PT PLN (Persero) Area Tahuna

PT PLN (Persero) Area Tahuna I. LATAR BELAKANG Gardu distribusi merupakan sarana penyaluran tenaga listrik dari PLN ke Pelanggan. Dengan tegangan primer 20 KV lalu diubah oleh trafo menjadi tegangan sekunder 400 Volt (antar fasa) atau 220 Volt (fasa-netral). Pelanggan yang menggunakan ini adalah pelanggan TR, baik industri maupun rumah tangga. Fenomena arus netral sekunder pada trafo distribusi terjadi di semua gardu. Pada beban tak seimbang timbul arus netral yang tinggi. Namun pada beban yang seimbang terdapat juga arus netral. Sehingga bila ada arus netral pada beban seimbang maka beban yang digunakan terdapat beban non linier. Timbulnya arus netral yang tinggi pada pembebanan tak seimbang ini akibat perbedaan sudut arus dan tegangan yang cukup besar. Yaitu melebihi sampai 300. Beban non liner banyak digunakan dalam industri maupun rumah tangga. Beban seperti motor induksi, pengatur kecepatan motor listrik, merupakan penyumbang beban non linier sedangkan untuk rumah tangga adalah penggunaan komputer, Air Conditioner (AC), lampu fluorescent, dan sebagainya. Pada beban non linier terdapat komponen semi konduktor, yang dapat menimbulkan gelombang arus yang tidak sinusoidal. Hal ini akan berpengaruh terhadap pengukuran arus sekunder dan primer trafo. Khususnya pada arus netral sekunder beban tak seimbang. II. PERMASALAHAN Permasalahan yang masih terdapat pada banyaknya trafo distribusi yang pembebanan pada tiap fasanya tidak seimbang, sehingga timbul arus netral pada kutub netral trafo. Arus netral ini merupakan energi listrik yang tidak terjual, dengan kata lain losses. Pengaruh arus netral yang tinggi dapat mengakibatkan :  Kualitas tegangan dan arus  Efisiensi trafo Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 1 PT PLN (Persero) Area Tahuna III. PRA ANGGAPAN Adapun upaya untuk mengatasi arus netral tinggi dapat melakukan langkahlangkah, yaitu : Pemerataan beban Memperbaiki sambungan netral Menurunkan kapasitas trafo Sebagaimana diketahui timbulnya arus netral pada pembebanan sekunder trafo distribusi dapat mempengaruhi sistem distribusi. Ketidak-akuratan pengukuran energi, penurunan kualitas peralatan distribusi PLN antara lain ditimbulkan dari hal tersebut. Arus netral yang tinggi dapat muncul akibat dari pembebanan yang tak seimbang. Perbedaan pembebanan antar fasa akan menimbulkan perbedaan sudut tegangan dan arus yang akhirnya menimbulkan arus netral. Beban non linier juga memberikan andil terhadap tingginya arus netral. Hal ini terjadi pada beban non linier akan muncul arus urutan nol yang memicu keluarnya arus netral. Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 2 PT PLN (Persero) Area Tahuna IV. 4.1 LANDASAN TEORI Hubungan Delta Trafo Transformator tiga fasa digunakan ketika daya tiga fasa direkomendasikan untuk kebanyakan beban seperti di motor-motor industri. Ada dua dasar hubungan transformator tiga fasa, delta dan bintang. Transformasi digunakan dimana jarak sumber dengan beban pendek. Delta diterapkan pada trafo satu fasa maupun tiga fasa. Transformator delta digambarkan dalam segitiga. Tegangan transformator tiga fasa dengan kumparan yang dihubungkan secara delta, yaitu VAB, VBC, dan VCA , masing-masing berbeda fasa sebesar 1200. VAB + VBC + VCA = 0 4.2.1 Keseimbangan Arus Delta Untuk beban yang seimbang : IA = IAB – ICA IB = IBC - IAB IC = ICA - IBC 4.2.2 Ketakseimbangan Arus Delta Pada rangkaian delta beban tak seimbang arus pada kawat fasa (IL) sama dengan selisih vektoris dari arus IPH. Pada sirkuit tak seimbang Cos  setiap fasa tidak sama dengan Cos  pada tiap alat pemakai. Perbandingan IL/IPH tidak sama dengan √3. 4.3 Hubungan Bintang Arus transformator tiga fasa dengan kumparan yang dihubungkan secara bintang yaitu ; IA, IB, dan IC masing-masing berbeda fasa 1200. Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 3 PT PLN (Persero) Area Tahuna 4.3.1 Keseimbangan Arus Bintang Pada transformator distribusi pusat beban terhubung langsung dengan transformator. Pada umumnya transformator distribusi terhubung secara bintang. Arus pada penghantar netral sama dengan nol. Besarnya arus pada kawat netral sama dengan jumlah vektoris dari tiga arus pada kawat-kawat fasa, karena ketiga arus ini sama besarnya, tetapi berbeda fasa 1200 satu sama lain, maka resultantenya nol. Gambar 1. Fasor Diagram dari Tegangan Fasa Pada percobaan diatas dimana alat pemakai adalah beban resistif, maka arus I sefasa dengan tegangan fasa netral. Gambar 2. Sudut Fasa Sambungan Bintang Pada sambungan bintang seimbang penghantar netral dapat ditiadakan (dihilangkan). Gambar 3. Sambungan Bintang Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 4 PT PLN (Persero) Area Tahuna Maka titik bersama dari ketiga alat pemakai disebut “titik netral buatan”. Tegangan titik bintang adalah sama dengan “tegangan penghantar netral”. 2.3.2 Ketakseimbangan Arus Bintang Keadaan tidak seimbang adalah keadaan di mana salah satu atau kedua syarat keadaan seimbang tidak terpenuhi. Kemungkinan keadaan tidak seimbang ada 3    yaitu : Ketiga vektor sama besar tetapi tidak membentuk sudut 120º satu sama lain. Ketiga vektor tidak sama besar tetapi membentuk sudut 120º satu sama lain. Ketiga vektor tidak sama besar dan tidak membentuk sudut 120º satu sama lain. IS IT IS o 120 120o 135o 120o 120o IT 105o ` IN ` IR + IT IR IR (a) (b) Gambar 4. Vektor Diagram Arus Gambar 4(a) menunjukkan vektor diagram arus dalam keadaan seimbang. Di sini terlihat bahwa penjumlahan ketiga vektor arusnya (IR, IS, IT) adalah sama dengan nol sehingga tidak muncul arus netral (IN). Sedangkan pada Gambar 4(b) menunjukkan vektor diagram arus yang tidak seimbang. Di sini terlihat bahwa penjumlahan ketiga vektor arusnya (IR, IS, IT) tidak sama dengan nol sehingga muncul sebuah besaran yaitu arus netral (IN) yang besarnya bergantung dari seberapa besar faktor ketidakseimbangannya. Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 5 PT PLN (Persero) Area Tahuna Bila sirkuit tak seimbang, penghantar netral dilalui arus. Dalam hal ini penghantar netral tidak boleh dihilangkan. Gambar 5. Ketakseimbangan Arus pada Hubungan Bintang Ketiga arus fasa tidak sama besarnya, jumlah vektoris dari ketiga arus, sama dengan arus yang mengalir pada penghantar netral. Gambar 6. Vektor Ketakseimbangan Arus pada Hubungan Bintang Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 6 PT PLN (Persero) Area Tahuna V. 5.1 PEMBAHASAN Pembebanan Trafo Distribusi Pembebanan trafo distribusi sangat tergantung dari sifat beban di pelanggan. Beban dikenal dalam dua bagian, yakni beban linier dan beban non linier. Beban Linier adalah beban yang memberikan bentuk gelombang keluaran yang linier, artinya arus yang mengalir sebanding dengan impedansi dan perubahan tegangan. Beban linier berasal dari peralatan listrik yang tidak mengandung rangkaian elektronika di dalamnya. Sehingga menghasilkan keluaran gelombang tegangan dan arus berbentuk sinusoidal. Ini bisa dilihat pada grafik di bawah ini. Gambar 7. Beban Linier Beban non linier adalah bentuk gelombang keluarannya tidak seimbang dengan tegangan dalam setiap setengah siklus, sehingga bentuk gelombang arus maupun tegangan keluarannya tidak sama dengan gelombang masukannya (mengalami distorsi). Beberapa peralatan yang merupakan beban non linier antara lain komputer, printer, lampu fluorescent yang menggunakan elektronik ballast, kendali kecepatan motor, motor induksi, batere charge, dll. Gambar 8. Beban Non Linier Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 7 PT PLN (Persero) Area Tahuna 5.2 Penyebab Tingginya Arus Netral 5.2.1 Pengaruh Beban Tak Seimbang Diketahui pembebanan pada beberapa gardu di Penyulang Kota Petta dan Penyulang Kendahe tidak seimbang. Besarnya Inetral dipengaruhi oleh karakteristik beban. Dengan menggunakan formula-formula yang terdapat dalam program aplikasi Excel maka didapat : Data Gardu yang Belum Seimbang Tabel 1. Tanggal pengukuran 7 Januari 2013 Presentase Beban Perfasa: Tabel 2. Prosentase Pembebanan Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 8 PT PLN (Persero) Area Tahuna Setelah Diseimbangkan: Tabel 3 Pengukuran tanggal 28 januari 2013 Tabel 4 Prosentase Pembebanan Setelah Diseimbangkan PERHITUNGAN PEMERATAAN : Untuk menentukan titik keseimbangan pembebanan trafo, kita perlu menentukan presentase pembebanan tiap fasa, kemudian dari hasil presentase pembebanan per-fasa tersebut kita dapat mengetahui pola pembebanan trafo tersebut sudah seimbang sesuai dengan kapasitas masing-masing trafo tersebut atau belum. Untuk selanjutnya presentase beban per-fasa tersebutdiseimbangkan dengan menggunakan presentase total beban trafo sebagai titik keseimbangan pembebanan. Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 9 PT PLN (Persero) Area Tahuna Supaya tercapai keseimbangan pembebanan. Maka di buatka rumusan sebagai berikut : Tabel 3. Rumusan Keseimbangan Beban ID Trafo Manuver Yang Rumus Keseimbangan Pembebanan Dilaksanakan Fasa R  43,96% - 48,57% = - 4,61% Pengurangan -4,61% X 152 (Ampere) = -7 A PKT001 Fasa S  43,77% - 45,08% = -1,31% sejumlah SR pada fasa R & fasa S, -1,31 X 125 (Amp.) = -1,99 A Fasa T  41,86% - 36,59% = 4,27% dialihkan ke fasa T 4,27% X 152 (Amp.) = 6,49 A Fasa R  50,60% - 48,95% = 1,65% Pengurangan 1,65% X 243 (Amp.) = 4 A PKT002 -13,89% X 243 (Amp.) = -33,75 A Fasa T  60,47% - 48,13% = 12,34% 12,34% X 243 (Amp.) = 29,98 A ID Trafo Rumus Keseimbangan Pembebanan Fasa R  34,52% - 31,59% = 3,07% 3,07% X 152 (Amp.) = 4,66 A PKT004 sejumlah SR pada Fasa S  34,14% - 48,13% = -13,89% Fasa S  28,29% - 31,59% = -3,30% -3,30% X 152 (Amp.) = -5,01 A Fasa T  31,59% - 31,59% = 0% fasa T dan R, dialihkan sebagian lagi ke fasa S Hasil yang didapat Pengurangan sejumlah SR pada fasa R, dialihkan ke fasa S 0% X 152 (Amp.) = 0 A Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 10 PT PLN (Persero) Area Tahuna Setelah Dilaksanakan Pemerataan Beban Dengan menerapkan metode pemerataan tersebut, titik keseimbangan pembebanan pada beberapa trafo tersebut tercapai, dan arus netralnya dapat dipastikan turun. Berikut ini data pengukuran beban setelah dilaksanakan pemerataan beban. Pembebanan Arus ID gardu Lokasi dan Kapasitas Nominal Beban R Trafo (Ampere) (ampere) PKT 001 ENEMAWIRA 100 KVA/3 fasa PKT 002 PATTA 1 / KTR POS 160 KVA/3 fasa PKT 003 PETTA 2 / PELABUHAN 100 KVA/3 fasa PTH 001 LIKUANG 100 KVA/3 fasa Ireal Imaj Beban S (Ampere) Ireal Imaj Beban T (Ampere) Ireal Imaj % Arus N terhadap (Ampere) kapasitas Trafo 152 73,8 60,09 42,85 68,5 55,77 39,77 55,6 45,27 -32,28 48,90 43% 243 104 84,67 60,38 137 111,54 79,54 127,0 103,40 -73,74 64 50% 152 44 35,82 25,55 119 96,89 -69,09 138 112,36 80,12 52 66% 76 46,8 38,10 27,17 39,5 32,16 22,93 39,8 32,40 -23,11 28,4 55% Tabel 4. Hasil Pengukuran Beban Puncak di Gardu Distribusi Dari pelaksanaan pemerataan beban tersebut, didapatkan juga hasil penurunan susut distribusi sebagai berikut. Selisih Perubahan Arus Netral : Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 11 PT PLN (Persero) Area Tahuna Tabel 5. Hasil Perhitungan Energi Listrik yang Diselamatkan Dari hasil pemerataan ini didapat penekanan susut yang signifikan, yaitu sejumlah 37,9 KW energi listrik terjual, dan setara dengan : - Energi listrik yang terjual ke pelanggan selama 5 jam (17.00 s.d 22.00, beban - Atau setara dengan HSD subsidi sebesar 4,35 Kilo liter, (realisasi BPP s.d puncak sistem)  Rp 853.000,00 Semester 2, 2012 = 3.344 Rp/KWh). 3.3 Memperbaiki Sambungan Netral Setiap sistem distribusi biasanya memakai sistem 3 fasa empat kawat, yaitu 3 kawat untuk fasa dan 1 kawat lagi untuk netral. Apabila beban yang dipasok non linier maka untuk mengatasi panas lebih pada kawat netral, sebaiknya ukuran kawat netral diperbesar dari ukuran standarnya. Begitu juga pada panel-panel listrik disarankan kawat netral untuk sistem pentanahannya diperbesar dari ukuran standarnya. Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 12 PT PLN (Persero) Area Tahuna Gambar 9. Transformasi ∆ - Y Sambungan netral diketanahkan tanpa impedansi pada sistem transformasi DY juga bisa berguna untuk membatasi atau mencegah naiknya tegangan fasa yang sehat, seandainya terjadi gangguan salah satu fasa, misal hubung singkat ke tanah. Jadi hubungan netral ke tanah pada transformasi D-Y bukanlah dimaksudkan untuk mencegah atau membatasi kenaikan tegangan pada fasa yang tidak terganggu. Tetapi hubungan netral ke tanah tersebut hanya mempunyai hubungan tujuan yang utama, yakni memberi jalur kepada arus harmonisa guna bersikulasi agar tegangan harmonisa terhapuskan sehingga tidak menyebabkan distorsi. VI. 4.1 KESIMPULAN Kesimpulan Dengan upaya-upaya pemerataan beban, pengukuran trafo distribusi secara rutin yang terkoordinasi dengan baik memberikan beberapa keuntungan bagi PLN maupun pelanggan, diantaranya : 1. Mencegah terjadinya kerusakan pada trafo distribusi 2. Optimalisasi usia pakai peralatan distribusi, terutama trafo distribusi 3. Memberikan pelayanan yang prima kepada pelanggan 4. Menurunkan susut distribusi 5. Pelanggan memperoleh energi listrik yang optimal, tegangan sesuai standar. Upaya memperbaiki sambungan netral juga berkontribusi untuk menunjang keamanan pada operasional trafo distribusi, sehingga mencegah kerusakan pada trafo distribusi. Di lain sisi, pelanggan PLN juga mendapatkan energi listrik yang optimal. Dengan penulisan makalah ini, semakin memotivasi kami untuk bekerja lebih baik lagi dan meningkatkan kepedulian seluruh Personil PLN khususnya personil bidang teknik distribusi terhadap trafo distribusi, karena pada upaya Menekan Arus Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 13 PT PLN (Persero) Area Tahuna Netral di Sisi Sekunder Trafo Distribusi menghasilkan sekian banyak manfaat seperti yang sudah disebutkan diatas. 4.2 Saran 1. Menimbang bahwa ketidak taatan penyambungan fasa sesuai hasil survey lapangan merupakan salah satu penyebab un-balanced, maka perlu diingatkan kepada petugas lapangan untuk bekerja sesuai hasil survey. 2. program pemerataan beban sebaiknya diberi porsi lebih besar dan dilaksanakan secara berkesinambungan. 3. Melaksanakan Pasang Baru / Tambah daya sesuai dengan SOP dan dijalankan secara Konsisten. DAFTAR PUSTAKA    Danah Zohar. (2008). Dasar-Dasar Listrik II, Bandung: Penerbit Informatika. Kadir, Abdul. (1989). ”Transformator”, Elex Media Komputindo, Bandung, Kelompok Gramedia. PT. PLN (Persero) UBS P3BJB. (1985). “Pelatihan Operator Gardu Induk”, Udiklat Semarang. Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 14 PT PLN (Persero) Area Tahuna   VII. KERUSAKAN AKIBAT KELEBIHAN TEGANGAN Tegangan tembus luar (External Flashover) merusak isolator, bagian permukaan peralatan. Ini disebabkan oleh amplitude gelombang datang. Tegangan tembus dalam ( Internal Flashover ), merusak isolasi utama dari peralatan ketanah, merusak isolasi antara bagian-bagian dalam peralatan (isolasi  antara gulungan dari trafo). Ini disebabkan oleh kecuraman gelombang datang. Tegangan tembus luar dan dalam ( Internal and External Flashover) yang mungkin terjadi akibat osilasi yang terjadi pada peralatan. Ini disebabkan oleh kecuraman gelombang datang dengan ekor gelombang yang panjang. VIII. Penanggulangan Kelebihan Tegangan Untuk memberikan perlindungan pada Peralatan terhadap kelebihan tegangan berupa surja hubung dan surja petir maka dipasang alat pelindung (Protective Device). Alat pelindung terhadap kelebihan tegangan berfungsi melindungi peralatan sistem tenaga listrik dengan cara membatasi kelebihan tegangan yang datang dan mengalirkan ke tanah. Berhubungan dengan fungsinya itu, maka alat pelindung Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 15 PT PLN (Persero) Area Tahuna harus dapat menahan tegangan sistem dalam waktu yang tak terbatas dan harus dapat melewatkan surja arus ke tanah tanpa mengalami kerusakan. Alat pelindung yang baik mempunyai perbandingan perlindungan atau protective ratio yang tinggi, yaitu perbandingan antara tegangan surja maksimum yang diperbolehkan sewaktu pelepasan (discharge) dan tegangan sistem maksimum yang ditahan sesudah pelepasan terjadi. IX. JENIS-JENIS ALAT PELINDUNG 1. SELA BATANG Sela batang merupakan alat pelindung yang paling sederhana tetapi paling kuat dan kokoh. Sela batang jarang digunakan pada rangkaian yang penting karena tidak dapat memenuhi persyaratan dasar dari suatu alat pelindung yang sebenarnya. Sela batang dapat digambarkan sebagai berikut : Gambar (3) Sela batang yang dipasang pada saluran Sela batang digunakan pada :   Bushing insulator dari trafo. Pada isolator hantaran udara , berupa tanduk api (Arching Horn) atau ring api. Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 16 PT PLN (Persero) Area Tahuna  Pemutus daya (Circuit Breaker). Untuk mencegah gelombang petir tembus melalui permukaan isolator, maka tegangan tembus dari sela batang harus diset 20 % lebih rendah dari tegangan tembus impuls ( Impuls Spark Over ) dari isolator. Jarak antara sela dengan isolator tidak boleh kurang dari 1/3 jarak sela untuk mencegah bunga api bergerak kea rah isolator. Berikut tabel tegangan sistem dengan jarak sela batang : Menekan Arus Netral Pada Sisi Sekunder Trafo Distribusi 17