perbandingan efisiensi trafo daya 630 kva antara ... ?· perbandingan efisiensi trafo daya 630 kva...

Download PERBANDINGAN EFISIENSI TRAFO DAYA 630 KVA ANTARA ... ?· PERBANDINGAN EFISIENSI TRAFO DAYA 630 KVA ANTARA…

Post on 06-Mar-2019

222 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Bidang Information Technology and Communication 1 43

PERBANDINGAN EFISIENSI TRAFO DAYA 630 KVA ANTARA PERHITUNGANDAN HASIL PENGUKURAN

Sudirman Palaloi ' n, Dwinta Yudhaz)Peneliti Bidang Konversi dan Konervasi Energi, BPPT

2)Teknik Elektro Institut Teknologi Indonesia

Abstrak

Efisiensi transformator dikeluarkan oleh pabrikan melalui pengujian beban nol dan berbebanpada variasi 0%, 25%, 50%, 75%, 100% sebelum ke konsumen. Namun dalamkenyataannya di lapangan pembebanan transformator mengikuti kebutuhan beban. Untukmengetahui efisiensi langsung transformator daya dengan kapasitas 630 kV pada berbagaipembebanan, yang telah terpasang disalah sate gedung komersial maka dilakukanpengukuran secara on-line pada sisi primer (20 kV) dan sisi sekunder (380V) denganmenggunakan digital multirneter. Dari pengukuran menunjukan bahwa ada kecenderunganbila pembebanan tranformator naik, efisiensi juga akan naik, baik hasil perhitungan maupunhasil pengukuran. Ada perbedaan nilai efisiensi hash perhitungan dengan basil pengukuran.Efisiensi vs beban berdasarkan hasil perhitungan cukup baik dan data tersebar secara normalsesuai dengan persarnaan y = 0,0 124 x + 96,5.1 Pada variasi beban 37 k W hingga 260 kWefisensi transformatorhasil perhitungan berada pada kisaran 95% - 99%. Sedangkan hashpengukuran rnenunjukkan bahwa efisiensi transformator pada beban tersebut berada padanilai 87% - 99%.

Kata Kunci : trasformator daya, pembebanan , efisiensi

1. PENDAHULUAN

Transformator merupakan salah satu peralatanlistrik yang digunakan untuk merubah tegangandari level tegangan ke tegangan lainnyaberdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.Transformator daya yang merubah teganganrendah ke tegangan tinggi dinamakantransformator penaik tegangan (step-uptransformer), sebaliknya transformator yangmerubah dari tegangan tinggi ke teganganrendah disebut transformator penurun tegangan(step-down transformer). Disamping itu , dikenalpula transformator pengukuran yaitutransformator anus (current transformer, CT)dan transformator tegangan (potentialtransformer, PT) Transformator jenis inidigunakan untuk pengukuran dan proteksi(sistern pengaman).Pada makalah ini akan menyajikan hasilpengukuran dan analisis efisiensi transformatordaya dengan kapasitas 630 kVA : 20 kV/400 Vpada berbagai macam beban.Tuiuan penelitiaan ini adalah untuk mengetahuipembebanan transformator , efisiensi langsungtansformator dengan membandingkan dayayang masuk pada sisi primer dan daya yangkeluar di sisi sekunder yang dicatat oleh alatukur. Efisensi nilai pengukuran akandibandingkan dengan efisiensi transformatorperhitungan pada berbagai macam beban.

2. METODOLOGI

Penelitian ini dilaksanakan di Gardu DistribusiBadan Pentanahan Nasional Jakarta. Kapasitastransformator adalah 630 kVA; 20/0,4 kV,impedansi bocor 4%. Dari karaktersitikpengujian transformator diperoleh bahwa rugi-rugi besi pada beban nol adalah 1.3 kW danrugi-rugi tembaga pada beban penuh 6.5 kW.Pengukuran dilakukan pada sisi tegangan tinggi(primer) 20 kV dengan rnengggunakan AMRdan sisi tegangan rendah (sekunder) 400 Vmenggunakan Power Monic 30. Pengukurandilakukan secara on-line dan terus-menerus.Pengambilan data dilakukan 7 hari, yakni padahari kerja dan hari libur.Sisi primer transformator 20 kV diturunkandengan menggunakan potential transformer :20000/200V dan current transformer CT 15/5Amp. Keluaran dari PT dan CT masing-masingmasuk ke terminal alat ukur. Pada sisi primer,pengukuran dilakukan oleh PLN denganmemasang Automatic Meter Reading (AMR)Actaris SL 7000. Rekaman data tegangan, arus,daya dan faktor daya dilakukan dengan scanningrate 30 menit, oleh PT PLN Distribusi JakartaRaya dan Tangerang A. M. Rais Jakarta.Sisi sekunder (tegangan rendah) transformatordiukur dengan rnenggunakan Power Monic 3phase power & distribute analyser Model PM

Seminar Nasional Universitas Budi Luhur (SNUBL'09), Jakarta , 14 Agustus 2009

Bidang Information Technology and Communication

30. Pemasangan dilakukan secara langsung padasisi sekunder transformator 400 V. Parameteryang diukur adalah tegangan, arus, daya danfaktor daya dengan scanning rate 30 menit.Konfigurasi titik-titik pengukuran dapat dilihatpada Gambar I berikut ini.

20/0,1 k

^a3'ac^tnts?

r 630 WATRANSFORMAT R

15/5 13 n1000/113

fM)

20/0,4 k

Idata a.kuisisD

BEBAN

Gambar 1. Pemasangan alat ukur pada sisi primerdan sisi sekunder transformator

3. TEORI DASAR

Dalam proses transformasi daya terdapat rugi-rugi pada transoformator, yaitu rugi inti besi danrugi tembaga. Rugi-rugi yang timbal pada saatproses transformasi pada tansformatordiperlihatkan pada Gambar 2.

Rugitembaga

Sumber

Rugitembaga

Gambar 2. Rugi-rugi yang timbul saat transformasipada transformator

3.1 Rugi-rugi pada transformatorRugi-rugi pada transformator terdiri atas rugi-rugi inti besi (P) dan rugi-rugi tembaga (PC1).Penentuan efisiensi dapat dilakukan denganmengetahui rugi-rugi inti besi (P) daripercobaan beban nol dan rugi-rugi tembaga (PC1)dari percobaan beban penuh.Rugi tembaga P, : merupakan rugi yangdisebabkan oleh arus beban yang mengalir padakawat tembaga PCu = 12 R. Karena arus bebanberubah-ubah, maka rugi tembagajuga berubah-ubah mengikuti beban.Rugi besi Pi : terdiri terdiri atas rugi histerisismerupakan rugi yang disebabkan oleh fluksbolak balik pada inti besi : Pb = K(, f g ^oti dan

rugi arus eddy yaitu rugi yang disebabkan oleh

144

adanya arus pusar pada init besi yang besarnyadinyatakan dengan Pe = K? f 2 Bmaks, Sehingga

rugi-rugi total besi Pi = Pi, + Pe yang konstan,walaupun bebannya berubah-ubah.

3.2 Efisiensi

Efisiensi pada beban penuh transformator

Efisiensi transformator pada beban penuh dapatdihitung dengan menggunakan persamaan (1),seperti dinyatakan berikut ini :

T] = daya keluar (P,_) = daya keluar(P u, )

daya masuk(P,,,) dayakeluar(P,,,)+>rugi

rl = 1 > rugi (1)daya masuk (P,,,)

Efisiensi transformator akibat perubahanbeban

Dapat pula dihitung dengan mengetahuipembebanan transformator, seperti diperlihatkanpada formula, berikut.Y_ rugi = Pet + Pi (2)

Rugi tembaga Pei ini berubah-ubah, sesuaidengan pembebanan transformator. Rugitembaga untuk beban yang berubah-ubah dapat

Pii (helm,, )

Sb

diketahui denganmenggunakan

Sh l Z p persamaan :

S)(3)

Sehingga efisiensi transformator untuk berbagaibeban dapat dihitung dengan persamaan berikut

(4)

Efisiensi transformator sepanjang hari

Pembebanan transformator sepanjang hari perludiperhatikan untuk dibebebani pada titikefisiensi tnaksimumnya. Namun demikian, inisulit dicapai karena ternyata pengoperasiantransformator didasarkan pada permintaan daribeban. Namun demikian efisiensi hariantransformator dapat dihitung denganmenggunakan persarnaan (5) seperti berikut ini.

Seminar Nasional Universitas Budi Luhur (SNUBL'09), Jakarta, 14 Agustus 2009

Bidang Information Technology and Communication

= E.,,, (kWh) x 100%

E;,,(kWh)

71 = Eoa, (kWh) x 100% (5)E0,,, (kWh)+E,,,,, (kWh)

dimana:71PutPoutS

Cos ldPcuflP;Sb

Pcu(beban)

= Efisiensi (%)= Daya masuk= Daya keluar

= Rating kapasitas (kVA)= Faktor daya= Rugi tembaga pada beban penuh (kW)= Rugi inti besi (kW)=Pembebanan Transformator (kVA)= Rugi tembaga pada suatu pembebanan

(kW)E,n = Energi yang masuk pada sisi primer (kWh)Eon, = Energi yang keluar dari sisi sekunder(kWh)

Eiosses =Energi yang hilang pada prosestransformasi (kWh)

Berdasarkan persamaan (3), terlihat bahwaefisiensi transformator dipengaruhi oleh besarpembebanan. Pada Gambar 3 menyajikan secaragrafik pengaruh pembebanan transformatorterhadap efisiensi transformator.

En (kWh) = E,n,, (kWh) 100%-x100%Es, (kWh) E,,, (kWh) +E6 K (kWh)

0.98 Tficiencu

Copper

toss

Ironlass

(6)

0 20 40 60 80 100 120 % beban

Gambar 3 . Kurva rugi -rugi vs . pembebananl'1

11T0,99

0.98

0.97

0.96

0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 pu ( beban)

Gambar 4. Efisiensi v.s. beban untuk berbagaifaktor daya

145

Sedangkan Gambar 4 menyajikan efisiensitransformator pada berbagai macatn faktor dayadan pembebanan. Efisensi transformator lebihbaik pada faktor daya yang tinggi.

Tabel 1. Efisiensi transformator distribusi padasuhu 75C, 50 Hz, 3 fasa, 20 kV/400V.

DRugi (Watt)

aya,S

(kVA)

Tanpabeban,

P

Bebanpenuh,

P0U

[nip(%)

GrupVektor

50 190 1100 4 DYn5100 320 1750 4 DYn5160 460 2350 4 DYn5200 550 2850 4 DYn5250 650 3250 4 DYn5315 770 3900 4 DYn5400 930 4600 4 DYn5500 110 5500 4 DYn5630 1300 6500 4 DYn5800 1950 10200 4,5 DYn51000 2300 12100 5 DYn51250 2700 15000 5,5 DYn51600 3300 18100 6 DYn52000 3900 21000 6 DYn52500 4200 24000 6,5 DYn53150 5400 29600 6,5 DYn54000 6600 40000 7,5 DYn55000 7500 43500 8 DYn56300 9990 50500 8 DYn5

Standard SPLN 50/82

4. HASIL PENGUKURAN DANPEMBAHASAN

4.1 Daya, rugi- rugi dan efisiensi tranformatorberdasarkan hasil pengukuran

Efisiensi transformator diperoleh berdasarkanpengukuran daya dan energi pada sisi primer dansekunder transformator. Pengukuran dilakukanselama 6 hari, baik pada hari kerja maupun harillibur .Pencatatan daya dan energi pada sisiprimer menggunakan alat ukur AMR dan padasisi sekunder menggunkan alat ukur PM. Dayayang dikur oleh masing-masing alat ukur di scan

selama 30 menit dan selanjutnya nilai rata-ratatersebut disimpansebagai data hasil pengukuran.Hasil pengukuran minimum, rata-rata danmaksimum daya pada sisi primer dan sekundertransformator, rugi-rugi dan efisiensi

diperlihatkan pa