bab arus netral - · pdf filebab i pendahuluan i.1. ... transformator tiga fasa digunakan...
TRANSCRIPT
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. 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 V (antar fasa) atau 220 V (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 seimbang terdapat juga arus netral. Pembebanan
seimbang dalam keadaan normal yaitu beban yang dipakai adalah linier
tidak terdapati 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 linier banyak digunakan dalam industri maupun rumah
tangga. Beban seperti motor induksi, pengaturan kecepatan motor listrik
merupakan penyumbang beban non linier sedangkan untuk rumah tangga
adalah penggunaan computer, AC, lampu fluorescent, dsbnya.
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.
I.2. BATASAN MASALAH
1. Pengaruh arus netral yang tinggi dapat mengakibatkan :
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 2
a. Kualitas tegangan dan arus
b. Efisiensi trafo
c. Pengukuran energi
2. Adapun upaya untuk mengatasi arus netral tinggi dapat melakukan
langkah-langkah, yaitu :
a. Pemerataan beban
b. Memperbaiki sambungan netral
c. Menurunkan kapasitas trafo
d. Minimisator arus netral
I.3. PRA ANGGAPAN
Timbulnya arus netral pada pembeban sekunder trafo distribusi
dapat mempengaruhi system distribusi. Kesalahan 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.
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 3
BAB II
TRAFO DISTRIBUSI
II.1. HUBUNGAN DELTA TRAFO
Transformator tiga fasa digunakan ketika daya tiga fasa di
rekomendasikan untuk kebanyakan beban seperti di motor-motor
industri. Ada dua dasar hubungan transformator tiga fasa, delta dan
bintang. Transformasi delta digunakan dimana jarak sumber dengan
beban pendek. Delta disukai oleh transformator satu fasa maupun tiga
fasa. Transformator delta di digambarkan dalam segitiga.
Tegangan transformator tiga fasa dengan kumparan yang
dihubungkan secara delta, yaitu VAB, VBC, dan VCA, masing-masing
berbeda fasa 1200.
VAB + VBC + VCA = 0
II.2.1. KESEIMBANGAN ARUS DELTA
Untuk beban yang seimbang :
IA = IAB – ICA
IB = IBC – IAB
IC = ICA – IBC
II.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 φ setiap fasa tidak sama dengan Cos φ pada tiap alat
pemakai.
Perbandingan IL/IPH tidak sama dengan √3.
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 4
II.3. HUBUNGAN BINTANG
Arus transformator tiga fasa dengan kumparan yang dihubungkan
secara bintang yaitu; IA, IB, dan IC masing-masing berbeda fasa 1200.
IN = IA + IB + IC
VAB = VAN + VBN = VAN – VBN
VBC = VBN – VCN
VCA = VCN - VAN
B IA
VBC
A IB VAN VBN
IN VAB
C IC VCN VCA
(a)
(b)
Gambar 2
Dari gambar 2a dan 2b diketahui bahwa untuk hubungan bintang
berlaku hubungan:
LLLL
PP
LP
LP
ANAB
IVIV
IVangbVAhubungan
Jadi
II
lalu
VV
atau
VV
33
3
3int
,
3
3
=
=
=
=
=
=
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 5
II.3.1. KESEIMBANGAN ARUS BINTANG
Pada transformator distribusi pusat beban terhubung langsung
dengan transformator. Pada umumnya trasformator distribusi
terhubung secar bintang. Arus pada penghantar netral sama dengan
nol. Besarnya arus pada kawat netral sama dengan jumlah vektoritas
dari tiga arus pada kawat-kawat fasa, karena ketiga arus ini sama
besarnya, tetapi berbeda fasa 1200 satu sama lain, maka
resultantenya nol.
IN = I1 + I2 + I3 = 0
Pada percobaan diatas dimana alat pemakai adalah beban resistif
maka arus I sefasa dengan tegangan fasa netral.
U3
I3
IN=0 I1 U1
I2
I1+I2
U2
Pada sambungan bintang seimbang penghantar netral dapat
ditiadakan (dihilangkan).
Ph1 A
P=1
P=2 P=3
Ph2 A
Ph3 A
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 6
Maka titik bersama dari ketiga alat pemakai disebut “ titik netral
buatan “. Tegangan titik bintang adalah sama dengan ‘ tegangan
penghantar netral “.
II.3.2. KETAKSEIMBANGAN ARUS BINTANG
Bila sirkuit tak seimbang, penghantar netral dilalui arus. Dalam hal ini
penghantar netral tidak boleh dihilangkan.
Ph1 A I1
P1
Ph2 A I2 P2 P3
Ph3 A I3
N A I4
Ketiga arus fasa tidak sama besarnya, jumlah vektoris dari ketiga
arus, sama dengan arus yang mengalir pada penghantar netral.
IN = I1 + I2 + I3
U3
I3
IN I1 U1
I2
U2
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 7
BAB III
SEBAB DAN AKIBAT ARUS NETRAL PADA SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI
III.1. 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 impedensi 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.
V Zlinier
I
Beban non linier adalah bentuk gelombang keluarannya
tidak sebanding dengan tegangan dalam setiap setengan 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 charger,
proses eletroplating, dll.
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 8
V
Znonlinier
III.2. PENYEBAB TINGGINYA ARUS NETRAL
III.2.1. PENGARUH BEBAN TAK SEIMBANG
Diketahui pembebanan pada gardu COM , Penyulang Cempaka tidak
seimbang. Untuk fasa R = 269,3 A , fasa S = 138,2 A , fasa T = 284,9
sedangkan N = 156 A. Besarnya Inetral dipengaruhi oleh karakteristik
beban. Pada hal ini akan dibuktikan dengan bantuan excel.
Rumusan Inetral :
θθ
sinIm
cos
×=
×=
Ifasaaj
IfasaIriel
22 ImajIrielInetral +=
GARDU COM, PENYULANG CEMPAKA
Pembacaan arus Netral
Sisi TR
Fasa Arus (A) Sudut Iriel (A) Imaj (A)
Fasa R 269,3 19 254,63 87,68
Fasa S 138,2 155 -125,25 58,41
Fasa T 284,9 260 -49,47 -280,57
Netral 156,44 -59,28 79,90 -134,49
III.2.2. PENGARUH BEBAN NON LINIER
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 9
Diketahui : Io =
Arus netral yang ditimbulkan adalah ;
Io(riil) = Io x cos Ө
Io(maj) = Io x sin Ө
Ifasa(riil) = 3 x Io(riil)
Ifasa(maj) = 3 x Io(maj)
Sehingga 22 ))(())(( majIrielIfasaInetral +=
Pada keadaan normal, arus beban setiap phase dari beban linier
yang seimbang pada frekuensi dasarnya akan saling mengurangi
sehingga arus netralnya menjadi nol. Sebaliknya beban tidak linier satu
phase akan menimbulkan harmonik kelipatan tiga ganjil. Harmonik ini tidak
menghilangkan arus netral tetapi dapat menghasilkan arus netral yang
lebih tinggi dari arus phase.
III.3. AKIBAT TINGGINYA ARUS NETRAL
III.3.1. KUALITAS TEGANGAN DAN ARUS
A. PEMBEBANAN SEIMBANG, BEBAN LINIER
Gelombang Arus beban 3 Fasa
-300,0
-200,0
-100,0
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050t (detik)
Amper
Ibr Ibs Ibt Ir
Is It Io
B. PEMBEBANAN TAK SEIMBANG, BEBAN LINIER
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 10
C. PEMBEBANAN SEIMBANG, BEBAN NON LINIER
Gelombang Arus beban 3 Fasa
-300,0
-200,0
-100,0
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050t (detik)
Amper
Ibr Ibs Ibt Ir
Is It Io
D. PEMBEBANAN TAK SEIMBANG, BEBAN NON LINIER
Gelombang Arus beban 3 Fasa
-300,0
-200,0
-100,0
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050t (detik)
Amper
Ibr Ibs Ibt Ir
Is It Io
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 11
Gelombang Arus beban 3 Fasa
-300,0
-200,0
-100,0
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050t (detik)
Amper
Ibr Ibs Ibt Ir
Is It Io
III.3.2. EFISIENSI TRAFO
Beban non linier seperti lampu hemat energi, dapat menimbulkan arus
hamonik yang menyebabkan tambahan kerugian dalam trafo distribusi
seperti:
a. Tambahan arus eddy yang mengalir di lapisan inti besi
b. Tambahan arus bocor pada isolasi
c. Menghasilkan skin effect pada penghantar di trafo distribusi
Gambar: arus urutan Nol terperangkap dalam belitan delta
IN = IAo+IBo+ICo
A
B
C
N
G
ZC0
ZN0
Ground
Beban electronic fasa-netral
Panel
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 12
Pada gambar diatas dengan sistem 3 fasa 4 kawat, arus yang
mengalir pada penghantar netral, karena beban tidak seimbang dan
adanya beban non linier akan kembali ke transformator, arus ini
bersirkulasi di kumparan primer (hubungan delta) sehingga pemanasan
yang berlebih pada trafo distibusi.
Tambahan kerugian pada trafo distribusi antara lain:
1. Kerugian Penghantar I2R
Arus harmonik mempengaruhi pada efek kulit (skin effect), sejak
arus harmonik ini mempunyai frekwensi tinggi yang mengalir
kembali diluar/pinggir penghantar ke sisi primer, hal ini mengurangi
efektifitas dari luas penampang penghantar.
2. Kerugian Eddy Current
Kerugian arus Eddy ini disebabkan karena tertundanya medan
elektromagnetikyang dapat mengurangi sirkulasi arus dalam
belitan trafo, inti besi dan struktur lain, pada frekwensi tinggi arus
Eddy ini menghasilkan tambahan kerugian.
2
1
2
1 hIPPhmaks
h
hBCBC ∑−
−=
Dimana:
PBC = total kerugian Eddy current
PBC-1 = Kerugian Eddy current pada full load pada beban linier
Ih = Rus rms (perunit) pada harmonik h
h = harmonik
Pada beban linier arus Eddy kecil secara menyeluruh beban trafo
(± 5%) tetapi kalau bebannya non linier arus Eddy menjadi 15% s/d
20%.
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 13
Kerugian lain yang timbul, getaran mekanis pada panel listrik yang
merupakan getaran resonansi mekanis akibat harmonik frekwensi
tinggi.
Perhitungan pada gardu COM :
RUGI-RUGI TRAFO 200 KVA
RUGI BESI 480 WATT
RUGI BELITAN 2500 WATT TOTAL RUGI-RUGI 2.98 KW
EFISIENSI = (Po)watt (Po)watt+Σrugi
EFISIENSI TRAFO BEBAN
SEIMBANG BEBAN TAK SEIMBANG
97.78344726 96.37041277
III.3.3. PENGUKURAN ENERGI
Pembebanan tak seimbang dan beban non linier dapat
menimbulkan tambahan torsi pada kWh meter jenis elektromekanis
yang menggunakan piringan induksi berputar. Sebagai akibatnya,
puratan piringan akan lebih cepat atau terjadi kesalahan ukur kWh
meter karena piringan induksi tersebut dirancang hanya untuk
beroperasi pada frekuensi dasar,
Untuk Kwh meter elektronik timbul kwh impor dan kvar
impor akibat besarnya perbedaan sudut tegangan dan arus. Seolah-
olah ada kesalahan polaritas arus di keluaran CT.
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 14
III.4. PERHITUNGAN ENERGI DENGAN SIMULASI METER
ELEKTRONIK
III.4.1. BEBAN SEIMBANG
3Ph-4W
(Wye) T S R Agg Ferraris Agg Imp/Exp
Watt Import 0 0 0 0 0
Watt Export -43.821 -43.821 -43.821 -131.463 -131.463
Var Import 0 0 0 0 0
Var Export -25.300 -25.300 -25.300 -75.900 -75.900
Amps, Angle*
230A,-
150°
230A,-
150°
230A,-
150° 0A Neutral
Data Beban :
IR = 230 A ; IS = 230 A ; IT = 230 A ; IN = 0
Besar sudut antar fasa 1200
Volt Left Volt Center Volt RightT S R
Neutral Amp
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 15
PEMBEBANAN TRAFO SEIMBANG
3Ph-4W (Wye) T S R TOTAL
TTL
AGGR
Watt Import
Watt Export -43,821 -43,821 -43,821
-
131,463 69.543.927
Var Import
Var Export -25,300 -25,300 -25,300 -75,900 0
Amps, Angle* 230, -154 230, -153
230, -
157
69.543.927
III.4.2. BEBAN TAK SEIMBANG
3Ph-4W
(Wye) T S R Agg Ferraris Agg Imp/Exp
Watt Import 0 2.646 0 0 2.646
Watt Export -23.488 0 -58.281 -79.123 -81.769
Var Import 0 30.244 0 0 30.244
Var Export -58.134 0 -10.277 -38.167 -68.411
Amps, Angle*
285A,-
112°
138A,-
275°
269A,-
170° 156A Neutral
Data Beban :
IR = 269,3 A ; IS = 138,2 A ; IT = 284,9 A ; IN = 156
Besar sudut fasa : R = 190 ; S = 1550 ; T = 2600
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 16
Volt Left Volt Center Volt RightT S R
Neutral Amp
PEMBEBANAN TRAFO TAK SEIMBANG
3Ph-4W (Wye) T S R TOTAL
TTL
AGGR
Watt Import 2,646 2,646
Watt Export -58,281 -23,488 -81,769 -79,123 41.856.067
Var Import 30,244 30,244
Var Export -10,277 -58,134 -68,411 -38,167 0
Amps, Angle* 269.3, -170 138.2, -275 284.0, -112
41.856.067
Dari hal diatas terlihat bahwa pengukuran meter elektronik pada
beban seimbang lebih akurat dibandingkan pada pembebanan tak
seimbang. Hal ini terjadi diakibatkan adanya energi yang import baik
energi aktif (kwh) dan energi reaktif (kvar). Selisih yang terjadi sebesar :
27.687.860. (kondisi gardu COM 200 KVA) atau sebesar 39,81%.
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 17
BAB IV
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI
IV.1. PEMERATAAN BEBAN
Pembebanan yang tak seimbang mengakibatkan arus netral sekunder
trafo distribusi menjadi tinggi.
Pemerataan beban dilakukan untuk memperbaiki kualitas beban yang
dikirim.
Terlihat dengan beban seimbang dengan menghasilkan pergeseran sudut
antar fasa sebesar 1200. Hal ini berpengaruh terhadap arus netral yang
terjadi dimana arus netral yang terjadi menjadi nol.
PEMBEBANAN SEIMBANG
Pembacaan arus Netral
Sisi TR
Fasa Arus (A) Sudut Iriel (A) Imaj (A)
Fasa R 300 0 300,00 0,00
Fasa S 300 120 -150,00 259,81
Fasa T 300 240 -150,00 -259,81
Fasa-Netral 0,00 0,00 0,00 0,00
IV.2. MEMPERBAIKI SAMBUNGAN NETRAL
Setiap sistem distribusi biasanya memakai sistem 3 phase
empat kawat, yaitu 3 kawat untuk ketiga phase dan 1 kawat lagi
untuk netral. Apabila beban yang dipasok non linier sehingga
pengaruh harmonik lebih dominan maka untuk mengatasi panas
lebih pada kawat netral akibat pengaruh harmonik sebaiknya ukuran
kawat netral diperbesar dari ukuran standarnya. Begitu juga pada
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 18
panel-panel listrik disarankan kawat netral untuk sistem
pentanahannya diperbesar dari ukuran standarnya.
Sambungan netral diketanahkan tanpa impedansi pada sistem
transformasi D-Y juga bisa berguna untuk membatasi atau
mencegah naiknya tegangan phasa yang sehat, seandainya terjadi
gangguan salah satu phasa, misal hubung singkat ke tanah. Besar
kenaikkan tegangan saluran jaringan ke netral menjadi sebesar ÷3
Ephasa andaikata tanpa adanya sambungan netral dan tanpa
impedansi ke tanah. Untungnya hal ini tak terjadi karena ada
sambungan netral tersebut ke tanah, sehingga tegangan saluran
jaringan ke netral phasa yang sehat tetap sebesar tegangan Ephasa.
Uraian perhitungan mengenai hal tersebut seperti persamaan 1.
ZO = ZOT + 3Zn ..............................(1)
Persamaan di atas adalah harga impedansi urutan nol dari
transformator yang titik netralnya diketanahkan. Oleh karena
diketanahkan secara langsung tanpa impedansi maka, jadi :
ZO = ZOT .......................................(2)
Pada transformator, harga semua impedansi urutan (urutan nol,
urutan positif, urutan negatif) adalah sama sehingga dapat dituliskan
:
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 19
ZOT = Z1T = Z2T .............................(3)
jadi impedansi urutan positif transformator adalah :
Z1 = Z1T = ZOT ................................(4)
Pada saat terjadi hubung singkat satu phasa ke tanah maka harga
konstanta k adalah :
.....................(5)
Harga kenaikan tegangan akibat hubung singkat adalah :
...............(6)
Jadi harga tegangan phasa yang sehat adalah :
Ephasa-sehat = Ephasa + A
= Ephasa .......................(7)
Jelah nampak hasilnya bahwa, harga tegangan phasa yang sehat
tetap naik. Jadi hubungan netral ke tanah pada transformasi D-Y
bukanlah dimaksudkan untuk mencegah atau membatasi kenaikan
tegangan pada phasa yang tidak terganggu. Tetapi, hubungan netral
ke tanah tersebut hanya mempunyai tujuan yang utama, yakni
memberi jalur kepada arus harmonisa guna bersirkulasi agar
tegangan harmonisa terhapuskan atau tertindas sehingga tidak
menyebabkan distorsi.
IV.3. MENURUNKAN KAPASITAS TRAFO
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 20
Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi
pengaruh harmonik pada sistem distribusi adalah dengan
mengurangi kapasitas suplai daya transformator (derating
fransformator). Dalam menentukan besarnya pengurangan kapasitas
transformator ada metode sederhana yang dapat dipergunakan yaitu
dengan memakai persamaan sebagai berikut:
KVA baru = THDF x KVA pengenal ..................persamaan (1)
di mana THDF adalah Transformator Harmonic Derating Factor,
THDF = [1,414 x (arus phase rms) / (arus puncak phase sesaat)] x
100%
= [(1,414 x 1/3 x (Ir + Is + It)rms / 1/3 x (Ir + Is + It)puncak] x 100%
HASIL PENGUKURAN PENGARUH HARMONIK
PADA UPJ BOGOR KOTA
No. Nama Trafo Kapasitas THD (%) Arus rms
Lama (KVA) R S T R S T
1 DD 200 1.44 1.45 1.14 196.2 204.6 172.3
2 MLL 400 1.15 1.06 0.89 98.15 88.94 79.4
3 KDK 630 0.88 0.63 0.63 154.9 133.7 133.7
4 KDK 400 1.72 1.71 1.86 50.31 49.91 76.3
5 JMD 630 0.94 0.92 0.88 260.9 248.1 146.1
6 COM 315 2.11 2.39 1.74 43.92 70.88 58.79
Arus Puncak THD Kapasitas
R S T N Baru (KVA)
288 302.3 257.3 2.12 0.96 191.24
152.77 136.94 120.96 18.79 0.92 367.08
248.1 210.3 210.3 21.29 0.89 562.65
82.74 74.96 114.6 20.72 0.92 366.71
430.7 389.4 238.4 5.51 0.88 551.4
72.12 107.63 100.06 2.12 0.88 276.36
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 21
IV.4. MINIMISATOR ARUS NETRAL
Untuk instalasi konsumen yang memerlukan kualitas listrik
yang lebih baik dan handal, untuk mengurangi pengaruh
pembebanan tak seimbang dan beban yang non linier maka pada
transformator distribusi atau panel kontrol utama perlu dipasang
peralatan untuk membuat pembebanan menjadi seimbang. Hal ini
dapat dilakukan dengan menggunakan alat untuk meminimisator
arus netral. Alat dipasang pada sambungan sekunder rak TR yang
arah pelanggan.
Keuntungan yang dapat diperoleh antara lain
- memperkecil arus netral sekunder
- beban menjadi seimbang
- kualitas arus dan tegangan menjadi baik
Prinsip kerja alat ini menyeimbangkan beban per fasa dengan
mengkompensator dengan arus fasa yang lain. Ini bisa kita lihat dalam
pembebanan gardu COM :
Arus beban tiap fasa tidak seimbang
Fasa I (A) φ (rad) Iriel (A) Iimjnr (A)
IA 269.04 -1.21 94.029 -252.076 IB 138.20 -3.22 -137.780 10.788 IC 284.59 0.90 176.397 223.333 In 133.86 132.646 -17.954
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 22
Arus kompensator Arus fasa penyeimbang
Fasa I (A) φ (rad) Iriel (A) Iimjnr (A)
IfA 39.114 -1.371 7.766 -38.335
IfB 92.948 -0.232 90.456 -21.376
IfC 54.117 0.881 34.424 41.757
sumIf 133.855 -0.135 132.646 -17.954
SumIf
Va1
Ia1
Ifa
IfB
Ifc
Ia
Ib
Ic
Isa
Isb
Isc
Vsa
VsbVsc
-300.000
-200.000
-100.000
0.000
100.000
200.000
300.000
-300.000 -200.000 -100.000 0.000 100.000 200.000 300.000
Va1 Ia1 Ifa Ifb IfcIa Ib Ic Isa Isb
Isc Vsa Vsb Vsc SumIf
Sinus tegangan & arus fasa A
-500.000
-400.000
-300.000
-200.000
-100.000
0.000
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
detik
Volt or Amp
Vsa Ia Isa Ifa
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 23
Sinus tegangan & arus fasa B
-400.000
-300.000
-200.000
-100.000
0.000
100.000
200.000
300.000
400.000
detik
Volt or Amp
Vsb Ib Isb Ifb
Sinus tegangan & arus fasa C
-500.000
-400.000
-300.000
-200.000
-100.000
0.000
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
detik
Volt or Amp
Vsc Ic Isc Ifc
Dari tampilan grafik diatas terlihat Isa, Isb, Isc dikompensator
sehingga pada akhirnya besar dari ketiga pembebanan arus sama atau
seimbang. Dengan minimisator arus netral perubahan pembebanan yang
statis dapat diatasi karena bila ada pembebanan tak seimbang secara
otomatis akan dikompensator.
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 24
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1. KESIMPULAN
Timbulnya arus netral pada pembebanan sekunder trafo
distribusi hampir semua ditemukan di gardu PLN. Pembebanan tak
seimbang dan tegangan dan beban yang non linier memunculkan arus
netral. Hal ini akan berakibat pada penurunan kualitas arus dan tegangan
dari sekunder trafo, efisiensi trafo serta pengukuran energi.
Pemasangan titik sambung JTR yang tidak disesuaikan data
penyambungan merupakan awal pembebanan tak seimbang. Karena
makin lama makin banyak yang tidak mempedulikan sehingga prosentase
pembebanan tak seimbang makin besar.
Beban yang non linier muncul akibat pemakaian pelanggan
yang menggunakan peralatan-peralatan listrik yang mengandung
rangkaian elektronika. Seperti komputer, lampu hemat energi, motor
induksi, soft starter motor, dll. Akibat dari beban yang non linier akan
menimbulkan arus urutan nol dan arus netral pada pembebanan sekunder
trafo.
Pembebanan tak seimbang dan beban non linier akan
mempengaruhi kualiatas arus dan tegangan dari sekunder trafo, efisiensi
trafo, serta pengukuran energi.
Kualitas arus dan tegangan tidak lagi baik karena munculnya
arus urutan nol yang mendistorsi gelombang dasar sehingga menjadi
cacat. Pada rangkaian delta akan bersirkulasi dan menimbulkan panas
yang berlebih pada trafo. Untuk rangkaian bintang dapat hilang apabila
kawat netral yang ada di sekunder trafo ditanahkan dengan baik. Panas
yang berlebih ini akan mengurangi efisiensi trafo.
Adanya perbedaan pengukuran antara beban seimbang dan
tak seimbang terjadi karena besarnya perbedaan sudut antara arus dan
Micronet It Solutions
UPAYA MENGURANGI ARUS NETRAL SEKUNDER
TRAFO DISTRIBUSI 25
tegangan. Hal ini akan membuat selisih antara daya aktif dan reaktif pada
pemakaian.
V.2. SARAN
1. Untuk memasang titik sambung JTR harus memperhatikan data-data
yang ada. Supaya dalam pelaksanaan penyambungan, beda
pembebanan pada salah satu fasa tidak terlalu besar atau
pembebanan yang tak seimbang.
2. Perbaikan sambungan netral dapat dilakukan apabila kabel netral yang
ada lebih kecil daripada kabel fasa.
3. Pengurangan kapasitas pembebanan gardu dilakukan bila jarak antara
gardu yang lain berdekatan dengan pelanggan.
4. Untuk gardu distibusi umum yang memberikan andil dalam beban non
linier digunakan minimisator arus netral.
5. Agar kerugian energi di pengukuran gardu dapat diminimalisasi maka
pembebanan gardu mutlak dipantau. Meter kwh makin presisi maka
makin kecil pula kerugian.