Nama : Hanugroho S.A. NRP : 2208 100 166 PENGARUH KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN TERHADAP ARUS NETRAL DAN LOSSES PADA TRAFO DISTRIBUSI 1. Pendahuluan Kebutuhan pasokan energy listrik sudah menjadi kebutuhan utama bagi masyarakat saat ini. Dengan demikian dibutuhkan cara penyaluran energy listrik yang paling efektif. Namun memang tidak akan ada hal yang idela di dunia ini. Begitu pula dengan penyaluran energy listrik. System penyaluran energy listrik yang dilakukan di Indonesia adalah system penyaluran dengan 3 fasa (fasa R, fasa S, dan fasa T). Selain itu Indonesia juga memakai system Transmisi dan Distribusi dimana system transmisi adalah system penyaluran daya dengan menaikkan tegangan yang selanjutnya selanjutnya diturunkan lagai pada system Distribusi. Dalam proses menaikkan dan dan menurunkan tegangan tegangan digunakanlah digunakanlah Transformator 3 fasa. Dalam keadaan ideal, transformator 3 fasa akan mempunyai nilai yang sama pada tiap fasanya, yang berbedah hanyalah sudut fasanya yaitu harus 120°. Namun pada penerapannya, keadaan ideal tersebut sangat sulit terjadi dikarenakan tiap fasa pada sisi sekunder akan menyalurkan daya tiap fasa dengan bebab yang berbeda tiap fasanya. Hal ini akan menyebabkan beban tidak seimbang pada masingmasing fasanya. efek dari ketidakseimbangan fasa tersebut adalah akan timbul arus netral. Arus ini akan menyebabkan loses, yaitu losses akibat adanya arus netral pada penghantar netral trafo dan losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah. 2. Perhitungan Arus Beban Penuh Transformator Daya trafo pada sisi primer: S = √3 . V . I dimana : S: daya transformator (kVA) V: tegangan sisi primer transformator (kV) I : arus jala-jala (A)
(1)
S
IFL
(2)
3.V
dimana : IFL : arus beban penuh (A) S: daya transformator (kVA) V: tegangan sisi sekunder transformator (kV) Losses pada penghantar netral trafo ini dapat dirumuskan sebagai berikut : 2 PN = IN . RN (3) dimana : PN : losses pada penghantar netral trafo (watt) IN : arus yang mengalir pada netral trafo (A) RN : tahanan penghantar netral trafo (Ω) Sedangkan losses yang diakibatkan karena arus netral yang mengalir ke tanah ( ground ) dapat dihitung dengan perumusan sebagai berikut :
PG
=
2
IG . RG
(4) dimana : PG : losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah (watt) IG : arus netral yang mengalir ke tanah (A) RG : tahanan pembumian netral trafo (Ω) 3. Keseimbangan Beban Syarat Keadaan Seimbang Ketiga vektor arus / tegangan sama besar. Ketiga vektor saling membentuk sudut 120º satu sama l ain.
Keadaan Tidak Seimbang Ketiga vektor sama besar tetapi tidak membentuk sudut 120º satu sama lain. Ketiga vektor tidak sama besar tetapi membentuk sudut 120º satu sama lain. Ketiga vektor tidak sama besar dan tidak membentuk sudut 120º satu sama lain. Penyaluran Daya saa arus pada keadaan seimbang. P = 3 . [V] . [I] . cos
(5)
dengan : P : daya pada ujung kirim V : tegangan pada ujung kirim cos : faktor daya Penyaluran daya yang sama tetapi dengan keadaan tak seimbang.
I a I I b I I c I R
(6)
S
T
dengan IR , IS dan IT berturut-turut adalah arus di fasa R, S dan T. Penyaluran Daya pada saat faktor daya dianggap sama walaupun besarnya arus berbeda. P = (a + b + c) . [V] . [I] . cos (7) Pada keadaan seimbang nilai a=b=c=1. Besarnya pada saat keadaan beban penuh adalah: IFL
=
S 3 V
Dan arus rata-rata tiap fasa adalah: Irata =
I R
I S
I T
3
Prosentasi pembebanan dapat dilcari dengan rumus:
Prosentasi arus = Besar koefisien a,b, dan c dapat dicari dengan: a
IR I
; b
IS I
; c
IT I
Rata-rata ketidakseimbangan dapat dicari dengan:
4. Losses Loses akibat adanya arus netral pada penghantar netral trafo dapat di hitung dengan: 2 PN = IN . RN dimana daya aktif trafo (P) adalah: = S . cos φ P Sehinnga prosentasi loses adalah:
% PN
PN
x 100 %
P
Losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah dapat dihitung dengan: 2 PG = IG . RG Dengan demikian persentase losses-nya adalah :
% PG
PG
x 100 %
P
Contoh peritungan pada salah satu trafo distribusi terdapat pada table di bawah ini: Tabel Losses pada Trafo Distribusi 200 kVA RN Waktu ()
0,6842 2 (50 mm ) 0, 5049 2 (70 mm )
Ketidakseimbangan Beban ( % )
IN
IG
PN
PN
PG
PG
(A)
(A)
( kW )
(%)
( kW )
(%)
Siang
28,67
118,6
62,1
9,62
5,66
14,65
8,62
Malam
26,00
131,7
58,9
11,87
6,98
13,18
7,75
Siang
28,67
118,6
62,1
7.10
4.18
14,65
8,62
Malam
26,00
131,7
58,9
8.76
5.15
13,18
7,75
Pada Tabel terlihat bahwa semakin besar arus netral yang mengalir di penghantar netral trafo (IN) maka semakin besar losses pada penghantar netral trafo (PN). Demikian pula bila semakin besar arus netral yang mengalir ke tanah (IG), maka semakin besar losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah (PG). Dengan semakin besar arus netral dan losses di trafo maka effisiensi trafo menjadi turun. Bila ukuran kawat penghantar netral dibuat sama dengan kawat penghantar fasanya (70 mm2) maka losses arus netralnya akan turun.
5. Kesimpulan Berdasarkan analisa data di atas, terlihat bahwa pada siang hari ketidakseimbangan beban pada trafo tiang semakin besar karena penggunaan beban listrik tidak merata. Sesuai tabel 2, semakin besar ketidakseimbangan beban pada trafo tiang maka arus netral yang mengalir ke tanah (I G) dan losses trafo tiang semakin besar. Salah satu cara mengatasi losses arus netral adalah dengan membuat sama ukuran kawat netral dan fasa. Referensi Julius Sentosa Setiadji, Pengaruh Ketidakseimbangan Beban Terhadap Arus Netral Dan Losses Pada Trafo Distribusi. Surabaya.
