PENGARUH KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN TERHADAP ARUS NETRAL DAN LOSSES PADA TRAFO DISTRIBUSI

Pengaruh Ketidakseimbangan Beban Terhadap Arus Netral dan Losses Pada Trafo Distribusi


Mahpudin/41407110059
Teknik Elektro
FTI-UMB


PENDAHULUAN

Dewasa ini Indonesia sedang melaksanakan pembangunan di segala bidang. Seiring dengan laju pertumbuhan pembangunan maka dituntut adanya sarana dan prasarana yang mendukungnya seperti ; tersedianya tenaga listrik. Saat ini tenaga listrik merupakan kebutuhan yang utama, baik untuk kehidupan sehari-hari maupun untuk kiebutuhan industri. Penyediaan tenga listrik yang stabil dan kontinu merupakan syarat mutlak yang harus dipenuhi dalam memenuhi kebutuhan tenaga listrik.
Dalam memenuhi kebutuhan tenaga listrik tersebut, terjadi pembagian beban-beban yang pada awalnya merata, tetapi karena ketidakserempakan waktu penyalaan beban-beban tersebut menimbulkan ketidakseimbangan beban yang berdampak pada penyediaan tenaga listrik. Ketidakseimbangan beban antara tiap-tiap fasa (fasa R, fasa S dan fasa T) inilah yang menyebabkan mengalirkan arus di netral trafo.

TEORI TRANSFORMATOR
Transformator merupakan suatu alat listrik yang mengubah tegangan arus bolak-balik dari satu tingkat ke tingkat yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip-prinsip induksi elektro magnet. Transformator terdiri dari sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis dan dua (2) buah kumparan, yaitu kumparan primer dan sekunder.
Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan hokum ampere dan hokum faraday, yaitu arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik.

PENGHITUNGAN ARUS BEBAN PENUH TRANSFORMATOR
Daya transformator jika ditinjau dari sisi tegangan tinggi (primer) dapat dirumuskan sebagai berikut :

S = . V . I (1)
Dimana :
S = Daya transformator (kVA)
V = Tegangan sisi primer transformator (kV)
I = Arus Jala-jala (A)

Sehingga untuk menghitung arus beban penuh dapat menggunakan rumus :

IFL = (2)
Dimana :
IFL = Arus beban penuh (A)
S = Daya transformator (kVA)
V = Tegangan sisi sekunder transformator (kV)

LOSESS (RUGI-RUGI) AKIBAT ADANYA ARUS NETRAL PADA PENGHANTAR TRANSFORMATOR
Sebagai akibat dari ketidakseimbangan beban antara tiap-tiap fasa pada sisi sekunder trafo mengalirlah arus di netral trafo. Arus yang mengalir pada penghantar netral trafo ini menyebabkan losses. Losses pada penghantar netral trafo ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

PN = IN . RN (3)
Dimana :
PN = Losses pada penghantar netral trafo ( watt)
IN = Arus yang mengalir pada netral trafo (A)
RN = Tahanan penghantar netral trafo ( )

Sedangkan losses yang diakibatkan karena arus netral yang mengalir ke tanah dapat dihitung dengan perumusan sebagai berikut :

PG = IG . RG (4)
Dimana :
PG = Losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah (watt)
IG = Arus netral yang mengalir ke tanah (A)
RG = Tahanan pembumian netral trafo ( )

KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN
Yang dimaksud dengan keadaan seimbang adalah suatu keadaan :
• Ketiga vektor arus / tegangan sama besar
• Ketiga vector saling membentuk sudut 120 satu sama lain.

Sedangkan yang dimaksud dengan keadaan tidak seimbang adalah keadaan dimana salah satu atau kedua syarat keadaan seimbang tidak terpenuhi. Kemungkinan keadaan tidak seimbang ada tiga (3), yaitu :
• Ketiga vector sama besar tetapi tidak membentuk sudut 120 satu sama lain
• Ketiga vector tidak sama besar tetapi membentuk sudut 120 satu sama lain
• Ketiga vector tidak sama besar dan tidak membentuk sudut 120 satu sama lain





PENYALURAN DAN SUSUT DAYA
Misalnya daya sebesar P disalurkan melalui suatu saluran dengan penghantar netral. Apabila pada penyaluran daya ini arus-arus pasa dalam keadaan seimbang maka besarnya daya dapat dinyatakan sebagai berikut :

P = 3 . . .cos
Dengan :
P = daya pada ujung terkirim
V = tegangan pada ujung kirim
cos = factor daya

Daya yang sampai ujung terima akan lebih kecil dari P karena terjadi penyusutan dalam saluran.
Jika adalah besaran arus fasa dalam penyaluran daya sebesar P pada keadaan seimbang, maka pada penyaluran daya yang sama tetapi dengan keadaan tak seimbang besarnya arus-arus fasa dapat dinyatakan dengan koefisien a, b dan c sebagai beikut :

= a
= b (6)
= c

Dengan IR, Is, dan IT berturut-turut adalah arus di fasa R,S, dan T.

Bila factor daya di ketiga fasa dianggap sama walaupun besarnya arus berbeda, besarnya daya yang disalurkan dapat dinyatakan sebagai :

P = ( a + b + c ) . . . cos (7)

Apabila persamaan (7) dan persamaan (5) menyatakan daya yang besarnya sama, maka dari kedua persamaan itu dapat diperoleh persyaratan untuk koefisien a, b, dan c yaitu :

a + b + c = 3 (8)

dimana pada keadaan seimbang nilai a = b = c = 1


Kesimpulan

Ketidakseimbangan beban pada trafo semakin besar karena penggunaan beban listrik tidak merata.
Semakin besar ketidakseimbangan beban pada trafo maka arus netral yang mengalir ke tanah dan losses trafo semakin besar.Salah satu cara mengatasi losses arus netral adalah dengan membuat sama ukuran kawat netral dan fasa.


Daftar pustaka

1. Abdul Kadir,Distribusi dan Utilasi Tenaga Listrik, Jakarta: UI-Press,2000.
2. PersyaratanUmum Instalasi Listrik 2000(PUIL2000), Jakartal: Badan Standarisasi Nasiaonal,2000.
3. James J. Burke, Power Distribusi Engineering Fundamentals And Applications, New York: Marcel Dekker Inc,1994.
4. Sudaryatno Sudirham, Dr., Pengaruh Ketidakseimbangan Arus Terhadap Susut Daya pada saluran, Bandung: ITB, Tim Pelaksana Kerjasama PLN-ITB,1991.
5. Sulasno, Ir., Teknik Tenaga Listrik, Semarang: Satya Wacana,1991.
6. Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, Bandung: ITB, 1991.
7. Abdul Kadir, Transformator, Jakarta: PT.Elex Media Komputindo, 1989.