RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM PENGUKURAN ENERGI LISTRIK UNTUK MENGAMATI DAMPAK KESALAHAN PENGAWATAN DESIGN AND BUILD OF ELECTRICAL ENERGY MEASUREMENT LABORATORY MODULE TO EXAMINE THE EFFECT OF WIRING FAILURE Proyek Akhir Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Diploma Tiga Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Oleh : SITI SARAH SAIDAH 091321061 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 i
RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM PENGUKURAN ENERGI LISTRIK UNTUK MENGAMATI DAMPAK KESALAHAN PENGAWATAN DESIGN AND BUILD OF ELECTRICAL ENERGY MEASUREMENT LABORATORY MODULE TO EXAMINE THE EFFECT OF WIRING FAILURE PROYEK AKHIR Disusun oleh : SITI SARAH SAIDAH 091321061 Telah dipertahankan di depan Majelis Sidang Proyek Akhir pada tanggal 13 Juli 2012 Susunan Majelis Sidang Proyek Akhir : Ketua Penguji Anggota Penguji I Anggota Penguji II Yudi Prana Hikmat, ST., MT NIP. 196401281990031001 Pembimbing Utama Supriyanto, ST.,MT Robert Adriaan.P.SST.,M.Eng NIP.196305201988111001 NIP.195711081984031001 Pembimbing Pendamping Dwi Asmono, Drs., Mpd. NIP. 195510201986031002 Hari Purnama, Ir., M.Eng. NIP.195806011993031001 Proyek Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Ahli Madya tanggal 30 Juli 2012 Mengesahkan Ketua Jurusan Teknik Elektro Hari Purnama, Ir., M.Eng. NIP.195806011993031001 ii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP Nama : Siti Sarah Saidah NIM : 091321061 Alamat : Jl. Murhadi No.15A RT 02 RW 02 Lembang Agama : Islam TTL : Bandung, 29 Agustus 1991 No. Telp : 085720341841 E Mail : sarah.rivai@yahoo.co.id Pendidikan Umum/Formal No Lembaga Pendidikan Tahun 1 SD Negeri Lembang VII 2003 2 SLTP Negeri 1 Lembang 2006 3 SMA Negeri 6 Bandung 2009 iii
PERSEMBAHAN KARYA INI KU PERSEMBAHKAN UNTUK UMI dan ABAH TERCINTA,,, kakak - KAKAKKU tersayang,, Teman-temanku semua DAN SEMUA ORANG YANG SELALU MEMBERIKAN KASIH SAYANG,,, SEMOGA INI SEMUA MERUPAKAN AWAL BAGIKU UNTUK MENYEMPURNAKAN IBADAHKU PADA MU,,,,, YA ALLAH SWT,,, AMIIN,,,,,, "Hendaknya kita mengukur ilmu bukan dari tumpukan buku yang kita habiskan. Bukan dari tumpukan naskah yang kita hasilkan. Bukan juga dari penatnya mulut dalam diskusi tak putus yang kita jalani. Tapi...dari amal yang keluar dari setiap desah nafas kita". (Ibnul Qoyyim Al-Jauziyyah) Nilai dari seseorang itu di tentukan dari keberaniannya memikul tanggungjawab, mencintai hidup dan pekerjaannya (kahlil gibran ) Belajar ketika orang lain tidur, bekerja ketika orang lain bermalasan, dan bermimpi ketika orang lain berharap. (William A. Ward) iv
Abstrak Sistem pengukuran tidak langsung pada kwh meter 3 fasa 4 kawat mengakibatkan terjadinya kemungkinan adanya kesalahan yang lebih besar terutama pada pengawatannya. Hal ini dikarenakan pengukuran tidak langsung merupakan sistem pengukuran energi listrik yang menggunakan komponen CT atau PT pada rangkaian pengawatan untuk memperkecil besar arus pada kwh meter 3 fasa. Kesalahan yang sering terjadi pada pengawatan diantaranya terbaliknya polaritas pada rangkaian arus, rangkaian tegangan yang tertukar (tidak sesuai fasanya), serta rangkaian tegangan yang lepas (tidak terhubung). Sebagian besar akibat yang ditimbulkan dari kesalahan pengawatan tersebut adalah energi yang terukur pada kwh meter menjadi lebih kecil dibandingkan dengan energi yang sebenarnya terpakai pada beban. Untuk meminimalisir terjadinya kesalahan pengawatan, kwh meter yang akan digunakan haruslah kwh meter standard yang sudah ditera terlebih dahulu. Selain itu, diperlukan adanya pemeriksaan rutin pada konsumen energi listrik. Kata kunci : kwh meter 3 fasa, pengukuran tidak langsung, kesalahan pengawatan v
Abstract Indirect measurement system in kwh meter three phase four wire lead to the possibility of larger errors, especially on pengawatannya. This is because the system is an indirect measurement of the electrical energy measurement using CT or PT components on the circuit wiring to reduce the large current in three phase kwh meters. Errors that often occur in such wiring polarity reversal in the current series, a mixed voltage circuits (not suitable phase), as well freelance voltage circuit (not connected) Most of the consequences of wiring error is measured in kwh energy meters to be smaller than the actual energy used to load. To minimize wiring errors, kwh meter kwh meters will be used must be standards that have been ditera first. In addition, the need for routine inspections on electrical energy consumer. Keywords: three phase kwh meters, indirect measurement, wiring fault vi
Kata Pengantar Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT karena dengan rahmat dan karunia-nya yang telah dilimpahkan, sehingga Proyek Akhir ini dapat diselesaikan. Shalawat serta salam semoga terlimpah kepada junjungan Nabi Muhammad SAW. Tujuan pembuatan laporan Proyek Akhir ini adalah sebagai syarat dalam menyelesaikan program D III di Politeknik Negeri Bandung. Alhamdulillah telah sampai di ujung penimbaan ilmu di Politeknik Negeri Bandung dapat dilewati dengan terselesaikannya laporan Tugas Akhir. Adapun judul dari proyek akhir ini adalah Rancang Bangun Pengukuran Energi Listrik Secara Tidak Langsung (Dampak Beberapa Alternatif Penyambungan). Penyusunan Proyek Akhir ini tidak akan terwujud tanpa bimbingan dan bantuan baik berupa moral maupun material dari berbagai pihak. Penulis menyadari dalam penulisan Proyek Akhir ini terdapat kekurangan, meskipun penulis telah berupaya untuk melakukan yang terbaik. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk kemajuan di kemudian hari. Penulis berharap semoga Proyek Akhir ini dapat menambah pengetahuan khususnya bagi penulis dan umumnya bagi pembaca semua. Maka pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : 1. Kedua orang tua tercinta, atas segala do a dan dorongan moril maupun materil yang tiada henti. 2. Kakak-kakak dari penulis yang selalu memberi semangat dan inspirasi. 3. Bapak Hari Purnama,Ir.,M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro dan pembimbing II.yang telah memberi dorongan dan solusi-solusi yang diberikan dalam pengerjaan Proyek Akhir ini. 4. Bapak Sunarto, ST, M.Eng selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik. vii
5. Yang terhormat Bpk. Dwi Asmono, Drs., Mpd. selaku pembimbing I yang telah memberikan saran dan pengarahan yang sangat berarti dalam penyusunan Proyek Akhir ini. 6. Yang terhormat Bpk. Yudi Prana Hikmat, ST., MT selaku Koordinator Proyek Akhir 2010. 7. Seluruh dosen dan staf pengajar Program Studi Teknik listrik yang telah membantu dalam penyelesaian proyek akhir ini. 8. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Listrik angkatan 2009 dan Himpunan Mahasiswa Listrik Politeknik Negeri Bandung yang telah banyak membantu dan memberikan semangat kerja, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan makalah Proyek akhir ini. 9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih atas bantuannya. Semoga amal baik yang telah diberikan mendapatkan balasan dari Allah SWT dan Proyek Akhir ini dapat bermanfaat dan berguna bagi Penulis khususnya dan umumnya bagi pembaca. Bandung, 13 juli 2012 Penulis viii
DAFTAR ISI Hal LEMBAR JUDUL... LEMBAR PENGESAHAN... DAFTAR RIWAYAT HIDUP... LEMBAR PERSEMBAHAN... ABSTRAK... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR LAMPIRAN... i ii iii iv v vi vii ix xiii xiv xv BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang... 1.2Tujuan... 1.3Perumusan Masalah... 1.4Pembatasan Masalah... 1.5Metoda Pengerjaan Proyek Akhir... 1.6Sistematika Penulisan... 1 2 2 3 3 4 BAB II DASAR TEORI 2.1Komponen Pen kuran Tidak Langsung pada Tegangan Rendah... 2.1.1kWhMeter... 2.1.1.1 Prinsip Kerja kwh Meter... 2.1.1.2 Jenis-Jenis kwh Meter... 2.1.1.3 Metode Pengukuran Energi Listrik... 2.1.1.4Jenis Pengukuran pada kwh Meter 3 fasa 4 kawat... 6 6 9 11 14 15 ix
1. Pengukuran Langsung... 15 2. Pengukuran Tidak Langsung... 16 2.2Trafo Arus / Current Trafo (CT)... 18 2.2.1 Kontruksi Trafo Arus... 19 2.2.2 Prinsip Kerja Trafo Arus... 19 2.2.3 Ratio Trafo Arus... 20 2.2.4 Polaritas Trafo Arus... 21 2.2.5 Kemampuan Trafo Arus (Burden)... 21 2.2.6 Pengenal Trafo Arus... 22 1. Trafo Arus dengan 2 Pengenal Primer... 22 2. Multi Rasio... 22 3. Trafo Arus dengan Beberapa Inti... 23 2.2.7 Rangkaian Pengganti Trafo Arus... 24 2.2.8 Kapasitas Trafo Arus... 27 2.2.9 Karakteristik Trafo Arus... 28 1.Kejenuhan Trafo Arus... 28 2.3Pengaruh Kesalahan Pengawatan pada kwh Meter 3 fasa... 29 2.3.1Pengawatan kwh Meter Sesuai SOP... 30 2.3.2Pengawatan kwh Meter Terpasang Dengan Salah Satu Rangkaian Arus Terbalik... 31 2.3.3Pengawatan kwh Meter Terpasang Dengan Dua Rangkaian Tegangan Tertukar... 33 BAB III RANCANG BANGUN 3.1Definisi Perancangan... 3.2Tujuan Perancangan... 3.3Perancangan Modul Praktikum... 3.4Pemilihan dan Spesifikasi Komponen... 3.4.1 Pemilihan Spesifikasi Beban... 3.4.2 Pemilihan Spesifikasi kwh Meter... 3.4.3 Pemilihan Spesifikasi Trafo Arus... 36 36 36 39 39 40 41 x
3.4.4 Pemilihan Alat Ukur Bantu... 3.5 Realisasi Pembuatan Bahan Ajar Praktikum... 42 43 BAB IV PENGUJIAN DAN ANLISA 4.1 Pengawatan kwh Meter 3 Fasa Dengan Kondisi Rangkaian Tegangan dan Arus Kondisi Normal... 4.2 Pengawatan kwh Meter 3 Fasa Dengan Kondisi Polaritas Rangkaian Arus Fasa 1 (I R ) Terbalik... 4.3 Pengawatan kwh Meter 3 Fasa Dengan Kondisi Rangkaian Tegangan Fasa 1 (I R ) dan 2 (I S ) Tertukar... 4.4 Hasil Perhitungan Daya dan Energi... 4.4.1 Perhitungan Daya dan Energi pada Kondisi Rangkaian Pengawatan kwh Meter Sesuai SOP... 4.4.2 Perhitungan Daya dan Energi pada Kondisi Polaritas Rangkaian Arus Fasa 1 (I R ) Terbalik... 4.4.3 Perhitungan Daya dan Energi pada Kondisi Rangkaian Tegangan Fasa 1 (I R ) dan 2 (I S ) Tertukar... 46 50 54 58 58 59 61 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 5.2 Saran... 63 63 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi
Daftar Gambar Hal Gambar 2.1 Konstruksi kwh Meter... 7 Gambar 2.2 Contoh Papan Nama kwh Meter... 9 Gambar 2.3. Prinsip Kerja kwh meter... 10 Gambar 2.4 kwh meter 1 fasa... 12 Gambar 2.5 kwh meter 3 fasa... 13 Gambar 2.6 Metode pengukuran dengan menggunakan stop watch... 14 Gambar 2.7 Rangkaian Pengawatan Pengukuran Langsung kwh meter 3 fasa 4 kawat... 15 Gambar 2.8 Rangkaian pengawatan kwh meter pengukuran tidak langsung Tegangan Menengah (TM)... 17 Gambar 2.9 Rangkaian pengawatan kwh meter pengukuran tidak langsung Tegangan Rendah (TR)... 18 Gambar 2.10 Contoh Trafonsformator Arus... 19 Gambar 2.11.a Transformator Arus Sisi Primer Batang... 19 Gambar 2.11.b Transformator Arus Sisi Primer Lilitan... 19 19 Gambar 2.12 Pengujian Rasio... 20 Gambar 2.13 Metode penentuan polaritas CT... 21 Gambar 2.14 Transformator arus dengan pengenal primer... 22 Gambar 2.15 Transformator arus dengan multi ratio... 22 Gambar 2.16 Transformator arus dengan 2 inti... 23 Gambar 2.17 Transformator arus dengan pengenal primer... 23 Gambar 2.18 Kontruksi transformator arus 2 inti dengan sisi primer batang... 24 Gambar 2.19 Kontruksi transformator arus 4 inti dengan sisi primer belitan... 24 Gambar 2.20 Kontruksi transformator arus 4 inti dengan sisi primer batang... 24 Gambar 2.21 Kontruksi transfo arus... 25 Gambar 2.22 Aliran fluks magnet... 25 Gambar 2.23 Rangkaian ekivalen transformator arus sisi sekunder... 25 Gambar 2.24 Inti trafo... 27 xii
Gambar 2.25 Diameter Inti trafo... Gambar 2.26 Karakteristik trafo arus pengukuran dan proteksi... Gambar 2.27 Rangkaian pengawatan kwh meter sesuai SOP... Gambar 2.28 Diagram vektor pengawatan normal... Gambar 2.29 Polaritas Rangkaian Arus Fasa 1 (I R ) Terbalik... Gambar 2.30 Diagram Vektor Polaritas Rangkaian Arus Fasa 1 (I R ) Terbalik... Gambar 2.31 Polaritas Rangkaian Arus Fasa 2 (I S ) dan Arus Fasa 3 (I S ) Terbalik.. Gambar 2.32 Diagram Vektor Polaritas Rangkaian Arus Fasa 1 (I R ) dan Arus Fasa 2 (I S ) Terbalik... Gambar 3.1 Kontruksi Rangka Modul APP Tidak Langsung Tegangan Rendah... Gambar 3.2 Layout Modul Praktikum APP Tidak Langsung Tegangan Rendah Sebelum Perbaikan... Gambar 3.3 Layout Modul Praktikum APP Tidak Langsung Tegangan Rendah Sesudah Perbaikan... Gambar 3.4 kwh Meter 3 fasa... Gambar 3.5 Trafo Arus... Gambar 3.6 Tang Ampere... Gambar 3.7 AVO Meter Digital... Gambar 4.1 Rangkaian pengawatan kwh meter sesuai SOP... Gambar 4.2 Diagram vektor pengawatan normal... Gambar 4.3 Polaritas Rangkaian Arus Fasa 1 (I R ) Terbalik... Gambar 4.4 Diagram Vektor Polaritas Rangkaian Arus Fasa 1 (I R ) Terbalik... Gambar 4.5 Polaritas Rangkaian Arus Fasa 1 (I S ) dan Arus Fasa 2 (I S ) Terbalik... Gambar 4.6 Diagram Vektor Polaritas Rangkaian Arus Fasa 1 (I R ) dan Arus Fasa 2 (I S ) Terbalik... 28 29 30 30 31 32 33 34 37 38 38 40 41 42 43 46 47 50 51 54 55 xiii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Hasil Daya yang akan Terukur pada Pengawatan sesuai SOP... Tabel 2.2 Hasil Daya yang akan Terukur jika Polaritas Arus Fasa R Terbalik. Tabel 2.3 Hasil Daya yang akan Terukur jika Rangkaian Tegangan Fasa R dan S Tertukar. Tabel3.1 Spesifikasi Beban Lampu.... Tabel 4.1 Hasil Pengujian kondisi normal, polaritas arus terbalik,tegangan Tertukar... Tabel 4.2 Hasil Pengujian dan Perhitungan pada beban dengan Kondisi Normal... Tabel 4.3 Hasil Pengujian dan Perhitungan pada meter dengan Kondisi Normal... Tabel 4.4 Hasil Pengujian dan Perhitungan pada Beban dengan Kondisi Polaritas Rangkaian Arus Terbalik pada Phasa R... Tabel 4.5 Hasil Pengujian dan Perhitungan pada Meter dengan Kondisi Polaritas Rangkaian Arus Terbalik pada Phasa R... Tabel 4.6 Hasil Pengujian dan Perhitungan pada Beban dengan Kondisi Rangkaian Tegangan Tertukar pada Phasa R dan S... Tabel 4.7 Hasil Pengujian dan Perhitungan pada Beban dengan Kondisi Rangkaian Tegangan Tertukar pada Phasa R dan S... Hal 31 32 35 37 45 48 49 52 53 56 57 xiv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Lampiran 2 Lampiran 3 Lampiran 4 Gambar Modul Praktikum Gambar Perlengkapan Pengukuran Gambar Rangkain Percobaan Bahan Ajar Praktikum xv
Daftar Pustaka Asmono, Dwi. 2012. Bahan Ajar Tentang kwh Meter. Dosen Politeknik Negeri Bandung. Indra, Devy Bamita. 2007. Analisa Pembacaan Daya Pada kwh Meter Tiga Fasa Akibat Terlepasnya Satu Atau Dua Kabel Fasa. Skripsimahasiswa Universitas Sultan Agung. Panitia Proyek Akhir. (2005). Format Penyusunan Laporan. Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung. SPLN 55 (1990), Alat pengukur, pembatas dan perlengkapannya. Perusahaan umum listrik negara. http://www.ilmupertambangan.info/dunia/pengertian+meter+kwh+wikipedia. Pengertian Meter. (diunduh 10 Maret) http://instalasilistrik.net/search/fungsi-pengertian-kwh-meter.(diunduh 15 Maret) xvi