 / 20 kv 50 MVA CELL SIEMENS 1. P. BOBOH 2. P. CAHAYA BARU 3. P. JERUK 4. P. MEKABOX 5. P. WARU GUNUNG 6. P. GARDU HUBUNG KEBRAON TRF II 150 / 20 kv 50 MVA CELL SIEMENS 1. P. BALE KAMBANG 2. P. KEMLATEN 3. P. SUMUR WELUT 4. P. MARINIR 5. P. KEDURUS 6. P. WIYUNG GI. SURABAYA BARAT (SUMPUT) TRF I 150 / 20 kv 60 MVA CELL GOLD STAR 1. P. BANJAR ANYAR 2. P. TIMUR MEGAH STEEL 3. P. KESAMBEN 4. P. SAMATOR 5. P. MULUNG 6. P. DIAMOND GI. WARU TRF III 150 / 20 kv 60 MVA CELL ALSTOM 1. P. PURNOMO SEJATI II TRF IV 150 / 20 kv 60 MVA CELL ALSTOM 1. P. PAGESANGAN 2. P. BAMBE 3. P. TROSOBO 4. P. KRAMAYUDA TRF V 150 / 20 kv 50 MVA CELL ALSTOM 1. P. SUPARMA I 2. P. SUPARMA II 3. P. GRAHA PENA BOBOH TIMUR AYAM MAS TRF VII 150 / 20 kv CEMERLANG TIMUR KOPEL CEMERLANG BARAT 30 MVA CELL MUDALEX NGASINAN PT. KAKA RUBERRINDO 1. P. PURNOMO SEJATI I RY. BOTENG MILENIUM RC023 PT. MILENIUM GI. DARMO GRAND ROTTANINDO TRF I 150 / 20 kv GADING WATU GEMPOL KURUNG 1 RC035 50 MVA GI. BABADAN 2 TRF I 150 / 20 kv VS LIDAH KULON 50 MVA CELL HITACHI VS SIDOJANGKUNG MAKAM ATAS PGS LIDAH KULON MAKAM BAWAH CITRA LAND GI. ALTAPRIMA PGS DOMAS KRNG. TURI PUSKESMAS KOPEL Ds. LONTAR BABATAN TRF I 150 / 20 kv 1. P. WILAYUT (APJ SDA) GOGOR ATAS 30 MVA 2. P. KLOPO SEPULUH BANJAR MLATI PASAR 1. P. JUR. TJAKRINDO 3. P. JATISUMA BABATAN GSI KEDURUS LK.SANTRI PERUM. 4. P. JEMUNDO PERUM PERUM TPI GEMOL LIDAH KULON BABATAN INDAH VS P. ES CO KOPEL VS LABAN 2 PONDOK ROSAN 5. P. GILANG LEMBAH HARAPAN BRANTAS BRINGKANG (MOTORIZE) WETAN SETRO VS 4 KOPEL PERUM KEBRAON UTAMA 6. P. BRINGIN BENDO TOL GADUNG BANGKINGAN PGS RUMDIS POLISI BANGKINGAN KARAH BRINGKANG VS RANDEGAN BAWAH 5 TRF II 150 / 20 kv SARI KELURAHAN 50 MVA CELL GOLD STAR VS 6 6 SUMUR WELUT KEBRAON PGS GI. SURABAYA GADUNG 1. P. IWATANI KEBRAON ATAS 2 TELOGO TANJUNG PONDOK MARITIM TOL BARAT 3 2. P. SAMBUNG REJO PGS BALAS KOPEL 3 KEBONSARI RC 001 PGS RC 002 PCT BANGKINGAN KLUMPRIK KEBRAON 2 3. P. PLUMBUNGAN JERUK KOTEREM ( SUMPUT ) 4 GI. KARANGPILANG ATAS ATAS KEBRAON 2 UTR KOPEL 4. P. TAMAN PONDOK JATI RANDUPUKAH ATAS PERUMNAS 1 5 4 RANDUPUKAH BAWAH 1 DPN. KANT. PERUMNAS BANGKINGAN BAWAH PGS BALAS PASAR TRF II 150 / 20 kv PERUMNAS KLUMPRIK KEBRAON 2 SELT 60 MVA TRF I 150 / 20 kv TRF II 150 / 20 kv PETIKEN CO BAWAH TRF I 150 / 20 kv 50MVA 50MVA VS LAPANGAN 60 MVA AVS KOPEL KARANGPILANG 6 SDN MULUNG DIAMOND GI. KASIH VS PETIKEN DIAMOND PT. WIRA JATIM JATIM SUMPUT ATAS 5 LANGGAR SUMPUT BAWAH 4 PT. UPJ DK. KUPANG PUSKOPKAR 3 PT. AVS AVS TIMUR 2 PETIKEN MEGAH STELL PT. SAMATOR SURABAYA MEKABOX KEDAWUNG PT. SARIMAS ASIA 1 SPINDOPT. SUPARMA TMS WIRE SETIA PERMAI PDAM VICTORY TRF III 150 / 20 kv 50 MVA EVA 1 WING GENTENG PCT FENDI SURYA AVS VS BAMBE VS RUSUN SARIMAS MUNGIL SOSRO AGRINDO ATAS BROMO MARINIR MEKABOX DLM AKASIA MERAPI TIPLAS TRF IV 150 / 20 kv 60 MVA 1 2 SEGORO KORAMIL MEKABOX LUAR SBY WIRE SUPARMA VS BULU PGS AT-TAQWA BUMI VS JAMBANGAN PINGGIR MULYO PALAPA UNDAGI SURYA KERTAS KOPEL POLSEK PGS JEMBATAN LAMA KEL MUKA GI ( SUTM KOSONG ) BULU PDAM HARGO MAKAM SDN BAMBE WARU GUNUNG GG BAGONG PINGGIR ( PDAM ) VS BEBEKAN TENGAH GI. DRIYOREJO DUMADI SARI REJO KEBONSARI VS TAWANG SARI RY KETEGAN PGS KOPEL TOL P. I N J O K O PAGESANGANKEBONSARI BANJAR TANJUNGSARI BARAT DEPAN KEL. UPJ DK. KUPANG PERTAPAN VS KREMBANGAN BCA BEBEKAN 2 1 PGS BANJAR PERTAPAN VS NGELOM KEL. BEBEKAN KORAMIL PT. CAMCO PT. ASAHI MAS GI. WARU 3 KOPEL LIK OMYA BLK POM BENSIN POM BENSIN SDN TROSOBO METALINA DALAM 1 TROSOBO TROSOBO ABON DPN MECO CHAROEN RY KALIJATEN VS BRINGIN MUKA TRF III 150 / 20 kv SAWUNG GALING 4 PGS NUSA INDAH KANTOR PLN AJ 60 MVA METALINA PT. CAROEN BAMBE MUKA GI LUAR KOLAM KOPEL VS KLETEK 2 3 KAPAL API PANCING 1 2 1 2 PT. MUKA GI 4 3 PT. INDOKOPI CENTRAL PT. PGS JEMUNDO TAMAN 3 TRF VII 150 / 20 kv VS 30 MVA IWATANI BRINGIN PT. KOPI VS SAMBISARI VS GELURAN WULET PGS ISPATINDO TRF V 150 / 20 kv WETAN KAPAL API 50 MVA PT. 6 DALAM PLN UPB WARU VS SADANG TRF IV 150 / 20 kv TRF VI 150 / 20 kv LANGGENG UTARA PGS 60 MVA 60 MVA RD714 PT. JAWA METALINDO MAKMUR VS SADANG SAWUNGGALING II 4 3 GUBAH SELATAN MASANGAN PONDOK JATI KULON BRINGIN SADANG UTARA 5 PGS SIDODADI MASANGAN KULON TRF I 150 / 20 kv MUKA GI MUKA GI 50 MVA 4 MUKA GI GI. BABADAN TRF II 150 / 20 kv MUKA GI 50 MVA 2 TOL MASANGAN SAMBUNG REJO 1 ( APJ SIDOARJO ) 1 MUKA GI PGS BANGSRI 2 WAPD PCT 3 SUKODONO LAP MASANGAN PGS KEBON AGUNG PEKARUNGAN SURABAYA, NOVEMBER 2007 ( APJ SIDOARJO ) MANAJER PCT WILAYUT WILAYUT SAIMBANG Ir. R. MANURUNG, MM
Alur Permodelan Sistem start 1. Single line Diagram PLN 2. Run data PQA dari HIOKI 3. Data kapasitas trafo dan beban 4. Data Hasil pengukuran alat PQA Library harmonisa arus dan tegangan One-line diagram per penyulang Edit parameter trafo dan beban (Library harmonisa di input pada beban) Run Harmonic Analysis pada ETAP Selesai No Yes Masukan hasil simulasi dalam excel Hasil perbandingan pengukuran dan simulasi dalam grafik end
Permodelan Sistem Library sumber harmonisa tegangan pada ETAP
Permodelan Sistem Library sumber harmonisa arus pada ETAP
Model Simulasi ETAP Penyulang Bambe Penyulang Plumbungan
injoko
Model Simulasi ETAP Penyulang Injoko Penyulang Gunung Sari Indah
Hasil Pengukuran Hasil pengukuran memberikan data : I rms (arus rms) I max (arus maksimum) THD arus THD tegangan Perhitungan dengan metode THDF : THDF = [1,414 x (arus rms) / (arus maksimum)] x 100% Rekomendasi KVA Baru = KVA nominal x THDF Derating = ( KVA rating nominal KVA baru ) x 100% KVA rating nominal
Hasil Pengukuran Alat PQA
Hasil Pengukuran ETAP
Analisa Hasil Pengukuran THD tegangan maksimal ditunjukan pada gardu transformator RB147 sebesar 1.90% (PQA), sebesar 1.81% (ETAP). Batas maksimum IEEE-519 adalah 5%.
Analisa Hasil Pengukuran THD arus maksimal ditunjukan pada gardu transformator RB741 j p g sebesar 17.98% (PQA), sebesar 19.94% (ETAP). Batas maksimum IEEE-519 adalah 15%
Analisa Hasil Pengukuran
Analisa Hasil Pengukuran Derating maksimal ditunjukan pada gardu transformator RB741 g j p g sebesar 22.55% (PQA), sebesar 19.96% (ETAP).
Analisa Hasil Pengukuran Pembeban tertinggi ditunjukan pada gardu transformator RB741 gg j p g sebesar 77.45% (PQA), sebesar 80.04% (ETAP).
Karakteristik Beban Transformator Transformator distribusi yang diteliti dapat dikategorikan berdasarkan lingkungannya menjadi: Pemukiman penduduk di pinggiran kota Pemukiman penduduk di dalam kota Komplek perumahan dan pertokoan (ruko) di dalam kota Komplek perumahan menengah ke bawah di pinggiran kota Komplek perumahan menengah ke atas di dalam kota
Karakteristik Beban Transformator
Karakteristik Beban Transformator Hasil pengukuran menunjukan derating tertinggi terjadi pada komplek perumahan menengah ke bawah pada daerah pinggiran kota yaitu sebesar 22.55% (pengukuran PQA) dan 19.96% (simulasi). Nilai derating terendah ditunjukan terjadi pada daerah komplek perumahan dan pertokoan di dalam kota sebesar 6.99% (pengukuran PQA) dan 5.06% (simulasi).
Kesimpulan Dapat diketahui nilai THD tegangan maksimum terjadi pada gardu RB147 sebesar 1.90% (PQA), dan sebesar 1.81% pada simulasi ETAP. THD arus maksimum terjadi pada gardu RB741 sebesar 17.98% (PQA) dan dalam simulasi ditunjukan THD arus sebesar 19.94%. Besar nilai THD arus yang semakin tinggi juga memberikan nilai penurunan kapasitas (derating) yang semakin tinggi juga yaitu sebesar 22.55% (PQA) dan 19.96% (simulasi). Rekomendasi KVA baru yang terbesar adalah 202.2323 KVA (PQA) dan 209.99 KVA (simulasi) pada transformator distribusi RB196. Hasil pengukuran menunjukan bahwa nilai penurunan kapasitas trafo (derating) yang berkaitan erat dengan THD arus sangat berkaitan dengan karakteristik pelanggannya masing-masing.
Terima Kasih