STUDI PENANGGULANGAN TRANSFORMATOR BERBEBAN LEBIH PADA JARINGAN DISTRIBUSI TEGANGAN RENDAH DAERAH KERJA PT PLN (PERSERO) AREA MEDAN RAYON MEDAN TIMUR LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III oleh MINAR GRACE AYU NIM: 1205032124 PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELETRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2015
ABSTRAK Kontinuitas penyaluran tenaga listrik tidak lepas dari peran salah satu peralatan listrik dalam suatu sistem tenaga listrik yang berfungsi untuk memindahkan dan mengubah tegangan arus bolak-balik dari satu tingkat ketingkat yang lain melalui gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Dalam kondisi ini pembebanan transformator merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan, mengingat penggunaan tenaga listrik yang semakin meningkat oleh konsumen. Penggunaan tenaga listrik yang semakin meningkat mengakibatkan terjadinya pembebanan yang berlebihan pada transformator. Pembebanan berlebih yang terjadi pada transformator distribusi mengakibatkan transformator rusak dan terhambatnya penyaluran tenaga listrik ke konsumen. Bagi konsumen tenaga listrik, terhambatnya penyaluran tenaga listrik adalah hal yang sangat mengganggu kegiatan sehari-hari. Masalah ini dapat di cegah dengan melakukan manajemen transformator atau dengan penyisipan transformator. Dalam Praktek Kerja Lapangan (PKL) di PLN Rayon Medan Timur, transformator distribusi dengan rayon card MT 569 dan MT 427 mengalami masalah beban lebih dan mendapat penanganan berupa penyisipan transformator distribusi dan manajemen transformator distribusi dengan kapasitas daya lebih besar. Kata kunci : Transformator berbeban lebih, penyisipan transformator, manajemen transformator. iii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan anugerahnya laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan semangat, bimbingan dan pengarahan selama pengerjaan penulisan laporan tugas akhir ini. Penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T.,M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Junaidi,S.T, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Ir. Gunoro, M.T. selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Drs. Miduk Purba, M.Pd., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing. 5. Seluruh staff dan pengajar Program Studi Teknik Listrik. 6. Kedua orang tua penulis, Dani Lumbantobing, S.Pd dan Dinaroma Sibuea, S.Pd dan kedua adik penulis, Benhard Primuadi Lumbantobing dan Filia Berkat Nanda Lumbantobing terkasih yang selalu memotivasi dan mendoakan penulis. 7. Bapak Barisman T.H. Hutagalung selaku Manajer PT PLN (Persero) Rayon Medan Timur. 8. Bapak M. Kepler Lubis selaku Supervisor Teknik Distribusi PT PLN (Persero) Medan Timur, Bapak Nathan Saputra Sitohang selaku Asisten Supervisor Teknik Distribusi, Bapak Dedi Bram Lumbantobing selaku supervisor Transaksi Energi Listrik dan seluruh pegawai PT. PLN (Persero) Rayon Medan Timur serta staff O.S. PT. Razza Prima Trafo iv
yang tidak bisa penulis sebut satu persatu atas kesempatan dan pengalaman yang diberikan kepada penulis untuk belajar. 9. Buat seluruh teman-teman di Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik serta teman-teman mahasiswa D3K PLN kelas EL-6E angkatan 2012 atas dukungan dan semangat yang diberikan kepada penulis. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya. Medan, 29 Agustus 2015 Hormat saya, Penulis v
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... i ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Ruang Lingkup... 2 1.3. Rumusan Masalah... 3 1.4. Batasan Masalah... 3 1.5. Tujuan... 3 1.6. Manfaat... 3 1.7. Metode Pengumpulan Data... 4 1.8. Sistematika Penulisan... 4 BAB 2 LANDASAN TEORI... 5 2.1. Sistem Tenaga Listrik... 5 2.2. Transformator Distribusi Tiga Fasa... 6 2.2.1. Konstruksi Transformator Distribusi... 7 2.2.2. Prinsip Kerja Transformator... 19 2.2.3. Keadaan Transformator Tanpa Beban... 21 2.2.4. Keadaan Transformator Berbeban... 25 vi
2.1.6. Rugi-Rugi Pada Transformator... 27 2.1.7. Efisiensi Transformator... 28 2.2. Pembebanan Pada Transformator Distribusi... 30 2.2.1. Karakteristik Beban... 31 2.2.2. Daya Listrik... 33 2.3. Jatuh Tegangan dalam Jaringan... 35 2.3.1. Beban Lebih Pada Transformator... 38 2.4. Konstruksi Jaringan Tegangan Rendah... 41 2.4.1. Suspension Clamp Bracket dan Suspension Clamp... 41 2.4.2. Tension Bracket dan Strain Clamp... 43 2.5. Transformator Sisip... 44 2.6. Manajemen Transformator... 45 BAB 3 PENGUMPULAN DATA... 46 3.1 Pemasangan Transformator Sisip MT 713 Pada Transformator MT 569... 46 3.2 Gardu Distribusi Sisip MT 713... 56 3.3 Manajemen Transformator Gardu Distribusi MT 427... 63 3.4 Cara Pengukuran Arus Beban... 72 BAB 4 ANALISIS DATA PENYISIPAN DAN MANAJEMEN PADA TRANSFORMATOR... 75 4.1 Analisis Data Penyisipan Transformator... 75 4.1.1 Pembebanan Transformator Pada MT 569 Sebelum Penyisipan... 75 4.1.2 Pembebanan Transformator Pada MT 569 Setelah Penyisipan... 77 4.1.3 Analisis Perhitungan Beban... 84 4.2 Perhitungan Jatuh Tegangan... 85 vii
4.2.1. Perhitungan Jatuh Tegangan Setelah Pemasangan Transformator Distribusi Sisip MT 713... 85 4.2.2. Analisis Perhitungan Jatuh Tegangan... 90 4.3 Analisis Data Manajemen Transformator... 91 4.3.3. Analisis Perhitungan Beban... 95 BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN... 97 5.1 Simpulan... 97 5.2 Saran... 98 DAFTAR PUSTAKA... 99 LAMPIRAN... 101 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Skema Sederhana Sistem Tenaga Listrik... 5 Gambar 2. 2 Konstruksi Transformator 3 Fasa... 7 Gambar 2. 3 Bagian-Bagian Transformator... 8 Gambar 2. 4 Core Type... 9 Gambar 2. 5 Shell Type... 9 Gambar 2. 6 Jenis Pembentukan Inti Besi... 10 Gambar 2. 7 Klem Inti Besi... 11 Gambar 2. 8 Jalur Minyak Pada Lapisan Belitan... 11 Gambar 2. 9 Penyangga Belitan... 12 Gambar 2. 10 Pengubah Sadapan... 15 Gambar 2. 11 Terminal... 16 Gambar 2. 12 Proses reduksi tekanan pada transformator... 17 Gambar 2. 13 Jenis Pembatas tekanan... 17 Gambar 2. 14 Transformator Instalasi Gardu Cantol... 18 Gambar 2. 15 Transformator Insatalasi Gardu Portal... 18 Gambar 2. 16 Transformator Instalasi Gardu Beton... 19 Gambar 2. 17 Transformator Tanpa Beban... 21 Gambar 2. 18 Hubungan antara I o, I c,i m dan E 1... 22 Gambar 2. 19 Rangkaian listrik trafo tanpa beban... 22 Gambar 2. 20 Transformator Dalam Keadaan Berbeban... 25 Gambar 2. 21 Rugi-Rugi Pada Transformator... 27 Gambar 2. 22 Segitiga Daya... 35 ix
Gambar 2. 23 Rangkaian Ekivalen Saluran Distribusi... 36 Gambar 2. 24 Diagram vektor pada tegangan saluran distribusi... 37 Gambar 2. 25 Suspension Clamp Bracket dan Suspension Clamp... 42 Gambar 2. 26 Konstruksi Suspension Clamp Bracket dan Suspension Clamp... 42 Gambar 2. 27 Tension Bracket Dan Strain Clamp... 43 Gambar 2. 28 Konstruksi Tension Bracket Dan Strain Clamp... 43 Gambar 3. 1 Gardu Distribusi MT 569... 46 Gambar 3. 2 Bagian Luar PHB-TR MT 569... 47 Gambar 3. 3 Bagian Dalam PHB-TR BR-37... 47 Gambar 3. 4 Hubungan bintang-zigzag (YzN5)... 49 Gambar 3. 5 Hubungan lilitan sisi primer dan sekunder YzN5... 49 Gambar 3. 6 Transformator Distribusi Baru (Sisip) MT 713... 56 Gambar 3. 7 Bagian Luar PHB-TR MT 713... 57 Gambar 3. 8 Bagian Dalam PHB-TR MT 713... 57 Gambar 3. 9 Transformator Distribusi MT 427 sebelum dimanajemen... 64 Gambar 3. 10 Transformator Distribusi MT 427 sebelum dimanajemen... 64 Gambar 3. 11 Proses manajemen uprating pada MT 427... 65 Gambar 3. 12 Proses manajemen uprating pada MT 427... 65 Gambar 3. 13 Transformator Distribusi MT 427 setelah dimanajemen... 66 Gambar 3. 14 Transformator Distribusi MT 427 setelah dimanajemen... 66 Gambar 3. 15 Tang ampere... 72 Gambar 3. 16 Pengukuran arus beban (WBP) rayon card MT 569... 73 Gambar 3. 17 Pengukuran arus beban (WBP) rayon card MT 713... 73 Gambar 3. 18 Pengukuran arus beban (WBP) rayon card MT 427... 74 Gambar 3. 19 Pengukuran arus beban (WBP) rayon card MT 427... 74 x
DAFTAR TABEL Tabel 3. 1 Data Transformator yang terpasang pada Rayon Card MT 569... 48 Tabel 3. 2 Data Pengukuran Transformator Distribusi MT 569 (100 kva) Tahun 2011... 50 Tabel 3. 3 Data Pengukuran Transformator Distribusi MT 569 (100 kva) Tahun 2014... 51 Tabel 3. 4 Data Pengukuran Transformator Distribusi MT 569 (100 kva) Tahun 2014 Setelah Penyisipan Transformator... 52 Tabel 3. 5 Data Pengukuran Transformator Distribusi MT 569 (100 kva) Tahun 2015 dengan cos=0.9... 53 Tabel 3. 6 Data Pengukuran Transformator Distribusi MT 569 (100 kva) Tahun 2015 dengan cos=0.9... 54 Tabel 3. 7 Data Panjang dan Diameter Penghantar MT 569... 55 Tabel 3. 8 Data Transformator yang terpasang pada Rayon Card MT 713... 58 Tabel 3. 9 Data Pengukuran Transformator Distribusi MT 713 (100 kva) Tahun 2014... 59 Tabel 3. 10 Data Pengukuran Transformator Distribusi MT 713 (100 kva) Tahun 2015 dengan cos=0.9... 60 Tabel 3.11 Data Pengukuran Transformator Distribusi MT 713 (100 kva) Tahun 2015 dengan cos=0.9... 61 Tabel 3. 12 Data Panjang dan Diameter Penghantar MT 713... 62 Tabel 3. 13 Data Transformator yang terpasang pada Rayon Card MT 427 dengan kapasitas daya (100 kva)... 67 xi
Tabel 3. 14 Data Transformator yang terpasang pada Rayon Card MT 427 dengan kapasitas daya (160 kva)... 68 Tabel 3.15 Data Pengukuran Transformator Distribusi MT 427 (100 kva) Tahun 2014 Sebelum di manajemen... 69 Tabel 3. 16 Data Pengukuran Transformator Distribusi MT 427 (160 kva) Tahun 2015 Setelah di manajemen dengan cos=0.9... 70 Tabel 3.17 Data Pengukuran Transformator Distribusi MT 427 (160 kva) Tahun 2015 Setelah di manajemen dengan cos=0.9... 71 Tabel 4. 1 Data Persentase Jatuh Tegangan Pada PHB-TR MT 569 (100kVA) Tahun 2015... 87 Tabel 4. 2 Data Persentase Jatuh Tegangan Pada PHB-TR MT 569 (100kVA) Tahun 2015... 90 xii
DAFTAR LAMPIRAN Lamp. 1 Batas kemampuan trafo untuk melayani Pasang Baru/ Tambah Daya 101 Lamp. 2 One line diagram Penyulang GU 2... 102 Lamp. 3 One line diagram penyulang GU 3... 103 Lamp. 4 Gambar lokasi pemasangan transformator sisipan MT 713... 104 Lamp. 5 Gambar lokasi Manajemen Transformator MT 427... 105 Lamp. 6 Penetapan penyesuaian tarif tenaga listrik periode Juni 2015... 106 Lamp. 7 SOP Pemasangan Transformator Sisip... 107 Lamp. 8 SOP Manajemen Transformator... 110 xiii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Salah satu sumber tenaga yang paling diperlukan saat ini adalah tenaga listrik. Tenaga listrik menjadi salah satu kebutuhan pokok manusia. Menjaga stabilitas, kontinuitas sistem tenaga listrik, dan kualitas daya merupakan hal yang penting. Transformator distribusi merupakan unsur utama dalam penyaluran tenaga listrik. Untuk menjaga stabilitas, kontinuitas sistem tenaga listrik, dan kualitas daya tersebut perlu diperhatikan pembebanan pada transformator distribusi yang bertujuan untuk mengidentifikasi beban lebih. Pertumbuhan pelanggan yang semakin meningkat, melalui penyambungan baru dan perubahan daya yang mungkin sebahagian dalam pemasangannya belum memperhatikan kemampuan atau kapasitas transformator distribusi tersebut akan mengakibatkan terjadinya pembebanan yang berlebihan (overload) pada transformator. Transformator (trafo) dikatakan overload jika persentase beban trafo lebih besar (>) 80% dari kapasitas trafo. Jika trafo berbeban lebih secara terus-menerus dibebani dengan pemasangan baru dan perubahan daya berdasarkan pertumbuhan konsumen, dapat mengakibatkan trafo distribusi tersebut menjadi kontak. Untuk menghindari dan mendukung pencapaian kinerja trafo kontak, proses pemasangan baru dan perubahan daya dapat dilayani dengan ketentuan sebagai berikut: 1 1. Untuk trafo rekondisi batas maksimal adalah 60% dari kapasitas maksimum. 2. Untuk trafo baru batas maksimal adalah 80% dari kapasitas maksimum. 1 Dari Redaksi Surat Edaran PT PLN (Persero) Area Medan, No. 0313/DIS.00.04/MED/2015 1
2 mengingat surat No. 1636/161/MED/2014 tentang Kewenangan Proses Pasang Baru/Penambahan Daya Tanggal 08 Oktober 2014 dan Target Pencapaian Trafo Kontak Tahun 2015 sebesar 1,35% dengan realisasi trafo kontak sampai Maret 2015 (Triwulan I) sudah mencapai 0,28%, sesuai dengan surat edaran No. 0313/DIS.00.04/MED/2015 perihal Batas kemampuan trafo untuk melayani Pasang Baru/Tambah Daya. Sebelum trafo distribusi bebannya lebih dan menjadi kontak, pengukuran beban dilapangan harus dilakukan secara rutin pada Waktu Beban Puncak (WBP). Apabila terdapat transformator distribusi yang persentase bebannya lebih besar (>) 80% dari kapasitas trafo dapat ditanggulangi dengan melakukan penyisipan trafo dan manajemen trafo. Penanggulangan dengan pemasangan trafo sisip dan manajemen trafo pada trafo berbeban lebih dapat menjaga kualitas dan kontinuitas pelayanan beban pada pelanggan. Oleh karena hal tersebut mengingat nilai dan manfaat trafo distribusi memiliki nilai yang tinggi, maka penulis mengambil judul Studi Penanggulangan Transformator Berbeban Lebih Pada Jaringan Distribusi Tegangan Rendah Daerah Kerja PT PLN (Persero) Area Medan Rayon Medan Timur guna menjaga kualitas dan kontinuitas pelayanan beban pada pelanggan dan kesalamatan trafo itu sendiri dari kerusakan (kontak). 1.2. Ruang Lingkup Dalam proses distribusi, transformator digunakan sebagai alat yang mentransformasikan tegangan dari Primer 20 KV ke sekunder 380 V/220 V ke pelanggan. Setiap Transformator tentu mempunyai tingkatan kemampuan kapasitas yang berbeda. Oleh sebab itu perlu diperhatikan pembebanan pada transformator tersebut. Jika transformator sudah berlebih bebannya maka perlu ditanggulangi. Dalam tugas akhir ini penulis membahas tentang penanggulangan transformator yang berbeban lebih pada jaringan distribusi tegangan rendah dengan cara pemasangan transformator sisip dan manajemen transformator.
3 1.3. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah telah dibahas di atas maka rumusan masalah yang dapat diangkat untuk Tugas Akhir adalah: 1.3.1 Bagaimana penanggulangan transformator berbeban lebih pada jaringan distribusi tegangan rendah daerah kerja PT. PLN (Persero) Area Medan? 1.4. Batasan Masalah Agar tujuan penulisan tugas akhir ini sesuai yang diharapkan, serta terarah pada judul dan bidang yang telah disebutkan di atas, maka penulis membatasi ruang lingkup masalah yaitu: 1.4.1. Beban Lebih pada transformator distribusi 1.4.2. Penanggulangan transformator distribusi berbeban lebih dengan pemasangan transformator sisip. 1.4.3. Penanggulangan transformator distribusi bebrbeban lebih dengan manajemen transformator. 1.4.4. Penulis tidak membahas ketidakseimbangan beban. 1.5. Tujuan Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah penanggulangan transformator berbeban lebih pada jaringan distribusi tegangan rendah dengan pemasangan transformator sisip dan manajemen transformator untuk mencegah transformator tersebut dari kerusakan (kontak) yang disebabkan oleh transformator yang bebannya lebih dibebani secara terus-menerus, sehingga stabilitas, kontinuitas, dan kualitas pelayanan beban pada pelanggan semakin baik. 1.6. Manfaat Manfaat penulisan tugas akhir ini adalah agar jumlah transformator yang berbeban lebih dapat diminimalisir sehingga pelayanan terhadap konsumen dapat berlangsung dan target pencapaian trafo kontak tahun 2015 sebesar 1,35% dapat
4 tercapai (surat edaran No. 0313/DIS.00.04/MED/2015) dan dapat memberikan informasi kepada penulis dan pembaca mengenai analisis penanggulangan transformator berbeban penuh pada jaringan distribusi tegangan rendah. 1.7. Metode Pengumpulan Data Adapun metode pengumpulan data yang diterapkan oleh penulis dalam penyelesaian laporan Tugas Akhir ini sekaligus di dalam pengambilan data adalah dengan cara/metode sebagai berikut : 1.7.1. Metode Kepustakaan Metode ini dilakukan dengan cara mencari buku-buku referensi untuk mendapat data teori yang sesuai dengan judul tugas akhir. 1.7.2. Metode Diskusi Dengan melakukan konsultasi dengan Dosen Pembimbing dalam penyelesaian tugas akhir. 1.7.3. Metode Observasi Dengan melakukan pengukuran dan pengamatan secara langsung pada transformator distribusi yang berbeban lebih. 1.8. Sistematika Penulisan Tugas Akhir ini ditujukan untuk memaparkan analisis penanggulangan transformator berbeban lebih pada jaringan distribusi tegangan rendah dengan pemasangan transformator sisip dan manajemen transformator daerah kerja PT.PLN Rayon Medan Timur.