ANALISIS BEBAN TIDAK SEIMBANG TERHADAP LOSSES JARINGAN TEGANGAN RENDAH (JTR) PADA GARDU DISTRIBUSI DT-1 DAERAH KERJA PT.PLN (Persero) RAYON DELITUA LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Menyelesaikan Program Diploma 3 oleh Jery Lutton I. P. Purba NIM : 1105032103 PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
ABSTRAK Ketidakseimbangan beban pada suatu sistem distribusi tenaga listrik selalu terjadi dan penyebab ketidakseimbangan tersebut adalah ketidakseimbangan beban antara tiap-tiap fasa (fasa R, fasa S, dan fasa T), pada beban-beban satu fasa pada pengguna jaringan tegangan rendah. Akibat ketidakseimbangan beban tersebut muncullah arus netral pada trafo. Arus netral yang mengalir di netral trafo ini menyebabkan terajdinya losses (rugi-rugi), yaitu losses akibat adanya arus netral pada penghantar netral trafo dan losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah. Dengan adanya rugi-rugi tersebut maka efisiensi trafo akan semakin rendah. Semakin besar faktor ketidakseimbangan maka akan semakin besar arus netral yang muncul dan losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah semakin besar. Kata kunci : Ketidakseimbangan beban, arus netral, tegangan, rugi-rugi daya.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan pengetahuan, kesehatan,dan kekuatan pada penulis, sehingga tugas akhir yang berjudul Analisis Beban Tidak Seimbang Terhadap Losses Jaringan Tegangan Rendah (JTR) Pada Gardu Distribusi DT-1 Daerah Kerja PT.PLN (Persero) Rayon Deli Tua. Dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Polikteknik Negeri Medan. Dalam penulisan laporan praktek kerja lapangan ini, penulis banyak mendapat bimbingan, bantuan, dan dukungan yang berharga dari berbagai pihak, baik dalam bentuk materi, moral maupun spiritual, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan praktek kerja lapangan ini. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada : 1. Bapak M.Syahruddin, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan, 2. Bapak Junaidi, Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan, 3. Bapak Ir.Gunoro, selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Masrul, selaku Dosen Pembimbing. 5. Ibu Arnita Sitorus, selaku ketua siding. 6. Bapak Nobert dan Bapak Sutan, selaku dosen penguji. 7. Bapak Alm. Rimhot Marpaung selaku Manager PT PLN (Persero) Rayon Deli Tua, 8. Bapak Virgilius Tarigan selaku Supervisor Teknik PT PLN (Persero) Rayon Deli Tua, 9. Bapak Ibu di bagian Teknik Distribusi Rayon Deli Tua, dan seluruh pegawai juga staff PT. PLN (Persero) Rayon Deli Tua beserta pegawai rekanan PT.Zulfahmi yang tidak bisa penulis sebut satu persatu, atas kesempatan dan pengalaman yang diberikan kepada penulis untuk belajar dan memahami tentang distribusi listrik,
10. Keluarga terkasih yang selalu memotivasi dan mendoakan penulis, 11. Seluruh mahasiswa D3K PLN kelas EL-6E '11 atas dukungan dan semangat yang diberikan kepada penulis, Penulis menyadari bahwa laporan ini masih banyak kekurangan, untuk itu penulis memohon kritikkan dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan praktik kerja lapangan ini. Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua yang menggunakannya. Medan, Agustus 2014 Penulis, Jery Lutton I. P. Purba NIM. 1105032103
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii ABSTRAK... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xi BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 2 1.4. Tujuan Penulisan Tugas Akhir... 2 1.5. Manfaat Penulisan Tugas Akhir... 3 1.6. Metode Pengumpulan Data... 3 1.7. Sistematika Penulisan... 3 BAB 3 LANDASAN TEORI... 5 2.1. Umum... 5 2.2. Sistem Tenaga Listrik... 5 2.3. Transformator Distribusi... 6 2.3.1. Penyaluran dan Susut Daya... 7 2.3.2. Rugi-rugi Pada Penghantar... 8 2.3.3. Tegangan Pada Pelanggan... 9 2.4. Sistem Tiga Fasa... 11 2.4.1. Beban Terhubung Bintang... 14
2.4.2. Beban Terhubung Delta... 17 2.5. Sistem Distribusi Tenaga Listrik... 18 2.5.1. Distribusi Primer... 20 2.5.2. Distribusi Sekunder... 23 2.6. Ketidakseimbangan Beban... 24 2.6.1. Pengertian Beban Seimbang... 24 2.6.2. Pengertian Beban Tidak Seimbang... 24 2.6.3. Beban Tidak Seimbang Terhubung Delta... 24 2.6.4. Beban Tidak Seimbang Empat Kawat Terhubung Bintang... 25 BAB 3 PENGUMPULAN DATA... 27 3.1. Lokasi Gardu Distribusi DT-1... 27 3.2. Denah Pelanggan Gardu DT-1... 28 3.3. Konstruksi Gardu Distribusi DT-1... 29 3.4. Data Transformator DT-1... 31 3.5. Hasil Pengukuran Gardu Distribusi DT-1... 32 3.6. Nilai Impedansi Penghantar... 35 BAB 4 ANALISA... 36 4.1. Analisa Ketidakseimbangan Beban Terhadap Arus... 36 4.1.1. Analisa Arus pada Jurusan Timur... 36 4.1.2. Analisa Arus pada Jurusan Barat... 39 4.2. Analisa Beban tidak seimbang terhadap Drop tegangan... 41 4.2.1. Analisa Drop tegangan pada Jurusan Timur... 41 4.2.2. Analisa Drop tegangan pada Jurusan barat... 44 4.3. Analisa Beban tidak seimbang terhadap rugi-rugi daya... 46 4.3.1. Analisa Rugi-rugi Daya pada Jurusan Timur... 46 4.3.2. Analisa Rugi-rugi Daya Jurusan Barat... 50 4.4. Kajian Finansial Akibat Adanya Rugi-Rugi Di Gardu Distribusi DT-1.. 53
BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN... 57 5.1. Simpulan... 57 5.2. Saran... 57 DAFTAR PUSTAKA... 58 LAMPIRAN... 59
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1.Kurva Tegangan pada Sistem Listrik 3 Fasa... 12 2.2.Sumber 3 fasa dan beban tiga fasa hubungan bintang dan delta... 12 2.3.Fasor-fasor tegangan... 14 2.4.Beban terhubung bintang... 14 2.5.Fasor tegangan dan arus beban terhubung bintang... 16 2.6.Beban terhubung delta... 17 2.7.Fasor tegangan dan arus beban terhubung delta... 18 2.8.Instalasi Sistem Tenaga Listrik.... 19 2.9.Skema Sistem Radial.... 20 2.10.Skema Sistem Melingkat (Loop)... 21 2.11.Skema Sistem Jaringan Spindle... 22 2.12.Beban tak seimbang terhubung delta... 25 2.13.Beban tak seimbang terhubung bintang... 25 2.14.Diagram fasor untuk beban tidak seimbang... 26 3.5.Single Line Gardu Portal DT-1... 30
DAFTAR TABEL Tabel 3.1.Data Gardu Distribusi DT-1... 31 3.2.Hasil Pengukuran pada saat LWBP Gardu Distribusi DT-1... 32 3.3.Hasil Pengukuran pada saat WBP Gardu Distribusi DT-1... 33 3.4.Keterangan Hasil Pengukuran Gardu Distribusi DT-1... 34 3.5.Data Impedansi penghantar kabel berisolasi dipilin... 35
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dewasa 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 handal 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 20kV) sedangkan distribusi sekunder adalah jaringan tegangan rendah ( JTR 220V/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. Trafo Distribusi merupakan suatu komponen yang sangat penting dalam penyaluran tenaga listrik dari gardu distribusi ke konsumen. Komponen trafo merupakan bagian terpenting pada jaringan distribusi. Perawatan pada trafo merupakan bagian terpentin agar menghidari kerusakan pada trafo. Dampak yang terjadi pada trafo akan merugikan bagi konsumen PLN. Faktor yang menyebabkan kerusakan pada trafo akibat pembagian beban tidak seimbang pada trafo distribusi.
1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dibahas maka rumusan masalah yang dapat diangkat untuk Tugas Akhir adalah 1.2.1. Bagaimana pengaruh beban tidak seimbang terhadap arus pada penghantar netral? 1.2.2. Bagaimana pengaruh beban tidak seimbang terhadap drop tegangan pada masing-masing fasa? 1.2.3. Bagaimana pengaruh beban tidak seimbang terhadap rugi-rugi daya dan kerugian financial? 1.3. Batasan Masalah Tugas akhir ini membahas tentang analisis beban tidak seimbang pada trafo distribusi. Dalam pembahasan dan penulisan laporan tugas akhir ini, penulis membatasi permasalahan pada ruang lingkup : 1.3.1. Membahas tentang pengaruh beban tidak seimbang terhadap arus netral, drop tegangan pada jaringan tegangan rendah, serta rugi-rugi daya. 1.4. Tujuan Penulisan Tugas Akhir Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini dengan judul Analisa Beban Tidak Seimbang Terhadap Losses Jaringan Tegangan Rendah (JTR) Pada Gardu Distribusi DT-1 Daerah Kerja PT.PLN (Persero) Rayon DeliTua adalah 1.4.1. Mengetahui pengaruh beban tidak seimbang terhadap arus pada penghantar netral. 1.4.2. Mengetahui pengaruh beban tidak seimbang terhadap drop tegangan pada masing-masing fasa. 1.4.3. Mengetahui pengaruh beban tidak seimbang terhadap rugi-rugi daya dan kerugian financial.
1.5. Manfaat Penulisan Tugas Akhir Adapun yang didapat dari penulisan tugas akhir ini adalah : 1.5.1 Dapat mengetahui besar kerugian yang dihasilakan akibat beban yang tidak seimbang pada gardu distribusi DT-1 daerah kerja PT.PLN (Persero) Rayon Deli Tua. 1.5.2 Dapat digunakan sebagai dasar untuk mengambil tindakan untuk meminimalkan dan meningkatkan kualitas tegangan dalam menghadapi kasus-kasus gangguan akibat beban tidak seimbang daerah kerja PT.PLN (Persero) Rayon DeliTua. 1.6. Metode Pengumpulan Data Adapun metode pengumpulan data yang akan diterapkan oleh penulis dalam penyelesaian laporan Tugas Akhir ini sekaligus di dalam pengambilan data sebagai berikut : 1.6.1 Studi Literature Dalam studi literature dilakukan pengumpulan pustaka untuk dipergunakan dalam pengerjaan tugas akhir ini. Pustaka yang dipergunakan adalah text book dan jurnal yang berhubungan dengan pembahasan tugas akhir ini. 1.6.2 Tinjauan lapangan Metode ini digunakan oleh penulis untuk mengumpulkan data yang diperlukan baik itu dari pengukuran langsung dan pencatatan data di lapangan langsung,serta menentukan gardu yang akan dianalisis. 1.7. Sistematika Penulisan Laporan ini ditujukan untuk memaparkan hasil pengamatan, pengukuran, dan pengolahan data transformator distribusi. Untuk mempermudah pemahaman, maka penulis menyusun tugas akhir ini dalam beberapa bab, yang masing-masing bab mempunyai hubungan saling terkait dengan bab yang lain. Bab yang terkandung dalam bab ini adalah sebagai berikut :
BAB 1. PENDAHULUAN Dalam bab ini berisikan mengenai Latar Belakang, Batasan Masalah, Rumusan Masalah, Tujuan, Manfaat, Metode Pengumpulan Data, dan Sistematika Peenulisan. BAB 2. LANDASAN TEORI Dalam bab ini berisi tentang teori singkat dan teori pendukung tentang transformator distribusi dan beban yang tidak seimbang untuk memudahkan dalam menganalisa. BAB 3. PENGUMPULAN DATA Dalam bab ini berisi tentang data beban yang tidak seimbang pada gardu Distribusi DT-1. Serta data pendukung untuk menganalisa data beban tidak seimbang. BAB 4. ANALISA DATA Dalam bab ini berisi tentang analisa beban tidak seimbang yang menimbulkan losses tengangan pada jaringan tegangan rendah (JTR). BAB 5. SIMPULAN DAN SARAN Dalam bab ini membahas tentang simpulan dan saran dari keseluruhan pembahasan.