## JEPCA

## Analisis Terjadinya Arus Netral Pada Trafo Distribusi 160 kVA
Arfita Yuana Dewi 1) , Asnal Effendi 2) , Fahody M. Syafar 3)
123 Institut Teknologi Padang Correspondence email: arfita@itp.ac.id
Abstrak: Penyaluran daya pada sistem 3 fasa, tidak terlepas dengan mengalirnya arus di netral trafo, yang akan menimbulkan rugi – rugi daya ( losses ) dimana arus mengalir ke penghantar netral dan losses yang mengalir ke tanah. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui  besar losses yang  terjadi  akibat  terjadinya  arus  netral  yang  mengalir  di  penghantar  netral  pada  trafo  distribusi 160kVA. Lokasi penelitian yang diambil adalah pada Trafo Distribusi (G187 T) yang berlokasi di Jl. Hos Cokroaminoto Wisma Ombilin  dimana  sering terjadi ketidakseimbagan  beban. Dari  hasil perhitungan  dapat diketahui  jika  kawat netral dengan  ukuran penampang    50  mm 2 maka  arus  yang  melewati  kawat  netral  dengan  persentasi  6,4%  untuk  siang  hari  dan  untuk  ukuran penampang kawat  70 mm 2 maka dapat mengurangi daya yang mengalir ke netral dengan persentase sebesar 4,77% pembebanan siang. Nilai Efisiensi yang terjadi lebih besar pada pembebanan malam yaitu 94,87% sedangkan untuk siang hari sebesar 93,44%. Untuk  penyaluran  tiap  –  tiap  fasa  terutama  fasa  S  agar  dapat  diseimbangkan  karena  daya  yang  di  salurkan  pada  fasa  S  terlalu kecil. Sebaiknya untuk arus kawat netral harus di salurkan ke tanah agar arus yang mengalir di kawat netral menjadi nol.
Kata kunci: Arus Netral, Rugi-rugi Daya, Efisiensi.
Abstract:  The  Power  distribution  in  a  3-phase  system,  cannot  be  separated  from  the  flow  of  current  in  the  neutral  of  the transformer, which will cause power losses (losses) where current flows into the neutral conductor and losses that flow into the neutral  conductor.  This  study  was  conducted  to  determine  the  causes  and  magnitude  of  power  losses  that  occur  due  to  the occurrence of neutral current flowing in the neutral conductor in a 160kVA distribution transformer. The research location taken is the Distribution Transformer (G187 T) which is located on Jl. Hos Cokroaminoto Wisma Ombilin where load imbalances often occur.  From  the  results,  it  can  be  seen  that  if  the  neutral  wire  has  a  cross-sectional  size  of  50  mm2,  the  current  that  passes through  the  neutral  wire  is  6.4%  for  the  day  and  for  the  cross-sectional  size  of  the  wire  is  70  mm2,  it  can  reduce  the  power flowing to the neutral by a percentage of 4.77%. for the daytime. Efficiency value that occurs is greater at night that is 94.87% while for the day it is 93.44%. For the distribution of each - each phase, especially the S phase, so that it can be balanced because the power supplied to the S phase is too small. We recommend that the current flowing in the neutral wire must be channeled to the ground so that the current flowing in the neutral wire becomes zero.
Keywords: Neutral Current, power losses, efficiency.

## 1. PENDAHULUAN
Kebutuhan  terhadap  energi  listrik  seiring  dengan pertumbuhan  ekonomi  masyarakat.  Maka  sangatlah penting  untuk  menjaga  kualitas  penyaluran  daya  listrik. Beberapa  faktor  yang  dapat  mempengaruhi  hal  tersebut harus menjadi perhatian khusus.
Berdampak pada penyediaan tenaga listrik 3  fasa, dengan  netral  di  trafo  dapat  menyebabkan  mengalirnya arus  di  netral  trafo,  yang  akan  menyebabkan  terjadinya rugi  –  rugi  daya  dimana  arus  menyalir  ke  penghantar netral  dan Losses yang  mengalir  ke  tanah[6].  Untuk mengoptimalkan  penyaluran  daya  listrik  agar  tidak terjadinya pengurangan daya yang tersalur, maka peneliti mengadakan  penelitian  tentang  analisis  terjadinya  arus netral  pada  transformator  distribusi  yang  terjadi  di  Jl. Cokrominoto Wisma Ombilin Padang.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Sistem 3 Fasa
Sistem  3  fasa  yang  seimbang  merupakan  sistem dengan  nilai  arus,  tegangan,  dan  sudut  fasa  yang  rata- rata  sama.  Seperti  yang  ditunjukkan  pada  gambar  1 berikut [6],
Gambar 1. Vektor Diagram Arus Seimbang Apabila :
[IR] = a [ I rat] [IS] = b [ I rat] [IT] = c [ I rat]
Dimana pada keadaan seimbang, nilai a = b = c = 1[6]. Untuk Vektor Diagram Arus tidak seimbang seperti yang ditunjukkan pada gambar 2 berikut,
Arfita Yuana Dewi, Asnal Effendi, Fahody M. Syafar, Analisis Terjadinya Arus Netral Pada Trafo Distribusi 160 kVA

## Gambar 2. Vektor Diagram Arus Tidak Seimbang
2.2. Analisa rugi-rugi daya/losses Losses yang terjadi akibat mengalirnya arus netral pada trafo dapat dirumuskan sebagai berikut [1],[4],[5]:
= ×
Dimana:
= Losses pada penghantar netral trafo (Watt)
= Arus pada kabel netral trafo (A)
= Tahanan penghatar netral trafo (Ω)
Sedangkan  losses  yang  diakibatkan  karena  arus netral  yang  mengalir  ke  tanah  (ground)  dapat  dihitung dengan perumusan sebagai berikut:
= ×
Dimana:
=  Losses  akibat  arus  netral  mengalir  ke  tanah (Watt)
= Arus pada netral yang mengalir ke tanah (A)
= Tahanan pembumian pada trafo (Ω)

## 2.3. Efisiensi Transformator
Efisiensi  transformator,  secara  matematis  ditulis [1]:
η = x 100%
Pin = Pout + Rugi-rugi
Jenis penelitian yang dilakukan adalah perhitungan dan analisis terjadinya arus netral pada trafo distribusi, dengan pembebanan siang dan malam hari. Proses  pelaksanaan  penelitian  ini  disajikan  seperti  pada Gambar 3 berikut :

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1. Hasil Pengukuran Trafo 160kVA Pembebanan Siang
Mulai

## Pengumpulan data
Proses pengolahan data : 1. Mengetahui  dan  menghitug terjadinya  arus  netral pada trafo distribusi.
2 . Menganalisis    besar rugi– rugi daya Nilai Efisiensi Analisa hasil kesimpulan selesai Ya Tidak
Arfita Yuana Dewi, Asnal Effendi, Fahody M. Syafar, Analisis Terjadinya Arus Netral Pada Trafo Distribusi 160 kVA
Tabel 2. Hasil Pengukuran Trafo 160kVA Pembebanan Malam
Perhitungan  pada  penelitian  ini  menggunakan penghantar  netral  Trafo  berukuran  50  mm²  dengan Resistansi  sebesar  0,6842  Ω/km,  dan  penghantar  fasa berpenampang  70  mm²  dengan  nilai  Resistansi 0,5049Ω/km [3],[4].

## 4.1. Analisa Pembebanan Trafo
S = 160KVA = 160000VA V= 400V ( Fasa-fasa ) = = =  231,21 A = = = 123,7 A
= = = 163,7 A
Persentase pembebanan Trafo pada siang hari :
= × 100% = 53% Dan pada Malam hari
= × 100% = 70%

## 4.2. Analisa Ketidakseimbangan beban trafo
Analisa  nilai  arus  fasa  Trafo  menggunakan koefisien  a,b  dan  c  pada  2  kondisi  pembebanan  sebagai berikut :
Siang hari :
= a × I , maka a =    = = 0,94 A
= a × I , maka b =    = = 0,43 A
= a × I , maka c =    = = 1,61 A
Atau dalam persentase berikut :
× 100% =
× 100% = 41% Malam hari : = a × I , maka a =    = = 1,04 = a × I , maka b =    = = 0,53 = a × I , maka c =    = = 1,41
Atau dalam persentase berikut :
× 100% =
× 100% = 30%

## 4.3. Analisa losses karena adanya arus netral trafo
4.3.1. Siang hari
Arus  netral  yang  terjadi  menyebabkan  losses sebagai berikut :
= × = × 0,6842 ( )
= 8278,82Watt ≈ 8,27 kW
Penghantar  netral  Jika  menggunakan  ukuran penghantar fasa ( 70
= × = ×0,5049 ( ) = 6109,29Watt ≈ 6,10 kW

## Daya aktif pada Trafo
. Didapat
Sehingga  persentase losses yang  timbul  dengan terjadinya arus netral adalah:
% = × 100% = × 100% = 6,4%
Penghantar  netral  Jika  menggunakan  ukuran penghantar fasa
% = × 100% = × 100% = 4.77 %
Losses dengan  adanya  arus  netral  yang  mengalir ke tanah yaitu :
= × = × 4
= 14,737 kW
Atau dalam persen :
% =    × 100% = × 100% =  11,51%
Arfita Yuana Dewi, Asnal Effendi, Fahody M. Syafar, Analisis Terjadinya Arus Netral Pada Trafo Distribusi 160 kVA
4.3.2. Malam hari
Kondisi pembebanan malam sebagai berikut :
= × = × 0,6842 ( )
= 8430,0282Watt ≈ 8,43 kW Penghantar  netral  Jika  menggunakan  penghantar fasa ( 70
= × = ×0,5049 ( ) = 6220,87Watt ≈ 6,22 kW Persentase  losses - nya  karena  arus  netral  pada penghantar trafo :
% = ×  100%  =
×  100%  =  6,58%      (
50 )
% = ×  100%  =
×  100%  =  4,85%      (
70 )
Losses akibat  arus  netral  yang  mengalir  ke  tanah adalah :
= × = × 4 = 12,36 kW
Dengan Persentase  :
% =    × 100% =
× 100% =  9,65%
Tabel 3. Losses pada trafo distribusi 160kVA
Dari  tabel  2  dapat  dibuat  grafik  nilai  arus  dan Losses seperti yang ditunjukkan gambar 4 dan 5 berikut,
Gambar 4. Grafik Arus
Gambar 5. Grafik Losses
Pada  tabel  dan  grafik losses trafo  distribusi 160kVA  dapat  kita  lihat  bahwa,  semakin  besar  arus netral  yang  mengalir  di  penghantar  trafo  maka losses yang terjadi di arus netral juga semakin besar.
IN  arus  netral  pada  trafo  sebesar  111A  dengan persentase losses sebesar 6,58% pada malam hari.
Begitu pula arus yang mengalir ke tanah, semakin besar  arus  netral  yang  menagalir  ketanah  pada  trafo maka losses pada penghantar tanah juga semakin besar. IG  arus  netral  yang  mengalir  ke  tanah  60,7A dengan persentase losses 11,51% pada siang hari
4.4. Analisa Efisiensi Pada Siang hari
Arfita Yuana Dewi, Asnal Effendi, Fahody M. Syafar, Analisis Terjadinya Arus Netral Pada Trafo Distribusi 160 kVA
η =
Pout = ( 0,94 + 0,43 +  1,61 ) 400 . 123,7. 0,8 = 117960 W =117,96 kW Pin = Pout + Rugi Rugi = 117,96 + 8,27 =126,23 kW η = x 100% = 93,44% Pada Malam Hari η = x 100% Pout = = = 156104 W =156,104 kW Pin = Pout + Rugi Rugi = 156,104  + 8,43 =164,534 kW η = x 100% = 94,87%
Dari Perhitungan di atas dapat diperoleh efesiensi dan  efesiensi  terbesar  terjadi  pada  malam  hari  itupun beda 1 % yang terjadi pada siang hari.

## 5. KESIMPULAN
Dari  tabel  dan  grafik  dapat  diketahui  jika  kawat netral  berukuran  ( )  maka  arus  yang  melewati kabel netral dengan persentasi 6,4% untuk siang hari dan untuk ukuran kabel  ( ) maka dapat  mengurangi daya yang mengalir ke netral dengan persentase  sebesar 4,77% untuk pembebanan siang.
Prosentase  (%)  Efesiensi  yang  terjadi  lebih  besar pada  pembebanan  malam  yaitu  94.87%    sedangkan untuk siang  hari  sebesar 93,44% yang berada di Jl. Hos Cokrominoto Wisma Ombilin.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Abdul  Kadir  (1981),  “ Electric  Transformer” ,
Pradnya Paramita Jakarta
[2]   Aditya, L. (2017). Jurnal Ilmiah Elektrokrisna Vol.
6 No.1 Oktober 2017 . 6 (1), 33–41.
[3]    Ginting,  Y.,  Tamba,  P.,  &  Agung,  U.  D.  (2019). Sistem  Pentanahan  Pada  Jaringan  Distribusi  Di PT.  PLN
( Persero ) . VIII (September), 81–86.
[4]    Ohoiwutun,  J.,  Dwiyanto,  M.,  &  Sogen,  T.  (2019). Analisis  Pengaruh  Ketidakseimbangan  Beban Terhadap    Efisiensi  Transformator  Distriusi  100 kVA pada PT . PLN (PERSERO) .
[5]    Sentosa  Setiadji,  J.,  Machmudsyah,  T.,  &  Isnanto, Y.  (2008).  Pengaruh  Ketidakseimbangan  Beban Terhadap  Arus  Netral  dan  Losses  pada  Trafo Distribusi. Jurnal  Teknik  Elektro , 7 (2),  68–73. https://doi.org/10.9744/jte.7.2.68-73
[6] Stevenson,  William  D.  2000.  Analisa    Sistem Tenaga  Listrik.  Diterjemahkan  Oleh:  Kamal  Idris.
Jakarta [7]  Tobi, M. D. (2018). Analisis Pengaruh Ketidakseimbangan  Beban  Terhadap  Arus  Netral Dan  Losses  Pada  Transformator  Distribusi  Di  PT PlN (Persero) Area Sorong.

## Biodata Penulis
Arfita  Yuana Dewi, Lahir di  Padang,  24  Januari  1975, Menyelesaikan  Pendidikan  Sarjana  Teknik  Elektro  di Sekolah  Tinggi  Teknik  Padang,  dan  Magister  Teknik  di Universitas  Gadjah  Mada  Yogyakarta    bidang  Sistem Tenaga Listrik Jurusan Teknik Elektro .
Asnal  Effendi ,  Lahir  di  Jakarta,  19  Juni  1973, Menyelesaikan  Pendidikan  Sarjana  Teknik  Elektro  di Sekolah  Tinggi  Teknik  Padang,  dan  Magister  Teknik  di Universitas  Gadjah  Mada  Yogyakarta,  bidang  Sistem Tenaga Listrik Jurusan Teknik Elektro.
Fahody  M.  Syafar ,  Menyelesaikan  pendidikan  Sarjana Teknik  Elektro  di  Institut  Teknologi  Padang  Jurusan Teknik Elektro pada tahun 2020.