ANALISA KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN LISTRIK PADA GARDU LISTRIK KAMPUS III UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Disusun Oleh : LUTFI SEPTYO AFFANDI NIM : 201010130311161 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015
ANALISA KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN LISTRIK PADA GARDU LISTRIK KAMPUS III UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG TUGAS AKHIR Diajukan kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik dalam Menyelesaikan Program Sarjana (S-1) Teknik Disusun Oleh : LUTFI SEPTYO AFFANDI NIM : 201010130311161 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015
LEMBAR PERSETUJUAN ANALISA KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN LISTRIK PADA GARDU LISTRIK KAMPUS III UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Program Strata-1 (S1) Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Oleh: Lutfi Septyo Affandi NIM : 201010130311161 Disetujui, Pembimbing I Pembimbing II Ir. Diding Suhardi, M.T. NIDN: 0706066501 Ilham Pakaya, S.T. NIDN: 0717018801
LEMBAR PENGESAHAN ANALISA KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN LISTRIK PADA GARDU LISTRIK KAMPUS III UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (ST) di Universitas Muhammadiyah Malang Oleh: Lutfi Septyo Affandi NIM : 201010130311161 Tanggal Ujian : 18 Agustus 2015 Periode Wisuda : Oktober 2015 Disetujui oleh : (Pembimbing I) 1. Ir. Diding Suhardi, M.T. NIDN : 0706066501 (Pembimbing II) 2. Ilham Pakaya, S.T. NIDN : 0717018801 (Penguji I) 3. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT. NIDN : 0718036502 (Penguji II) 3. Drs. Budhi Priyanto, M. Si. NIDN : 0026106701 Mengetahui, Ketua Jurusan Elektro Ir. Nur Alif Mardiyah, M.T. NIP : 10892030257
LEMBAR PERNYATAAN Assalamu alaikum Wr. Wb. Yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Lutfi Septyo Affandi Tempat, Tanggal lahir : Sidoarjo, 02 September 1991 NIM : 201010130311161 Fakultas/Jurusan : Teknik/Elektro Menyatakan bahwa karya ilmiah/tugas Akhir saya yang berjudul ANALISA KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN LISTRIK PADA GARDU LISTRIK KAMPUS III UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Adalah merupakan bukan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam bentuk kutipan yang kami sebutkan sumbernya. Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya dan apabila pernyataan ini tidak benar, saya bersedia mendapatkan sanksi akademis. Wassalamu alaikum Wr. Wb. Malang, Yang menyatakan, Lutfi Septyo Affandi Mengetahui, Pembimbing I Pembimbing II Ir. Diding Suhardi, MT. NIDN: 0706066501 Ilham Pakaya, ST. NIDN: 0717018801
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Syukur alhamdulillah saya panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala nikmat dan kesempatan yang telah dilimpahkan-nya sehingga dapat terselesaikannya laporan Tugas Akhir ini. Dalam usaha membantu para mahasiswa untuk memenuhi persyaratan kelulusan, maka disusunlah Laporan Tugas Akhir ini yang berjudul ANALISA KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN LISTRIK PADA GARDU LISTRIK KAMPUS III UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG. Kehadiran laporan ini kurang lebih akan mewujudkan tingkat pemahaman dan pengertian yang lebih bagi kalangan mahasiswa, khususnya Teknik Elektro. Akhirnya semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat tidak hanya bagi para mahasiswa Teknik Elektro, tetapi juga kepada para mahasiswa lain yang ingin mengetahui dan belajar tentang Laporan Tugas Akhir ini lebih dalam. Selama proses pelaksanaan dan pengerjaan Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bimbingan, pengarahan, bantuan, dan motivasi dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar besarnya kepada yang terhormat : 1. Kedua orang tua tercinta Bapak Supriadi dan Ibu Nutsiana yang telah membesarkan, memelihara dan mendidik penulis selama ini serta kakak yang telah memberikan segala dukungan, nasihat baik dalam bantuan materi, bantuan langsung maupun do anya. 2. Bapak Ir. Diding Suhardi M.T. selaku dosen pembimbing I dan Bapak Ilham Pakaya S.T. selaku dosen pembimbing II yang terus memberi masukan dan dukungan dalam penyelesaian tugas akhir ini. 3. Ibu ketua jurusan Ir. Nur Alif Mardiyah, M.T. yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis agar terselesainya tugas akhir ini. 4. Seluruh Bapak dan Ibu dosen di jurusan teknik elektro atas ilmu yang telah diberikan selama penulis belajar di Universitas Muhammadiyah Malang.
5. Seluruh staf administrasi dilingkungan Jurusan Elektro, Fakultas Teknik, dan Universitas Muhammadiyah Malang. 6. Teman-teman seperjuangan elektro kelas D angkatan 2010 yang telah banyak membantu dalam proses penyelesaian tugas akhir ini. 7. Kepada semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu oleh penulis, terima kasih atas dukungan serta doanya, semoga Allah SWT membalas semua kebaikan kepada kalian semua. Amin Ya Rabbal Alamin. Materi Laporan Tugas Akhir ini telah mengalami revisi dan pengujian simulasi. Sekalipun demikian tidak menutup kemungkinan ada beberapa bagian yang masih kurang terpenuhi kelengkapan dan kesempurnannya. Penulis berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pengembangan teknologi pada saat ini hingga teknologi yang akan datang, dan tidak lupa juga penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang sifatnya membangun guna kesempurnaan laporan tugas akhir ini. Billahi fii sabililhaq, fastabiqul khairat.. Wassalamu alaikum Wr. Wb. Malang, Penulis
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii LEMBAR PERNYATAAN... iv ABSTRAK... v ABSTRACT... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiv BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penulisan... 2 1.4 Pembatasan Masalah... 2 1.5 Metodologi Pelaksanaan... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI... 5 2.1. Transformator... 5 2.1.1. Prinsip Kerja Transformator... 6 2.2. Ketidakseimbangan Beban... 7 2.3. Arus Netral... 8 2.3.1. Arus Netral Karena Beban Tidak Seimbang... 8 2.3.2. Penyaluran dan Susut Daya pada Keadaan Arus Seimbang... 9 2.3.3. Penyaluran dan Susut Daya pada Keadaan Arus Tidak Seimbang... 10 2.3.4. Faktor Daya... 11 2.4. Rugi-Rugi Daya Pada Jaringan Distribusi... 12 2.4.1. Rugi-Rugi Daya Pada Penghantar Phasa... 12
2.4.2. Rugi-Rugi Daya Akibat Adanya Arus Netral Pada Penghantar netral.. 12 2.4.3. Rugi-Rugi Daya Akibat Arus Netral yang Mengkir ke Tanah... 13 2.4.4. Rugi-Rugi Daya Pada Sambungan Tidak Baik... 13 2.5. Persamaan-Persamaan yang Digunakan dalam Perhitungan... 13 2.5.1. Perhitungan Arus Beban Penuh dan Arus hubung Singkat... 14 2.5.2. Perhitungan Ketidakseimbangan Beban... 14 2.5.3. Perhitungan Rugi-Rugi Daya Akibat Adanya Arus Netral pada Penghantar Netral... 15 2.5.4. Perhitungan Rugi-Rugi Daya Akibat Arus Netral yang Mengalir ke Tanah... 15 BAB III SISTEM GARDU LISTRIK KAMPUS III UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG... 16 3.1. Deskripsi Beban Listrik... 16 3.1.1. Deskripsi Beban Listrik pada Gardu I dan Gardu II... 16 3.1.2. Deskripsi Beban Listrik pada Gardu III dan Gardu IV... 17 3.2. Objek Pengambilan Data... 17 3.3. Metode Pengukuran... 18 3.4. Metode Pengambilan Data... 18 3.5. Analisa Perhitungan Arus Netral Trafo... 25 3.6. Analisa Ketidakseimbangan Beban Dan Rugi-Rugi Daya... 26 BAB IV ANALISA DATA... 27 4.1. Analisa Pembebanan Trafo... 27 4.1.1. Fuse Cut Out (FCO)... 27 4.1.1.1. Menentukan Fuse Cut Out... 27 4.1.2. NH Fuse (NHF)... 27 4.1.1.2. Menentukan NH Fuse (NHF)... 28 4.1.3. Arus Hubung Singkat (Short Circuit Current)... 28 4.1.1.3. Menentukan Arus Hubung Singkat... 28 4.2 Persentase Pembebanan... 29 4.3 Analisis Ketidakseimbangan Beban Pada Trafo... 32
4.4 Analisa Rugi-Rugi Daya Akibat Adanya Arus Netral pada Penghantar Netral Trafo dan Akibat Adanya Arus Netral yang Mengalir ke Tanah... 36 BAB V PENUTUP... 40 5.1 Kesimpulan... 40 5.2 Saran... 40 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Vektor Diagram Arus Keadaan Seimbang... 7 Gambar 2.2 Grafik Kondisi Beban yang Seimbang... 7 Gambar 2.3 Vektor Diagram Arus Keadaan Tidak Seimbang... 8 Gambar 2.4 Diagram Fasor Tegangan Saluran Daya Model Fasa Tunggal... 9 Gambar 2.5 Segitiga Daya... 11 Gambar 2.6 Sambungan Kabel... 13 Gambar 3.1 Single Line Pembebanan Gardu I dan Gardu II Kampus III UMM... 16 Gambar 3.2 Single Line Pembebanan Gardu III dan Gardu IV Kampus III UMM... 17 Gambar 3.3 Hioki Power Analyzer 3286-20... 18 Gambar 3.4 Kyoritzu Digital Earth Tester model 4105A... 18 Gambar 4.1 Grafik Persentase Pembebanan Trafo Gardu I Kampus III UMM... 31 Gambar 4.2 Grafik Persentase Pembebanan Trafo Gardu II Kampus III UMM... 32 Gambar 4.3 Grafik Persentase Pembebanan Trafo Gardu III Kampus III UMM... 32 Gambar 4.4 Grafik Persentase Pembebanan Trafo Gardu IV Kampus III UMM... 32 Gambar 4.5 Grafik Persentase Ketidakseimbangan Beban Pada Gardu I Kampus III UMM... 35 Gambar 4.6 Grafik Persentase Ketidakseimbangan Beban Pada Gardu II Kampus III UMM... 35 Gambar 4.7 Grafik Persentase Ketidakseimbangan Beban Pada Gardu III Kampus III UMM... 35 Gambar 4.8 Grafik Persentase Ketidakseimbangan Beban Pada Gardu IV Kampus III UMM... 36 Gambar 4.9 Grafik %PN dan %PG Pada Gardu I Kampus III UMM... 39
Gambar 4.10 Grafik %PN dan %PG Pada Gardu II Kampus III UMM... 39 Gambar 4.11 Grafik %PN dan %PG Pada Gardu III Kampus III UMM... 39 Gambar 4.12 Grafik %PN dan %PG Pada Gardu IV Kampus III UMM... 39
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Data Teknis Trafo Gardu Listrik Kampus III UMM... 20 Tabel 3.2 Data Pengukuran Gardu I Kampus III UMM... 21 Tabel 3.3 Data Pengukuran Gardu II Kampus III UMM... 22 Tabel 3.4 Data Pengukuran Gardu III Kampus III UMM... 23 Tabel 3.5 Data Pengukuran Gardu IV Kampus III UMM... 24 Tabel 3.6 Analisa Perhitungan Arus Netral Trafo... 25 Tabel 4.1 Perhitungan Fuse Cut Out... 27 Tabel 4.2 Perhitungan NH Fuse... 28 Tabel 4.3 Perhitungan Arus Hubung Singkat... 28 Tabel 4.4 Persentase Pembebanan Trafo Kampus III UMM... 29 Tabel 4.5 Persentase Ketidakseimbangan Beban Gardu Kampus III UMM... 33 Tabel 4.6 Persentase Rugi-Rugi Daya... 37
DAFTAR PUSTAKA [1] Abdul Kadir, Transformator, Jakarta: PT. Elex Media Komputindo, 1989. [2] Alivin Wahyudi, ST, Pemanfaatan Sinar Matahari Sebagai Energi Pensuplay Daya Menggunakan Solar Cell ; Inverting dan Beban, Universitas Muhammadiyah Malang (UMM-Press), Malang, 2008. [3] Andzil Qornain, ST, Analisis Perbaikan Tegangan Dengan Pemasangan Static Var Compensator (SVC) di Gardu Induk Probolinggo, UMM Press Malang, 2014. [4] Berahim, Hamzah., Pengantar Teknik Tenaga Listrik, Yogyakarta : Andi, 1991. [5] Chapman S.J, Electric Machinery Fundamental, MacGaw-Hill Book Company, 1985. [6] Dian Tri Suryana, ST, Perencanaan dan Pembuatan Alat Penyeimbang dan Pengalih Beban pada Jaringan 3 Fasa Menggunakan Mikrokontroler Atmega 8535, Universitas Muhammadiyah Malang (UMM-Press), Malang, 2010. [7] Galuh Wasesa, ST, Analisa Faktor Kerja Tenaga Listrik pada Sistem Distribusi Area Jaringan Universitas Muhammadiyah Malang Menggunakan ETAP 7.0. (Kampus III Gardu ke-4), Universitas Muhammadiyah Malang (UMM-Press), Malang, 2013. [8] Hadi, Abdul, Sistem Distribusi Daya Listrik, Edisi Ketiga, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1994. [9] Hutahuruk, T.S, Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1989. [10] Ir. Badaruddin, MT, Pengaruh Ketidakseimbangan Beban Terhadap Arus Netral dan Losses Pada Trafo Distribusi Proyek Rusunami Gading Icon, Universitas Mercu Buana(UMB-Press), Jakarta, 2012. [11] James J.Burke, Power Distribution Engineering-Fundamentals And Applications, New York : Marcel Dekker Inc., 1994.
[12] Kadir, Abdul, Distribusi dan Utilitas Tenaga Listrik, Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press), Jakarta, 2000. [13] Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000), Jakarta : Badan Standarisasi Nasional, 2000. [14] Rijono, Yon., Dasar Teknik Tenaga Listrik, Yogyakarta : Andi, 2004. [15] Sudaryatno Sudirham, Dr., Pengaruh Ketidakseimbangan Arus Terhadap Susut Daya pada Saluran, Bandung : ITB, Tim Pelaksana Kerjasama PLN- ITB, 1991. [16] Suprayogi Adi Wibowo, ST, Kajian Untuk Kerja Sistem Tenaga Listrik dengan Metode Studi Aliran Daya Newton-Rapshon di PT. PG Rajawali I Unit PG. Krebet Baru II Malang, Universitas Muhammadiyah Malang (UMM-Press), Malang, 2014. [17] Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, Bandung : ITB, 1991.