SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN
PENGARUH HARMONISA PADA TRAFO DISTRIBUSI PT.PLN (PERSERO) AREA TANJUNG PRIOK TERHADAP TRANSFORMATOR
PROPOSAL SKRIPSI
DISUSUN OLEH :
PUTRA GABRIEL IMANUEL SIAHAAN NIM : 2014-11-235
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK ELEKTRO JAKARTA, 2018
LIFE TIME TIME
SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN LEMBAR PERSETUJUAN PROPOSAL SKRIPSI Mengajukan Outline Skripsi dengan Judul
Proposal : Pengaruh Harmonisa Pada Distribusi PT.PLN(Persero)Area Tanjung Priok terhadap Life Time Transformator
Identitas Peneliti a. Nama Mahasiswa
: Putra Gabriel Imanuel Siahaan
b. NIM
: 2014-11-235
c. Jurusan
: SI Teknik Elektro
d. No. HP
: 081384250439
e. Email
:
[email protected]
Jangka Waktu Penelitian a. Mulai tanggal
: 5 Febuari 2018
b. Selesai tanggal
: 5 Mei 2018
c. Lokasi Penelitian Priok
: Gardu Distribusi PT.PLN (Persero) Area Tanjung
Mengetahui
Jakarta,11 Januari2018
Calon Dosen Pembimbing
(
Nama mahasiswa
)
( Disetujui, Ketua Jurusan
(
)
i
)
SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN LEMBAR PERSETUJUAN PROPOSAL SKRIPSI Mengajukan Outline Skripsi dengan Judul
Proposal : Pengaruh Harmonisa Pada Distribusi PT.PLN(Persero)Area Tanjung Priok terhadap Life Time Transformator
Identitas Peneliti a. Nama Mahasiswa
: Putra Gabriel Imanuel Siahaan
b. NIM
: 2014-11-235
c. Jurusan
: SI Teknik Elektro
d. No. HP
: 081384250439
e. Email
:
[email protected]
Jangka Waktu Penelitian a. Mulai tanggal
: 5 Febuari 2018
b. Selesai tanggal
: 5 Mei 2018
c. Lokasi Penelitian Priok
: Gardu Distribusi PT.PLN (Persero) Area Tanjung
Mengetahui
Jakarta,11 Januari2018
Calon Dosen Pembimbing
(
Nama mahasiswa
)
( Disetujui, Ketua Jurusan
(
)
i
)
DAFTAR ISI
Hal
Lembar Persetujuan Sidang Proposal ............................................................. i Daftar Isi........................... ............. .......................... ......................... .......................... ........................... ........................... ......................... ............... ... ii Daftar Tabel .................................................................................................... v Daftar Gambar ............................................................................................... vii Daftar Lampiran ............................................................................................ viii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .......................... ............. .......................... ........................... .......................... ......................... ............... .. 1 1.2 Permasalahan Penelitian .......................... ............. .......................... .......................... ......................... ............ 2 1.2.1. Identifikasi Masalah .......................... ............. .......................... .......................... ....................... .......... 2 1.2.2. Ruang Lingkup Masalah……………………………………….3 1.2.3. Rumusan Masalah .......................... ............. .......................... .......................... ......................... ............ 3 1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian.......................... ............. ........................... ........................... ................ ... 4 1.3.1. Tujuan Penelitian ................................................................... 4 1.3.2. Manfaat Penelitian .......................... ............. .......................... .......................... ......................... ............ 5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka................... .......................... ............. .......................... .......................... ................... ...... 5 2.2 Landasan Teori ......................... ............ .......................... ........................... .......................... ......................... ............... .. 5 2.2.1. Pengertian Harmonisa ......................... ............ .......................... ........................... ................... ..... 6
ii
2.3 Total Harmonik Distortion (THD) .......................... ............ ........................... .......................... ............... 9 ...10 2.3.1 Total Deman Distribution (TDD) ………………………… …………………………...10 2.4 Urutan Fasa Harmonik……………………………………………… ...10 2.5
Sumber Harmonis……………………………………………………..1 2 2.5.1 Ada 3 Type Beban Non Linear……….………………………12
2.6
Pengaruh Harmonik Terhadap Sistem Distribusi Tenaga Listrik .12 2.6.1 Pengaruh Harmonik Pada Transformator T ransformator Distribusi………….14 Distribusi………….14
2.6.2 Teori Perhitungan Load Loss ( 2.7
)Trafo……………………………… ..15
Indetifikasi Harmonik…………………................ Harmonik…………………..........................................16 ..........................16 2.7.1 Indentifikasi Jenis Beban………………………………………. 16 2.7.2 Pemeriksaan Transformator Transformator ……………………… ……………………………….. ……….. …16 2.7.3 Pemeriksaan Tegangan Tegangan Netral Tanah…………… Tanah……………………...... ………........16 ..16
2.8 Analisa Matematika Untuk Harmonisa………………………………..17 Harmonisa………………………………..17 2.8.1 Deret Fourier……………………………………………………….17 2.8.2 Total Distorsi Harmonisa…………………………………………18 2.8.3 Pengaruh Harmonisa Arus Terhadap Rugi Belitan Trafo…………………………..…………………………… ...…….20 ...…….20 2.8.4 Pengaruh Harmonisa Arus Terhadap Rugi Eddy Current Trafo…………………………………………………………………. 20 2.8.5 Pengaruh Harmonisa Arus terhadap Rugi Sasar lain trafo …….21 …….21 2.8.6 Faktor Rugi Harmonisa Harmonisa Untuk Arus Pusar Pusar Kumparan ……...…. ……...….22 22 2.8.7 Faktor Rugi Harmonisa Untuk Rugi Sasar Lain…………… ….22 iii
2.9.1 Prinsip Kerja Trafo………………………………………..........22 2.9.1.1 Trafo Distribusi ……………... .………………..……..23 2.9.2.Penyebab Gangguan Trafo.………………………………..…..24 2.9.2.1 Tegangan Lebih Akibat Petir …………………………24 2.9.2.2 OverLoad dan Beban Tidak Seimbang…………….25 2.9.2.3 Loss Contact Pada Terminal Bushing…………. …25 2.9.2.4. Kegagalan Isolasi Minyak Trafo/Packing Bocor …25 2.9.3 Metodelogi Tentang Life Time Transformator……………….25 2.3. Kerangka Pemikiran …………………………………………….28 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Analisa Kebutuhan ................................................… ……………..29 3.2 Perancangan Penelitian ................................................................ 30 3.2.1. Pengumpulan Data…………………………………….……. 30 3.2.2. Pengolahan Data…………………………………………. ...30 3.3
Teknik Analisis…………………………………………….....…......30
3.4
Jadwal Penelitian …………………………………………………….
DAFTAR PUSTAKA DAFTAR RIWAYAT HIDUP LAMPIRAN-LAMPIRAN
iv
DAFTAR TABEL Hal Tabel 2.1 Standar Harmonisa Arus (IEEE Standard 1992)………………..…8 Tabel 2.2 Standard Harmonisa Tegangan (IEEE Standar 1992)……………9 Tabel 2.3 Urutan Orde……………………………………………………………11 Tabel 2.4 Akibat Dari Urutan Harmonik………………………………………..12 Tabel 2.5 Nilai dari
-R…………………………………………………………..15
v
DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1
Gelombang Fundamental Yang Terdistorsi Harmonik ke-3...... 7
Gambar 2.2
Gelombang Tegangan dan Arus Beban Non Linear ............... 12
Gambar 2.3
Penggunaan Harmonik Pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik……………………………………………………………...13
Gambar 2.4
Bentuk Gelombang Arus bolak-balik Terdistorsi……………19
Gambar 2.5
Trafo Distribusi 3 Fasa .......................................................... 24
Gambar 2.6
Grafik Rentang Rating Trafo Distribusi .................................. 26
Gambar 3.1
Flow Chart Tahapan penelitian .............................................. 30
Gambar 3.2
Input dan Output dari RIA ...................................................... 35
Gambar 4.1
Single Diagram Line Penyulang Pancing ............................... 41
Gambar 4.2 Single Diagram Line Penyulang Jujur ...................................... 44 Gambar 4.3 Grafik Nilai SAIFI dan SAIDI menggunakan metode RIA dan Standar SPLN 68-2: 19866 penyulang Pancing ....................... 73 Gambar 4.4 Grafik Nilai SAIFI dan SAIDI menggunakan metode RIA dan Standar SPLN 68-2: 19866 penyulang Jujur ............................ 74 Gambar 4.5 Grafik Nilai SAIFI dan CAIDI menggunakan metode RIA dan Standar WCS dan WCC penyulang Pancing ..................... ...... 75 Gambar 4.6 Grafik Nilai SAIFI dan CAIDI menggunakan metode RIA dan Standar WCS dan WCC penyulang Jujur ................................. 76
vi
DAFTAR LAMPIRAN
LampiranA. Lembar Persetujuan Proposal Lampiran B Lembar Permohonan Sidang Proposal Skripsi +
vii
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Dengan
berkembangnya
teknologi
terhadap
pertumbuhan
ekonomi dari suatu Negara, maka semakin meningkat juga kebutuhan daya dari masing-masing konsumen, baik itu untuk rumah tangga, kantor, industri dan lain-lain. Terkait dengan kebutuhan daya dari bebarapa konsumen, adapun perkembangan teknologi elektronik digital control, maka bisa dipastikan hamper setiap masing-masing konsumen peralatan listrik sekarang menggunakan sistem yang berbasis mikro elektronik (peralatan elektronik).Selain hal tersebut , peralatan yang biasanya
digunakan
setiap
konsumen
yaitu
Televisi,Radio, Air
Condentioner , Mesin Cuci, oven microwave, lampu hemat energi dan lain-lain.Dalam penggunaannya peralatan elektronik, karena tingkat efisiensinya yang tinggi, mudah dalam pengaturannya, dimensi dari peralatan lebih ringkas dan fleksibel. Ada dua type beban yang umum digunakan yaitu beban linear dan non linear, beban linear umumnya impedansinya selalu konstan sehingga arus selalu berbanding lurus dengan tegangan setiap waktu, contohnya; lampu pijar, pemanas,resistor, dan lain-lain. Sedangkan beban non linear adalah beban yang impedansinya tidak konstan dalam setiap periode tegangan masukan, contoh dari beban non linear peralatan
kantor
adalah
komputer,printer,scanner,inverter
dll.Pada
beban non linear selalu terdapat konverter berupa penyearah yang mengkonversikan tegangan bolak balik ketegangan searah untuk operasi komponen elektronik. Konverter-konverter ini adalah beban non linear, sehingga menjadikan sumber arus harmonisa beban listrik. Karena timbulnya harmonisa menyebabkan gelombang arus dan tegangan menjadi cacat dan tidak sinusoidal lagi.Harmonisa memiliki pengaruh pada sistem distribusi tenaga listirk, salah satu komponen yang terkena dampak dari harmonisa adalah transformator. Dampak
1
yang terjadi terkait pengaruh harmonisa pada transformator adalah bertambahnya rugi-rugi beban (
),
. dan rugi Eddy Current.Karena adanya kenaikan rugi-rugi akan
rugi
mengakibatkan suhu peralatan naik, sehingga bisa mencapai standar suhu, atau bahkan bisa melampaui dari standar yang diizinkan.ketika saat
bebannya
belum
transformator,motor
pada
induksi,
kondisi
dan
beban
generator
penuh,
tidak
sehingga
dapat
bekerja
maksimal, dikarenakan kinerja dari suatu peralatan dipengaruhi oleh suhu kerja. Selain itu juga dapat menyebabkan pembebanan lebih pada kawat netral. Harmonik pada umumnya dari segi peralatan akan menyebabkan kinerja dan bahkan bisa menimbulkan kerusakan pada peralatan jika beroprasi dalam waktu yang cukup lama. Untuk mengantisipasi hal tersebut perlu dilakukan pengamatan atas pengaruh distorsi harmonik pada kinerja dari bebarapa perlatan sistem tenaga listrik, seperti halnya trafo distribusi, yang menjadi komponen fundamental pada sistem tenaga listrik. Berdasarkan hal tersebut, penelitian ini mencoba mempelajari dan menganlisis berapa besar rugi-rugi yang ditimbulkan dan distorsi harmonic terhadap trafo distribusi di PT.PLN (Persero) Area Tanjung Priok. Apabila harmonik yang dihasilkan melebihi standar yang diizinkan , maka hasil analisis diharapkan
dapat
memberikan
rekomendasi
tentang
bagaimana
mengatasi permasalahan tersebut.
1.2
Permasalahan Penelitian
1.2.1 Identifikasi Masalah Permasalahan
penelitian
penulis
yang
diajukan
ini
dapat
di
identifikasikan Sebagai berikut : 1. Perkembangan teknologi selalu berdampak pada meningkatnya kebutuhan
2
Daya listrik pada konsumen, karena makin berkembanya penggunaan peralatan
elektronika
dengan
beban
non
linear
sehingga
menyebabkan harmonisa terhadap sistem trafo distribusi, 2. Pada sistem jaringan distribusi gangguan yang diakibatkan oleh timbulnya
harmonisa bisa menyebabkan kurang kinerja dari perlatan
elektronika bahkan bisa menyebabkan kerusakan , dan menggangu sistem distribusi
3. Dalam mengatasi permasalahan harmonik tersebut langkah yang dilakukan
yaitu dengan memperhitungkan waktu pakai transformator
akibat turunnya performa karena harmonisa
1.2.2 Ruang Lingkup Masalah Agar masalah yang akan dibahas menjadi lebih jelas dan tidak menyimpang dari pokok topic bahasan, maka dalam penulisan skripsi ini menekankan pada beberapa hal yang akan dibahas adalah: 1. Menganalisa perhitungan pengaruh harmonisa terhadap Transformator Distribusi 2. Menghitung waktu pakai Transformator Distribusi untuk mencegah kerusakan pada sistem jaringan distribusi 3. Pengambambilan data dialakukan pada Trafo Distribusi di PT.PLN (Persero) Area Tanjung Priok. 4.Pokok pembahasan hanya dilakukan pada trafo distribusi
1.2.3 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian diatas di dapat beberapa rumusan masalah diantarnya : 1. Berapa besar rugi-rugi yang dihasilkan dari distorsi terhadap trafo distribusi di PT.PLN (Persero) Area Tanjung Priok dengan Life Time Trafo Distribusi? 2. Berdasarkan hasil rugi-rugi dari distorsi trafo distribusi sejauh
3
manakah tingkat harmonik di PT.PLN (Persero) Area Tanjung Priok? 3. Bagaimana pengaruh harmonisa arus terhadap suhu transformator distribusi? 4. Bagaimana dampak yang disebabkan harmonisa terhadap waktu pakai Transformator Distibusi?
1.3
Tujuan dan Manfaat Penelitian
1.3.1. Tujuan Penelitian Tujuan penyusunan pada skripsi ini antara lain : 1. Untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Elektro di Sekolah Tinggi Teknik PLN Jakarta 2. Mengetahui pengaruh akibat distorsi harmonik pada operasi trafo yang berakibatkan penurunan kinerja bahkan bisa menimbulkan kerusakan pada trafo distribusi . 3. Melihat pengaruh rugi-rugi daya yang ditimbulkan akibat adanya harmonik. 4.
Menganalisis perbandingan rugi-rugi daya akibat dari beban non Linear
5.
Mengetahui pengaruh harmonisa arus dan tegangan terhadapsuhu transformator Distribusi.
6.
Mengetahui pengaruh harmonisa arus dan tegangan terhadap waktu pakai Transformator Distribusi
1.3.2.
Manfaat Penelitian Manfaat yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah: 1. Sebagai masukan bagi PT.PLN (Persero) Area Tanjung Priok untuk lebih meningkatkan sistem pelayan daya listrik ke pelanggannya. 2. Untuk mengetahui pengaruh harmonisa arus yang menyebabkan gangguan pada trafo distribusi terhadap kinerjan trafo tersebut. 3. Sebagai bahan acuan dan media pembelajaran tentang pengaruh harmonisa pada trafo distribusi di PT.PLN (Persero) Area Tanjung Priok.
4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka Berdasarkan topik tugas akhir yang diambil terdapat beberapa referensi dari
penelitain-penelitian
yang
telah
dilakukan
sebelumnya
agar
bisa
menentukan batasan-batasan masalah yang berkaitan erat dengan topic yang sedang diambil, dan referensi ini digunakan untuk mempertimbangkan permasalahannya. Adapun beberapa refernsi tinjaun pustaka yang digunakan adalah sebagai berikut: 1. Skripsi yang dilakukan Muchamad Faisal (2009),dalam tugas akhirnya di jurusan Teknik Elektro, STT-PLN
yang berjudul “Analisa Pengaruh
Harmonisa Pada Trafo Distribusi Gardu Distribusi PLN Depok”.Pada skripsi ini menganalisa tingkat harmonisa yang terjadi pada gardu distribusi akibat beban non linear, yaitu dengan melakukan pengukuran di Trafo Distribusi maka dapat diketahui bahwa pada Trafo Distribusi timbul arus harmonisa yang dapat meningkatkan rugi-rugi pada Trafo Distribusi. 2.Penelitian yang dilakukan oleh Erwin Christian (2017), dalam tugas akhirnya dijurusan Teknik Elektro, STT-PLN
yang berjudul ”Pengaruh
Harmonisa Terhadap Kemampuan Kapasitas Daya (Kva) Transformator Distribusi”. Pada skripsi ini,dilakukan penelitian pengaruh harmonisa arus terhadap kemampuan kapasitas daya (kVA) pada transformator distribusi di gardu MK-35. Dilakukan pengukuran harmonisa arus dan harmonisa tegangan, diperboleh nilai harmonisa arus pada fasa R sebesar 9%, fasa S sebesar 8,9% dan fasa T sebesar 8,2%, melebihi nilai standar IEEE 5191992 (batas standar harmonisa arus yang digunakan ≤ 8%), sedangkan nilai harmonisa tegangan pada fasa R sebesar 0,1%, fasa S sebesar 0,4% dan fasaTsebesar 0,3% di bawah standar IEEE 519-1992 (batas standar harmonisa tegangan yang digunakan ≤ 5%). 3. Penelitian yang dilakukan oleh Aris Suryadi (2016) di Teknik Elektro, Poleteknik Enjinering Indorama , Jati Luhur ,Kabupater Purwakarta , jurnal yang berjudul “Studi Harmonisa Arus dan Tegangan Listrik Pada Kampsu
5
Politeknik Enjinering Indorama,pada jurnal ini dilakukan pengukuran yang dimana Pengukuran dilakukan untuk melihat kandungan harmonisa arus dan tegangan listrik di Panel Room yang
terdapatnya alat ukur Digital Power
Meter Mikro DPM 380 selama 2 (dua) hari kerja berturut-turut pada jam-jam tertentu. Sebagai perbandingan pengukuran dilakukan perbandingan dengan standar IEEE 519. 1992 sebagai evaluasi terhadap kualitas daya listrik pda Kampus Politeknik Enjinering Indorama. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa kandungan harmonisa arus (% THDi) pada waktu rentang 2.4 % 4.1% untuk standar 15 % masih berada diambang diizinkan dan harmonisa tegangan pada jam rentang (%THDv) 3.6 % - 26.6% untuk standar 5 %. Hal ini menunjukkan bahwa secara umum kandungan harmonisa tegangan pada Kampus Politeknik Enjinering Indorama berada diatas ambang batas yang di izinkan. 4. Penelitian yang dilakukan oleh Sujito (2009) dosen Teknik ElektroUniversitas Negeri Malang, jurnal yang berjudul Berdasarkan penelitian yang telah dilakuka sebelumnya,perbedaan pada penelitian ini, yaitu penelitian ini dilakukan pada gardu distribusi trafo Area Tanjung Priok PT.PLN(Persero) Area Tanjung Priok dengan memperhitungkan life time
Transformator
“Perhitungan Life Time Transformator Jaringan Distribusi 20 kV di Apj Malang, dalam jurnal ini bertuliskan ) yang digunakan, dan perwatan berkala dalam
jangka waktu tertentu. Dalam perhitungan waktu pakai transformator
kita dapat
memprediksikan waktu pakai dari transformator
tersebut dari
perhitungan tegangan dan arus yang digunakan setiap harinya, jadi bila kita mengetahui waktu pakai suatu
transformator maka kita bisa mencegah
kerusakan pada jaringan distribusi dengan mengganti transformator sebelum transformator tersebut terjadi kerusakan.
2.2
Landasan Teori
2.2.1 Pengertian Harmonisa Dalam sistem tenaga listrik yang ideal, bentuk gelombang tegangan
yang
disalurkan
ke
peralatan
konsumen
dan
bentuk
gelombang arus yang dihasilkan adalah gelombang sinus murni.
6
Harmonisa adalah gangguan yang terjadi dalam sistem distribusi tenaga listrik yang disebabkan adanya distorsi gelombang arus dan tegangan. Distorsi
gelombang
arus
dan
tegangan
ini
disebabkan
adanya
pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi kelipatan bulat dari frekuensi fundamentalnya. Distorsi gelomban garus dan tegangan ini disebabkan adanya pembentukan
gelombang-gelombang
dengan
frekuensi kelipatan bulat dari frekuensi fundamentalnya (Zuhal, 1995) (Dugan, 2004). Jika frekuensi pada 50 Hz dikatakan frekuensi fundamental atau frekuensi dasar (f), maka jika gelombang tersebut mengalami distorsi bila mengalami kelipatan frekuensi dari frekuensi dasarnya, misalnya harmonik kedua (2f) pada 100 Hz, ketiga (3f) pada 150 Hz dan harmonisa ke-n memiliki frekuensi nf (Sankaran, 2002) Gelombang-gelombang
ini
menumpang
pada
gelombang
frekuensi dasarnya dan terbentuk gelombang cacat yang merupakan penjumlahan antara gelombang murni dengan gelombang harmonisa ke3 seperti diperlihatkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Gelombang fundamental yang terdistorsi harmonisa ke-3
7
Standar harmonisa yang digunakan adalah standar IEEE 519. 1992, “ IEEE Recommended Practises and Requirement for Harmonic Control in Electric in Electrical Power System’’. Berdasarkan standar IEEE 519. 1992 terdapat kriteria yang digunakan untuk mengevaluasi distorsi
harmonisa,
yakni
batasan
untuk harmonisa
arus
batasan harmonisa tegangan seperti diperlihatkan pada Tabel 1 dan Tabel 2, dimana: I SC = Maximum Short Circuit Current at the Bus I LOAD = Maximum Demand Load Current of the Fundamental Frequency at the Bus dan IHD V = Individual Harmonic Distortion Voltage THD V = Total Harmonic Distortion Voltage
Tabel 2.1. Standar Harmonisa Arus (IEEE Standard,1992) System
Isc/LOAD
THDI(%)
< 20
5.0
20-50
8.0
50-100
12.0
100-1000
15.0
>1000
20.0
< 20
2.5
69 kV <
20-50
4.0
Vrms ≤ 161
50-100
6.0
kV
100-1000
7.5
> 1000
10.0
Voltage
Vrms ≤ 69
8
dan
Vrms > 161
< 50
2.5
kV
≥50
4.5
Tabel 2.2. Standard Harmonisa Tegangan (IEEE Standard,1992) System Voltage
IHDv
THDv
(%)
(%)
3.0
5.0
kV
1.5
2.5
Vrms > 161 kV
1.0
1.5
Vrms ≤ 69 kV 69 kV
2.3
Total Harmonic Distortion (THD) THD menyatakan besarnya distorsi yang ditimbulkan oleh semua komponen harmonik, dapa didefinisikan dengan persamaan sebagai berikut :
(2.1) Keterangan: THD = Total Harmonik Distortion
= nilai rms arus atau tegangan harmonik ke-n = nilai rms arus atau tegangan pada frekuensi dasar. THD dapat dinyatakan sebagai suatu nilai potensi pemanasan
harmonik relatif terhadap gelombang frekunsi dasar.
9
2.3.1 Total Demand Distortion (TDD) Tingkat distorsi arus dapat dilihat dari nilai THD, namun hal tersebut dapat saja salah saat diinterpretasikan.Aliran arus yang kecil dapat memiliki nilai THD yang tinggi namun tidak menjadi ancaman yang dapat merusak sistem. Bebarapa analisis mencoba untuk menghindari kesulitan seperti ini dengan melihat THD pada arus beban puncak frekuensi dasar dan bukan melihat sampel sesaat pada frekuensi dasar. Hal ini disebut total demand distortion atau distorsi permintaan total (TDD)
dan
masuk
dalam
Standar
IEEE
519-1992,
tentang
“Recommended Practices and Requirements For Harmonic Control in Electrical Power Systems”. TDD dapat didefinisikan dengan persamaan berikut:
(2.2) Keterangan:
= arus harmonik orde ke-n = arus beban puncak pada frekuensi dasar yang diukur
pada
Type equation here.PCC(Point of Common Coupling) Terdapat dua cara untuk mengukur
, pertama yaitu pada beban yang
telah terpasang pada sistem lalu dihitung nilai rata-rata dari arus beban maksimum dari 12 bulan pengukuran. Sedangkan untuk sistem yang
baru, harusdiperkirakan berdasarkan profil beban yang akan dipasang.
2.4
Urutan Fasa Harmonik Dalam kasus studi khususnya sistem tiga fasa tentu tidak lepas dari urutan fasa. Studi harmonik dalam sistem tiga fasa mengedentifikasikan bahwa tidak semua komponen harmonik mempunyai urutan fasa sperti phasor sebenarnya. Menurut teori komponen simetris dapat diidentifikasikan menjadi tiga buah kelompok, yaitu: urutan positif, urutan negatif, dan urutan nol. Seperti
10
yang dijelaskan terlebih dulu oleh Adrianto (2003) ketiga urutan tersebut dapat dilihat pada tabel 2.3 berikut ini :
Tabel 2.3 Urutan Orde Orde harmonik
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
..
-
0
+
-
0
+
-
0
+
..
Urutan fasa Harmonik
+
Jadi secara teratur pola urutan fasa setiap orde harmonik dapat dinyatakn sebagai berikut : •Urutan fasa positif ( positif sequence) = 3h+1 •Urutan fasa negatif (negative sequence) = 3h-1 •Urutan fasa nol (zero sequence) = 3h Harmonik pertama urutan polaritasnya adalah positif ,harmonic kedua urutan polaritasnya adalah negative dan harmonic ketiga urutan polaritasnya adalah nol, harmonic keempat adalah positif (berulang berurutan sampai seterusnya Hal yang harus diperhatikan dari Akibat yang dapat ditimbulkan oleh urutan polaritas komponen harmonik (lihat Tabel 2.4) antara lain tingginya arus netral pada sistem 3 phase 4 kawat (sisi sekunder transformator) karena arus urutan nol (zero sequence) dan arus ini akan terinduksi ke sisi primer transformator dan akan berputar pada sisi primer transformator yang biasanya memiliki belitan delta ( Δ). Hal ini akibat pada kawat netral tidak memiliki peralatan pemutus arus untuk proteksi tegangan atau arus lebih.
11
Tabel2.4Akibatdariurutanharmonik
2.5
Sumber Harmonisa Pada dasarnya harmonik disebabkan oleh adanya beban nonlinear,beban non linear umumnya merupakan komponen semikonduktor yang pada proses kerjanya berlaku sebagai saklar yang bekerja pada setiap setengah siklus gelombang atau beban yang membutuhkan arus yang tidak tetap pada setiap periode waktunya
Gambar 2.2 : Gelombang tegangan dan arus beban non linear 2.5.1 Ada 3 Type Beban Non Linear Peralatan dengan ferromagnetik : Transformator,Balast Magnetik, Motor Induksi, dll Peralatan yang menggunakan busur api listrik : Mesin Las,Electric Arc Furnance,Induction furnace.Peralatan yang menggunakan konverter Elektronik; Penyearah (Rectifier ),Charger ,Balast Elektronik
2.6
Pengaruh Harmonisa Terhadap Sistem Distribusi Tenaga Listrik.
12
Harmonisa arus yang timbul padasistemdistribusitenaga listrik bersumberdari beban-bebannon linier, harmonisa arus ini akan mengalir ke seluruhsistemmelalaui jala-jaIa sistem yang kemudian menimbulkan berbagai pengaruh burukterhadap komponen-komponensistem yang dilaluinya dan bahkan dapat jugamenimbulkan dampak negatif terhadap lingkungannya seperti menimbulkan noise mekanik dan interferensi terhadap sistem telekomunikasi. Sebagai ilustrasi pengaruh harmonisa arus pada sistem distribusi tenaga listrik diperlihatkan pada Gambar 2.3. Beban-beban non linier yang terdapat pada bus B membangkitkan harmonisa arus. Harmonisa arus ini mengalir keseluruh sistem melalui jala-jala sistem sebagai media dan menimbulkan dampak negatip terhadap komponen dan peralatan listrik lainnya yang terhubung pada sistem. Pengaruh harmonisa ini tidak hanya dirasakan pada bebanbeban yang ada di bus B saja melainkan juga dirasakan oleh bebanbeban atau peralatan listrik yang terhubung pada bus A, transformator, generator dan jala-jala. Dampak negatif yang langsung dirasakan oleh komponen sistem dan peralatan listrik yang terhubung pada sistem tersebut adalah timbul panas yang berlebihan pada generator, transformator yang dapat menimbulkan kerusakan dan kesalahan fungsi kerja dari peralatan-peralatan listrik yang terhubung pada sistem tersebut.
Gambar 2.3. Pengaruh harmonisa pada sistem distribusi tenaga listrik Pengaruh harmonisa arus dalam bentuk lainnya pada sistem distribusi tenaga listrik antara lain adalah terjadinya resonansi pada frekuensi harmonisa antara kapasitor-kapasitorkompensasi faktor daya dengan induktor sistem, faktor daya sistem menjadi lebih rendah, arus netral sistem berlebihan dan interferensi terhadap sistem telekomunikasi.
13
Sistem distribusi tenaga listrik tiga fasa empat kawat tegangan rendah, secara luas digunakan untuk mendistribusikan energi listrik ke konsumen-konsumen di kawasan-kawasan industri kecil, perumahanperumahan, gedung-gedung perkantoran dan pusat-pusat perbelanjaan serta berbagai pusat beban tegangan rendah lainnya. Dalam kondisi sistem beroperasi normal dengan beban relatif seimbang, arus netral sistem sangat kecil biasanya kurang dari 20% terhadap arus fasanya. Namun karena tipikal beban yang terhubung pada sistem ini kebanyakan berupa beban non linier satu fasa yang banyak menggunakan penyearah-penyearah satu fasa maka arus jala-jala sistem akan didominasi oleh komponen harmonisa arus orde kelipatan tiga atau komponen harmonisa arus urutan nol. Komponen harmonisa arus urutan nol dari arus-arus fasa sistem secara kumulatif mengalir melalui kawat netral sistem sehingga membuat arus netral sistem menjadi berlebihan. Tingginya magnitud komponen harmonisa arus orde ke 3 dapat menyebabkan rendahnya faktor daya sistem. Kedua persoalan ini yaitu rendahnya faktor daya dan tingginya arus netral merupakan permasalahan yang utama dari akibat harmonisa arus pada sistem distribusi tenaga listrik tiga fasa empat kawat.
2.6.1 Pengaruh Harmonisa pada Transformator Distribusi Transformator dirancang untuk menyalurkan daya yang dibutuhkan ke beban dengan rugi-rugi minimum pada frekuensi fundamentalnya. Arus harmonisa dan tegangan secara signifikan akan menyebabkan panas lebih. Ada 3 pengaruh yang menimbulkan panas lebih pada transformator ketika arus beban mengandung komponen harmonisa: • Arus rms. Jika transformator kapasitasnya hanya untuk kVA yang dibutuhkan beban, arus harmonisa dapat mengakibatkan arus rms trafo menjadi lebih besar dari kapasitasnya. Meningkatnya arusrms menyebabkan rugi-rugi pada penghantar juga bertambah. • Eddy-current loses. Arus induksi di dalam trafo yang disebabkan oleh fluks magnetik. Arus induksi ini mengalir di belitan, di inti, dan di badan penghantar lain yang terlingkupi oleh medan magnet dari transformator dan menyebab- kan panas lebih. Komponen rugi-rugi trafo ini meningkat dengan kuadrat dari frekuensi arus penyebab eddy current. Oleh karena itu, ini menjadi komponen yang sangat penting dari rugi – rugitrafo yang menyebabkan pemanasan ole harmonisa.
14
• Rugi Inti. Peningkatan rugi inti yang disebabkan oleh harmonisa bergantung pada pengaruh harmonisa pada tegangan yang diberikan dan rancangan dari inti trafo. Semakin besar distorsi tegangan maka semakin tinggi pula eddy current di laminasi inti. Peningkatan rugi inti karena harmonisa tidak sekritis dua rugi – rugi di atas.
2.6.2 TEORI PERHITUNGAN LOAD LOSS (P LL ) TRAFO Untuk menghitung load loss trafo dalam per unit, dapat dicari dengan rumus sebagai berikut :
= ∑ + (∑ x ℎ)− (p.u) h
h
Dimana:
h
= faktor eddy current loss = angka harmonisa
= arus harmonisa ∑ merupakan komponen rugi R dalam p.u, sedangkan (∑ x ℎ) − merupakan komponen rugi eddy current dalam p.u. h
h
Untuk mencari factor eddy current dapat dilihat pada tabel 2.5
Tabel 2.5. Nilai dari
15
−
2.7
Identifikasi Harmonisa Dalam rangka mengantisipasi terjadinya harmonisa pada sistem distribusi tenaga listrik, perlu dilakukan langkah-langkah pengindetifikasian masalah,dengan memiliki peralatan pengukuran yang memadai. Langkah-langkahnya berikut ini :
2.7.1 Identifikasi Jenis Beban Jenis beban yang digunakan harus diketahui, misakan peraltan apa saja yang digunakan pada tiap-tiap pelanggan. Jika diketahuai pelanggan banyak menggunakan jenis beban yang utama terbuat dari bahan semikonduktor atau bisa disebut dengan beban non linear berupa komputer atau pengatur kecepatan dll, maka dapat diperkirakan masalah harmonisa yang terjadi pada pelnggan tersebut. 2.7.2 Pemeriksaan Transformator Untuk transformator yang banyak terbebani dari pada beban non linear harus diperiksa terkait apakah kenaikan suhu tidak normal dengan asumsi (kipas pendingin bekerja normal). Arus sekunder transformator baik fasa maupun netral perlu diukur. Bandingkan arus netralnya dengan arus fasa pada keadaan tidak seimbang. Apabila arus netralnya lebih besar. Maka dapat diperkirakan adanya triplen harmonik dan kemungkinan turnnya daya mampu transformator.
2.7.3 Pemeriksaan Tegangan Netral-Tanah Terjadinya arus lebih pada kawat netral ( untuk sistem 3 fasa 4 kawat ) dapat diketahui dengan melakukan pengukuran tegangan netraltanah pada keadaan berbeban. Apabila tegangan yang diukur lebih besar dari 2 volt, maka terdapat indikasi adanya masalah harmonisa pada beban ini. Apabila indikasi-indikasi adanya harmonisa telah diketahui,maka perlu dilakukan langkah-langkah untuk mengatasi masalah gangguan harmonisa, antara lain dengan pengukuran harmonisa untuk menuntukan harmonisa-harmonisa yang dominan dan sumber utamanya.
16
2.8
Analisa Matematika Untuk Harmonisa Harmonisa dapat dianalisa menggunakan Deret Fourier.
secara
matematika
dengan
2.8.1 Deret Fourier Jean Babtiste Joseph Fourier dalam kertas kerjanya “Theorie analiytique de la challeur” menyatakan bahwa suatu fungsi gelombang periodik non sinusoidalf(t) dalam satu interval waktu T dapat dipresentasikan dalam bentuk deret penjumlahan gelombang-gelombang fungsi sinus yang terdiri dari komponen gelombang fundamental dan sejumlah tak terhingga komponen gelombang harmonisa. Komponen gelombang harmonisa mempunyai frekuensi kelipatan dari frekuensi gelombang fundamentalnya. Deret tersebut dinamakan deret Fourier, yang dinyatakanoleh Persamaan (2.3) :
F0 + ∑ 1 (t) = 0 ∑ 1 { cos(ht) + sin(ht)}. (2.3)
f( t) =
dimana : f( t): fungsi periodic non sinusoidal
0 = 0 : nilai rata-rata dari fungsi f (t) Koefisien 0 ditentukan oleh persamaan (2.4): 0 = ∫0 f( t)d()………………………………(2.4) Dengan = dan T adalah perioda fungsi f(t) , dan adalah koefisien deret yang ditentukan oleh Persamaan (2.5) dan(2.6):
= ∫0 = ∫0
f( t) sin(ht) d(t)
f( t) cos(h t) d( t)
;h = 1,2,3,………………..(2.5) ;h = 1,2,3,………………..(2.6)
Dari persamaan(2.3), koefisien-koefisien deret ordeh dalam bentuk vector dapat dinyatakan sebagai Persamaan (2.7):
17
∠ = +j………………………………..(2.7) Dengan magnitude : = √ 2 + 2 dan sudut fasa : ℎtan1 Dengan demikian deret Fourier dapat dinyatakan sebagai Persamaan (2.8):
f( t) =
0+ sin(t + )+ sin(2t + )+ sin(3t + ))+….+
sin(ℎt + )…………………………………………………………….(2.9) dimana:
F0 : komponen dc F+ F+F,……... F: nilai maksimum gelombang komponen harmonisa W
: frekunsi sudut
t
: waktu
,,,….., h=1,2,3,….∞
:sudut fasa komponen harmonisa :orde harmonisa
2.8.2 Total Distorsi Harmonisa Pada suatu sistem tenaga listrik yang terhubung dengan beban non linear bentuk gelombang arus jala-jala sistem tenaga listrik dapat terdistorsi seperti diperlihatkan pada Gambar 2.5. Umumnya pola gelombang arus pada sistem arus bolak balik akan membentuk fungsi ganjil yang simetris, oleh karena itu komponen dc pada persamaan arus ini dalam bentuk deret Fourier tidak muncul atau sama dengan nol. Dengan demikian fungsi arus jala-jala untuk gelombang pada Gambar 2.5 dapat dinyatakan dengan Persamaan (2.10):
i
i
i
i(t) = ∑= sin(ht-)…………… ……………(2.10) Dimana:
18
i(t)= ,
: arus sesaat : nilai puncak gelombang arus
h = 1,2,3,…,
∞
: orde harmonisa
Gambar 2.4. Bentuk gelombang arus bolak-balik terdistorsi
Persentase kandungan harmonisa total atau THD (total harmonic distortion) di definisikan sebagai perbandingan nilai efektif komponen pendistorsi dengan nilai efektif komponen fundamentalnya yaitu (Persamaan (2.11)):
THD=
x
100%..................................(2.11)
Dengan demikian THD arus jala-jala untuk sistem dengan bentuk persamaan (2.12):
:
∑ =
x 100% =
∑=() x 100%.......................(2.12)
Sehingga persentase kandungan tiap harmonisa atau IHD ( individual harmonic distortion) dapat dinyatakan sebagai perbandingan nilai efektid tiap komponen harmonisa dengan nilai efektif komponen fundamentalnya berdasarkan Persamaan (2.13):
19
= x 100%................................................................(2.13). 2.8.3 Pengaruh Harmonisa Arus Terhadap Rugi Lilitan Trafo
)
Rugi lilitan dc( adalah rugi-rugi yang disebabkan oleh distorsi arus pada sisi kumparan primer dan sekunder yang melewati kumparan. Nilai rata-rata arus beban meningkat dikarenakan komponen harmonisa arus, rugi-rugi akan meningkat karenanya.Maka persamaannya sebagai berikut.
.
= - R∑……………………………………………...(2.14) Dimana:
= Rugi lilitan dc kondisi arus harmonisa (W) -R = Rugi lilitan dc kondisi rating arus beban dan frekuensi fundamental (W)
= Arus harmonisa orde ke n(A)
H
= Orde harmonisa ke 1,2,3,…….
= Rating rms arus beban pada frekuensi fundamental (A)
2.8.4 Pengaruh Harmonisa Arus Terhadap Rugi Eddy Current Trafo Rugi-rugi arus pusar (eddy current) transformator dalam spectrum frekuensi tenaga cenderung sebanding dengan kuadrat arus beban dan kuadrat frekuensi. Karakteristik tersebut bahkan dapat menyebabkan rugi-rugi kumparan berlebihan dan bisa mengakibatkan temperature suhu kumparan menjadi tidak normal pada transformator yang menyuplai arus beban nonsinusoidal.Sehingga persamaanya didapat sebagai berikut:
= - R∑ = ℎ[]………………………………………………………(2.15) 20
Dimana :
= Rugi arus eddy kondisi pengaruh arus harmonisa (W) - R = Rugi arus eddy kondisi rating arus beban dan frekuensi fundamental (W)
ℎ
= Arus harmonisa orde ke n (A) = Orde harmonisa ke 1,2,3,…….
2.8.5 Pengaruh Harmonisa Arus Terhadap Rugi Sasar Lain Trafo Rugi-rugi sasar lainnya (other stray losses) pada inti,clamps,dan bagian-bagian structural akan meningkat pada tingkat yang sebanding ke kuadrat arus beban. Berdasarkan riset untuk rugi-rugi sasar lain (Other stray losses) tidak berpengaruh kritis pada belitan trafo type kering( dry type), maka rugi-rugi ini dapat diabaikan atau sama dengan nol.Studi oleh pabrikan dan peneliti lain telah menunjukkan bahwa kerugian arus pusar di bus bar, koneksi dan bagian struktur meningkat, dengan factor eksponen harmonisa 0,8 atau kurang.Namun kerugian ini harus lebih diperhatikan dengan benar pada jenis transformator minyak. Sehingga persamaanya didapat sebagai berikut.
==
I]……………………………………………………(2.16) 0, 8 ∑mx h [ = IR - R
Diamana :
= Rugi sasar lain kondisi pengaruh arus harmonisa (W) = Rugi sasar lain kondisi rating arus beban dan frekuensi fundamental (W)
h
= Arus harmonisa orde ke n(A) = Rating rms arus beban pada frekuensi fundamental (A) = Orde harmonisa ke 1,2,3,…….
21
2.8.6 Faktor Rugi Harmonisa Untuk Arus Pusar Kumparan Menjelaskan suatu hal yang digunakan untuk memnentukan kapasistas dari suatu transformator yang menyuplai beban. adalah factor yang diterapkan pada rugi arus pusar kumparan yang menyebabkan panas akibat pengaruh dari arus beban adalah perbandingan total rugi arus pusar yang diakibatkan harmonisa terhadap rugi arus pusar pada frenuensi tenaga yang tidak mengandung harmonisa. Persamaannya adalah sebagai berikut:
[] ∑ = ∑ ] …………………………………………………….(2.17) [ 2.8.7. Faktor Rugi Harmonisa Untuk Rugi Sasar Lain Pengaruh kenaikan suhu yang disebabkan oleh rugi sasar lain,umumnya tidak dipertimbangkan untuk jenis transformator kering, namun dipertimbangkan pada jenis transformator minyak. Rugi ini memiliki dengan rugi arus pusar dalam transformator. Rugi yang diakibatkan pada hubungan bus bar, bagian struktur trafo, tangki,dan lain-lain, sebanding dengan kuadrat arus beban dan frekuensi harmonisa, persamanya sebagai berikut :
] . [ ∑ − = ∑ ………………………………………………(2.18) [] 2.9.
Prinsip Kerja Trafo Transformator merupakan suatu alat listrik yang termasuk ke dalam klasifikasi mesin listrik static yang berfungsi menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah dan sebaliknya. Atau dapat juga diartikan mengubah tegangan arus bolakbalik dari satu tingkat ke tingkat yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip-prinsip induksi-elektromagnet. Transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Transformator dapat dibedakan atas beberapa klarifikasi,yaitu trafo daya,trafo distribusi dan trafo instrumentasi. Pada pembahasan kali ini pembahasannya ke trafo distribusi . Dimana Transformator distribusi adalah trafo yang memindahkan besaran tegangan yang besarnya di atas 1 MVA, dan umumnya dipakai pada pada saluran transmisi.
22
Transformator digunakan secara luas, untuk bidang tenaga lsitrik ataupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga listrik memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan, misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh. Transformator terdiri atas dua kumparan (primer dan sekunder) yang bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektris namun berhubungan secara magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi (reluctance) rendah. Apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik maka fluks bolak-balik akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibatnya adanya fluks di kumparan primer maka di kumparan primer terjadi induksi (self induction) dan terjadi pula induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari kumparan primer atau disebut sebagai induksi bersama (mutual induction) yang menyebabkan timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder, maka mengalirlah arus sekunder jika rangkaian sekunder dibebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan (secara magnetisasi).
E = -N
∅ Volt ……………………………………….(2.19) Dimana : E = gaya gerak listrik (ggl)Volt N = jumlah lilitan
∅ = perubahan fluks magnet Hal yang harus diperhatikan hanya tegangan listrik bolak-balik yang dapat ditransformasikan oleh transformator, sedangkan dalam bidang elektronika transformator digunakan sebagai gabungan impedansi antara sumber dan beban untuk menghambar arus searah sambil tetap melakukan arus bolak-balik antara rangkain.
2.9.1 Trafo Distribusi Adalah trafo yang digunakan untuk menurunkan tegangan menengah (11,6/20kV) menjadi tegangan rendah (220/380V). Trafo ini
23
tersebar luas di lingkungan masyarakat dan mudah mengenalinya karena biasa dicantol di tiang. Oleh karena itu, biasa juga disebut dengan gardu cantol. Dalam tulisan ini, penulis hanya membahas tentang trafo ini saja.
Gambar 2.5 Trafo Distribusi 3 Fasa
2.9.2 Penyebab Gangguan Trafo 2.9.2.1 Tegangan Lebih Akibat Petir Gangguan ini terjadi akibat sambaran petir yang mengenai kawat phasa, sehingga menimbulkan gelombang berjalan yang merambat melalui kawat phasa tersebut dan menimbulkan gangguan pada trafo. Hal ini dapat terjadi karena arrester yang terpasang tidak berfungsi dengan baik, akibat kerusakanperalatan/pentanahan yang tidak ada. Pada kondisi normal, arrester akan mengalirkan arus bertegangan lebih yang muncul akibat sambaran petir ke tanah. Tetapi apabila terjadi kerusakan pada arrester, arus petir tersebut tidak akan dialirkan ke tanah oleh arrester sehingga mengalir ke trafo. Jika tegangan lebih tersebut lebih besar dari kemampuan isolasi trafo, maka tegangan lebih tersebut akan merusak lilitan trafo dan mengakibatkan hubungan singkat antar lilitan.
24
2.9.2.2 Overload dan Beban Tidak Seimbang Overload terjadi karena beban yang terpasang pada trafo melebihi kapasitas maksimum yang dapat dipikul trafo dimana arus beban melebihi arus beban penuh (full load) dari trafo. Overload akan menyebabkan trafo menjadi panas dan kawat tidak sanggup lagi menahan beban, sehingga timbul panas yang menyebabkan naiknya suhu lilitan tersebut. Kenaikan ini menyebabkan rusaknya isolasi lilitan pada kumparan trafo. 2.9.2.3 Loss Contact Pada Terminal Bushing Gangguan ini terjadi pada bushing trafo yang disebabkan terdapat kelonggaran pada hubungan kawat phasa (kabel schoen) dengan terminal bushing. Hal ini mengakibatkan tidak stabilnya aliran listrik yang diterima oleh trafo distribusi dan dapat juga menimbulkan panas yang dapat menyebabkan kerusakan belitan trafo. 2.9.2.4 Kegagalan Isolasi Minyak Trafo/Packing Bocor Kegagalan isolasi minyak trafo dapat terjadi akibat penurunan kualitas minyak trafo sehingga kekuatan dielektrisnya menurun. Hal ini disebabkan oleh : 1. Packing bocor, sehingga air masuk dan volume minyak trafo berkurang. 2. Karena umur minyak trafo sudah tua.
2.9.7 Metodologi Tentang Life Time Transformator Pada dasarnya perhitungan yang tepat serta management yang baik dari Trafo Distribusi akan meningkatkan keandalan sistem tenaga listrik sehingga kontinuitas pelayanan listrik ke konsumen terjamin. Trafo Distribusi merupakan komponen yang sangat penting dalam mendistribusikan tenaga listrik ke konsumen, jadi ada bebe- rapa faktor yang mempengaruhi keandalan dan lama waktu pakai trafo jaringan distribusi, yaitu : Contoh: Untuk potensi beban 130 KVA, perhitungan rating Trafo Distribusi: Dapat dirumuskan dengan
25
() ……………………………………………………….(2.20) 0,8 0 = 162,5 KVA 0,8 Maka dapat diperoleh rating Trafo Distribusi yang tersedia 160 KVA, grafik berikut memperlihatkan rentangan rating Trafo Distribusi (TD) masih dalam toleransi: 70% s/d 90% pembebanan:
Gambar. 2.6 Grafik rentang rating trafo distribusi
Apabila perhitungan diluar rentangan tersebut dan diluar ra- ting Trafo Distribusi yang tersedia, maka diupayakan penyeimbangan beban-beban yang ada atau pengalihan beberapa beban sampai tercapai rentangan tersebut. Penyebab timbulnya Drop tegangan adalah: Arus beban puncak (Ampere), Tahanan saluran (Ohm), dan Panjang saluran (km). Drop tegangan akan semakin besar jika satu atau lebih dari faktor diatas nilainya besar. Yang dimaksud dengan drop tegangan disini yaitu drop tegangan ujung pada jaringan tegangan rendah (JTR) yaitu tegangan yang jatuh pada saluran JTR yang menyebabkan jatuhnya / turunnya tegangan pada ujung saluran konsumen. Menurut peraturan SPLN (Standard Peraturan Listrik Negara) drop tegangan ujung yang diperbolehkan adalah = 10% dari tegangan
26
nominal sekunder Trafo Distribusi. Persamaan berikutnya dapat dipergunakan untuk menentukan drop tegangan JTR:
Voltage Drop = I.r.L=
– V ujung (volt)
Dimana: I
= arus beban puncak (Ampere)
R
= tahanan penghantar (Ω/km)
L
= panjang saluran(km)
= tegangan pada LVC (volt)
V ujung = tegangan ujung (volt) Dari persamaan diatas terlihat bahwa apabila:
% ………………………………….(2.21) .
1>
Maka berarti drop tegangan > 10%, untuk mengatasi ini dapat dilakukan penyisipan Trafo Distribusi. Hal-hal yang harus diperhatikan dalam transformator Distribusi sisip adalah : - Rating Trafo Distribusi sisip yang dipilih harus memperhitungkan perkembangan beban dilokasi. - Peletakan Trafo Distribusi sisip jarak maksimumnya dari Trafo Distribusi pertama adalah:
% …………………………….(2.2)
Max =
27
2.3
Kerangka Pemikiran Berikut merupakan bagian kerangka pemikiran dari penelitian
MULAI
Studi Literature
Pengambilan Data THD,arus rms,arus puncak,dan tegangan rms dengan menggunakan Power Quality Clamp Merer (Fluke 345) pada transformator distribusi
Apakah data TDD
YA
Dilakukan perhitungan rugi-rugi,kenaikan
arus dan THD
suhu(dengan menggunakan
teganagan melebihi
thermovision),penurunan kapasitas daya akibat
stabdar IEEE 519-
harmonisa pada trafo distribusi.
1992
Setelah itu dicari perhitungan waktu pakai atau life time trafo distribusi.
TIDAK
SELESAI
Gam
Gambar 2.7 Flowchart Kerangka Pemikiran
28
BAB III METODE PENELITIAN
Dalam penulisan penelitian ini ,skripsi ini digunakan adalah dengan metode, kuantitatif . jenis penelitian yang digunakan adalah penelitian deskripstif kualitatif deksriptif kualitatif memiliki tujuan untuk mengungkaplan kejadian atau fakta, keadaan fenomena , variable dan keadaan yang terjadi saat penelitian berlangsung dengan menyuguhkan apa yang sedang terjadi . Kegiatan penelitian ini meliputi pengumpulan data,analisi data,interpretasi data, dan pada akhirnya dirumuskan kesimpulan yang mengacu pada analisis data tersebut, yang menjadi pusat perhatian dalam penelitian untuk adalah pengaruh harmonisa terhadap kemampuan kapasitas daya trafo distribusi yang lokasi penelitian di gardu distribusi PT.PLN(Persero) Area Tanjung Priok. Dalam langkah-langkah selanjutnya akan dipelajari kenaikan suhu yang terjadi pada transformator distribusi sebagai akibat beban yang menimbulkan harmonisa arus. Dalam penelitian ini,data diperoleh dengan menggunakan Peralatan power quality clamp meter (fluke 345) dan thermovision. Power quality clamp meter (fluke 345) untuk mengambil data berupa nilai arus rms,arus puncak,data harmonisa arus,bentuk gelombang sinusoidal arus, tegangan rms. Power quality clamp meter (fluke 345) dikalungkan (diseri) untuk mengambil data yang berhubungan dengan arus sedangakan untuk tegangan dipararelkan. Thermovision untuk mengambil data top oil temperature dan winding hotspot temperature.Setelah mendapatkan data yang dibutuhkan, penulis ingin memaparkan berapa lama waktu pakai dari trafo distribusi akibat adanya distorsi harmonisa
3.1 Analisis Kebutuhan Dalam skripsi ini,dilakukan dengan meneliti kemampuan transformator distribusi terhadap beban non sinusoidal di gardu distribusi PT.PLN (Persero) Area Tanjung Priok.Pengambilan data harmonisa dilakukan dengan menggunakan power quality clamp meter (fluke 345) dan thermovision . Dalam skripsi ini objek yang diteliti adalah harmonisa arus terhadapa kemampuan kapasitas daya transformator distribusi. Dari penelitian ini juga dapat dicari waktu pemakaian trafo distribusi karena adanya dampak penggunaan beban non linear yang mengakibatkan adanya harmonisa .
29
3.2 Perancangan Penelitian Rancanagan penelitian yang digunakn dalam Skripsi ini adalah: 1. Pengamatan Masalah Merumuskan masalah yang ada dengan cara mengamatinya langsung 2. Pengumpulan Data Memperoleh data-data dan keterangan yang diperoleh dengan : a. Studi lapangan (data lapangan), data lapangan diperoleh dengan mengunakan peralatan power quality clamp meter (fluke = 345 ) untuk mengukur nilai arus, tegangan, harmonisa arus, harmonisa tegangan dan thermovision untuk mengukur suhu trafo b. Mencari perhitungan life time Trafo distribusi. c. Studi literature(studi pustaka) yang berkenaan dengan masalah yang dibahas d. Melakukan wawancara dengan pekerja/staff ahli dilapangan
3.3
Teknik Analisis Teknik yang digunakan untuk analisa data dalam skripsi adalah teknik statistic interferensial dengan metode statistic univarian. Teknik Analisi stastistik intereferensial adalah proses pengambilan kesimpulankesimpulan berdasarkan data sampel yang lebih sedikit menjadi kesimpulan yang lebih umum untuk sebuah populasi. Metode yang digunakan adalah statistic univarian,metode statistic univarian adalah analisis data secara serentak dimana data yang diamati hanya memiliki satu variable dependen pada setiap objek yang diamati
3.4
Jadwal Penelitian (Jadwal Kegiatan Penelitian ) Kegiatan Penlitiana dilakukan pada tanggal 05-febuari-2018 sampai dengan 05-Mei-2018 tempat pelaksanaan kegiatan penelitiaan di PT.PLN (Persero) Area Tanjung Priok
30
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap
: Putra Gabriel Imanuel Siahaan
Nama Panggilan
: Putra
Tempat/ Tgl Lahir
: Bekasi 29-10-1996
Fak/Jur
: SI – Teknik Elektro
No. HP
: 081384250439
Agama
: Kristen Protestan
Hobi
: Olahraga
Motto Hidup
: Jadilah orang yang bisa memberikan dampak positif bagi sekitar
E-mail
:
[email protected]
LATAR BELAKANG PENDIDIKAN
(*urutkan dari yang terendah beserta tahun)
NO 1 2 3 4
JENJANG PENDIDIKAN TK Abdi Negara SDN Jatimulya 04 SMPN 55 SMK Mandalahayu II
KOTA/KABUPATEN Bekasi Bekasi Jakarta Bekasi
31
TAHUN 2000-2002 2002-2008 2008-2011 2011-2014
5
STT-PLN
Jakarta
2014-sekarang
PENGALAMAN ORGANISASI
NO NAMA ORGANISASI 1 OSIS 2 Badan Pengurus Harian HME STT-PLN 3 Dewan Perwakilan Mahasiswa STT-PLN
TINGKAT SMP Perguruan Tinggi Perguruan Tinggi
JABATAN Anggota Anggota
TAHUN 2009/2010 2015/2016
Anggota
2016/2017
PELATIHAN YANG PERNAH DIIKUTI
NO NAMA PELATIHAN 1 LKMM-PRA TD 2 PLTHME 3 TRAINING ADVOKASI 4 5
LEMBAGA Perguruan Tinggi Perguruan Tinggi Perguruan Tinggi
32
TAHUN 2014 2014 2015
PERMOHONAN MENGIKUTI SIDANG PROPOSAL SKRIPSI Dengan ini saya, Nama Mahasiswa
: Putra Gabriel Imanuel Siahaan
NIM
: 2014-11-235
Jurusan
: Teknik Elektro
No.HP dan Email
: 081384250439 dan
[email protected]
Mengajukan permohonan untuk mengikuti Sidang Proposal Skirpsi pada Semester Ganjil Tahun Akademik 2016/2107, dimana usulan judul penelitian Skripsi dan usulan dosen pembimbing pertama sebagai berikut. Usulan Judul Skripsi: Area
Pengaruh Harmonisa Pada Trafo Distribusi di PT.PLN(Persero)
Tanjung Priok Terhadap Life Time Transformator Usulan Dosen Pembimbing : Edward Efendi, ST.,M.Sc
Sebagai
bahan
pertimbangan
terlampir
disampaikan
data-data
pendukung
pengambilan mata kuliah Skripsi sebagai berikut : No.
Persyaratan
Memenuhi Syarat *)
1
Telah lulus dengan jumlah 130 sks (rekap nilai terlampir)
Ya
Tidak
2
Telah lulus/mengambil seluruh mata kuliah wajib/pilihan
Ya
Tidak
pendukung skripsi **)
Catatan *) Diisi Oleh Sekretaris Jurusan **) Mata kuliah pendukung Skripsi ditentukan oleh jurusan
Disetujui/Tidak Disetujui
Jakarta, 21 Januari 2018
Mengikuti Sidang Proposal
Diperiksa Oleh Ketua Jurusan,
Nurmiati Pasra, ST.MT
Sekretaris Jurusan,
Syarif Hidayat, S.Si. MT
33
Hormat Saya
Putra Gabriel I S
DAFTAR PUSTAKA
1. Faisal ,muahmad,(2009) “ Analisa Pengaruh Harmonisa Pada Trafo Distribusi Gardu Distribusi PLN Depok”( Tugas Akhir). Jakarta: STT-PLN Jakarta. 2. Christian, Erwin(2017)”Pengaruh Harmonisa Terhadap Kemampuan Kapasitas Daya (kVa) Transformator Distribusi (Tugas Akhir). Jakarta: STT – PLN Jakarta. 3. Sakaja, Fredik Ginting,Surya Tarmizi Kasim (2013)”Pengaruh Harmonisa Terhadap Arus Netral Transformator Distribusi(Aplikasi Pada R.S.U Sari Mutiara Medan)”(Jurnal), Medan: Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatra Utara. 4. Naek ,Christof Halomoan Tobing (2008)”Pengaruh Harmonik Pada Transformator Distribusi”(Jurnal).Depok: Fakultas Teknik Universitas Depok 5. Sentosa,Julius Setiadji,Tabrani Machmudsyah,Yohanes Cipta Wijaya(2015) “ Pengaruh Harmonisa Pada Gardu Trafo Tiang Daya 100 100 kVa di PLN Apj Surabaya Selatan (Jurnal),Surabaya: Universitas Kristen Petra. 6. Suryadi,Aris(2016)”Studi Harmonisa Arus Dan Tegangan Listrik Pada Kampus Politeknik Enjinering Indorama”(Jurnal),Kembang Kuning: Politeknik Enjinering Indorama. 7. Wayan, I Rinas (2012)”Studi Analisis Losses dan Derating Akibat Pengaruh Harmonisa Pada Gardu Transformator Daya”(Jurnal),Bali: Universitas Udayana Bali. 8. Jamaah,Akhmad(2013)”Pengaruh Distorsi Harmonik Terhadap Penurunan Kapasitas Daya Trafo distribusi 3 Fasa 400 kVa di Politeknik Negri Semarang”(Jurnal),Semarang;Politeknik Negeri Semarang
34
