Tugas Ringakasan 2 Pengaruh Ketidakseimbangan Beban Terhadap Arus Netral dan Losses pada Trafo Distribusi oleh Miftah Farid (41407010024)

Pengaruh Ketidakseimbangan Beban Terhadap Arus Netral dan Losses pada Trafo Distribusi


Transformator merupakan suatu alat listrik yang mengubah tegangan arus bolak-balik 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.
Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan hukum Ampere dan hukum Faraday, yaitu: arus
listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus
listrik. Jika pada salah satu kumparan pada trans-formator diberi arus bolak-balik maka jumlah garis gaya magnet berubah-ubah. Akibatnya pada sisi primer terjadi induksi. Sisi sekunder menerima garis gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya berubah-ubah pula. Maka di sisi sekunder juga timbul induksi, akibatnya antara dua ujung terdapat beda tegangan.


PERHITUNGAN ARUS BEBAN PENUH TRANSFORMATOR

Daya transformator bila ditinjau dari sisi tegangan tinggi (primer) dapat dirumuskan sebagai berikut:

S = v3 . V . I
dimana:
S = daya transformator (kVA)
V = tegangan sisi primer transformator (kV)
I = arus jala-jala (A)

Sehingga untuk menghitung arus beban penuh (full load) dapat menggunakan rumus :




dimana:
IFL = arus beban penuh (A)
S = daya transformator (kVA)
V = tegangan sisi sekunder transformator (kV)


Losses (rugi-rugi) Akibat Adanya Arus Netral pada Penghantar Netral Transformator.

Sebagai akibat dari ketidakseimbangan beban antara tiap-tiap fasa pada sisi sekunder trafo (fasa R, fasa S, fasa T) mengalirlah arus di netral trafo. Arus yang mengalir pada penghantar netral trafo ini menyebab-kan losses (rugi-rugi). Losses pada penghantar netral trafo ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

PN = IN2.RN

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 = IG2 . RG

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)

Ketidakseimbangan Beban

Yang dimaksud dengan keadaan seimbang adalah
suatu keadaan di mana :
• Ketiga vector arus atau tegangan harus sama
• Ketiga vekator harus membuat sudut 120O satu sama lain

Sedangkan yang dimaksud dengan keadaan tidak seimbang adalah keadaan di mana salah satu atau kedua syarat keadaan seimbang tidak terpenuhi. Kemungkinan keadaan tidak seimbang ada 3 yaitu:
• 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 vector tidak sama besar dan tidak membentuk sudut sudut 120º satu sama lain


Penyaluran dan susut daya

Misalnya daya sebesar P disalurkan melalui suatu saluran dengan penghantar netral. Apabila pada penyaluran daya ini arus-arus fasa dalam keadaan seimbang, maka besarnya daya dapat dinyatakan sebagai berikut:


P = 3 . [V] . [I] . cos α

dengan:
P = daya pada ujung kirim
V = tegangan pada ujung kirim
cos α = faktor daya

Daya yang sampai ujung terima akan lebih kecil dari P karena terjadi penyusutan dalam saluran.

Jika [I] adalah besaran arus fasa dalam penyaluran daya sebesar P pada keadaan seimbang, maka pada
penyaluran daya yang sama tetapi dengan keadaan tak seimbang besarnya arus-arus fasa dapat dinyatakan dengan koefisien a, b, dan c sebagai berikut :
[IR] = a [I]
[IS] = b [I]
[IT] = c [I]

dengan IR , IS dan IT berturut-turut adalah arus di fasa R, S dan T.

Bila faktor daya di ketiga fasa dianggap sama walaupun besarnya arus berbeda, besarnya daya yang disalurkan dapat dinyatakan sebagai :

P = (a + b + c) . [V] . [I] . cos α

Apabila persamaan daya dan persamaan faktor menyatakan daya yang besarnya sama, maka dari kedua persamaan itu dapat diperoleh persyaratan untuk koefisien a, b, dan c yaitu :

a + b + c = 3

dimana pada keadaan seimbang, nilai a = b = c = 1



Spesifikasi Trafo Tiang adalah sebagai berikut:
Buatan Pabrik : TRAFINDO
Tipe : Outdoor
Daya : 200 kVA
Tegangan Kerja : 21/20,5/20/19,5/19 kV // 400 V
Arus : 6,8 – 359 A
Hubungan : Dyn5
Impedansi : 4%
Trafo : 1x3 phasa

Dilihat dari pengamatan 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.

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 pengamatan, semakin besar ketidakseimbangan beban pada trafo tiang maka arus netral yang mengalir ke tanah (IG) dan losses trafo tiang semakin besar.
Salah satu cara mengatasi losses arus netral adalah dengan membuat sama ukuran kawat netral dan fasa.


DAFTAR PUSTAKA

Abdul Kadir, Distribusi dan Utilisasi Tenaga Listrik, Jakarta: UI - Press, 2000

Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000), Jakarta: Badan Standarisasi Nasional,
2000.

James J.Burke, Power Distribution Engineering– Fundamentals And Applications, New York:
Marcel Dekker Inc., 1994.

Sudaryatno Sudirham, Dr., Pengaruh Ketidak- seimbangan Arus Terhadap Susut Daya pada
Saluran, Bandung: ITB, Tim Pelaksana Kerja- sama PLN-ITB, 1991.

Sulasno, Ir., Teknik Tenaga Listrik, Semarang : Satya Wacana, 1991.

Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, Bandung: ITB, 1991

Abdul Kadir, Transformator, Jakarta: PT. Elex Media Komputindo, 1989.