STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB...

52
STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN MEMPERTIMBANGKAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI HUBUNG BELITAN DELTA-DELTA PADA PENYULANG KATU GARDU INDUK MENGGALA (Skripsi) Oleh MOHAMAD FIKRI IBRAHIM FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2016

Transcript of STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB...

Page 1: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN MEMPERTIMBANGKAN

TRANSFORMATOR DISTRIBUSI HUBUNG BELITAN DELTA-DELTA

PADA PENYULANG KATU GARDU INDUK MENGGALA

(Skripsi)

Oleh

MOHAMAD FIKRI IBRAHIM

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2016

Page 2: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

ABSTRACT

DISTRIBUTION TRANSFORMER WITH DELTA-DELTA WINDINGCONNECTION IN A THREE PHASE POWER FLOW ANALYSIS AT

KATU FEEDER OF MENGGALA SUBSTATION

By

MOHAMAD FIKRI IBRAHIM

Three-phase power flow analysis is required for distribution system planning andoperation. In order to provide accurate power flow analysis, all power systemcomponents must be modeled and utilized in the analysis. One piece of equipmentthat can help to get the power flow studies is transformer, wherein it convert themedium voltage primary side into low voltage on the secondary side fordistribution system. In this work, Delta-Delta three-phase distribution transformeris modeled and applied to an actual distribution feeder. Then it will compare bypower flow in Delta-Wye in distribution system.

In this work, the model of transformer used by two case, 21 bus system case andthen will applied at Katu Feeder of Menggala Substation case. Simulation on theactual feeder shows that no significant difference in both voltage profile andlosses compared with different winding connections. However, both active andreactive power losses are observed to be less than delta-wye winding connection.Voltage magnitude at all nodes is shown to be similar to the delta-wyetransformer. Comparison with ETAP shows that the developed model to be quiteaccurate as it shows to produce insignificant difference from those of ETAP.

Keywords : Power Flow, Delta-Delta Transformer, Delta-Wye Transformer,Voltage Magnitude, Active Power, Reactive Power.

Page 3: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

ABSTRAK

STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN MEMPERTIMBANGKANTRANSFORMATOR DISTRIBUSI HUBUNG BELITAN DELTA-DELTA

PADA PENYULANG KATU GARDU INDUK MENGGALA

Oleh

MOHAMAD FIKRI IBRAHIM

Studi aliran daya berfungsi untuk memberikan informasi mengenai aliran dayaberupa daya aktif dan daya reaktif serta tegangan pada suatu sistem tenaga listrik.Salah satu peralatan yang bisa membantu mendapatkan hasil studi aliran dayayaitu Transformator, dimana pada sistem distribusi transformator bertujuan untukmenkonversi tegangan menengah di sisi primer menjadi tegangan rendah pada sisisekunder. Pada umumnya sistem distribusi menggunakan transformator hubungDelta-Wye. Namun pada tugas akhir ini mengusulkan pemodelan sistem denganmenggunakan transformator Delta-Delta dan dibandingkan dengan sistem denganpenggunaan transformator Delta-Wye.

Pemodelan yang dikembangkan pada tugas akhir ini akan diujikan pada kasussederhana sistem 21 bus dan selanjutnya akan diujikan pada Penyulang KatuGardu Induk Menggala. Kemudian hasil perhitungan dari model yangdikembangkan ini kemudian dibandingkan dengan program ETAP. Hasil yangdiperoleh menunjukkan perubahan magnitude tegangan setiap fasa sebandingdengan kenaikan dan penurunan besar sudut tegangan untuk kedua kondisipenempatan hubung belitan Delta-Delta dan Delta-Wye. Diperoleh rugi-rugi dayaaktif pada kondisi penempatan hubung belitan Delta-Delta lebih kecil dari Delta-Wye. Sedangkan rugi-rugi daya reaktif pada kondisi penempatan hubung belitanDelta-Delta lebih kecil dari penempatan hubung belitan Delta-Wye.

Kata Kunci : Aliran Daya, Transformator Hubung belitan Delta-Delta,Transformator Hubung Belitan Delta-Wye, Magnitude Tegangan, Daya Aktif,Daya Reaktif.

Page 4: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN MEMPERTIMBANGKAN

TRANSFORMATOR DISTRIBUSI HUBUNG BELITAN DELTA-DELTA

PADA PENYULANG KATU GARDU INDUK MENGGALA

Oleh

MOHAMAD FIKRI IBRAHIM

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2016

Page 5: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang
Page 6: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang
Page 7: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang
Page 8: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Kota Tangerang pada tanggal 10 Juli

1993. Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara

dari pasangan Bapak Ika Warman. dan Ibu Eli Hernaningsih.

Riwayat pendidikan penulis yaitu TK Trisula, Kota Tangerang, pada tahun 1998

hingga tahun 1999, SDN Sukasari 4 Kota Tangerang, pada tahun 1999 hingga

tahun 2005, SMPN 1 Kota Tangerang pada tahun 2005 hingga tahun 2008, dan

SMAN 1 Kota Tangerang pada tahun 2008 hingga tahun 2011.

Penulis menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro, Universitas Lampung, pada

tahun 2011 melalui Ujian Tertulis SNMPTN. Selama menjadi mahasiswa, penulis

berkesempatan menjadi asisten praktikum Transmisi Daya Listrik, dan Analisa

Sistem Tenaga. Penulis juga pernah menjabat menjadi Sekertaris Departemen

Sosial dan Ekonomi Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (Himatro) Unila

Periode 2012 – 2013. Penulis terdaftar sebagai staff ahli Kementrian Hukum dan

Administrasi Negara di BEM Universitas. Lalu penulis dipercayai menjadi

Sekertaris Umum Himatro Periode 2013 – 2014. Penulis melaksanakan kerja

praktik di PT PLN (Persero) Area Kebon Jeruk pada Februari –Maret 2015dan

mengambil judul “ Perlengkapan Hubung Bagi Tegangan Menengah (PHB-TM)

Gardu Distribusi di PT PLN (Persero) Distribusi Jakarta Raya dan Tangerang

Area Kebon Jeruk”.

Page 9: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

Karya ini kupersembahkan untuk

Kedua Orangtuaku Tercinta

Ika Warman dan Eli Hernaningsih

Adik – Adikku Tersayang

Achmad Samsul Huda Ibrahim

Firda Aginas Ibrahim

Keluarga Besar, Dosen, Teman, dan Almamater.

Page 10: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

MOTTO

“Karena Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.

Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.”

( Al-Quran, Surat Al – Insyirah, 94 : 5 – 6 )

Bekerjalah engkau seolah-olah engkau hidup selamanya, beribadahlah engkau seakan

engkau akan mati esok hari.”

(HR. Al Baihaqi)

“Apabila manusia telah meninggal dunia maka terputuslah semua amalannya kecuali

tiga amalan : shadaqah jariyah, ilmu yang bermanfaat,

dan anak sholih yang mendoakan dia.”

( HR. Muslim )

“Ilmu itu lebih baik daripada harta. Ilmu menjaga engkau dan engkau menjaga harta.

Ilmu itu penghukum (hakim) dan harta terhukum. Harta itu kurang apabila

dibelanjakan tapi ilmu bertambah bila dibelanjakan.”

( Ali bin Abi Talib RA )

“Jangan pernah menunggu waktu yang tepat untuk melakukan suatu kebaikan,

karena waktu tidak pernah tepat bagi mereka yang menunggu.”

( Mohamad Fikri Ibrahim, S.T. )

Page 11: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

SANWACANA

Segala puji bagi Allah SWT atas nikmat kesehatan dan kesempatan yang

diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian Tugas

Akhir ini. Sholawat serta salam selalu penulis haturkan kepada Nabi Muhammad

SAW sebagai suri teladan bagi umat manusia.

Tugas Akhir dengan judul “Studi Aliran Daya Tiga Fasa dengan

Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada

Penyulang Katu Gardu Induk Menggala.” ini merupakan salah satu syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik,

Universitas Lampung.

Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik,

Universitas Lampung.

2. Bapak Dr. Ing Ardian Ulvan, S.T., M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro,

Universitas Lampung..

3. Bapak Herri Gusmedi, S.T., M.T. selaku Pembimbing Utama yang selalu

memberikan bimbingan, arahan, dan pandangan hidup kepada penulis di setiap

kesempatan dengan baik dan ramah.

Page 12: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

4. Bapak Dr. Eng. Lukmanul Hakim, S.T., M.Sc. selaku Pembimbing

Pendamping yang telah memberikan bimbingan, arahan dan nasehat kepada

penulis dengan baik dan ramah.

5. Bapak Osea Zebua, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

kritik yang membangun serta saran yang sangat baik kepada penulis dalam

mengerjakan skripsi ini.

6. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Elektro yang telah memberikan ilmu yang

bermanfaat, wawasan, dan pengalaman yang sangat berarti bagi penulis.

7. Segenap Staff di Jurusan Teknik Elektro dan Fakultas Teknik yang telah

membantu penulis dalam hal administrasi terutama Mbak Dian Rustiningsih.

8. Kedua Orang tuaku tercinta, Bapak Ika Warman dan Ibu Eli Hernaningsih,

serta Adik-adikku tersayang, Achmad Samsul Huda Ibrahim dan Firda

Aginas Ibrahim atas kasih sayang, cinta, motivasi, dukungan moril, serta doa

yang selalu diberikan kepada penulis.

9. Kedua nenek tercinta, Ajong Siti Nursiah dan Mbah Komariah yang tak

henti-hentinya memberikan doa dan kasih sayangnya kepada penulis.

10. Keluarga kedua di perantauan, Ajong, Bi Wati, Mang Yugus, Jenk Ayu,

Anca, dan Adil yang selalu memberikan dorongan serta semangat untuk dapat

segera menyelesaikan tugas akhir ini.

11. Seluruh keluarga besar Ibrahim’s Family dan Kokom’s Family, yang telah

memberi dukungan, memberi saran dan mendoakan penulis sehingga dapat

menyelesaikan tugas akhir ini.

12. Segenap Penghuni Laboratorium Sistem Tenaga Elektrik, Mas Rahman, Ka

Abe, Ka Agung, Ka Aji, Bro Afrizal, Bro Seto, Edi, Ucup, Yoga, Andi dan

Page 13: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

rekan – rekan Tim PLP (Pak Lukman Project) yaitu Rani, Gusmau, Fanny,

Richard, Alex, Bro Binsar, Ka Rifqi, Kak Taufik, Riza dan Chandra Ucok.

13. Partner setia dalam suka dan duka, Trifani Taurusiana Prihantini yang telah

menyempatkan untuk berbagi waktu, memberi perhatian serta kasihnya

kepada penulis.

14. Teamwork Partner in Crime, Rani Kusuma Dewi, Fanny Simatupang,

Richard Manuel yang selalu bersama dalam kondisi apapun dalam

penyelesaian tugas akhir.

15. Keluarga Besar Elevengineer Aditya RE, Adit Jawir, Adit Galau, Agi 23, Aji,

Alex, Queen Alin, Anang, Andi, Andreas, Annida, Iwan, (Alm) Arief,

Arrosyiq, Choi, Darma, Deden, Denny, Dirya, Iyon, Edi, Eza, Fadil, Fanny

Tedjo, Faris, Fenti, Farid, Havif, Pras, Najib, Habib, Bang Petrus, Rei,

Gusmau, Gata, Cenuy, Pinul, Umi Yunita, Rina, Ryan, Grienda, Frian, Hajar,

Hajri, Rani Paidjo, Rejani, Rere, Restu, Randi, Jul, Bastian, Oka, Mariyo,

Jerry, Rejani, Penceng, Sigit, Yoga, Yazir, Imam, Made, Richard dan Frisky.

16. Aliansi Penghuni Lab. bawah, Lab. Konversi Habib Sutriharjo, Apriwan

Rizki, Aditya Hartanto, Denny Firmansyah, Rejani Erwanda, Guntur Nanda,

serta Lab. TTT Yeremia Luhur, Andreas, Mariyo, Najib Amaro, dan Hajri

atas kebersamaannya menjaga keamanan Lantai dasar Lab.

17. KKN Sumber Jaya Crew Mba Rini, Iyon, Dimas, Rendi, Faris, Anissa, Diah,

Vevi, Kiki yang setia susah bersama saat KKN hingga kini, dan nanti.

18. Wain Team a.k.a Kapan Kita Kemana Project, Darboss, Rere, Rejani, Jul,

Frian, Iwan yang memberikan suasana berbeda pada bagian hunting session

dan refreshing.

Page 14: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

19. Temen-Temen best of the best, Habibbizm Habib, Dirya, Pras, Adit, Agi,

Iwan, Rei, Gusmau, dan Denny yang telah mengajarkan bagaimana arti

pertemanan sesungguhnya.

20. Semua Pihak yang membantu penulis menyelesaikan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini.

Penulis mengharapkan kritik dan saran konstruktif dari semua pihak demi

kemajuan bersama. Penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Bandar Lampung, 22 Agustus 2016

Penulis

Page 15: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ......................................................................................................xiii

DAFTAR GAMBAR ...........................................................................................xv

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ............................................................................................. 1

1.2. Tujuan .......................................................................................................... 3

1.3. Perumusan Masalah ..................................................................................... 3

1.4. Batasan Masalah .......................................................................................... 3

1.5. Manfaat ........................................................................................................ 4

1.6. Hipotesis ...................................................................................................... 4

1.7. Sistematika Penulisan .................................................................................. 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sistem Tenaga Listrik .................................................................................. 6

2.2. Studi Aliran Daya ........................................................................................ 8

2.3. Transformator .............................................................................................. 9

2.4. Hubungan Belitan Transformator 3 Fasa ................................................... 12

2.5. Hubung Delta-Delta .................................................................................. 14

2.6. Daya dan Segitiga Daya.............................................................................. 16

2.7. Vektor Grup Transformator ....................................................................... 17

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat ..................................................................................... 19

Page 16: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

2

3.2. Alat dan Bahan ........................................................................................... 19

3.3. Tahap Penelitian ........................................................................................ 20

3.4. Diagram Alir Penelitian ............................................................................. 22

3.5. Langkah - langkah Perhitungan Program .................................................. 23

3.6. Diagram Alir Program ............................................................................... 28

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Sistem Distribusi pada Penyulang Katu GI Menggala .............................. 29

4.2. Skenario Simulasi ...................................................................................... 30

4.3. Hasil Simulasi dan Analisa ........................................................................ 30

4.3.1. Simulasi Sistem 21 Bus .................................................................... 31

4.3.2. Simulasi dengan Penyulang Katu GI Menggala ............................... 48

BAB V KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan ................................................................................................ 77

5.2. Saran .......................................................................................................... 78

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A

LAMPIRAN B

Page 17: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

3

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram Satu Garis Sistem Tenaga Listrik .................................... 7

Gambar 2.2. Bentuk Umum Transformator ...................................................... 10

Gambar 2.3. Transformator 3 Fasa ................................................................... 12

Gambar 2.4. Hubung Belitan Bintang (Wye Connection) ................................. 13

Gambar 2.5. Hubung Belitan Delta (Delta Connection) .................................. 14

Gambar 2.6. Hubung Belitan Delta-Delta ........................................................ 15

Gambar 2.7. Segitiga Daya Listrik .................................................................... 16

Gambar 2.8. Vektor Grup Transformator ......................................................... 18

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ............................................................... 22

Gambar 3.2 Diagram Alir Program .................................................................. 28

Gambar 4.1. Grafik Profil Tegangan Fasa A (L-L) penggunaan transformator

hubung Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21

bus ................................................................................................ 31

Gambar 4.2. Grafik Profil Tegangan Fasa B (L-L) penggunaan transformator

hubung Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21

bus ................................................................................................ 32

Gambar 4.3. Grafik Profil Tegangan Fasa C (L-L) penggunaan transformator

hubung Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21

bus ................................................................................................ 33

Gambar 4.4. Grafik Sudut Fasa A (L-L) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21 bus ...... 34

Page 18: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

4

Gambar 4.5. Grafik Sudut Fasa B (L-L) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21 bus ...... 36

Gambar 4.6. Grafik Sudut Fasa C (L-L) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21 bus ...... 37

Gambar 4.7. Grafik Profil Tegangan Fasa A (L-N) penggunaan transformator

hubung Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21

bus ................................................................................................ 38

Gambar 4.8. Grafik Profil Tegangan Fasa B (L-N) penggunaan transformator

hubung Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21

bus ................................................................................................ 39

Gambar 4.9. Grafik Profil Tegangan Fasa C (L-N) penggunaan transformator

hubung Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21

bus ................................................................................................ 40

Gambar 4.10. Grafik Sudut Fasa A (L-N) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21 bus ...... 41

Gambar 4.11. Grafik Sudut Fasa B (L-N) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21 bus ...... 43

Gambar 4.12. Grafik Sudut Fasa C (L-N) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21 bus ...... 44

Gambar 4.13. Grafik Daya Aktif (MW) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21 bus ...... 45

Gambar 4.14. Grafik Daya Reaktif (MVar) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye sistem 21 bus ...... 46

Page 19: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

5

Gambar 4.15. Grafik Profil Tegangan Fasa A (L-L) penggunaan transformator

hubung Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang

Katu GI Menggala ........................................................................ 49

Gambar 4.16. Grafik Profil Tegangan Fasa B (L-L) penggunaan transformator

hubung Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang

Katu GI Menggala ........................................................................ 51

Gambar 4.17. Grafik Profil Tegangan Fasa C (L-L) penggunaan transformator

hubung Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang

Katu GI Menggala......................................................................... 53

Gambar 4.18. Grafik Sudut Fasa A (L-L) peggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang Katu

GI Menggala ................................................................................. 55

Gambar 4.19. Grafik Sudut Fasa B (L-L) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang Katu

GI Menggala ................................................................................. 57

Gambar 4.20. Grafik Sudut Fasa C (L-L) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang Katu

GI Menggala ................................................................................. 59

Gambar 4.21. Grafik Profil Tegangan Fasa A (L-N) penggunaan transformator

hubung Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang

Katu GI Menggala ........................................................................ 61

Gambar 4.22. Grafik Profil Tegangan Fasa B (L-N) penggunaan transformator

hubung Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang

Katu GI Menggala ........................................................................ 63

Page 20: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

6

Gambar 4.23. Grafik Profil Tegangan Fasa C (L-N) penggunaan transformator

hubung Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang

Katu GI Menggala ........................................................................ 65

Gambar 4.24. Grafik sudut fasa A (L-N) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang Katu

GI Menggala ................................................................................. 67

Gambar 4.25. Grafik sudut fasa B (L-N) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang Katu

GI Menggala ................................................................................. 69

Gambar 4.26. Grafik sudut fasa C (L-N) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang Katu

GI Menggala ................................................................................. 71

Gambar 4.27. Grafik Daya Aktif (MW) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang Katu

GI Menggala ................................................................................. 73

Gambar 4.28. Grafik Daya Reaktif (Mvar) penggunaan transformator hubung

Delta-Delta dengan transformator Delta-Wye Penyulang Katu

GI Menggala ................................................................................. 75

Page 21: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

1

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Energi listrik merupakan salah satu faktor penting bagi penunjang kehidupan.

Energi listrik merupakan catu daya untuk penerangan dan sumber peralatan-

peralatan elektronik. Bahkan untuk menopang aktifitas, energi listrik

merupakan elemen terpenting yang harus ada untuk berlangsungnya kegiatan

baik di pabrik, perumahan maupun perkantoran.

Sistem ditribusi tenaga listrik merupakan bagian dari sistem tenaga listrik

yang berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik

hingga sampai ke konsumen. Pada sistem distribusi, terjadi konversi energi

listrik dari 20 kV menjadi tegangan rendah sebesar 220/380 Volt dan

selanjutnya akan disalurkan oleh saluran distribusi sekunder ke konsumen.

Pada umumnya sistem distribusi energi listrik di Indonesia menggunakan

transformator hubung belitan Delta-Wye. Ketidakstabilan tegangan umumnya

terjadi karena jarak tempuh yang jauh dari pembangkit ke konsumen dan

menimbulkan rugi-rugi penghantar. Ketidakstabilan tegangan juga akan

berdampak pada ketidakstabilan sistem tenaga secara keseluruhan terutama

pada kemampuan transfer daya dari pembangkit hingga sampai konsumen.

Page 22: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

2

Studi aliran daya berfungsi untuk memberikan informasi mengenai aliran

daya berupa daya aktif dan daya reaktif serta tegangan pada suatu sistem

tenaga listrik. Studi aliran daya diperlukan dalam perencanaan sistem tenaga

listik dan menentukan operasi terbaik pada jaringan yang sudah ada. Dengan

studi aliran daya, kita dapat mengetahui besarnya daya aktif dan daya reaktif

yang mengalir pada sistem.

Transformator merupakan merupakan salah satu peralatan tegangan yang

berfungsi untuk menaikkan tegangan dan menurunkan tegangan keluaran

pada sistem pendistribusian energi listrik. Pada umumnya, sistem distribusi di

Indonesia menggunakan transformator dengan hubung belitan Delta-Wye.

Namun di penelitian kali ini akan dianalisa bagaimana saat suatu sistem

menggunakan transformator dengan hubung belitan Delta-Delta untuk fasa

line to line dan line to netral.

Pada tugas akhir ini, penulis akan membuat simulasi aliran daya tiga fasa

dengan penempatan Transformator Delta-Delta verktor grup 1 sebesar 30

derajat pada sistem distribusi sederhana dan pada penyulang Katu GI

Menggala. Adapun dalam penyelesaian tugas akhir ini, software yang

digunakan adalah ETAP 12.6. Pada analisis tugas akhir ini akan dibahas

bagaimana hasil daya aktif dan daya reaktif, tegangan magnitude perfasanya,

sudut yang dihasilkan serta daya aktif dan daya reaktif dari penggunaan

transformator jenis hubung belitan Delta-Delta dan jenis hubung belitan

Delta-Wye.

Page 23: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

3

1.2. Tujuan

Tujuan tugas akhir ini, yaitu :

1. Untuk mengetahui dan membuat sebuah simulasi aliran daya tiga fasa tak

seimbang dengan menggunakan software ETAP 12.6 dengan penempatan

transformator hubung belitan Delta-Delta.

2. Untuk mengetahui pengaruh hubung belitan Delta-Delta pada saluran

distribusi penyulang Katu GI Menggala pada nilai tegangan magnitude,

sudut tegangan serta daya aktif dan daya reaktifnya.

1.3. Perumusan Masalah

Perumusan masalah pada tugas akhir ini, yaitu umumnya saluran distribusi

tenaga listrik menggunakan konfigurasi hubung belitan Delta-Wye, di sini

akan diuji coba dan dianalisi saat menggunakan transformator Delta-Delta

pada suatu sistem untuk mengetahui pengaruh penggunaan transformator

hubung belitan Delta-Delta dan untuk melihat hasil aliran daya pada suatu

sistem.

1.4. Batasan Masalah

Batasan masalah pada tugas akhir ini, yaitu :

1. Penelitian ini hanya membahas tentang aliran daya yang mengalir di

pemodelan Transformator hubung Delta-Delta dan hubung Delta-Wye

pada sistem jaringan distribusi.

Page 24: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

4

2. Penelitian ini membahas hasil analisa saat penggunaan Transformator

hubung belitan Delta-Delta pada sistem.

3. Tidak membahas gangguan yang terjadi di sistem tenaga.

1.5. Manfaat

Manfaat dari tugas akhir ini, yaitu:

1. Dapat memberikan informasi aliran daya tiga fasa tak seimbang pada suatu

sistem distribusi.

2. Dapat membantu memahami lebih dalam tentang studi aliran daya yang

telah didapat diperkuliahan dan di praktikum.

3. Dapat dipelajari dan dikembangkan oleh mahasiswa lain agar dapat lebih

disempurnakan.

1.6. Hipotesis

Dengan program yang akan dibuat ini, akan dapat terlihat perbedaan antara

sistem dengan pengguanaan Transformator Delta-Delta dengan sistem

dengan penggunaan transformator hubung Delta-Wye. Dari penelitian ini

akan didapatkan nilai tegangan magnitude, sudut tegangan dan nilai daya

aktif serta daya reaktif yang mengalir pada suatu sistem. Serta bagaimana

pengaruh penempatan transformator hubung Delta-Delta pada suatu sistem

dari segi daya aktif dan daya reaktifnya.

Page 25: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

5

1.7. Sistematika Penulisan

Laporan akhir ini dibagi menjadi lima bab, dengan sistematika penulisan

sebagai berikut :

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang, masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian,

perumusan masalah, batasan masalah, hipotesis, dan sistematika penulisan.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi tentang teori-teori pendukung dari berbagai sumber ilmiah yang

digunakan dalam penulisan laporan tugas akhir ini.

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tentang waktu dan tempat penelitian berlangsung, alat dan

bahan yang digunakan, metode penelitian yang digunakan, serta pelaksanaan

dan pengamatan penelitian.

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang hasil dan pembahasan dari tugas akhir ini.

BAB V. KESIMPULAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan yang dapat diambil dari tugas akhir ini.

Page 26: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

6

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sistem Tenaga Listrik

Suatu rancangan sistem tenaga listrik (Power System Energy) umumnya

terdiri dari tiga komponen utama, yaitu : sistem pembangkitan, sistem

transmisi, serta sistem distribusi. Ketiganya memiliki peranan yang penting

dalam pendistribusian tenaga listrik. Untuk dapat menyalurkan energi listrik

kosumen perlu melewati tahap pendistribusian energi listrik dengan baik.

Pada sistem distribusi terjadi pengkonversian energi listrik tegangan

menengah sebesar 20 kV menjadi tegangan rendah disisi sekundernya, yaitu

sebesar 220/380 Volt. Selanjutnya disalurkan oleh saluran distribusi sekunder

kepada pelanggan listrik atau konsumen.

Komponen-komponen dasar yang membentuk suatu sistem tenaga listik

terdiri atas generator, transformator, saluran transmisi dan beban (load).

Untuk menganalisa suatu sistem tenaga listrik, digunakan suatu pemodelan

sistem tenaga yang bertujuan untuk mewakili setiap komponen yang terdapat

dalam sistem tersebut. Umumnya pemodelan tersebut berbentuk diagram satu

garis (One Line Diagram). Diagram satu garis menggambarkan sebuah sistem

dalam bentuk yang sederhana. Terlihat pada Gambar 2.1 berikut merupakan

suatu bentuk pemodelan sederhana yang mewakili suatu sistem tenaga listrik.

Page 27: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

7

Gambar 2.1 Diagram Satu Garis Sistem Tenaga Listrik[1]

Pada pusat pembangkit, terdapat generator dan transformator step up dimana

fungsi generator disini adalah untuk mengkonversi energi mekanik yang

dihasilkan oleh turbin menjadi energi listrik. Setelah itu sebelum dikirimkan

menuju pusat-pusat beban melalui saluran transmisi, tegangan dinaikkan

menggunakan transformator Step-Up. Penggunaan transformator Step-Up

tersebut tidak lain untuk mengurangi jumlah arus yang mengalir pada saluran

transmisi. Dan dengan demikian saluran transmisi bertegangan tinggi akan

membawa aliran arus yang rendah sehingga akan mengurangi rugi-rugi daya

transmisi.

Saat energi listrik yang didistribusikan melalui saluran transmisi tersebut

mencapai pusat beban, tegangan lalu akan diturunkan lagi menggunakan

transformator Step-Down. Transformator itu terdapat pada gardu induk

distribusi dan mengubah tegangan menjadai tegangan menengah maupun

tegangan rendah yang selanjutnya akan disalurkan melalui saluran distribusi

menuju pusat beban.

Page 28: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

8

Berdasarkan pada kondisi aktual pada sistem distribusi, jenis bus dapat

diklasifikasikan kedalam tiga jenis, yaitu PV Bus, PQ Bus, dan Slack Bus.

Pada umumnya, bus yang terhubung langsung dengan generator adalah PV

Bus, sedangkan PQ Bus merupakan beban yang terhubung pada jaringan

distribusi, serta Slack Bus merupakan bus referensi yang berfungsi untuk

memberi keseimbangan pada sistem distribusi yang umumnya adalah berupa

gardu induk.

2.2. Studi Aliran Daya

Studi aliran merupakan suatu analisa mengenai kinerja suatu sistem dan aliran

daya yang terjadi pada sistem tersebut baik berupa daya nyata dan daya

reaktif di keadaan tertentu pada saat sistem bekerja tunak (steady state).

Informasi yang didapatkan juga dapat berupa beban pada saluran, tegangan di

setiap lokasi untuk evaluasi kinerja suatu sistem tenaga sehingga didapatkan

daya nyata (real power) dan daya reaktif (reavtive power) di berbagai titik

pada operasi normal. Untuk performansi sistem pendistribusian daya dan

untuk menguji keefektifan perubahan yang sudah direncanakan pada suatu

sistem pada tahap perencanaan, sangat penting untuk dilakukan analisis aliran

daya.

Dalam penyelesaian aliran daya, dapat diselesaikan dengan beberapa metode,

yaitu diantaranya : Metode Newton-Raphson, Metode Gauss-Seidel, dan

Metode Fast-Decoupled. Perbedaan dari ketiganya terletak pada tingkat

kecepatan konvergensinya dan jumlah iterasi pada saat program dijalankan.

Page 29: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

9

Metode yang paling umum digunakan dalam kasus ini adalah metode

Newton-Raphson.

Metode Newton-Raphson memiliki karakteristik konvergensi lebih cepat.

Selain itu, jumlah iterasi yang digunakan lebih sedikit dengan waktu yang

lebih cepat. Sedangkan metode Gauss Seidel membutuhkan lebih banyak

iterasi dan akan semakin bertambah sesuai dengan semakin besarnya sebuah

sistem[2].

2.3. Transformator

Pada sistem pendistribusian sistem tenaga diperlukanlah suatu peralatan yang

bertujuan untuk menaikkan dan menurunkan tegangan sesuai dengan

kebutuhan. Untuk mengatasi hal tersebut, maka peralatan yang digunakan

adalah transformator yang terbagi menjadi dua jenis, yaitu: Transformator

Step-Up yang dapat menaikkan tegangan dan Transformator Step-Down

untuk menurunkan tegangan.

Pada Gambar 2.2 ini merupakan gambaran umum tentang transformator

dimana terdapat bagian-bagian yang membentuknya. Pada transformator

terdapat dua sisi, yaitu sisi primer atau masukan terdapat sisi sekunder

dimana sisi tersebut merupakan sisi keluaran trafo. Pada trafo Step-Up, sisi

jumlah belitan disisi primer lebih banyak daripada jumlah belitan disisi

sekunder. Demikian pula sebaliknya, pada trafo Step-Down belitan disisi

sekunder jumlahnya lebih banyak dari sisi primernya.

Page 30: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

10

Gambar 2.2 Bentuk Umum Transformator

Bagian inti besi berfungsi sebagai lintasan jalan fluks yang ditimbulkan oleh

arus listrik melalui kumparan. Inti besi terbuat dari lempengan besi tipis

berisolasi tujuannya untuk mengurangi panas (rugi-rugi besi) akibat dari Eddy

Current. Pada trafo terdapat kumparan yang terbentuk oleh beberapa lilitan

kawat berisolasi. Kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti besi maupun

terhadap kumparan lain dengan bahan isolasi padat (karton, pertinax, dan

lain-lain). Fungsi utama dari kumparan adalah sebagai alat transformasi

tegangan dan arus.

Pada dasarnya prinsip kerja transformator berkerja berdasarkan prinsip

induksi elektromagnetik. Saat kumparan primer dihubungkan dengan sumber

tegangan bolak-balik, maka akan menyebabkan medan magnet yang berubah-

ubah pada kumparan primer. Dimana tegangan masukan bolak-balik yang

membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua

bersambung dengan lilitan sekunder. Medan magnet yang berubah diperkuat

oleh inti besi, lalu dihantarkan oleh inti besi menuju kumparan sekunder,

sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder timbul gaya gerak listrik (ggl)

Page 31: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

11

induksi. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan

dilimpahkan ke lilitan sekunder.

Dalam sebuah sistem tenaga, penaikan dan penurunan tegangan tegangan

dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :

a. Menggunakan tiga unit transformator satu fasa.

b. Menggunakan satu unit transformator tiga fasa.

Untuk penyaluran dengan besar daya yang sama, penggunaan transformator

tiga fasa akan bekerja lebih ringan dan lebih efisien dibandingkan

menggunakan tiga buah transformator satu fasa. Namun, penerapan tiga buah

transformator satu fasa juga memiliki beberapa kelebihan, misalnya saat

beban dapat dilayani dengan dua unit saja, unit ketiga dapat ditambahkan saat

penambahan beban terjadi. Selain itu, saat terjadi kerusakan pada salah satu

unit tidak mengharuskan untuk memutus seluruh penyaluran daya.

Transformator tiga fasa dapat dipasang dengan tiga buah rangkaian satu fasa

atau satu buah saluran tiga fasa. Pada Gambar 2.3 merupakan gambar

rangkain transformator tiga fasa dengan tiga buah transformator satu fasa

dalam konstruksi pemasangannya. Dapat dilihat pada gambar bahwa masing-

masing transformator menopang beban dari fasa yang berbeda beda.

Page 32: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

12

Gambar 2.3 Transformator 3 Fasa

2.4. Hubung Belitan Transformator 3 Fasa

Untuk menyalurkan tenaga pada sistem 3 fasa, dibutuhkan suatu hubung

belitan yang dapat membedakan masing-masing fasanya. Terdapat dua jenis

hubung belitan yang membentuk suatu rangkaian sistem, yaitu sebagai

berikut :

a. Hubung Bintang (Wye Connection)

Hubung jenis ini merupakan suatu jenis hubung belitan yang terbentuk

dimana ujung dan akhir belitan disatukan. Hal tersebut menyebabkan terdapat

titik netral, yaitu titik tempat penyatuan dari ujung-ujung belitan tersebut.

Maka didapatkan pula arus transformator tiga fasa dengan kumparan yang

dihubungkan bintang dengan nilai berbeda 120o untuk tiap belitannya.

Gambar 2.4 merupakan gambar rangkaian hubung belitan Wye. Pada gambar

tersebut menyatakan bahwa :

Arus (I) line = Arus (I) Fasa

VRS = VR – VS

= VR√3

Page 33: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

13

Gambar 2.4 Hubung Belitan Bintang (Wye Connection)

b. Hubung Belitan Delta (Delta Connection)

Pada hubung belitan jenis ini cara penyambungannya adalah dengan

menghubungkan pangkal belitan fasa sebelumnya dengan ujung belitan fasa

setelahnya. Lalu pada ujung fasa ketiga dihubungkan dengan pangkal fasa

pertama. Hubung Delta umumnya diketahui karena bentuknya yang

menyerupai segitiga. Umumnya hubung jenis ini digunakan pada beban

motor di industri-industri.

Terlihat jelas bentuk hubung belitan delta pada Gambar 2.5 di bawah ini.

Pada hubung belitan jenis ini, terdapat perbedaan tegangan antara fasanya

yaitu sebesar 120 derajat. Nilai arus tiap fasanya pun berbeda 120 derajat.

Besarnya arus tiap fasa pada konfigurasi Delta adalah arus saluran (I) dibagi

akar tiga, sedangkan nilai tegangan tiap fasa sama dengan tegangan antar

salurannya.

Page 34: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

14

Gambar 2.5 Hubung Belitan Delta (Delta Connection)

Seperti yang diketahui bahwa transformator terdiri dari dua sisi, yaitu sisi

primer dan sisi sekunder. Maka dari itu terdapat beberapa konfigurasi hubung

belitan transformator yang dapat menghubungkan kedua sisi tersebut, yaitu :

1. Hubung Y – Y

2. Hubung Y – D

3. Hubung D – Y

4. Hubung D – D

2.5. Hubung Delta-Delta

Transformator dengan hubung belitan Delta memiliki tiga buah kumparan

yang saling terhubung satu sama lain dan membentuk sebuah segitiga.

Hubung belitan jenis ini menyatakan bahwa pada sisi primer dan sekunder

keduanya dipasang dengan hubung Delta. Pada Gambar 2.6 menunjukkan

hubung belitan Delta-Delta.

Page 35: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

15

Gambar 2.6 Hubung Belitan Delta-Delta

Ada beberapa kelebihan yang terdapat pada transformator dengan hubung

belitan jenis ini, yaitu dapat menghasilkan tegangan sinusoidal pada bagian

sekundernya. Untuk mendapatkan bentuk tegangan sekunder sinusoidal, arus

magnet dari transformer harus mengandung komponen harmonik ketiga.

Sedangkan koneksi Delta-Delta menyediakan jalur tertutup untuk sirkulasi

komponen harmonik ketiga dan fluks.

Selain daripada itu, pada transformator jenis Delta-Delta juga memiliki nilai

yang lebih ekonomis. Karena terbentuk dengan koneksi Delta, tegangan fasa

sama dengan tegangan line nya. Hubungan, arus fasa-nya hanya sebesar (1/

√3) kali dari arus di line. Oleh karena itu memerlukan lebih sedikit

penampang dari kumparannya. Hal ini menyebabkan koneksi lebih ekonomis

untuk transformator tegangan rendah.

Page 36: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

16

2.6. Daya dan Segitiga Daya

Segitiga daya merupakan suatu istilah yang mendeskripsikan hubungan antara

tiga jenis daya pada dunia kelistrikan. Daya-daya ini berupa daya aktif, daya

reaktif, dan daya semu. Dalam hal ini, yang berhubungan adalah besar vektor

dari daya-daya tersebut yang pada umumnya digambarkan dalam sebuah

diagram kartesius.

Pada dasarnya konsep segitiga daya merupakan hubungan antara dua vektor

dari dua jenis daya, yaitu daya aktif dan daya reaktif yang tergambar pada

diagram kartesius. Daya aktif diserap oleh hambatan (R), sedangkan daya

reaktif diserap oleh reaktansi X (induktor atau kapasitor). Lalu daya semu

merupakan total dari daya aktif dan daya reaktif. Pada Gambar 2.7 merupakan

gambar segitiga daya.

Gambar 2.7 Segitiga Daya Listrik

Dimana :

P (Daya Aktif) = S Cos φ (Watt)

Q (Daya Reaktif) = S Sin φ (VAR)

S (Daya Semu) = V x I (VA)

Page 37: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

17

Maka :

P (Daya Aktif) = Vx I Cos φ (Watt)

Q (Daya Reaktif) = Vx I Sin φ (VAR)

Dalam bilangan kompleks, daya dapat dituliskan juga dengan rumus :

S = P + jQ

Daya aktif adalah daya nyata (real), vektor untuk daya aktif selalu bernilai

positif. Pada diagram kartesius vektor daya aktif berada pada sumbu

horizontal (x-axis). Sementara daya reaktif adalah daya imajiner, vektor untuk

daya reaktif bisa bernilai positif ataupun negatif bergantung dari nilai

reaktansi X. Pada diagram kartesius vektor daya reaktif berada pada sumbu

vertikal (y-axis). Sedangkan daya semu merupakan resultan dari vektor daya

aktif dan daya reaktif. Daya semu hanya akan terdapat pada kuadran 1 dan

kuadran 4, karena daya aktif selalu bernilai positif.

2.7. Vektor Grup Transformator

Vektor grup transformator merupakan pergeseran sudut yang terdapat pada

transformator. Vektor grup trafo dinyatakan dalam bilangan jam yang

dinyatakan searah putaran jam (clock wise). Tiap satu bilangan jam mewakili

beda sudut sebesar 30 derajat. Tujuan dari vektor grup ini adalah menentukan

pergeseran sudut arus pada belitan primer dan sekunder yang akan

berpengaruh pada saat pemasangan transformator secara paralel karena untuk

dapat menghubungkan dua trafo atau lebih secara paralel harus dengan

pergeseran sudut yang sama besar. Selain itu, vektor grup transformator juga

bertujuan untuk pemasangan proteksi (CT dan PT).

Page 38: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

18

Trafo 3 fasa dua belitan memiliki beberapa jenis konfigurasi hubung

belitannya. Apabila dilihat dari jenis penyusunannya, belitan antar fasa maka

terdapat dua macam tipe belitan, yaitu belitan wye (star) dan belitan delta.

Pada Gambar 2.8 adalah merupakan gambar vektor grup dari trafo hubung

belitan transformator dimana ketika terdapat digit pada trafo, maka sisi

sekunder pada trafo tersebut terjadi perubahan untuk tiap fasanya.

Gambar 2.8 Vektor Grup Transformator

Digit 0 mewakili 0 derajat,menyatakan bahwa fasor tegangan di sisi primer

sefasa dengan tegangan di sisi sekunder. Digit 1 mewakili sudut 30 derajat,

pada kondisi ini disebut kondis lagging dimana tegangan di sisi primer

tertinggal sebesar 30 derajat oleh tegangan sisi sekundernya. Digit 5 mewakili

150 derajat, menyatakan bahwa Tegangan sisi primer dan sekunder tertinggal

150 derajat atau bisa juga dinyatakan lagging 210o. Sedangkan digit 100

menyatakan nilai 30 derajat pada kondisi leading atau dengan kata lain vektor

grup ini lagging 330 derajat.

Page 39: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

19

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat

Penelitian tugas akhir ini dilaksanakan pada bulan Desember 2015 – April

2016 di Laboratorium Sistem Tenaga Elektrik (STE), Jurusan Teknik Elektro,

Universitas Lampung.

3.2. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu:

1. Satu unit laptop dengan spesifikasi Intel core i5, dengan berkapasitas 4

gHz dan sistem operasi windows 10 sebagai media perancangan dan

pengujian simulasi.

2. Perangkat lunak (software) ETAP 12.6 sebagai perangkat lunak utama

untuk perancangan dan perhitungan program.

3. Data-data bus pembangkit, bus beban, transformator serta diagram sistem

21 bus.

4. Data-data bus pembangkit, bus beban, transformator serta diagram

penyulang Katu pada PLN GI Menggala.

Page 40: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

20

3.3. Tahap Penelitian

Adapun langkah kerja yang dilakukan untuk menyelesaikan tugas akhir ini

adalah sebagai berikut :

1. Studi Literatur

Dalam menyelesaikan tugas akhir ini hal pertama yang penulis lakukan

adalah mempelajari materi-materi yang berkaitan dengan judul tugas akhir

yang diambil. Materi tersebut berasal dari sumber-sumber ilmiah seperti

jurnal ilmiah, buku-buku yang berkaitan dengan tugas akhir dan skripsi

yang telah dilakukan sebelumnya oleh orang lain, serta website resmi terkait

perangkat lunak yang penulis gunakan.

2. Studi Bimbingan

Selain menelaah materi yang berbagai referensi, penulis juga melakukan

bimbingan oleh dosen pembimbing dengan metode diskusi dan tanya jawab

untuk menambah pengetahuan tentang materi tugas akhir serta mengatasi

kendala-kendala yang muncul pada saat pengerjaan tugas akhir ini.

3. Pengolahan dan Pengambilan Data

Pada langkah ini, hal yang dilakukan penulis adalah melakukan pengolahan

data-data yang sebelumnya penulis dapatkan dengan menggunakan metode

yang diterapkan dan rumus-rumus yang sudah didapatkan. Setelah itu

barulah melakukan pengambilan data baru hasil pengolahan data

sebelumnya menggunakan perangkat lunak.

Page 41: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

21

Adapun data yang akan digunakan adalah :

1) Data beban tiap fasa di trafo distribusi pada GI Menggala pada

Penyulang Katu.

2) Data nilai pada transformator di GI Menggala.

3) Data One-line diagram penyulang Katu GI Menggala pada penyulang

Katu.

4. Simulasi Program

Tahapan selanjutnya adalah proses simulasi aliran daya tiga fasa. Data-

data tersebut dibutuhkan untuk membuat suatu rangkaian sistem distribusi

menggunakan transformator hubung belitan Delta-Delta. Setelah itu

membuat rangkaian sistem distribusi pembanding, yaitu dengan

transformator hubung belitan Delta-Wye. Membandingkan hasil yang

didapat dari kedua rangkaian sistem distribusi tersebut.

5. Pembuatan Laporan

Tahapan ini bertujuan untuk menuliskan dan memaparkan hasil yang telah

didapat pada penelitian serta sebagai sarana pertanggung-jawaban terhadap

penelitian yang telah dilakukan. Laporan tersebut dibagi menjadi dua

tahap, yaitu laporan awal yang digunakan untuk seminar proposal dan

laporan akhir yang berisikan hasil penelitian yang selanjutnya akan

dipaparkan pada seminar hasil.

Page 42: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

22

3.4. Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

StudiBimbingan

StudiLiteratur

PengambilanData

MemasukkanData

Apakah PemodelanTepat?

Data Lengkap

Selesai

PemodelanSimulasi

Ya

Tidak

Tidak

Ya

Mulai

Page 43: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

23

3.5. Langkah - langkah Perhitungan Program

Adapun langkah-langkah perhitungan program yang akan dilakukan pada

penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Menentukan rumus dalam pemodelan transformator hubung belitan Delta-

Delta untuk menentukan bentuk matriks admitansi urutan nol, urutan

positif dan urutan negatif.

Perumusan transformator yang digunakan dalam program adalah sebagai

berikut :

a. Menentukan

Dimana merupakan matriks zeros atau matriks nol (0)

(1)

(2)

(3)

b. Menentukan Matriks Posisi

(4)

Page 44: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

24

= (5)

(6)

(7)

c. Menentukan rasio tap pada model Phase Shift

(8)

(9)

Dimana, (10)

(11)

,

(12)

Page 45: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

25

(13)

(14)

d. Menghitung masing-masing nilai matriks Y012

(15)

= (16)

(17)

(18)

= (19)

Page 46: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

26

(20)

(21)

= (22)

(23)

(24)

= (25)

(26)

Page 47: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

27

2. Membuat program sesuai perumusan yang sudah dibuat ke dalam software

python.

3. Memasukan data-data yang dibutuhkan seperti data bus, data beban, dan

data transformator yang akan digunakan pada simulasi.

4. Program akan membaca dan menghitung data yang telah dimasukan.

Adapun tahapan pembacaan dan perhitungan pada program, yaitu :

a. Menghitung Formulasi transformator yang telah dibuat bertujuan untuk

mendapatkan hasil matriks admitansi urutan nol, positif dan negatif

Y012.

b. Mendapatkan nilai matriks admitansi bus (Ybus)

c. Menghitung missmatch

d. Menghitung matriks jacobian

e. Menghitung aliran daya

Page 48: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

28

3.6. Diagram Alir Program

Gambar 3.2 Diagram Alir Program

Mulai

Memasukan nilai

MengeluarkanHasil

Membuat singleline diagram

Mengatur nilai beban

Menjalankan Program

Mengatur Iterasi danToleransi

Selesai

Page 49: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

77

V. KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil simulasi yang telah dilakukan, maka kesimpulan yang dapat diambil,

yaitu :

1. Sudut tegangan Line to Line antara penyulang Katu GI Menggala dengan

penempatan tranformator Delta-Delta bernilai sama dengan sudut tegangan Line to

Line dengan penempatan transformator hubung Delta-Wye.

2. Total Daya Aktif (MW) pada penyulang Katu GI Menggala dengan penempatan

transformator hubung Delta-Delta bernilai lebih kecil dibandingkan nilai daya aktif

total (MW) pada penyulang Katu dengan penempatan transformator Delta-Wye.

3. Total Daya Reaktif (Mvar) pada penyulang Katu GI Menggala dengan penempatan

transformator hubung Delta-Delta bernilai lebih besar dibandingkan nilai daya

reaktif total (Mvar) pada penyulang Katu dengan penempatan transformator Delta-

Wye.

4. Perubahan nilai magntude tegangan setiap fasa pada Line to Netral sebanding

dengan kenaikan atau penurunan besar sudut tegangannya untuk kedua kondisi

penempatan hubung Delta-Delta dan Delta-Wye.

Page 50: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

78

5.2. Saran

Saran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya, yaitu :

1. Perlu pengkajian lebih lanjut dengan menggunakan program lain sebagai

pembanding dalam melaksanakan penelitian mengenai penempatan transformator

hubung Delta-Delta.

2. Meneliti lebih lanjut mengenai vektor grup dan penggunaan transformator Delta-

Delta serta cara penempatan transformator pada suatu sistem distribusi listrik.

Page 51: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kersting, W.H. 2007. Distribbution System Modeling and Analysis, CRC

Press, Boca Raton, FL.

[2] A. Jabr, Rabih. Dzafic, Zudin. Theo Neusius, Hans, 2014. Transformer

Modeling for Three-Phase Distribution Network Analysis, IEEE.

[3] Lumbaranraja, H, 2008. Pengaruh Beban Tak Seimbang Terhadap Efisiensi

Transformator Tiga Fasa, Universitas Sumatera Utara, Medan.

[4] Hakim, L, 2013. Buku Ajar Mata Kuliah Sistem Tenaga, Universitas

Lampung, Bandar Lampung.

[5] Wahidi, M. 2014. Analisa Aliran Daya Tiga Fasa Tak Seimbang Pada

Penyulang Kangkung PT. PLN (Persero) Distribusi Lampung, Bandar

Lampung. Universitas Lampung

[6] Weisberg, E. Sen, P.K. Malmedal, K, 2013. Application Guide for

Trnasformer Conection and Grounding for Distribution Generation, IEEE

No. ESW 2013-14, USA.

Page 52: STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN …digilib.unila.ac.id/23678/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang

[7] Bayu T. Sianipar, Ir. Panusur S.M.L. Tobing. 2015. Studi Perbandingan

Belitan Transformator Distribusi Tiga Fasa pada saat Penggunaan Tap

Changer. Universitas Sumatera Utara. Medan.

[8] Kersting, W.H. 2007. Distribbution System Modeling and Analysis, CRC

Press, Boca Raton, FL.

[9] Prayoga, A. Nahar, N, 2010. Transformer, Universitas Indonesia, Depok.

[10] Weisberg, E. Sen, P.K. Malmedal, K, 2013. Application Guide for

Trnasformer Conection and Grounding for Distribution Generation, IEEE

No. ESW 2013-14, USA.