ANALISIS PENYEBAB DAN UPAYA MINIMALISASI KERUSAKAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI DI WILAYAH KERJA PT PLN (PERSERO) AREA MEDAN RAYON LABUHAN LAPORAN TUGAS AKHIR Ditulis sebagai syarat untuk menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3 oleh SITI MALAHAYATI SARI NIM. 1105032111 PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
ABSTRAK Analisis Penyebab dan Upaya Minimalisasi Kerusakan Transformator Distribusi di Wilayah Kerja PT PLN (Persero) Area Medan Rayon Labuhan. Transformator distribusi merupakan peralatan listrik yang paling penting dalam sistem distribusi. Seringnya terjadi kerusakan transformator bukan hanya penyebab tingginya lama waktu pemadaman listrik sehingga mengakibatkan terganggunya kegiatan dan kenyamanan pelanggan, bahkan dapat menyebabkan kerugian bagi kedua belah pihak, baik pelanggan maupun PLN. Kerugian yang dialami oleh pelanggan adalah terputusnya suplai daya listrik, sedangkan kerugian materi dialami oleh pihak PLN akibat kerusakan yang terjadi pada transformator distribusi tersebut. Selain itu harga transformator distribusi itu sendiri tidaklah murah, sehingga menjadi sangat penting untuk dibahas karena kerusakan transformator tersebut dapat dikurangi bahkan dicegah apabila dilakukan tindakan penanganan yang baik dan tepat. Topik permasalahan dalam laporan ini adalah apa-apa saja penyebab terjadinya kerusakan dan bagaimana tindakan pencegahan yang dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui tindakan pencegahan yang tepat sesuai dengan penyebabpenyebabnya. Dari hasil analisa terhadap gardu transformator yang rusak pada tahun 2014 yaitu gardu ML-378, ML-122, dan ML 077, penulis menemukan beberapa hal yang tidak sesuai yaitu pembebanan yang berlebihan pada transformator dan proteksi pada gardu yang tidak sesuai sehingga menyebabkan gagalnya alat proteksi dalam mencegah terjadinya beban lebih maupun gangguan pada gardu transformator distribusi. Berdasarkan hasil analisa terhadap ketiga gardu transformator distribusi yang rusak pada tahun 2014 maka penulis mengambil simpulan bahwa kerusakan transformator distribusi untuk ketiga gardu yang dianalisa merupakan akibat dari kegagalan isolasi transformator yang disebabkan ketidaksesuaian beban yang harus dilayani transformator terhadap kemampuan dari transformator itu sendiri sehingga terjadi penurunan kemampuan isolasi pada transformator dan rentan terhadap terjadinya hubung singkat pada belitan transformator.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan berkat dan rahmat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik dan lancar hingga batas waktu yang telah ditentukan. Dalam kesempatan ini, penulis akan membahas tentang penyebab dan upaya meminimalisir kerusakan transformator distribusi yang disusun sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi mahasiswa untuk menyelesaikan pendidikan diploma 3 Politeknik Negeri Medan. Dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya 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. 3. Bapak Ir. Gunoro, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Listrik. 4. Bapak Drs. Ibnu Hajar, M.T., selaku dosen pembimbing yang segenap hati telah banyak memberikan waktu, bimbingan dan petunjuk yang sangat membantu penulis dalam penyusunan tugas akhir ini. 5. Bapak / Ibu staf pengajar Program Studi Teknik Listrik yang telah memberikan ilmu dalam berbagai hal mengenai pengetahuan dan informasi berharga selama perkuliahan berlangsung maupun di luar perkuliahan. 6. Bapak H. Bejo, selaku Manajer PT PLN (Persero) Rayon Labuhan yang telah menyediakan tempat bagi penulis dalam melaksanakan Praktek Kerja Lapangan sehingga penulis mendapat pengalaman untuk dituangkan menjadi tugas akhir. 7. Seluruh keluarga, khususnya Ayahanda Drs.H.Muhammad Yasin dan Ibunda Hj. Siti Asyiah Nasution, beserta saudara-saudari saya Iqbal Abdi Putra, Haikal Yoseano, Siti Meutia Sari, Muhammad Abduh, dan Angga Adrian Perangin - angin yang banyak memberikan saran, doa, serta dukungan kepada penulis.
8. Seluruh rekan-rekan mahasiswa/i Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik yang selalu saling mendukung dan memberikan semangat serta doa dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Penulis menyadari sepenuhnya, bahwa dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan, untuk itu saran dan kritik dari semua pihak merupakan sumbangan berarti dan semoga akan lebih menyempurnakan tugas akhir ini. Penulis mengharapkan laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi penulis maupun pembaca serta pihak-pihak yang terkait di dalamnya. Medan, Agustus 2014 Hormat Saya, Penulis
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... x DAFTAR TABEL... x DAFTAR LAMPIRAN... xi BAB 1... 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan... 3 1.5 Manfaat... 3 1.6 Metode Pengumpulan Data... 4 1.7 Sistematika Penulisan... 4 BAB 2... 6 LANDASAN TEORI... 6 2.1 Sistem Tenaga Listrik... 6 2.2 Transformator... 7 2.3 Jenis- Jenis Transformator... 11 2.4 Gardu Transformator Distribusi... 15 2.5 Transformator Distribusi... 16 2.6 Konstruksi Transformator Distribusi... 19 2.7 Inti Transformator... 22 2.8 Minyak Transformator Distribusi... 23 2.9 Sistem Pendingin Transformator... 25
2.10 Pengaman Gardu Transformator Distribusi... 26 2.10.1 Lightning Arrester... 26 2.10.2 Fuse Cut Out (FCO)... 28 2.10.3 Fuse Tegangan Rendah... 30 2.11 Pembumian Pada Gardu Transformator Distribusi... 32 2.12 Gangguan-gangguan Pada Gardu Transformator Distribusi... 34 BAB 3... 40 PENGUMPULAN DATA... 40 3.1 Pendahuluan... 40 3.2 Kondisi Instalasi (Data Visualisasi)... 43 3.2.1 Gardu Distribusi ML-378... 44 3.2.2 Gardu Distribusi ML-122... 47 3.2.3 Gardu Distribusi ML-077... 50 3.3 Pengukuran Beban... 53 3.3.1 Pengukuran Beban ML-378... 55 3.3.2 Pengukuran Beban ML-122... 56 3.3.3 Pengukuran Beban ML-077... 57 3.4 Pengukuran Resistansi Pembumian... 58 3.3.1 Hasil Pengukuran Resistansi Pembumian Gardu ML-378... 59 3.3.2 Hasil Pengukuran Resistansi Pembumian Gardu ML-122... 59 3.3.3 Hasil Pengukuran Resistansi Pembumian Gardu ML-077... 59 BAB 4... 60 ANALISA DATA... 60 4.1 Analisa Hasil Pengukuran Tahanan Isolasi... 60 4.2 Analisa Pembebanan Transformator... 63 4.2.1 Analisa Pembebanan Transformator Gardu ML-378... 63 4.2.2 Analisa Pembebanan Transformator Gardu ML-122... 66
4.2.3 Analisa Pembebanan Transformator Gardu ML-077... 69 4.3 Analisa Pengaman Gardu Transformator... 72 4.3.1 Pengaman Gardu Transformator ML-378... 72 4.3.2 Pengaman Gardu Transformator ML-122... 75 4.3.3 Pengaman Gardu Transformator ML-077... 79 4.4 Analisa Penyebab Kerusakan Transformator... 82 4.5 Upaya Minimalisasi Kerusakan Transformator... 85 4.5.1 Upaya Yang Dilakukan Untuk Mengurangi Transformator Rusak Akibat Overload... 85 4.5.1.1 Inspeksi Berkala... 85 4.5.1.2 Manajemen Transformator Distribusi... 87 4.5.1.3 Penyisipan Transformator... 87 4.5.2 Upaya Yang Dilakukan Untuk Kasus Transformator Rusak Akibat Gangguan Internal... 88 4.5.2.1 Inspeksi Berkala... 89 4.5.2.2 Tindakan Pemeliharaan... 90 BAB 5... 92 SIMPULAN DAN SARAN... 92 5.1 Simpulan... 92 5.2 Saran... 92 DAFTAR PUSTAKA... 93 LAMPIRAN... 94
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Ruang Lingkup Sistem Tenaga Listrik... 6 Gambar 2. 2 Rangkaian Umum Transformator... 8 Gambar 2. 4 Transformator Distribusi... 12 Gambar 2. 3 Transformator Daya... 12 Gambar 2. 5 Transformator Tegangan... 14 Gambar 2. 6 Transformator Arus... 15 Gambar 2. 7 Gardu Transformator Distribusi... 16 Gambar 2. 8 Bagian-bagian Transformator Distribusi... 19 Gambar 2. 9 a) Tipe Cangkang b) Tipe Inti... 23 Gambar 2. 10 Lightning Arrester... 27 Gambar 2. 11 a) Fuse Cut Out b) Fuse Link... 29 Gambar 2. 12 NH Fuse... 31 Gambar 2. 13 Pembumian Gardu Distribusi... 33 Gambar 2. 14 Mega Ohm Meter (Megger)... 37 Gambar 3. 1 Daftar Batas Pengaman Transformator Distribusi... 42 Gambar 3. 2 Ketidaknormalan Instalasi... 43 Gambar 3. 3 Kebocoran Minyak Transformator... 43 Gambar 3. 4 Ketidaknormalan Sistem Proteksi dan Grounding... 44 Gambar 3. 5 a) Gardu Distribusi ML-378 b) LVC Gardu ML-378... 44 Gambar 3. 6 a) Gardu Distribusi ML-122 b) LVC Gardu ML-122... 47 Gambar 3. 7 a) Gardu Distribusi ML-077 b) LVC Gardu ML-077... 50 Gambar 3. 8 Clamp Meter Digital... 53 Gambar 3. 9 Pengukuran Beban Transformator... 54 Gambar 3. 10 Earth Tester... 58 Gambar 3. 11 Pengukuran Resistansi Pembumian Transformator... 59
DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Besar Arus Kumparan Transformator... 30 Tabel 2. 2 Rating Fuse Link... 30 Tabel 2. 3 Rating NH Fuse... 31 Tabel 2. 5 Faktor Koreksi Suhu Belitan... 38 Tabel 3. 1 Data Jumlah Transformator Rusak Thn 2007 s.d. Bulan Mei 2014...41 Tabel 3. 2 Data Transformator Yang Rusak Januari s.d. Mei 2014... 41 Tabel 3. 3 Nameplate Transformator ML-378... 45 Tabel 3. 4 Hasil Pengukuran Tahanan Isolasi Setelah Transformator Rusak... 46 Tabel 3. 5 Hasil Pengukuran Tahanan Isolasi Transformator Pengganti... 46 Tabel 3. 6 Nameplate Transformator ML-122... 48 Tabel 3. 7 Hasil Pengukuran Tahanan Isolasi Setelah Transformator Rusak... 49 Tabel 3. 8 Hasil Pengukuran Tahanan Isolasi Transformator Pengganti... 49 Tabel 3. 9 Nameplate Transformator ML-077... 51 Tabel 3. 10 Hasil Pengukuran Tahanan Isolasi Setelah Transformator Rusak... 52 Tabel 3. 11 Hasil Pengukuran Tahanan Isolasi Transformator Pengganti... 52 Tabel 4. 1 Batas Nilai Tahanan Isolasi Minimum Berdasarkan Kapasitas... 61 Tabel 4. 2 Perbandingan Hasil Megger Terhadap Batas Tahanan Isolasi Minimum... 62 Tabel 4. 3 Penentuan Rating NH Fuse Gardu ML-378... 73 Tabel 4. 4 Penentuan Rating NH Fuse Gardu ML-122... 77 Tabel 4. 5 Penentuan Rating NH Fuse Gardu ML-077... 80 Tabel 4. 6 Persentase Kapasitas Terpakai Transformator (%)...82 Tabel 4. 7 Jadwal Berkala Inspeksi dan Pemeliharaan Transformator Distribusi 91
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Track Record Transformator Kontak Per Gardu Tahun 2007 s.d. Bulan Mei 2014... 94 Lampiran 2 One Line Diagram Transformator Penyulang KI 1... 100
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi listrik merupakan energi utama yang dibutuhkan bagi peralatan listrik atau energi yang tersimpan dalam bentuk aliran arus listrik dengan satuan Ampere (A) dan tegangan listrik dengan satuan Volt (V) dan dengan ketentuan kebutuhan konsumsi daya listrik dengan satuan Watt (W) untuk menggerakkan motor, lampu penerangan, memanaskan, mendinginkan, ataupun untuk menggerakkan kembali suatu peralatan mekanik untuk menghasilkan bentuk energi lain. Energi yang dihasilkan dapat berasal dari berbagai sumber, seperti air, minyak, batu bara, panas bumi, nuklir, matahari, dan lainnya. Dalam menjalankan kegiatan untuk kepentingan masing-masing hampir semua sektor masyarakat membutuhkan energi listrik. Sehingga saat ini kebutuhan energi listrik merupakan kebutuhan primer bagi seluruh lapisan masyarakat, seperti publik, bisnis, industri, maupun sosial. 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. Handal dalam hal ini yakni mutu energi listrik harus baik (tegangan stabil) dan berkesinambungan. PT PLN (Persero) adalah Perusahaan Listrik Negara di Indonesia yang bertanggung jawab mengemban tugas ini, baik dari segi pembangkitan, transmisi, dan distribusi. Jaringan distribusi adalah ujung tombak dari PT PLN (Persero), karena jaringan distribusi ini adalah sisi yang paling dekat dengan pelanggan atau beban. Jaringan distribusi dibedakan menjadi jaringan distribusi primer dan sekunder. Jaringan distribusi primer adalah jaringan dari transformator di 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 (20kV) sedangkan jaringan distribusi sekunder adalah jaringan tegangan rendah (220V/380V). Salah satu peralatan utama jaringan distribusi yaitu transformator distribusi. Transformator distribusi adalah peralatan
tenaga listrik yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari tegangan menengah ke tegangan rendah, agar tegangan yang dipakai sesuai dengan rating peralatan listrik pelanggan atau beban pada umumnya. Transformator itu sendiri terdiri dari dua belitan yaitu belitan primer dan belitan sekunder. Pada transformator distribusi belitan primer berada pada sisi tegangan menengah sedangkan belitan sekunder berada pada sisi tegangan rendah. Kedua belitan terendam dalam minyak yang berfungsi sebagai isolator. Transformator distribusi merupakan suatu komponen yang sangat penting dalam penyaluran tenaga listrik dari gardu distribusi ke pelanggan. Kerusakan pada transformator distribusi menyebabkan terputusnya pendistribusian tenaga listrik kepada para pelanggan sehingga mengganggu kegiatan dan kenyamanan pelanggan pengguna energi listrik. Dalam pelaksanaan praktek kerja lapangan selama tiga bulan di PT PLN (Persero) Rayon Labuhan, penulis mengamati kasus pendistribusian tenaga listrik sering terhenti untuk sementara waktu, yang salah satunya disebabkan oleh kerusakan pada transformator distribusi. Seringnya transformator distribusi rusak bukan hanya menyebabkan kurang optimalnya kinerja jaringan distribusi di wilayah kerja tersebut, tetapi juga menjadi penyebab tingginya lama waktu pemadaman listrik sehingga mengakibatkan terganggunya kegiatan dan kenyamanan pelanggan, bahkan dapat menyebabkan kerugian bagi kedua belah pihak, baik pelanggan maupun PLN. Kerugian yang dialami oleh pelanggan adalah terputusnya suplai daya listrik, sedangkan kerugian materi dialami oleh pihak PLN akibat kerusakan yang terjadi pada transformator distribusi tersebut. Selain itu harga transformator distribusi itu sendiri tidaklah murah, sehingga menjadi sangat penting untuk dibahas karena kerusakan transformator tersebut dapat dikurangi bahkan dicegah apabila dilakukan tindakan penanganan yang baik dan tepat. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam laporan tugas akhir ini yaitu : Apa saja yang menjadi penyebab rusaknya transformator? Bagaimana upaya mengurangi jumlah kerusakan transformator? 1.3 Batasan Masalah Dalam pembahasan dan penulisan laporan tugas akhir ini, penulis membatasi permasalahan pada ruang lingkup :
Data visual serta pengaman gardu transformator distribusi tiang, data pembebanan, dan pembumian transformator distribusi yang meliputi : Gardu Transformator Tiang ML 378 / 100 kva Gardu Transformator Tiang ML 122 / 160 kva Gardu Transformator Tiang ML 077 / 200 kva Menganalisa penyebab dan upaya mengurangi kerusakan transformator hanya melalui kondisi pembebanan dan kondisi peralatan proteksi yaitu Fuse Cut Out dan NH Fuse pada masing- masing gardu transformator tiang. Tidak membahas mengenai ketidakseimbangan beban. 1.4 Tujuan Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini antara lain: Mengetahui penyebab-penyebab kerusakan transformator. Mengetahui upaya yang akan dilakukan dalam mengurangi jumlah kerusakan pada transformator. 1.5 Manfaat Laporan tugas akhir ini diharapkan bermanfaat untuk : Bagi penulis sendiri untuk menambah pengetahuan dan pengalaman. Bahan ajar bagi mahasiswa yang ingin membahas hal yang sama. Dapat digunakan sebagai dasar dalam mengambil tindakan untuk melakukan penanganan dalam menghadapi kasus-kasus kerusakan transformator pada wilayah kerja PT.PLN (Persero) Rayon Labuhan. Dapat mengidentifikasi gangguan lebih awal, sehingga dapat melakukan tindakan pencegahan. 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 : Metode Kepustakaan
Dengan membaca buku buku yang dapat dijadikan referensi sebagai pendukung dalam pembahasan masalah yang berkaitan dengan judul tugas akhir ini. Metode Interview Metode ini merupakan pengumpulan data dengan cara berkomunikasi dengan narasumber yang mengerti tugas akhir ini. Metode Diskusi Melakukan konsultasi kepada dosen pembimbing, dan teman-teman yang mengetahui tentang pembahasan yang berkaitan dengan judul tugas akhir ini. Metode Observasi Dengan melakukan pengamatan dan pengukuran secara langsung ke lokasi transformator secara berkala, untuk kemudian data tersebut diteliti. 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 Penulisan. BAB 2 Landasan Teori Dalam bab ini berisi tentang teori singkat dan teori pendukung tentang transformator yang mendukung penulisan Tugas Akhir ini, khususnya teori tentang transformator distribusi. BAB 3 Pengumpulan Data Dalam bab ini berisi tentang data transformator, kondisi pembebanan, pengaman gardu transformator distribusi, dan kondisi umum transformator dengan landasan teori yang sesuai. BAB 4 Analisa Data Dalam bab ini berisi tentang analisa penyebab dan upaya mengurangi terjadinya kerusakan pada transformator.
BAB 5 Simpulan dan Saran Dalam bab ini berisi tentang simpulan dan saran dari keseluruhan pembahasan.