## PERHITUNGAN EFISIENSI TRANSFORMATOR 60 MVA DI PT. PLN (PERSERO) GARDU INDUK PRABUMULIH

## MUTIAR
(Mutiar.tiar @ gmail.com)
Dosen Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang

## ABSTRAK
Untuk mengetahui nilai daya input, rugi-rugi dan efisiensi transformator 60 MVA di  PT.  PLN  (Persero)  Gardu  Induk  Prabumulih  dilakukan  perhitungan  secara  manual. Perhitungan dengan cara manual dilakukan dengan mengumpulkan data-data berupa daya output  dan  arus  beban  terpakai  transformator.  Berdasarkan  hasil  perhitungan  manual, daya  input  berdasarkan  beban  puncak  siang  sebesar  19336,18  KW,  daya  input  beban puncak malam sebesar 26798,05 KW . Rugi-rugi total terkecil pada saat beban terendah sebesar  156,38 KW  dan  rugi-rugi  total  terbesar pada saat beban  tertinggi  adalah  507,95 KW.  Sedangkan  efisiensi  tertinggi  pada  saat  beban  terendah  sebesar  98,988  %,  dan efisiensi terendah didapat pada saat beban tertinggi sebesar 98,335 %.
Kata kunci : Rugi-rugi, Efisiensi, Transformator

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1       Latar Belakang
Seiring  bertambahnya  masyarakat  maka  semakin  besar  pula  daya  konsumtif energy listrik yang dibutuhkan. Agar energy listrik dapat disalurkan secara terus menerus maka efisiensi peralatan harus tetap terjaga, salah satunya adalah Transformator. Dalam penyaluran  daya  listrik  transformator  digunakan  sebagai  alat  penurun  tegangan  ( step down transformer) dan penaik tegangan ( step up transformer) dan biasanya terletak pada Gardu  Induk  ataupun  Gardu  distribusi.    Pada  transformator  terdapat  rugi-rugi,  baik  rugi yang  disebabkan  arus  mengalir  pada  kawat  tembaga,  rugi  yang  disebabkan  fluks  bolak balik  pada  inti  besi,  maupun  rugi  yang  disebabkan  arus  pusar  pada  inti  besi  yang mengakibatkan  kurangnya  efisiensi  pada  transformator.  Berdasarkan  hal  inilah  juul penelitian  ini  adalah  “Perhitungan  Efisiensi  Transformator  60MVA  1  di  PT.  PLN (Persero) Gardu Induk Prabumulih”. Adapun perhitungan efisiensi transformator bagi PT. PLN  (Persero)  Gardu  Induk  Prabumulih  adalah  untuk  menjaga  kesetabilan  sistem  dan meningkatkan efektifitas pelayanan beban.

## 1.2        Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui rugi-rugi transformator 60 MVA PT. PLN  (Persero) Gardu Induk Prabumulih
2. Untuk  mengetahui efisiensi transformator 60 MVA  PT. PLN  (Persero)  Gardu Induk Prabumulih

## 1.3        Manfaat
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Dapat  menjelaskan  rugi-rugi  yang  dihasilkan  transformator  60  MVA  PT.  PLN (Persero) Gardu Induk Prabumulih
2. Dapat  menjelaskan  efisiensi  yang  dihasilkan  oleh  transformator  60  MVA  PT.  PLN (Persero) Gardu Induk Prabumulih.

## 1.4 Perumusan Masalah
Dari latar belakang diatas dapat dirumuskan masalahnya sebagai berikut :
1. Bagaimana  rugi-rugi  yang  dihasilkan  transformator  60  MVA  PT.  PLN    (Persero) Gardu Induk Prabumulih pada saat pembebanan.
2. Bagaimana efisiensi yang dihasilkan oleh transformator 60 MVA PT. PLN  (Persero) Gardu Induk Prabumulih pada saat pembebanan.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Pengertian Transformator
Transformator  adalah  suatu  alat  listrik  yang  dapat  memindahkan  dan  mengubah energi listrik  dari  satu atau  lebih rangkaian listrik  ke rangkaian listrik  yang  lain melalui suatu gendengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Dalam bidang elektronika,  transformator  digunakan  antara  lain  sebagai  gandengan  impedansi  (input Impedance)  antara  sumber  dan  beban,  untuk  menghambat  arus  searah  (DC=Direct Current)  dan  melewatkan  arus  bolak-balik,  dan  untuk  menaikkan  dan  menurunkan tegangan  AC.  Pengelompokkan  transformator  di  dalam  bidang  Tenaga  Listrik,  adalah sebagai berikut
2.2. Transformator Tanpa Beban
Transformator  disebut  tanpa  beban  jika  kumparan  sekunder  dalam  keadaan terbuka (Open Circuit) perhatikan gambar 2.1.
Gambar 2.1 Transformator Tanpa Beban (sumber : Rijono, Yon, Dasar Teknik Tenaga Listrik, Penerbit ANDI Yogyakarta, 1997, Hal 6-13)
Dalam  keadaan  ini,  arus  i 0 yang  mengalir  pada  kumparan  primer  adalah  sangat kecil. Arus ini disebut arus primer tanpa beban atau arus  penguat. Arus i 0 adalah terdiri dari  arus  pemagnit  (i M )  dan  arus  tembaga  (i C ).  Arus  i M inilah  yang  menimbulkan  flux magnit  bersama  yang  dapat  mengakibatkan  timbulnya  rugi  histerisis  dan  rugi eddy current (arus pusar). Rugi histerisis dan rugi eddy current inilah yang menimbulkan rugi inti sedangkan adanya arus tembaga akan menimbulka rugi tembaga. Adanya arus i 0 = I M .
Sin  ωt  yang  mengalir  melalui  kumparan  primer,  pada  kumparan  primer  timbul  flux magnit yang sephase dengan i 0 dan secara matematis dituliskan :
𝜱 = 𝜱 M . Sin ωt ………………………………………………(2.1) Menurut  Faraday,  suatu  kumparan  (X M )  yang  mendapat  pengaruh  flux  magnit yang  berubah-ubah,  maka  di  ujung-ujung  kumparan  tersebut  akan  timbul  gaya  gerak listrik (e) yang menentang terhadap tegangan sumber, yaitu sebesar :
………………………………………………………(2.2)
Dengan adanya arus i 0 yang mengalir melalui kumparan primer, pada kumparan primer akan timbul gaya gerak listrik sebesar :
……………………………………..(2.3)
Dimana :   e 1 = GGL primer
E 1 = E M1 = N 1 . 2π . f . 𝜱 M = GGL Primer maksimum
Besar tegngan efektif dari gaya gerak listrik Primer adalah :
√ …………………………………….(2.4)
Dimana : E eff = satuan dalam volt
f = satuan dalam Hertz atau Cps
𝜱 M =satuan dalam Weber
Pada rangkaian sekunder, fluks ( 𝜱 ) bersama tadi juga menimbulkan :
atau
…………………………………(2.5)
Harga efektifnya :
√ ………………………………..(2.6)
Dengan  demikian  perbandingan  tranformasi  antara  kumparan  primer  dan sekunder adalah :
…………………………………………………..(2.7) Harga > 1 disebut trafo step down, dan
disebut trafo step up. 1

## 2.3. Keadaan Transformator Berbeban
1 Rijono, Yon, Dasar Teknik Tenaga Listrik, Penerbit ANDI Yogyakarta, 1997, Hal 6-13
Perhitungan Efisiensi Transformator 60 MVA di PT. PLN (Persero) Gardu Induk Prabumulih (Mutiar )
Apabila  kumparan  sekunder  dihubungkan  dengan  beban  Z L ,  I 2 mengalir  pada kumparan sekunder, dimana I 2 =V 2 /Z L dengan θ 2 = faktor kerja beban.
Gambar 2.2 Transformator Berbeban
(sumber : Rijono, Yon, Dasar Teknik Tenaga Listrik, Penerbit ANDI Yogyakarta, 1997, Hal 6-13)
Arus  beban  I 2 ini  akan  menimbulkan  gaya  gerak  magnet  (ggm)  N 2 I 2 yang cenderung menentang fluks ( 𝜱 ) bersama yang telah ada akibat arus pemagnitan I M . Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir  arus I’ 2, yang  menentang  fluks  yang  dibangkitkan  oleh  arus  beban  I 2 ,  hingga  keseluruhan  arus yang mengalir pada kumparan primer menjadi :
I 1 = I 0 + I’ 2 …………………………………………………………….(2.8)
Bila rugi besi diabaikan I C diabaikan maka I 0 =I M I 1 = I M + I’ 2 …………………………………………………………..(2.9)
Untuk  menjaga  agar  fluks  tetap  tidak  berubah  sebesar  ggm  yang  dihasilkan  oleh  arus pemagnetan I M saja, berlaku hubungan : N 1 I M = N 1 I 1 – N 2 I 2 N 1 I M = N 1 (I M +I’ 2 ) – N 2 I 2 ………………………………………….(2.10)
Hingga N 1 I’ 2 = N 2 I 2 Karena nilai I M dianggap kecil maka I’ 2 = I 1 2
Jadi, N 1 I 1 = N 2 I 2 atau I 1 / I 2 = N 2 / N 1……………………………………………………………. (2.11)

## 2.4. Rugi-rugi Transformator
Rugi – rugi transformator terbagi menjadi dua antara lain sebagi berikut:

## 2.4.1  Rugi Variabel
Rugi  yang  disebabkan  arus  beban  mengalir  pada  kawat  tembaga  P CU =  I 2 R. Karena arus beban berubah-ubah, rugi tembaga juga tidak tetap tergantung pada beban.
Pcu = I1 2 R1……………………………………………………………...(2.12)
Pcu = I2 2 R2……………………………………………………………...(2.13)
2 Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Penerbit PT. Gramedia Pustaka Utama, 1995, Hal  46-47
Perhitungan Efisiensi Transformator 60 MVA di PT. PLN (Persero) Gardu Induk Prabumulih (Mutiar )
Dengan demikian rugi tembaga total : Pcu = Pcu1+ Pcu2
= I1 2 R1 + I2 2 R2…………………………………………………….(2.14)
Karena I2 = a I1, maka persamaan dapat juga ditulis dengan
Pcu     =  I1 2 R1 +(a I1) 2 R2 =  I1 2 (R1 + a 2 R2) =  I1 2 Rek1
atau dapat dutulis
Pcu = I2 2 Rek  …………………………………………………………(2.15)
Jumlah total rugi-rugi pada transformator adalah : Prugi total =  Rugi-rugi Cu + Rugi …………......................................(2.16)
Besarnya  rugi-rugi  tembaga  pada  setiap  perubahan  beban  dapat  ditentukan  dengan persamaan :
( ) …………………………………………………………..(2.17)
Keterangan :
Pt2 = Rugi-rugi tembaga pada saat pembebanan Pt1  = Rugi-rugi tembaga beban penuh. S2   = Beban yang dioperasikan S1   = Nilai pengena

## 2.5. Efisiensi Transformator
Efisiensi  transformator  adalah  perbandingan  antara  keluaran  daya  yang  berguna dan masuk daya total. Karena masukan ke transformator sama dengan keluaran daya yang berguna  ditambah  kerugiannya,  maka  persamaan  efisiensi  dapat  ditulis  dalam  bentuk sebagai berikut :
Daya input
= daya output + kerugian
……………………..(2.18)

## 3. METODOLOGI  PENELITIAN
Metodologi  penelitian  ini  menggunakan  metode  observasi  yaitu  mengumpulkan informasi  dan  data  –  data  secara  lengkap.  Pada  penelitian  ini  penulis  memilih transformator  60MVA  unit  1  sebagai  subyek  penelitian.  Transformator  60MVA  unit  1 adalah gardu induk Prabumulih yang terdapat di Kelurahan Majasari kota Prabumulih.
Perhitungan Efisiensi Transformator 60 MVA di PT. PLN (Persero) Gardu Induk Prabumulih (Mutiar )
Data Pada Transformator Daya Unit 1 Lokasi : PT. PLN (Persero) GI Prabumulih Serial Number : 3011160115 Merek / Pabrik Pembuatan : PT. CG Power Systems Indonesia Tahun Pembuatan : 2014 Rated Power : 36/60 MVA Rated Voltage : 150/22kV Jumlah fasa : 3 Frekuensi : 50 Hz
Tabel 3.1 Data Beban Puncak Siang (08.00 – 16.00)
Tabel 3.2 Data Beban Puncak Malam (17.00 – 00.00)
Tanggal Jam Vs (kV) Is (A) Pout (MW) 1-04-2018 19.00 20.4 772 26.4 2-04-2018 18.30 20.7 841 29.0 3-04-2018 20.00 20.8 806 27.6 4-04-2018 18.30 20.8 864 29.7 5-04-2018 18.30 20.4 881 30.0

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1 Hasil
Tabel  4.1.    Data  hasil  perhitungan  rugi  tembaga  transformator  beban  puncak  siang (08.00-16.00)
Tanggal Jam Vs (kV) Is (A) Rugi Tembaga (KW) 1-04-2018 16.00 20.6 575 201,68 Tanggal Jam Vs (kV) Is (A) Pout (MW) 1-04-2018 16.00 20.6 575 19.1 2-04-2018 13.00 20.3 627 20.6 3-04-2018 15.00 20.6 643 21.1 4-04-2018 14.00 20.6 646 21.3 5-04-2018 14.00 20.4 675 22.2
2-04-2018 13.00 20.3 627 239,80 3-04-2018 15.00 20.6 643 252,20 4-04-2018 14.00 20.6 646 254,56 5-04-2018 14.00 20.4 675 277,93
Tabel  4.2.  Data  hasil  perhitungan  rugi  tembaga  transformator  beban  puncak  malam (17.00 – 00.00)
Tanggal Jam Vs (kV) Is (A) Rugi Tembaga (KW) 1-04-2018 19.00 20.4 772 363,55 2-04-2018 18.30 20.7 841 431,44 3-04-2018 20.00 20.8 806 396,27 4-04-2018 18.30 20.8 864 455,36 5-04-2018 18.30 20.4 881 473,45
Tabel  4.3. Data hasil perhitungan beban puncak siang (08.00 – 16.00)
Tanggal Jam Vs (kV) Is (A) Pout (KW) Pin (KW) Rugi Total (KW) Efisiensi (%) 1-04-2018 16.00 20.6 575 19100 19336,18 236,18 98,779 2-04-2018 13.00 20.3 627 20600 20874,30 274,30 98,685 3-04-2018 15.00 20.6 643 21100 21386,70 286,70 98,659 4-04-2018 14.00 20.6 646 21300 21589,86 289,60 98,658 5-04-2018 14.00 20.4 675 22200 22512,49 312,43 98,611
Tabel  4.4. Data hasil perhitungan beban puncak malam (17.00 – 00.00 )
Tanggal Jam Vs (kV) Is (A) Pout (KW) Pin (KW) Rugi Total (KW) Efisiensi (%) 1-04-2018 19.00 20.4 772 26400 26798,05 398,05 98,514 2-04-2018 18.30 20.7 841 29000 29465,94 465,94 98,418 3-04-2018 20.00 20.8 806 27600 28030,77 430,77 98,463
4-04-2018 18.30 20.8 864 29700 30189,86 489,86 98,377 5-04-2018 18.30 20.4 881 30000 30507,95 507,95 98,335

## 4.2 PEMBAHASAN

## 4.2.1    Rugi Transformator
Alasan  mengapa  besar  nilai  efisiensi  transformator  tersebut  tidak  mencapai  100 % dikarenakan adanya rugi-rugi transformator, rugi-rugi tersebut yakni rugi tembaga dan rugi  inti.  Sesuai  dengan  teori  transformator  rugi  inti  tidak  dipengaruhi  oleh  beban  atau dikatakan  konstan  sedangkan  rugi  tembaga  sebaliknya,  besar  dari  rugi  tembaga dipengaruhi dari besarnya dari besarnya beban. Semakin besar beban pada transformator maka besar rugi tembaga pun akan semakin besar. Pada beban puncak siang sesuai tabel 4.1 rugi rugi terbesar 277,93 kW terjadi pada tanggal 5 April 2018 pukul 14.00.dan rugi terendah  201,68  kW  terjadi  pada  tanggal  1  April  2018  pukul  16.00.  Kemudian  pada beban puncak malam sesuai tabel 4.2 rugi rugi terbesar 473,45 kW terjadi pada tanggal 5 April  2018  pukul  18.30.dan  rugi  terendah  363,55  kW  terjadi  pada tanggal  1  April  2018 pukul  19.00.  Dari  perbandingan  tersebut  juga  dapat  dinyatakan  bahwa  semakin  besar beban  yang  dihasilkan  maka  rugi  transformator  pun  akan  semakin  besar  yang berpengaruh pada turunnya efisiensi transformator.

## 4.2.2    Efisiensi Transformator
Besar  efisiensi  merupakan  perbandingan  dari  daya  masukan  dengan  daya keluaran.  Nilai  maksimum  efisiensi  terjadi  pada  saat  nilai  daya  masukan  dan  daya keluaran sama dan dapat dikatakan transformaor tersebut ideal namun kenyataannya pada transformator memiliki rugi-rugi yaitu rugi inti dan rugi tembaga, sehingga dari rugi-rugi tersebut  membuat  nilai  efisiensi  pada  transformator  berkurang.  Transformator  60  MVA merupakan  transformator  baru  yang  mulai  beroperasi  pada  November  2014.  Untuk melihat  kinerja  dari  transformator  tersebut  maka  dicarilah  besar  efisiensinya  baik  pada saat beban puncak siang, beban puncak malam, dan beban terendah.
Gambar 4.1  Grafik perbandingan antara efisiensi dan rugi total pada beban puncak siang
Gambar 4.2  Grafik perbandingan antara efisiensi dan rugi total pada beban puncak

## malam
Setelah  dilakukan  perhitungan  didapatlah  daya  masukan  dan  daya  keluaran transformator  yang  besarnya  bervariasi  sesuai  dengan  besar  beban.  Ditinjau  dari  hasil perhitungan efisiensi pada tabel 4.3 dan 4.4, didapat besar  efisiensi dari beberapa beban yakni  pada  beban  puncak  siang,  beban  puncak  malam,  terhitung  pada  tanggal  1  April
98.5 98.55 98.6 98.65 98.7 98.75 98.8 236,18 274,30 286,70 289,60 312,43 98.2 98.25 98.3 98.35 98.4 98.45 98.5 98.55 398,05 465,94 430,77 489,86
507,95
Hasil Perhitungan Rugi Total Dan Efisiensi pada Beban Puncak Siang Rugi Total (KW) E fi si e nsi (% ) Hasil Perhitungan Rugi Total Dan Efisiensi pada Beban Puncak Malam Rugi Total (KW) E fi si e nsi (% )
2018 s.d 5 April 2018. Pada beban puncak siang efisiensi tertinggi terjadi pada tanggal 1 april 2018 dengan nilai 98,779% sedangkan efisiensi terendah terjadi pada tanggal 5 april 2018 dengan nilai efisiensi 98,661%. Pada beban puncak malam efisiensi tertinggi terjadi pada tanggal 1 april 2018 dengan nilai 98,514% sedangkan efisiensi terendah terjadi pada tanggal 5 april 2018 dengan nilai efisiensi 98,335%. Dilihat dari hasil perhitungan yang telah  dihitung  maka  dapat dianalisa bahwa  besar  efisiensi  turun seiring  dengan  semakin besarnya  beban  pada  transformator,  nilai  Kemudian  nilai  efisiensi  yang  paling  rendah transformator  terjadi  saat  beban  puncak,  terhitung  nilai  efisiensi  beban  puncak  pada tangga  5  April  2018  sebesar  98,335  %.  Oleh  karena  itu  semakin  besar  beban  pada transformator maka efisiensi yang dihasilkan akan semakin kecil.

## 5. PENUTUP
Berdasarkan  dari  hasil  pembahasan  yang  telah  diuraikan  pada  penelitian  ini, maka dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu:
1. Besarnya  rugi-rugi  transformator  60  MVA  di  PT.  PLN  (Persero)  Gardu  Induk Prabumulih  dengan  daya  output  pada  beban  puncak  siang  sebesar  277,93    KW, untuk daya output beban puncak malam sebesar 201,68 KW. Besarnya rugi-rugi transformator  60  MVA  berubah-ubah  tergantung  besarnya  beban  pada transformator  tersebut.  Dimana  semakin  besar  beban  pada  transformator  maka rugi-rugi yang dihasilkan akan semakin besar.
2. Besarnya  efisiensi  transformator  60  MVA  di  PT.  PLN  (Persero)  Gardu  Induk Prabumulih untuk beban puncak sebesar 98,779 %, efisiensi pada beban puncak malam sebesar 98,514 %. Perubahan efisiensi tersebut tergantung pada besarnya rugi-rugi  yang  dihasilkan.  Semakin  besar  rugi-rugi  maka  efisiensi  yang dihasilkan  akan  semakin  kecil.  Efisensi  akan  mempengaruhi  kinerja transformator.  Semakin  besar  efisiensi  pada  transformator  maka  kinerja transformator akan semakin baik.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Alvebi Hopaliki.  Perhitungan Efisiensi Transformator 12KV/400V 1500KVA di MCC#6b Building 2001K UTL PS.2 Pertamina (persero) RU III Plaju, Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang, 2009
2. Cekdin Cekmas, Barlian Taufik, 2013, Rangkaian Listrik, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta.
3. Lister, Eugine C. , Mesin dan Rangkaian Listrik, Penerbit Erlangga, 1993
4. M.  Solikhudin.  2010.  Studi  Gangguan.  Penerbit  Universitas  Indonesia,  Jakarta, 2010
5. M.  Solikhudin.  2010.  Studi  Gangguan.  Penerbit  Universitas  Indonesia,  Jakarta, 2010
6. Rijono, Yon, Dasar Teknik Tenaga Listrik, Penerbit ANDI Yogyakarta, 1997.