TUGAS AKHIR STUDI PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI BERDASARKAN JATUH ...

99 Pages·2010·0.73 MB·English

TUGAS AKHIR
STUDI PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
BERDASARKAN JATUH TEGANGAN
(Studi Kasus Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota)

OLEH :

BASTANNA ERLAYAS BANGUN
NIM : 05 0402 009

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus
Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
ABSTRAK

Sistem distribusi adalah sistem tenaga listrik yang menyalurkan energi listrik
dari pembangkit sampai ke konsumen dalam sekala tegangan menengah sampai
dengan tegangan rendah. Dimana dalam penyaluran energi listrik diperlukan jarak
yang cukup jauh dari GI (Gardu Induk) untuk sampai pada konsumen atau
pelanggan, ditambah dengan dalam penyalurannya diperlukan arus yang cukup besar,
sehingga terdapat regulasi tegangan yang cukup besar sepanjang saluran sampai
menuju konsumen. Pada kenyataannya terdapat transformator distribusi yang
jaraknya cukup jauh dari GI (Gardu Induk) sehingga terjadi tegangan jatuh (drop
voltage) yang sampai pada sisi primer transformator distribusi lebih dari yang
diijinkan. Oleh sebab itu diperlukan penataan ulang dari segi panjang saluran sistem
distribusi primer dengan mengatur penempatan transformator distribusi agar kinerja
transformator menjadi lebih baik.
Pada tugas akhir ini akan membahas pengaruh panjang saluran distribusi
primer terhadap tegangan jatuh dan rugi-rugi daya yang dimulai dari GI (Gardu
Induk) Paya Geli sampai pada transformator distribusi pada PT.PLN (Rayon Medan
Kota). Dan untuk tegangan jatuh pada saluran distribusi primer lebih dari yang
diijinkan, dianalisa kembali penempatan transformator distribusi sehingga kinerja
transformator distribusi tersebut menjadi lebih baik.

Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus
Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
KATA PENGANTAR

Puji dan syukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala
kasih karunia, pengetahuan, dan tuntunannya selama Penulis melaksanakan studi
hingga terselesaikannya tugas akhir ini
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi Penulis untuk memperoleh
gelar Sarjana Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatra Utara.
Adapun judul tugas akhir ini adalah :

STUDI PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
BERDASARKAN JATUH TEGANGAN

Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, Penulis
banyak memperoleh bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu,
dengan penuh ketulusan hati, Penulis mengucapkan banyak terimakasih yang
sebesar-besarnya kepada :

1. Orangtua tercinta, baik yang telah Tuhan panggil yaitu Ir.T.R. Bangun dan
yang masih tetap bersama Penulis hingga saat ini yaitu Ir.L. br Sembiring
yang selalu memberikan dukungan, perhatian dan doa yang tak henti-
hentinya selama hidup Penulis.
2. Kakakku dr.Trisna Dewi br Bangun, abangku Morgan Bangun,S.P, dan
Mahabrata Bangun,S.T yang selalu memberikan dukungan dan cinta yang
tulus selalu.
3. Bapak Prof.Dr.Ir.Usman Baafai selaku Ketua Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Rahmad Fauzi,ST,MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik , Universitas Sumatera Utara.

Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus
Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
5. Bapak Ir.Panusur SML. Tobing selaku Dosen Pembimbing Penulis yang telah
meluangkan waktu dan tempat untuk membimbing dan membantu Penulis
menyelesaikan tugas akhir ini.
6. Bapak Ir.Sumantri Zulkarnain selaku Dosen Wali Penulis selama
menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera Utara yang juga banyak
memberi inspirasi, masukan dan dorongan spiritual kepada Penulis dalam
menyelesaikan studi di Departemen Teknik Elektro FT-USU.
7. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU
yang tidak dapat Penulis sebutkan satu per satu.
8. Bapak Kasman Goci selaku Manajer SDM dan Organisasi PT.PLN (Persero)
Wilayah Sumatera Utara yang memberikan ijin kepada Penulis untuk
mengadakan riset di PT.PLN (Persero) Rayon Medan Kota.
9. Bapak Ferry selaku mentor Penulis di PT.PLN (Persero) Rayon Medan Kota
yang memberikan bantuan berupa data-data yang dibutuhkan dalam tugas
akhir, selama pengerjaan tugas akhir berlangsung.
10. Teman satu kelompokku di UKM KMK UP FT-USU, B’Teta, B’Mue,
K’Marta, Roy, Budi, Christina, dan Lemuel.
11. Semua rekan-rekan di Fakultas Teknik Elektro USU terutama angkatan 2005
yang telah banyak memberi masukan dan arahan dalam hidup dan
perkuliahan Penulis.
12. Teman yang telah memberi banyak masukan kepada Penulis selama penulis
kuliah yaitu K’Hana, Kristina, dan Icha.
13. Teman-teman di UKM UP FT-USU dan teman-teman yang lainnya yang
tidak dapat Penulis sebut satu per satu, yang membantu Penulis selama dalam
perkuliahan.
14. Semua orang yang tidak dapat disebutkan satu per satu, Penulis mengucapkan
terimakasih banyak.

Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus
Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna,
untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi
penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini
bermanfaat bagi Pembaca.

Medan, Oktober 2009

Bastanna Erlayas Bangun
NIM. 05 0402 009

Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus
Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
DAFTAR ISI
Abstrak ................................................................................................................ i
Kata Pengantar ..................................................................................................... ii
Daftar Isi .............................................................................................................. v
Daftar Gambar ..................................................................................................... ix
Daftar Tabel ......................................................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN
I. 1 Latar Belakang ............................................................................. 1
I. 2 Tujuan Penulisan .......................................................................... 2
I. 3 Batasan Masalah ........................................................................... 2
I. 4 Metode Penulisan ......................................................................... 3
I. 5 Sistematika Penulisan ................................................................... 3

BAB II SISTEM DISTRIBUSI
II.1 Umum ........................................................................................... 6
II. 2 Distribusi Primer ........................................................................... 8
II.2.1 Sistem Radial ..................................................................... 9
II.2.2 Sistem Lup......................................................................... 11
II.2.2.1 Sistem Lup Terbuka (Open Loop) ...................... 11
II.2.2.2 Sistem Lup Tertutup (Closed Loop) ................... 12
II.2.3 Sistem Jaringan Primer ...................................................... 13
II.2.4 Sistem Spindel ................................................................... 14
II. 3 Distribusi Sekunder ....................................................................... 16
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus
Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
II.3.1 Pelayanan Dengan Transformator Sendiri .......................... 17
II.3.2 Penggunaan Satu Transformator Untuk Sejumlah
Pemakai ............................................................................. 17
II.3.3 Bangking Sekunder ............................................................ 18
II.3.4 Jaringan Sekunder .............................................................. 19
II.4 Gardu Distribusi .......................................................................... 22
II.5 Sistem Tiga Phasa ......................................................................... 23
II.5.1 Sistem Y Dan Delta ........................................................... 25
II.5.2 Beban Seimbang Terhubung Delta ..................................... 25
II.5.3 Beban Seimbang Terhubung Y .......................................... 26
II.5.4 Daya Dalam Sistem Tiga Phasa ......................................... 27
II.6 Losses Pada Jaringan Distribusi..................................................... 28
II.6.1 Losses Pada Penghantar Phasa ........................................... 29
II.6.2 Losses Akibat Beban Tidak Seimbang ............................... 29
II.6.3 Losses Pada Sambungan Tidak Baik .................................. 30

BAB III PENINJAUAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
PADA SISTEM DISTRIBUSI
III.1 Umum ........................................................................................... 31
III.2 Prinsip Kerja Transformator .......................................................... 32
III.2.1 Keadaan Transformator Tanpa Beban ................................ 33
III.2.2 Keadaan Transformator Berbeban ...................................... 37
III.3 Rugi-Rugi Pada Transformator ...................................................... 39
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus
Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
III.3.1 Rugi Tembaga ( Pcu ) ........................................................ 39
III.3.2 Rugi Besi ( Pi ) .................................................................. 39
III.4 Konstruksi Transformator ............................................................. 40
III.4.1 Kontruksi Transformator Tiga Phasa .................................. 40
III.4.2 Kontruksi Transformator Tiga Phasa .................................. 42
III.5 Spesifikasi Umum Tegangan Primer
Transformator Distribusi ............................................................... 47
III.6 Spesifikasi Umum Tegangan Sekunder
Transfomator Distribusi ................................................................ 48
III.7 Spesifikasi Umum Penyadapan (Taping)
Transformator Distribusi ............................................................... 49
III.8 Spesifikasi Umum Daya Pengenal
Transformator Distribusi ............................................................... 49
III.9 Spesifikasi Umum Rugi-Rugi Transformator Distribusi................. 50
III.10 Regulasi Tegangan Transformator Distribusi ................................. 51
III.11 Efisiensi Transformator Distribusi ................................................. 52

BAB IV ANALISA PENEMPATAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
BERDASARKAN JATUH TEGANGAN PADA SISI 20 KV
IV.1 Umum .......................................................................................... 54
IV.2 Persamaan Yang Digunakan Dalam Perhitungan ........................... 55
IV.2.1 Perhitungan Besar Arus Pada Sisi
Primer Transformator......................................................... 55
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus
Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
IV.2.2 Perhitungan Resistansi Dan Induktansi Keseluruhan
Dari Saluran Primer Yang Menuju Transformator .............. 56
IV.2.3 Perhitungan Jatuh Tegangan Pada Jaringan Distribusi
Primer ................................................................................ 56
IV.2.4 Perhitungan Losses Pada Jaringan Distribusi Primer .......... 57
IV.2.5 Perhitungan Persentase Drop Voltage Pada
Saluran Distribusi Primer ................................................... 58
IV.2.6 Perhitungan Besar Daya Output Transformator .................. 58
IV.2.7 Perhitungan Besar Efisiensi Transformator ........................ 58
IV.3 Metode Pengambilan Data Transformator Distribusi ..................... 58
IV.4 Data Hasil Ukur KVA Dan Dimensi Saluran Distribusi
Primer Yang Di Salurkan Dari Gardu Induk Paya Geli Menuju
PT. PLN (Rayon Medan Kota) ...................................................... 59
IV.5 Analisa Data.................................................................................. 66

BAB V PENUTUP
V.1 Kesimpulan ................................................................................... 82
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 83
LAMPIRAN

Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus
Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.
DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

Gambar 2.1 Sistem Tenaga Listrik.................................................................... 8
Gambar 2.2 Skema Saluran Radial ................................................................... 10
Gambar 2.3 Penggunaan Saluran Alternatif Dengan Saklar Pindah ................... 10
Gambar 2.4 Skema Rangkaian Lup Terbuka ..................................................... 12
Gambar 2.5 Skema Rangkaian Lup Tertutup .................................................... 13
Gambar 2.6 Skema Sistem Jaringan Primer ...................................................... 14
Gambar 2.7 Skema Prinsip Sistem Spindel ....................................................... 15
Gambar 2.8 Sambungan Pemakai Besar Dengan Gardu Distribusi
Tersendiri ...................................................................................... 17
Gambar 2.9 Penggunaan Satu Gardu Distribusi Untuk Sejumlah Pemakai ........ 18
Gambar 2.10 Bangking Sekunder, Dengan Dua Gardu Distribusi
Dihubungkan Juga Pada Sisi Tegangan Rendah ............................. 19
Gambar 2.11 Jaringan Sekunder Tegangan Rendah ............................................ 21
Gambar 2.12 (a) Skema Gardu Distribusi Dengan Satu Transformator .............. 22
Gambar 2.12 (b) Skema Gardu Distribusi Dengan Dua Transformator .............. 22
Gambar 2.13 Bentuk Gelombang Pada Sistem Tiga Phasa .................................. 24
Gambar 2.14 Sistem Y dan Sistem Delta ............................................................ 25
Gambar 2.15 Sambungan Kabel ......................................................................... 30
Gambar 3.1 Transformator Dalam Keadaan Tanpa Beban ................................ 33
Gambar 3.2 Rangkaian Ekivalen Transformator Dalam
Bastanna Erlayas Bangun : Studi Penempatan Transformator Distribusi Berdasarkan Jatuh Tegangan (Studi Kasus
Pada PT. PLN (Persero) Rayon Medan Kota), 2010.