TUGAS AKHIR STUDI PERBANDINGAN BELITAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI TIGA FASA PADA SAAT PENGGUNAAN TAP CHANGER (Aplikasi pada PT.MORAWA ELEKTRIK TRANSBUANA) Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Oleh BAYU T. SIANIPAR NIM : 060402071 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
STUDI PERBANDINGAN BELITAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI TIGA PHASA PADA SAAT PENGGUNAAN TAP CHANGER ( Aplikasi pada PT. MORAWA ELEKTRIK TRANSBUANA ) Oleh BAYU T. SIANIPAR NIM : 060402071 Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro Disetujui Oleh : Dosen Pembimbing, Ir. Panusur SM. L.Tobing Nip. 101100314510057 Diketahui Oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro FT. USU Ir. Surya Tarmizi Kasim M.Si Nip. 195405311986011002 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, yang berjudul: STUDI PERBANDINGAN BELITAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI TIGA FASA PADA SAAT PENGGUNAAN TAP CHANGER Adapun Tugas Akhir ini di buat untuk memenuhi syarat untuk menyelesaikan pendidikan dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Selama menjalani proses pendidikan dan menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dengan kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus kepada: 1. Kedua Orang tua saya yang tercinta S. Sianipar dan N. Simbolon, dan kepada kakak, abang dan adik saya yang selalu memberi dukungan, doa, dan kasih sayang kepada saya. 2. Bapak Ir. Panusur S.M. L.Tobing selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir yang atas bantuan, dukungan dan arahan beliau saya dapat menyelesaikan tugas akhir saya. 3. Bapak Ir. Hendra Zulkarnain selaku dosen wali penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan. 4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, Msi, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. i
5. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 6. Seluruh Staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU. 7. Teman teman Elektro, terutama teman-teman 2006 khususnya dan temanteman seperjuangan disisa waktu akademis, atas bantuan dan dukungannya selama ini. 8. Dan semua pihak yang tidak dapat dituliskan namanya satu per satu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki banyak kekurangan. Kritik dan saran dari pembaca sangat penulis harapkan untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini. Akhir kata semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua. Medan, Desember 2012 Penulis Bayu T. Sianipar NIM.06040207 ii
ABSTRAK Untuk memenuhi kualitas tegangan pelayanan sesuai kebutuhan konsumen (PLN Distribusi), tegangan keluaran (sekunder) transformator harus dapat dirubah sesuai keinginan. Untuk memenuhi hal tersebut maka pada salah satu kedua sisi belitan transformator dibuat tap (penyadap) untuk merubah perbandingan belitan (ratio) transformator. Dalam tugas akhir ini akan dibahas mengenai ketepatan perbandingan belitan terhadap pada transformator distribusi pada saat penggunaan tap changer, dan analisa ketepatan perbandingan pada toleransi 1%. iii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ABSTRAK DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL i iii iv vi viii BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG 1 1.2 TUJUAN DAN MANFAAT PENULISAN 2 1.3 BATASAN MASALAH 2 1.4 MANFAAT PENULISAN 2 1.5 METODE PENULISAN 3 1.6 SISTEMATIKA PENULISAN 3 BAB II TRANSFORMATOR 2.1 UMUM 5 2.2 KONSTRUKSI TRANSFORMATOR 6 2.3 PRINSIP KERJA TRANSFORMATOR 8 2.4 RANGKAIAN EKIVALEN TRANSFORMATOR 14 2.5 RUGI-RUGI DAN EFISIENSI TRANSFORMATOR 16 2.6 TRANSFORMATOR TIGA FASA 18 BAB III TAP CHANGER 3.1 UMUM 28 3.2 PRINSIP KERJA TAP CHANGER 29 3.3 TAP CHANGER TANPA BEBAN 33 3.4 TAP CHANGER BERBEBAN 35 3.5 VARIASI TEGANGAN SELAMA PERUBAHAN TAPPING 40 iv
BAB IV PERBANDINGAN BELITAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI TIGA FASA PADA SAAT PENGGUNAAN TAP CHANGER 4.1 UMUM 42 4.2 BELITAN TRANSFORMATOR 42 4.3 PENYAMBUNGAN HUBUNGAN ANTAR KUMPARAN 49 4.4 ANALISA PERBANDINGAN BELITAN TRANSFORMATOR 52 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN 62 5.2 SARAN 63 DAFTAR PUSTAKA 64 v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konstruksi transformator tipe inti (core form) 7 Gambar 2.2 Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk L dan U 7 Gambar 2.3 Transformator tipe cangkang (shell form) 8 Gambar 2.4 Lempengan logam inti transformator bentuk E, I, dan F 8 Gambar 2.5 Prinsip kerja transformator 9 Gambar 2.6 Transformator dalam keadaan tanpa beban 11 Gambar 2.7 Transformator dalam keadaan berbeban 13 Gamabr 2.8 Rangkaian ekivalen transformator 14 Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen transformator jika impedansi sekunder dinyatakan terhadap impedansi primer 15 Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen transformator jika impedansi primer dinyatakan terhadap impedansi sekunder 16 Gambar 2.11 Parameter sekunder pada rangkaian primer 16 Gambar 2.12 Hasil akhir penyederhanaan rangkaian ekivalen transformator 17 Gambar 2.13 Beban pada efisiensi maksimum 19 Gambar 2.14 Transformator tiga phasa 21 Gambar 2.15 Transformator 3 phasa tipe cangkang 21 Gambar 2.16 Transformator hubungan Y-Y 22 Gamabr 2.17 Hubungan transformator Y- Δ 24 Gambar 2.18 Hubungan transformator Δ Y 25 Gambar 2.18 Hubungan transformator Δ Δ 26 Gambar 3.1 (a) Tapping Akhir 30 Gambar 3.1 (b) Tapping Tengah 31 Gambar 3.2. Tap Changer yang dihubungkan pada belitan trafo 33 vi
Gambar 3.3 Tap changer terhubung delta (Δ) 34 Gambar 3.4 Tap changer terhubung Wye (Y) 34 Gambar 3.5 Tap changer berbeban 35 Gambar 3.6 Operasi dari segmen 1 ke segmen 2 pada Tap Changer On Load 36 Gambar 3.7 Tap Changer Berbeban 38 Gambar 3.8 Variasi tegangan selama perubahan tapping 40 Gambar 4.1 Belitan transformator 3 phasa 42 Gambar 4.2 Jumlah belitan tiap kaki pada transformator 43 Gambar 4.3 Posisi sadapan pada 3 Tap 44 Gambar 4.4 Posisi sadapan pada 5 Tap 45 Gambar 4.5 Posisi sadapan tap changer Kumparan Primer 47 Gambar 4.6 Penyambungan Hubungan Antar Kumparan 49 Gambar 4.7 Kumparan yang telah selesai dihubungkan 50 Gambar 4.8 Tapping Sisi Primer 50 vii
DAFTAR TABEL Table 4.1 Jumlah belitan sekunder pada masing-masing trafo 45 Table 4.2 Analisa perhitungan jumlah belitan pada tiap tapping 47 Tabel 4.3 Posisi Tap Changer 50 Tabel 4.4 Batas jumlah belitan pada tiap tapping dengan toleransi 1% 52 Tabel 4.5 Data perbandingan belitan pada Transformator 50 kva 53 Tabel 4.6 Data perbandingan belitan pada Transformator 100 kva 53 Tabel 4.7 Data perbandingan belitan pada Transformator 160 kva 53 Tabel 4.8 Data perbandingan belitan pada Transformator 200 kva 54 Tabel 4.9 Data perbandingan belitan pada Transformator 250 kva 54 Tabel 4.10 Jumlah belitan pada pengukuran dan perhitungan Transformator 50 kva 54 Tabel 4.11 Jumlah belitan pada pengukuran dan perhitungan Transformator 100 kva 55 Tabel 4.12 Jumlah belitan pada pengukuran dan perhitungan Transformator 160 kva 55 Tabel 4.13 Jumlah belitan pada pengukuran dan perhitungan Transformator 200 kva 56 Tabel 4.14 Jumlah belitan pada pengukuran dan perhitungan Transformator 250 kva 56 viii