bab 2 bab ii rugi-rugi jaringan...

24
BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSI 2.1 Dasar Teori Arus yang mengalir dalam suatu penghantar besamya sebanding dengan tegangan (beda potensial) antara ujung-ujung penghantar tadi atau dinyatakan dengan persamaan : V i = -- (Hukum Ohm) (2.1) R dengan i = arus, V = tegangan dan R adalah bilangan tetap yang dinamakan tahanan dari penghantar. Penghantar yang mengikuti hukum Ohm dinamakan penghantar yang linear. Pada umumnya tahanan berubah dengan berubahnya temperatur. Untuk penghantar dari logam, besarnya tahanan bertambah besar jika temperatumya makin tinggi. Jika dalam suatu penghantar mengalir arus listrik maka dalam penghantar ini ada tenaga listrik yang hilang dan berubah menjadi panas, dikatakan ada tenaga listrik yang terdissipasi. Besarnya tenaga yang terdissipasi tiap detiknya atau daya yang terdissipasi adalah : p = V . i Watt (Joule/dt) (2.2) 2.1.1 Rugi-Rugi Tenaga

Upload: duongdieu

Post on 19-Feb-2018

229 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

Page 1: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

BAB 2 BAB II

RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSI

2.1 Dasar Teori

Arus yang mengalir dalam suatu penghantar besamya sebanding dengan

tegangan (beda potensial) antara ujung-ujung penghantar tadi atau dinyatakan

dengan persamaan :

V i = -- (Hukum Ohm) (2.1)

R

dengan i = arus, V = tegangan dan R adalah bilangan tetap yang dinamakan

tahanan dari penghantar. Penghantar yang mengikuti hukum Ohm dinamakan

penghantar yang linear.

Pada umumnya tahanan berubah dengan berubahnya temperatur. Untuk

penghantar dari logam, besarnya tahanan bertambah besar jika temperatumya

makin tinggi. Jika dalam suatu penghantar mengalir arus listrik maka dalam penghantar

ini ada tenaga listrik yang hilang dan berubah menjadi panas, dikatakan ada

tenaga listrik yang terdissipasi. Besarnya tenaga yang terdissipasi tiap detiknya

atau daya yang terdissipasi adalah :

p = V . i Watt (Joule/dt) (2.2)

2.1.1 Rugi-Rugi Tenaga

Page 2: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

Rugi-rugi tenaga / energi pada jaringan distribusi terdiri dari rugi-rugi

daya hambatan pada penghantar dan rugi-rugi daya pada transformator. Rugi-

rugi hambatan untuk salman tiga fase, tiga kawat dan arus pemuat yang dapat

diabaikan (pada saluran pendek pengabaian arus pemuat yang dapat dilakukan)

adalah

Pt = 3.I².R. ℓ (2.3)

dengan:

Pt = Hilang daya hambatan (Watt)

R = Hambatan kawat per-fase (ohrn/km)

ℓ = Panjang saluran (km)

Hilang daya seperti yang dinyatakan pada persamaan (2.3) di atas

dihitung atas dasar I (arus) pada waktu tertentu.

2.1.2 Rugi-Rugi Tegangan

Jatuh tegangan ("voltage drop") pada sistem distribusi arus searah

dihitung dengan mengalikan arus beban I (ampere) dengan hambatan R (ohm)

Vdrop (volt) = 1 (ampere) x R (ohm) (2.4)

dengan:

R = hambatan untuk seluruh panjang penghantar

Jatuh tegangan efektif pada distribusi arus bolak-balik dapat dinyatakan dengan

rumus pendekatan berikut

7

Page 3: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

Vdrop (volt) = I Z cos (Φ – θ) (2.5)

Vdrop (volt) = I R cos θ + I X sin θ

= I (R cos θ + X sin θ) (2.6)

dengan

I = Harga absolut dari arus

Z = Harga absolut daripada impedans per mile

<l> = Sudut impedansi

θ = Sudut faktor daya ("power factor angle")

Gambar 2.1 Diagram Vektor untuk Jatuh Tegangan Efektif

Gambar 2.2 Diagram Impedansi

2.2 Rugi-Rugi Teknis Jaringan Distribusi

Yang dimaksud dengan rugi-rugi teknik jaringan distribusi tenaga listrik

8

Page 4: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

adalah rugi-rugi yang terjadi dalam jaringan distribusi tenaga listrik karena

adanya hambatan terhadap arus yang mengalir melalui material penghantar

jaringan karena adanya histerisis dan arus pusar pada besi. Jadi rugi-rugi teknis

terdiri dari rugi-rugi konduktor dari penghantar dan belitan transformator serta

rugi-rugi besi dari transformator.

Alokasi rugi-rugi bisa dibuat sesuai dengan komponen-komponen umum

sistem tenaga listrik sebagai berikut :

1. Rugi-rugi sistem transmIsi

a. Rugi-rugi transformator tegangan tinggi

b. Rugi-rugi saluran transmisi

c. Rugi-rugi transformator "substation"

2. Rugi-rugi sistem distribusi

a. Rugi-rugi pada feeder primer dan "line equipment"

b. Rugi-rugi pada transformator distribusi

c. Rugi-rugi pada sekunder dan layanan

Kerugian pada komponen transmisi relatif sederhana untuk ditentukan

karena pembacaan pada meter pencatattelah ada pada kedua komponen terminal

"input" dan "output". Tetapi rugi-rugi harus dihitung dari "circuit parameter" dan

beban yang telah diketahui. Walaupun banyak sekali yang telah diumurnkan

perihal "coefficients" yang hilang metode menghitung rugl-rugi "transmission line

losses" sehubungan dengan "study load flow" pada sistem tenaga, sedikit petunjuk

yang dapat disajikan mengenai sistem rugi-rugi distribusi.

9

Page 5: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

2.3 Rugi-Rugi pada Jaringan Tegangan Menengah Untuk menghitung besarnya rugi-rugi teknis pada jaringan tegangan

menengah ini, diasumsikan jaringan tersebut sebagai jaringan radial dengan

beban yang merata sepanjang saluran dan beban pada ujung jaringan

terkosentrasi yang diperlihatkan dalam gambar (2.3) dan (2.4) ditunjukkan

dengan

V . I = Z . I . I = I² (R + jX)

Gambar 2.3 Beban Terkosentrasi Penganti Feeder Primer

Gambar 2.4 Sistem Jaringan Radial

Daya aktif atau I²R "loss" (IR2 + IX

2) R (2.8)

Daya reaktif atau I²X "loss" (IR2 + IX

2)X (2.9) dengan:

10

Page 6: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

IR = arus pada komponen aktif

Ix = arus pada komponen reaktif

V = jatuh tegangan sepanjang jaringan

Persamaan 'line losses" pada feeder primer dengan beban yang

disalurkan secara merata dan dengan kombinasi beban yang terpusat. Dengan

penyaluran beban yang merata memberikan pembatasan tertentu, dan kadang-

kadang perincian tidak mempunyai hasil yang konkrit. Adanya feeder yang

berupa beberapa "line sections" (bagian-bagian penghantar) dengan kombinasi

beban yang terpusat dan disalurkan secara merata dialami pembatasan, sehingga

didapat hasil yang lebih realistis dan akurat.

Rugi-rugi jaringan tegangan menengah aktif dalam "line section" yang

merata pada feeder primer 3 fase, yang mempunyai kombinasi beban ujung

terkonsentrasi pada penyaluran beban ujung terkonsentrasi dan penyaluran beban

secara merata seperti diperlihatkan dalam gambar 2, ditunjukkan dengan rumus

L == 1 ( f )² ( kVA1 + kVA1 .kVA2 + kVA22 ) R kW (2.10)

3 kV 1000

dengan:

L = rugi-rugi tegangan menengah (kW)

kVA1 = daya tersambung pada titik awal (kVA)

kVA2 = daya tersambung pada titik awal (k= tegangan antar fase (kV)

kV = hambatan saluran

F = faktor kapasitas VA)

11

Page 7: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

Data yang digunakan :

a. Resistans saluran

b. Panjang saluran

c. Tegangan saluran

Asumsi yang digunakan :

a. Daya pada titik awal dari saluran

b. Daya pada titik akhir dari saluran

c. Faktor kapasitas, perbandingan antara maksimum "demand" dengan

beban yang tersambung.

Faktor kapasitas ("capacity factor") adalah suatu perbandingan antar "maximum

demand" dengan beban yang tersambung. Beban dalam hal ini adalah nilai

"kontinue" dari alat-alat yang menggunakan tenaga listrik dari sistem.

2.4 Transformator Distribusi

Transformator dengan "rating" 3 s/d 500 KV A digolongkan kedalam

transformator distribusi, demikian pula semua "network transformer" termasuk

transtormator distribusi, sedangkan transformator yang berkapasitas di atas 500

KVA disebut transformator tenaga ("power transformer"). Transformator

distribusi dipasang menyebar pada daerah beban dengan jarak antara beberapa

ratus meter, baik diatas tiang maupun pada permukaan tanah.

Transformator distribusi dihubungkan langsung ke "primary feeder"

untuk "completely self protected (CSP) transformer", karena di dalam tangki

transformator CSP itu sudah terdapat "protective link". "Rating" dari pada "fuse"

12

Page 8: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

atau "HV protective link" didasarkan atas perlindungan terhadap hubung singkat

("short circuit"), dan bukan perlindungan terhadap beban lebih ("overload"), ini

disebabkan karena transformator distribusi selalu mempunyal kapasitas beban

lebih ("overload capacity") untuk waktu singkat.

Transformator distribusi yang dipasang I dihubungkan dengan saluran

udara jaringan distribusi tegangan menengah (JDTM) sering mendapat

ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada tiap

transtormator pada sisi tegangan tinggi. Sisi tegangan rendah transformator

distribusi dihubungkan tegangan rendah (JDTR), karena transformator distribusi

tidak dilindungi terhadap beban lebih ("overload"). Petugas-petugas secara

bertahap menginspeksi keadaan transformator-transformator distribusi untuk

melihat kemungkinan adanya bahaya tersebut, lain dengan "CSP transformer"

dimana pada "secondary" terminal terdapat "circuit braker" yang ditempatkan

didalam minyak transformator sehingga dapat melindungi transformator dari

kelebihan beban.

2.4.1 Prinsip Dasar Transformator

Transformator adalah alat listrik yang dapat memindahkan dan

mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik

yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi

elektro magnet

2.4.1.1 Transformator Tanpa Beban

13

Page 9: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

Gambar 2.5 Rangkaian Transformator Tanpa Beban

Pada transformator tanpa beban bila kumparan primer dihubungkan

dengan sumber tegangan V1 yang sinusoid, akan mengalirkan arus primer I0 yang

juga sinusoid dan dengan menganggap belitan N1 reaktip murni, arus primer I0

akan tertinggal 90° dari V1. Arus primer I0 menimbulkan fluks (Φ) yang sefase

dan juga berbentuk Φ = Φmaks sin ωt.

Fluks (Φ) yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi e1

(hukum Faraday).

e1 = - N1 dΦ (2.11) dt

e1 = - N1 dΦ maks sin ωt (2.12)

dt

el = - N1 ω Φ maks cos ωt (tertinggal 90°)

(2.13)

el mencapai maksimum kalau cos ωt = -1.

Harga efektifnya :

Eml = ω N1 Φm

(2.14)

Eml = 2 π f N1 Φm Volt

(2.15)

14

Page 10: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

Eml = Eml = 2 π f N1 Φm Volt (2.16)

√2 √2

Em1 = 4,44 f N1 Φm Volt (2.17)

Pada lilitan sekunder juga terjadi imbas, fluks (Φ) akan menimbulkan

e2 = N2 dΦ (2.18) dt

e2 = N2 d (Φ maks sin ωt) (2.19) dt

e2 = - Nz ω Φ maks cos ωt

(2.20)

e2 mencapai maksimum kalau cos ωt = -1

Harga efektifnya :

Em2 = ω N2 Φm

(2.21)

Em2 = 2 π f N2 Φm Volt

(2.22)

Em2 = Em2 = 2 π f N2 Φm Volt (2.23)

√2 √2

Em2 = 4,44 f N2 Φm Volt (2.24)

Dengan membagi persamaan (2.1) dengan persamaan (2.18) yang menghasilkan

15

Page 11: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

E1 = N1 (2.25)

E2 N2

Dengan mengabaikan rugi hambatan dan adanya fluks bocor, maka didapat

perbandingan transformasi yaitu:

E1 = V1 = N1 (2.26) E2 V2 N2

Dalam masalah ini tegangan induksi E1 mempunyai kebocoran yang sarna, tetapi

berlawanan arah dengan tegangan sumber VI dan dapat dilihat pada bentuk vektor

gambar (2.6) berikut ini.

Gambar 2.6 Bentuk Vektor rangkaian Transformator Tanpa Beban

Pada transformator tanpa beban, jika saklar Sw tidak terhubung maka 12 = 0

dapat dilihat pada gambar (2.11) rangkaian ekivalen transformator.

Di lilitan sekunder: Z2 = R2 + j X2 Ohm (2.27)

E2 = V2 + I1 Z2 Volt (2.28)

Karena I2 = 0, maka E2 = V2

Di lilitan primer: Z1 = R1 + j X1 Ohm (2.29)

V1 = EI + I1 Z1 Volt (2.30)

Karena II «<. dan diberi nama arus beban nol 10 «<, jadi 10 Z1 diabaikan maka

16

Page 12: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

V1=E1.

Pada transtormator sesungguhnya ada rugi-rugi inti, maka gambar vektor seperti

gambar (2.7).

Gambar 2.7. Vektor transformator sesungguhnya dengan rugi-rugi inti

Dengan:

Iexe = arus

Ic = arus rugi-rugi inti yang terdiri dari :

Ih = arus rugi-rugi histeresis

Ie = arus rugi-rugi eddy

Ic = Ih + Ie (2.31)

Maka didapat arus beban nol (10) sebagai berikut:

I0 = Iexe + Ie (2.32)

Untuk menghasilkan rugi-rugi inti, maka dilakukan suatu percobaan yaitu

tes rangkaian terbuka ("open circuit test"), dengan memasang meter dibagian

tegangan rendah transformator dan di bagian tegangan tinggi merupakan

rangkaian terbuka

17

Page 13: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

Gambar 2.8 Tes Rangkaian Terbuka

Adapun meter yang digunakan adalah:

v = Voltmeter

W = Wattmeter

A = Amperemeter

Pada percobaan rangkaian terbuka terbaca

Daya output P0 Tegangan E1 Arus I0

Rugi-rugi inti adalah dengan:

Pc = P0 – E² – I0² Ra – I0² R1 (2.32) Rp

Rp = Hambatan rangkaian potensial wattmeter

Ra = Hambatan ampmeter

R1 = Hambatan lilitan primer transformator

Pada waktu pembacaan meter dapat dilakukan koreksi, maka I0² Ra dapat

diabaikan. Dengan I0 «< maka I0² Ra kecil. Maka tes rangkaian terbuka didapat

Pc = P0 (2.33)

2.4.1.2 Transformator Berbeban

18

Page 14: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

Gambar 2.9 Rangkaian Transformator Berbeban

Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban ZL, I2 mengalir

pada kumparan sekunder dimana I2 = V2 dengan Q2 = faktor kerja beban. Arus

I2 akan menimbulkan gaya gerak magnet (ggm) N2 I2 yang cenderung menentang

fluks Φ bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan

Di lilitan sekunder

E2 = V2 + I2 Z2 (2.35)

Dengan Z2 = R2 +j X2

V1 = E1 + I1 Z1 (2.36)

Dengan Z1 = R1 + j X1

Untuk menghitung besar rugi-rugi tembaga maka dilakukan suatu

percobaan yaitu tes hubung singkat ("short circuit test"), dengan memasang meter

di bagian tegangan tegangan tinggi dan di bagian tegangan rendah dihubung

singkat. Tegangan di bagian tegangan tinggi didapat ¼ tegangan kerja, jadi

tegangan sesungguhnya ialah 4 x tegangan terbaca. Besar arus sesungguhnya 4 x

arus terbaca. Jadi daya sesungguhnya adalah 16 x daya terbaca.

Rugi-rugi tembaga : I1² Re1 = I1² R1 + I2² R2 (2.37)

Phs = Ihs² Re1, maka Re1 = P² (2.38) Ihs²

Impedansi ekivalen :

19

Page 15: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

Z e1 = Ehs (2.39) Ihs

Reaktansi ekivalen :

Ze1 = √ Re1² + Xe1² (2.40)

Z e1² = R e12 + X e1

2 ---------- X e1² = Z e1² + R e1² (2.41)

jadi :

X e1 = √ Z e1² + R e1² (2.42)

maka :

Z e1 = R e1 + j X e1 (2.43)

Gambar 2.10 Rangkaian Tes Hubung Singkat

Pada tes hubung singkat dilakukan dengan bagian tegangan tinggi (TT) sebagai

primer dan bagian tegangan rendah (TR) sebagai sekunder dengan terhubung

singkat.

2.4.1.3 Rangkaian Ekivalen

Iidak seluruh fluks (Φ) yang dihasilkan oleh arus pemagnetan Im

merupakan fluks (Φ1) atau kumparan sekunder (Φ2) saja. Dalam model

20

Page 16: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

rangkaian (rangkaian ekivalen) yang dipakai untuk menganalisa kerja suatu

transformator, adanya fluks bocor Φ1 dan Φ2 ditunjukkan scbagai X1 dan X2,

sedangkan rugi-rugi hambatan ditunjukkan dengan R1 dan R2. Dengan demikian

model rangkaian dapat ditulis seperti gambar (2.11) berikut :

Gambar 2.11. Rangkaian Ekivalen Transformator

Dari model rangkaian gambar (2.11) dapat dibuat cliagarm vektor seperti gambar

2. 12 berikut.

Penjum

Gambar 2.12. Diagram Vektor Transformator

lahan vektor sebagai berikut :

V1 = E1 R1 + I1 X1 (2.44)

E2 = V2 R2 + I2 X2 (2.45)

21

Page 17: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

I1 = I0 + I1’ (2.46)

E1 = N1 = a → E1 = a E2 (2.47) E2 N2

maka

E1 = a(I2 ZL + I2 R2 + I2 X2) (2.48)

dengan

V2 = I2 ZL

2.4.L Transformator Ukur

Pengukuran dinamakan tak langsung bila yang hendak diukur tidak

dipasangkan langsung pada alar ukur, akan tetapi dengan perantaraan

transformator ukur. Azas transformator ukur sarna dengan transformator daya,

yaitu mempunyai inti yang dibuat dari pada plat dinamo satu gulungan primer dan

satu gulungan sek--under serta adanya hubungan induksi bersama antara dua buah

rangkaian me1alui tluks magnet.

Gambar 2. 13. Rangkaian Transtormator Ukur

Bagi transformator ideal, perbandingan transformasi adalah sebagai berikut :

a = V1n = I2N (2.49) V2n I1N

22

Page 18: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

V 1N = Tegangan primer nominal

V 2N = Tegangan sekunder nominal

I1N = Arus primer nominal

I2N = Arus sckunder nominal

Bila rasio transformator ukur sebenarnya adalah :

a = V1 = I2 (2.50) V2 I1

Maka kesalahan transformator ukur sebenarnya adalah :

E = an - a x 100% (2.51) an

2.4.2.1 Transformator Arus

Gambar 2. 14. Rangkaian Transformator Arus

Sebagaimana kita ketahui bahwa, transformator ams diperlukan untuk

mengukur arus yang bcsar umpamanya 200, 300, 400 dan 500 ampere.

Transformator arus mempunyai ukuran/dimensi yang relative kecil, pada sisi

primer mengalir arus lp dan arus ini mengakibatkan f1uks magnet Φ1 di dalam inti

bcsi. Dengan adanya arus yang besar, maka fluks Φ1 juga besar, dalam keadaan

inti besi yang sangat kecil mengakibatkan terjadinya kerapatan fluks dalam inti

23

Page 19: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

besi sangat tinggi dan menimbulkan kejenuhan.

Fluks ini membangkitkan ggl pada sisi sekunder kemudian bila

rangkaian tertutup timbul arus dan arus ini akan membangkitkan fluks lawan Φ2

(Φ2 tcrlambat 90° dari Φ1). Schingga kejenuhan inti besi senantiasa terhindar dan

transformator arus aman. Bila sisi sekunder terbuka, maka Φ2 tak ada, maka

dengan arus Ip itu inti bcsi akan mengalami kejenuhan, sehingga arus pusar yang

dibangkitkan akan menimbulkan panas di dalam inti besi. Panas inti besi ini

demikian hebat sehingga merusak nilai isolasi kumparan, dengan kerusakan

isoiasi pada kumparan sekunder maupun primer, akan terjadi kontak. Akibat dari

hubung singkat ini akan dapat merusak peralatan. Pada gambar (215) di bawah

ini memperlihatkan transformator arus yang dilalui oleh arus beban.

Gambar 2.15 Rangkaian Transformator Dilalui Arus Beban

Kumparan ini terdiri dari beberapa gulung kawat yang sangat tebal

dengan ujung-ujung kumparan sekunder dipasangkan ampere meter dengan batas

ukur 5 ampere. Bila arus primer 600 ampere, maka pertandingan antara jumlah

gulungan sekunder N2 dengan jumlah gulungan primer N1 harus dibuat :

N1 : N2 = 5 : 600 = 1 : 120

24

Page 20: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

Kalau gulungan primer mempunyai 10 gulung, maka gulungan sekunder hams 10

x 120 = 1200 gulung, dengan kawat kumparan sekunder lebih kecil daripada

kawat kumparan primer. Mengingat bahaya tegangan tinggi terhadap manusia dan

pcralatan, maka sisi sekunder transformator arus dihubungkan dengan tanah,

untuk menjaga apabila terjadi kemsakan isolasi pada kumparan primer.

Selain kesalahan transtormator, ("ratio error") pada transformator ukur,

masih ada kesalahan sudul fase. Kesalahan sudut fase ini sangat keeil dan dalam

periode menit kesalahan perbandingan transformator atau kesalahan sudut

diakibatkan oleh "bunden" dan besar keeilnya arus yang mengalir pada kumparan

primemya. Semakin besar arus yang mengalir (mendekati arus nominalnya), maka

kesalahannya semakin kecil.

2.4.2.2 Transformator Tegangan

Transformator tegangan digunakan untuk menurunkan tegangan agar sesuai

dengan tegangan peralatan ukur atau peralatan proteksi yang akan digunakan.

Rancangan transformator daya, akan tetapi pada transfomator tegangan beban

yang disambungkan selalu kecil, hanya beberapa Volt-ampere saja. Beberapa

dengan transformator arus, rangkaian sekunder transformator tegangan harus

terbuka jika transformator tersebut tidak dihubungkan dengan peralatan ukur.

Arus sisi primer transtormator tegangan sangat tergantung pada burden sekunder,

sedangkan pada transformator arus, arus primer tergantung pada beban yang

disambungkan.

25

Page 21: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

Gambar 2.16. Rangkaian Tarnsformator Tegangan

Ujung-ujung kumparan dipasangkan pada tegangan tinggi yang hendak

diukur, dan pada ujung-ujung kumparan sekunder dipasangkan Voltmeter dengan

batas ukur 100 Volt. Bila tegangan primer mempunyai batas ukur 6000 Volt maka

perbandingan jumlah gulungan primer dan sekunder adalah:

N 1 : N2 = 6000 : 100 = 60 : 1

Jadi bila gulungan primer mempunyai 1200 gulung, maka gulungan sekunder

harus dibuat :

1200 : 60 = 20 gulung

2.4.3 Rugi-Rugi pada Transformator Distribusi

Rugi-rugi transformator terdiri dari rugi-rugi inti ("core losses") yang

besarnya tidak tergantung dari besar pembebanan transformator dan besarnya

tetap konstan baik pada kondisi dibebani maupun tidak dibebani, sedangkan rugi-

rugi tembaga ("cooper loosses") besarnya tegantung dari pembebanan

transformator.

Untuk menghitung rugi-rugi transformator dipergunakan rumus sebagai berikut:

Le = Lce + Lcu ( kVA" load" ) 2 (2.51) kVA" rated"

dengan:

Le = rugi-rugi transforrnator (kW)

26

Page 22: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

Lce = rugi-rugi inti (kW)

Lcu = rugi-rugi ternbaga (kW)

Data yang digunakan :

a. Kapasitas transforrnator

b. Jumlah transforrnator

c. Rugi-rugi transforrnator

Asumsi yang digunakan :

Perbandingan pernbebanan dan kapasitas transformator.

2.5 Rugi-Rugi pada Jaringan Tegangan Rendah

Prinsip perhitungan rugi-rugi pada jaringan tegangan rendah atau

"secondary and sevice losses" sama dengan perhitungan rugi-rugi pada jaringan

tegangan rnenengah seperti persarnaan (2.10) diatas, yakni dalam rnenurunkan

rumus perhitungan rugi-rugi di jaringan tegangan rendah, jurusan diasumsikan

tidak ada percabangan sama sekali dengan luas penampang yang homogen yang

dicerminkan sebagai harnbaran R. Dengan demikian hasil perhitungan rugi-rugi di

jaringan tegangan rendah menjadi kurang akurat, karena kenyataan yang ada di

lapangan umumnya jurusan yang dihitung rugi-rugi rnempunyai beberapa

percabangan, juga ada perbedaan luas penampang ujung jurusan (percabangan).

Untuk jaringan distribusi tegangan rendah di atas tanah bisa dipergunakan

konduktor telanjang ("bare conduktor") dengan jarak antara konduktor adalah 10

atau 12 inch. Penempatan jaringan distribusi tegangan rendah pada tiang selalu di

bawah jaringan distribusi tegangan menengah. Jaringan distribusi tegangan

rendah hanya terdiri dari 3 phase mempunyai 4 kawat (satu diantaranya adalah

27

Page 23: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

kawat netral), sedang jaringan tegangan menengah 3 phase mempunyai 3 kawat.

Gambar 2.17. Straigh Radial System

Jadi rugi-rugi tegangan rendah dapat dituliskan sebagai berikut :

L = 1 ( f )² ( kVA12 + kVA1 kVA2 + kVA2

2 ) R kW (2.52) 3 kV 1000

dengan:

L = rugi-rugi jaringan tegangan menengah (k\V) kVAl = daya tersambung pada titik awal (kVA) kVA2 = daya tersambung pada titik akhir (kVA) kV = tegangan antar fase (kV) R = hambatan saluran (Ohm) f = faktor kapasitas

Data yang digunakan :

a. Resistans saluran

28

Page 24: BAB 2 BAB II RUGI-RUGI JARINGAN DISTRIBUSIdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/19/jtptunimus-gdl-s1-2008... · ganggungan petir, untuk melindungi dipasanglah "lightning arrester" pada

b. Panjang saluran

c. Tegangan saluran

Asumsi yang digunakan :

a. Daya pada titik awal dari saluran

b. Daya pada titik akhir saluran

c. Faktor kapasitas, perbandingan antara maksimum "demand" dengan

beban yang tersambung.

29