JURNAL LOGIC. VOL. 11. NO.3. NOPEMBER 2011 164

PENGARUH PENGATURAN PEMBEBANAN TRAFO DISTRIBUSI 630 KVA TERHADAP EFISIENSI BIAYA DAN DAYA TERPAKAI

PADA POLITEKNIK NEGERI BALI

I Made Sajayasa dan I Gede Suputra Widharma

Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bali Bukit Jimbaran, P.O. Box 1064, Badung, Bali

Abstrak: Penelitian ini dilakukan pada power house tenaga listrik di Politeknik Negeri Bali, Kabupaten Badung, Propinsi Bali, pada transformator distribusi 630 KVA dari bulan Juli sampai bulan Agustus 2009. Besar tingkat pembebanan transformator distribusi 630 KVA pada beban puncak sebesar 375 KVA. Pengaturan pembebanan transformator distribusi 630 KVA dilakukan dengan pengaturan jadwal praktek hari Selasa pukul 11.00 ke hari Senin pukul 08.30, hari Rabu pukul 11.00 ke pukul 13.00 dan hari Jumat pukul 10.30 ke hari Kamis pukul 08.00, di Laboratorium Refrigrasi. Besarnya daya yang dapat diatur pada pembebanan transformator distribusi 630 KVA sebesar 36 KVA Kata kunci: pembebanan, pengaturan, efisiensi daya dan biaya

Effect Of Controlling The 630 Kva Distribution Trafo Loaded To The Cost And Power Efficiency In Bali State Polytechnic

Abstract: The research was carried out on electric power house at Politeknik Negeri Bali, Badung regency, Bali province, especially in distribution transformer 630 KVA from July until August 2009. The amount of transformer loading level at distribution 630 KVA at the peak load was 375 KVA. The transformer loading control at distribution 630 KVA was done in practicum schedule control on Tuesday at 11 am to Maonday at 8:30 am, Wednesday at 11 am to 1 pm and on Friday at 10:30 am to Thursday at 8 pm, at Refrigeration Laboratory. The amount of power that can be gained in transformer loading distribution 630 KVA is 36 KVA. Keywords: loading, controlling, power and cost efficiency I. PENDAHULUAN

Transformator adalah suatu bagian dari mesin

listrik yang komponen utamanya terdiri dari inti besi, kumparan primer dan sekunder (Purnomo Herry,1987). Prinsip kerja dari transformator adalah suatu rangkaian listrik yang dapat mengubah atau memindahkan energi listrik dari rangkaian listrik yang satu ke lain berdasarkan prinsip induksi electromagnet. Klasifikasi transformator berdasarkan fungsinya ada dua yaitu transformator step up (penaik tegangan) dan transformator step down (penurun tegangan). Proses sistem pengoperasian dan pembebanan tranformator tergantung sumber energi dari PLN. Suatu transformator diusahakan beroperasi semaksimal mungkin, tidak berhenti dengan koninuitas tinggi mengingat energi listrik yang dihasilkan tidak terputus sehingga kegiatan di kantor pusat, proses belajar mengajar baik di kelas maupun di laboratorium dan workshop tidak terganggu. Hal-hal yang perlu

diperhatikan dari suatu tranformator adalah efisiensinya.

Semakin besar nilai efisiensi ini menggambarkan

pembebanan transformator akan mendekati optimal. Pembebanan transformator dikatakan telah optimal bila daya kapasitas transformator yang diijinkan menyamai dari daya terpakai. Kondisi pembebanan transformator saat ini memang belum optimal dan melihat grafik pembebanan terjadi beban puncak antara jam 10.00 sampai jam 13.00, kondisi ini akan berpengaruh pada pembayaran rekening listrik. Pengaturan pembebanan ini bertujuan akan menurunkan beban puncak dengan cara pengaturan jadwal praktek pada laboratorium Refrigrasi, laboratorium refrigrasi pengaruhnya sangat signifikan terhadap kondisi beban puncak saat ini.

JURNAL LOGIC. VOL. 11. NO.3. NOPEMBER 2011 165

Permasalahan

Melihat kondisi di atas timbul beberapa permasalahan yaitu ; 1. Berapa besar tingkat pembebanan transformator

distribusi 630 KVA? 2. Berapa besar daya yang dapat diatur pada

pembebanan transformator distribusi 630 KVA? Tujuan dan Manfaat

Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Menganalisis besar tingkat pembebanan

transformator distribusi 630 KVA 2. Menganalisis daya yang dapat diatur pada

pembebanan transformator distribusi 630 KVA

Pembatasan Masalah Tingkat pembebanan transformator

mempunyai beberapa variabel yang saling terkait dan dapat mempengaruhi besar pembebanan transformator. Pembahasan dibatasi pada masalah-masalah yang berhubungan dengan pengaturan pembebanan transformator distribusi 630 KVA, yang meliputi besarnya arus beban (Ampere), besarnya tegangan ( Volt ), daya yang disalurkan ke beban (KVA). II. METODE PENELITIAN

Transformator pada umumnya banyak

digunakan dalam sistem tenaga listrik maupun dalam rangkaian elektronika. Dalam sistem tenaga listrik transformator banyak dipergunakan untuk memindahkan energi listrik dari suatu rangkaian listrik kerangkaian listrik yang lainnya. Transformator memiliki 2 (dua) buah rangkaian yaitu ,rangkaian pada sisi primer dan rangkaian pada sisi sekunder. Kontruksi transformator terdiri dari sebuah inti atau teras besi yang terdiri dari keping-keping besi tipis yang disekat satu dengan yang lainnya.

Menurut Zuhal, (1992) menyatakan bahwa transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lainnya melalui gandengan magnet. Sedangkan menurut Sumanto,(1991) menyatakan bahwa transformator adalah suatu alat untuk memindahkan daya listrik arus bolak balik dari suatu rangkaian ke rangkaian lainnya secara induksi electromagnet

Transformator Prinsip Kerja Transformator

Prinsip kerja transformator berdasarkan hukum amper dan Faraday,yaitu: arus listrik dapat

menimbulkan medan magnet sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik (Purnomo Herry,1987). Transformator hanya merupakan alat listrik yang hanya memindahkan energi listrik bukan merubah energi listrik. Transformator merupakan alat listrik yang kontruksinya sederhana dan mudah dalam perawatan. Jadi prinsip kerja transformator ini berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, seperti Gambar 1 berikut ini

Gambar 1 Trafo Ideal

Transformator Ideal

Pada saat kumparan primer suatu tansformator dihubungkan dengan sumber tegangan V, yang sinusoida, maka akan mengalir arus primer (Ip) yang juga sinusoida, dengan menganggap belitan primer (N1) merupakan reaktif murni, maka Ip akan tertinggal 90 dari V1.

E1 = - N1 w maks Cos wt (volt)(2-1) Nilai efektif menurut Berahim, (1994) dinyatakan dalam persamaan : E1 = Ep = 4,44 f x Np x min x 10 -8 (volt) (2-2) E1 = Ep = 4,44 x f x Np x wt (volt)(2-3) Pada belitan sekunder, fluks bersama tadi menimbulkan: E2 = Es = 4,44 x f x Ns x wt (volt) .(2-4) Keterangan: E1 = Ep = tegangan induksi yang dibangkitkan oleh belitan primer. E2 = Es = tegangan induksi oleh belitan sekunder N1 = Np = banyaknya lilitan pada belitan primer. N2 = Ns = banyaknya lilitan pada belitan sekunder. Qmm = fluks maksimum F = frekwensi V1 = Vp = tegangan pada sisi primer. V2 = Vs = tegangan pada sisi sekunder.

JURNAL LOGIC. VOL. 11. NO.3. NOPEMBER 2011 166

Sehingga pada transformator ideal akan berlaku persamaan :

21

21

21

VV

NN

EE == = a (2- 5)

Jenis Jenis Transformator

Menurut Warsito, (1986), berdasarkan cara melilit kumparan ada 2 macam transformator yaitu transformator model inti dan transformator model cangkang. Perbedaan yang menyolok dari keduanya adalah bahwa transformator model inti belitannya mengelilingi inti transformator sedangkan transformator model cangkang inti transformator yang mengelilingi belitannya Keadaan belitan pada transformator model inti lebih mudah diperiksa dan diganti. Karena itulah transformator model inti biasanya lebih banyak di gunakan, terutama transformator transformator besar yang besar dan bekerja pada tegangan tinggi. Transformator Tiga Phasa

Menurut Warsito, (1986), transformator tiga phasa dapat dibuat dari 3 (tiga) buah transformator phasa tunggal maupun dengan menggunakan sebuah transformator 3 phasa. Dengan belitan primer maupun sekundernya ditumpuk pada setiap kaki transformator. Pemikul rangkaian magnetic ini disusun dalam hubungan Y dan karena ketiga fluks masing-masing berbeda phasa sebesar 120 maka pada titik temu tidak terdapat fluks (Purnomo Herry, 1987)

Warsito, (1986) menegaskan bahwa: transformator 3 phasa biasanya mempunyai bobot yang lebih ringan dan lebih murah harganya, selain itu tidak terlalu makan tempat dan sedikit lebih efisien dibandingkan dengan transformator 3 phasa yang terbuat dari tiga buah transformator phasa tunggal, pada kapasitas daya yang sama besar.

HubunganHubungan Transformator 3

Menurut Sulasno, (1991) menyatakan pada umumnya hubungan tarnsformator 3 di bagi atas tiga yaitu : hubungan bintang (Y), hubungan delta (), dan hubungan zig-zag (sisi sekundernya). Hubungan tersebut dapat dilakukan pada belitan primer ataupun sekunder.

Rugi-Rugi Pada Transformator

Rugi-rugi transformator merupakan hal yang harus diperhatikan dalam mempelajari transformator, karena dengan mengetahuinya kita dapat mendeteksi

daya output dari transformator dan dapat juga dipakai dalam mengetahui apakah transformator tersebut masih layak dipakai atau tidak. Ada 4 (empat) jenisnya yaitu: rugi tembaga (Pcu), rugi besi (Pi), rugi histerisis (Ph), dan rugi arus Eddy ( Pe ).

Efisiensi Transformator

Efisiensi transformator didefinisikan sebagai pembanding antara daya keluaran (output) dengan daya masukan (input), dinyatakan dalam prosentase. Warsito, (1986) menyatakan bahwa efisiensi ini dapat di tulis dengan persamaan :

= %100xinputDayaoutputDaya

(2-6)

Sistem Pendinginan Transformator

Pembebanan pada transformator akan menyebabkan terjadinya panas atau kenaikan suhu pada transformator, hal ini harus dibatasi karena akan merusak lapisan isolasi transformator. Menurut Sulasno, (1991) menyatakan bahwa kemampuan pembebanan transformator dapat dibagi menjadi tiga yaitu :

1 Kontinyu (Continous Rating)

Suatu pembebanan tetap pada transformator yang menyebabkan kenaikan temperaturnya masih dalam batas yang diijinkan

2 Nominal (Nominal Rating) Transformator yang mampu menahan kelebihan beban 25% - 50% dari nominalnya selama 2 jam, 755 selama 45 menit, 100% selama 10 menit, 200% selama 1,5 menit, tanpa menyebabkan panas lebih.

3 Waktu pendek (Short Time Rating) Suatu beban transformator untuk suatu waktu yang pendek atas waktu tertentu pada keadaan temperatur kamar.

Daya Terpakai

Daya terpakai adalah besarnya daya yang disalurkan kebeban dalam periode tertentu. Secara matematis dapat dihitung berdasarkan rumus :

P = 3 . VL . IL KVA (2-7)

Keterangan: P = daya ( KVA ) VL = tegangan ( volt ) IL = arus ( Ampere )

JURNAL LOGIC. VOL. 11. NO.3. NOPEMBER 2011 167

Gambar 2. Alur Kerangka Energi

Energi adalah besarnya daya terpakai dalam satu jam. Secara matematis dapat di hitung berdasarkan rumus :

Energi listrik (KWH ) = Daya semu x Cos x waktu (jam ).

Pembayaran rekening listrik biasanya berdasarkan besarnya pemakaian energi listrik (KWH) ditambah dengan biaya beban .

III. HASIL DAN PEMBAHASAN Kerangka Pemikiran

Penelitian ini rencananya dilakukan untuk

mengetahui seberapa besar daya beban bisa ditingkatkan pada pembebanan transformator distribusi 630 KVA. Hal ini dilakukan dengan mengukur dan transformator distribusi 630 KVA. Pengaturan pembebanan transformator dilakukan dengan cara pemindahan jadwal praktik pada laboratorium refrigrasi sehingga beban puncak dapat dikurangi.

Teknik Pengumpulan Data.

Pengambilan data dilakukan dengan

menggunakan tang amper dan volt meter. Pengukuran dilakukan pada keluaran panel utama yang menuju gedung perkuliahan, gedung pusat, workshop dan laboratorium. Data yang diperoleh berupa arus (ampere ) dan tegangan (volt ). Data yang diperoleh merupakan data primer hasil langsung dari pengukuran. Data sekunder merupakan data yang ada di Laboratorium Refrigrasi merupakan jumlah beban terpasang dari peralatan-peralatan untuk praktek. Analisis Daya

Pendekatan matematis untuk mengetahui seberapa besar daya terpakai. Dengan menggunakan rumus,

P = 3 VL IL ( VA ) Keterangan :

P = daya ( VA ) VL = tegangan ( volt ) IL = arus ( ampere )

3 = system tiga phasa

Pembebanan Transformator distribusi 630 KVA di PNB

Kapasitas daya transformator Daya terpakai

Daya tersambung

Pengaturan pembebanan transformator distribusi 630 KVA di PNB

JURNAL LOGIC. VOL. 11. NO.3. NOPEMBER 2011 168

Analisis Biaya

Perhitungan biaya dapat menggunakan rumus : Biaya beban/bulan = Rp 29.500 X KVA Biaya beban/tahun = Biaya perbulan X 12

Lokasi Pembebanan

Pembebanan yang terdapat di Politeknik Negeri Bali dibagi menjadi 21 grup beban. Data yang akan kami ambil keluaran dari transformator yang menuju feeder utama, keluaran feeder utama ke masing-masing grup beban.

Grup beban yang ada Gedung Administrasi Niaga, Hotel,Gedung kajur teknologi, Laboratorium Teknik Elektro, Gedung Pariwisata, gedung Pusat, Gedung serbaguna, Gedung Teknologi, Workshop Teknik Mesin, Laboratorium Otomotif, Workshop Elektro, gedung Akuntansi, Laboratorium sipil, Workshop Sipil, Gedung Refrigrasi, Perpustakaan, Gedugn Puskom, Gedung teknik II, Gedung Widya Graha, Laboratorium Fisika, Laboratorium Pengetikan.

Kondisi Pembebanan Sebelum Pengaturan.

Kondisi beban setelah pengambilan besarnya arus yang mengalir pada Panel Utama (MDP) melalui pengukuran dengan menggunakan Tank Amper pada hari kerja ada kuliah dan ada praktik mulai hari Senin sampai Jumat. Pengukuran dilakukan dalam interval waktu 30 menit mulai pukul 08.00 sampai dengan pukul 16.00, hal ini berkaitan dengan dimulainya kegiatan di Politeknik Negeri Bali baik itu di ruang kelas, gedung pusat, Laboratorium, dan Workshop.

Gambar 3 menunjukan pemakaian beban pada hari senin yang terukur mulai. Pemakaian daya mulai meningkat pada pukul 08.30 sampai terjadi beban puncak pada pukul 11.00. Beban puncak terjadi karena pemakaian arus beban secara bersamaan (Gedung kuliah, Laboratorium dan Workshop). Pemakaian beban pada hari senin dari Gambar 3 masih dibawah beban terpasang (345 KVA).

Tabel 1 Rata-rata Pembebanan Daya Sebelum

Pengaturan

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

08.00

08.30

09.00

09.30

10.00

10.30

11.00

11.30

12.00

12.30

13.00

13.30

14.00

14.30

15.00

15.30

16.00

TIME

DA

YA (V

A)

Gambar 3. Beban Daya Terpakai Sebelum Pengaturan Kondisi Pembebanan Setelah Pengaturan

Melihat kondisi pembebanan mulai hari Senin sampai Jumat terjadi beberapa kali beban terpakai melewati daya tersambugn (345 KVA) dan dengan melihat dan mengatur kembali jadwal praktek terutama Laboratorium dan workshop yang bebannya signifikan yang mempengaruhi beban puncak. Gambar 4 menunjukkan pemakaian beban pada hari senin-jumat setelah pengaturan jadwal praktik terjadi perubahan pemakaian arus beban mengalami kenaikan akibat pemindahan jadwal praktek dari hari selasa ke Senin, mulai pukul 08.00 sampai pukul 10.00.

NO Jam Arus

(Ampere ) Volt Daya (VA)

1 08.00 220.4 380 145,058

2 08.30 221.8 380 145,979

3 09.00 280.4 380 184,548

4 09.30 285.6 380 198,764

5 10.00 302.3 380 198,961

6 10.30 485,3 380 319,378

7 11.00 487.2 380 320,655

8 11.30 423.5 380 278,715

9 12.00 484.5 380 318,891

10 12.30 467.9 380 307,966

11 13.00 483.5 380 318,220

12 13.30 440.7 380 290,042

13 14.00 328.8 380 216,433

14 14.30 318.8 380 209,814

15 15.00 210.8 380 138,729

16 15.30 156.4 380 102,905

17 16.00 154.2 380 101,148

JURNAL LOGIC. VOL. 11. NO.3. NOPEMBER 2011 169

Tabel 2 Rata-rata Pembebanan Daya Setelah

Pengaturan

Demikian juga untuk pembebanan pada hari Kamis dan Jumat dapat diatur dengan memindahkan jadwal praktikum di Laboratorium Refrigerasi dari Kamis menjadi Jumat.. Gambar 4 juga menunjukkan pemakaian beban setelah pengaturan jadwal praktek terlihat penurunan pemakaian daya dari pukul 10.30 sampai 12.30 karena jadwal praktek di laboratorium Refrigrasi yang sebelumnya hari Jumat telah dipindah ke hari Kamis.

Kondisi pembebanan transformator sampai terjadinya beban puncak tidak melewati daya tersambung yaitu daya tersambung (345 KVA ). Berikut adalah gambar beban daya terpakai dari hari Senin hingga Jumat yang tidak melewati ambang batas puncak.

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

08.0

008

.30

09.0

009

.30

10.0

010

.30

11.0

011

.30

12.0

012

.30

13.0

013

.30

14.0

014

.30

15.0

015

.30

16.0

0

TIME

DA

YA (VA

)

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

08.00

08.30

09.00

09.30

10.00

10.30

11.00

11.30

12.00

12.30

13.00

13.30

14.00

14.30

15.00

15.30

16.00

TIME

DA

YA (v

a)

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

08.0

0

08.3

0

09.0

0

09.3

010

.00

10.3

0

11.0

0

11.3

0

12.0

0

12.3

0

13.0

013

.30

14.0

0

14.3

0

15.0

015

.30

16.0

0

TIME

DAYA (V

A)

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

08.00

08.3

009

.00

09.3

010

.00

10.30

11.0

011

.30

12.0

012

.30

13.0

013

.30

14.00

14.3

015

.00

15.3

016

.00

TIME

DA

YA (V

A)

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

08.0

008

.3009

.0009

.3010

.00

10.3

011

.0011

.30

12.00

12.3

013

.0013

.30

14.00

14.30

15.00

15.3

016

.00

TIME

DA

YA (V

A)

Gambar 4. Beban Daya Terpakai Pada Hari Senin-Jumat Setelah Pengaturan Praktek

NO Jam Ampere Volt Daya

1 08.00 220.4 380 145,058

2 08.30 276,6 380 181,979

3 09.00 335,2 380 220,548

4 09.30 340,4 380 236,764

5 10.00 357,4 380 236,961

6 10.30 485,3 380 319,378

7 11.00 487.2 380 320,655

8 11.30 423.5 380 278,715

9 12.00 484.5 380 318,891

10 12.30 467.9 380 307,966

11 13.00 483.5 380 318,220

12 13.30 440.7 380 290,042

13 14.00 328.8 380 216,433

14 14.30 318.8 380 209,814

15 15.00 210.8 380 138,729

16 15.30 156.4 380 102,905

17 16.00 154.2 380 101,148

JURNAL LOGIC. VOL. 11. NO.3. NOPEMBER 2011 170

Analisis Daya Terpakai

Grafik beban pada Gambar 4 terlihat bahwa daya terpakai pada hari Selasa, hari Rabu dan hari Jumat melewati daya tersambung (345 KVA). Pihak PLN sering memberi teguran karena Alat Pembatas dan Pengukur PLN trip. Dari pihak PLN menyarankan penambahan daya dari 345 KVA ke 555 KVA. Kalau ditinjau dari segi ekonomis apabila terjadi penambahan daya dari 345 KVA ke 555 KVA akan menaikkan biaya perbayaran rekening listrik karena ada kenaikan pembayaran uang beban per bulan. Di Politeknik Negeri Bali, grup beban di Laboratorium Refrigrasi yang sangat signifikan pemakaian dayanya dan dimungkinkan jadwal praktiknya yang diatur, ini didukung dengan data pendukung pengukuran grup beban dari Laboratorium Refrigrasi.

Laboratorium Refrigrasi berada di bawah Program Studi Refrigrasi. Dengan memindahkan jadwal hari Selasa ke hari Senin, jadwal praktek hari Rabu dari jam 11.00 ke jam 13.00 dan hari Jumat ke hari Kamis akan terjadi pengurangan daya terpakai 36 KVA pada hari-hari yang melewati daya tersambung 345 KVA. Setelah pengaturan jadwal praktik akan terjadi pengurangan sebesar 36 KVA. Analisis Biaya Operasional

Biaya operasional yang bisa dihemat apabila tidak terjadi penambahan daya dari 345 KVA ke 555 KVA.

Perhitungan biaya beban daya 555 KVA.

Harga per KVA = Rp 29 500,- Selisih daya 555 345 = 210 KVA Jadi besarnya biaya beban : 210 KVA X Rp 29.500 = Rp 6.195.000,- Jadi, dengan pengaturan beban

transformator (pengaturan jadwal praktek di Laboratorium Refrigrasi) penambahan daya dapat ditunda sehingga biaya yang dapat dihemat sebesar Rp 6.195.000,.perbulan. Bila di hitung penghematan per tahun:

Rp 6.195.000 X 12 = Rp 74.340.000.

IV. SIMPULAN 1. Besar tingkat pembebanan transformator

distribusi 630 KVA pada beban puncak sebesar 375 KVA. .

2. Besarnya daya yang dapat diatur pada pembebanan transformator distribusi 630 KVA sebesar 36 KVA.

3. Dengan pengaturan pembebanan transformator distribusi 630 KVA dihasilkan efisiensi daya dan biaya operasional

DAFTAR PUSTAKA [1] Berahim H. Pengantar Teknik Tenaga Listrik,

Yogyakarta. 1994 [2] PT PLN. Kumpulan Buku Petunjuk Operasi Dan

Pemeliharaan Peralatan. Bali. 1984 [3] PT PLN (Persero). Acuan Hukum Pemberlakuan

Tarif Dasar Listrik. Bali. 2004 [4] Purnomo Herry. Transformator, Buku Universitas

Brawijaya, Malang. 1987 [5] Rijono Y. Dasar teknik Tenaga Listrik, Bandung.

1995 [6] Sulasno. Teknik Tenaga Listrik, Satya Wacana

Semarang. 1991 [7] Sumanto. Motor Arus Bolak Balik, Andi Offset,

Yogyakarta. 1989 [8] Warsito D. Teori Transformator, CV Baru

Jakarta. 1986 [9] Zuhal. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Daya,

Andi Offset, Yogyakarta. 1992