e-ISSN : 2715-5064

## Penyeimbangan Beban Transformator Distribusi PCC-007 Untuk Mengurangi Rugi-Rugi Jaringan Pada Tegangan Menengah 20KV
Fadel Muhammad*), Parlin Siagian, Muhammad Fahreza Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Pembangunan Panca Budi Jl. Jend. Gatot Subroto Km 4,5 Sei Sikambing, Medan-20122, Sumatera Utara, Indonesia email: fadelmuhammad234@gmail.com
Abstract The  distribution  system  of  electrical  power  networks serves as a means to distribute electrical  energy to both industrial and household consumers. With the increasing population growth, the number of electrical energy users or consumers also increases, potentially impacting the loading on each distribution transformer. If the loading on each transformer increases, it can lead to overload, load  imbalance,  power  losses,  and  damage  to  the  transformer. Therefore,  to  ensure  the  proper  operation  of  distribution transformers, PLN (a state-owned electricity company in Indonesia) has  set  a  standard  for  the  loading  on  distribution  transformers, which should not exceed 80%.  This research aims to measure the loading on distribution transformers and analyze the occurrence of power  losses  caused  by  load  imbalance.  Measurements  are conducted using a clamp meter and earth tester to obtain current and  voltage  values  as  well  as  the  resistance  value  of  grounding. Subsequently, calculations are performed for transformer loading, load imbalance, and power losses on the feeder.
Abstrak − Jaringan  sistem  distribusi  tenaga  listrik  merupakan media untuk mendistribusikan energi listrik baik kepada industri, maupun  pelanggan  rumah  tangga.  Bertambahnya  pertumbuhan penduduk  maka  pengguna  atau  pelanggan  energi  listrik  juga bertambah sehingga dapat berdampak terhadap pembebanan pada setiap  transformator  distribusi.  Apabila  pembebanan  pada  setiap transformator  meningkat  maka  dapat  menyebabkan  kelebihan beban  (overload),  ketidakseimbangan  beban  dan  rugi-rugi  daya (losses)  serta  kerusakan  terhadap  transformator.  Oleh  sebab  itu, untuk  menjaga  agar  transformator  distribusi  dapat  beroperasi dengan  baik  maka  PLN  telah  menetapkan  standar  pembebanan pada  transformator  distribusi  yaitu  tidak  boleh  melebihi  80%. Tujuan  penelitian  ini  yaitu  untuk  melakukan  pengukuran pembebanan  pada  transformator  distribusi  dan  menganalisis terjadinya rugi-rugi daya yang diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban.  Pengukuran  dilakukan  dengan  menggunakan clamp meter dan eart tester untuk mendapatkan nilai arus dan tegangan serta  nilai  tahanan  dari grounding.  Selanjutnya,  dilakukan perhitungan  pembebanan  transformator,  ketidakseimbangan beban, serta rugi-rugi daya pada Penyulang.
Kata  Kunci  –  Transformator,  Overload  Transformator, Ketidakseimbangan Beban, Sistem Distribusi

## I.PENDAHULUAN
Tenaga  listrik  merupakan  kebutuhan  utama  baik  untuk kebutuhan  industri  maupun  untuk  kehidupan  sehari-hari.  hal itu  di  sebabkan  karena  tenaga  listrik  mudah  untuk  di konversikan ke dalam bentuk energi lain [1]. Oleh karena itu, penyediaan  listrik  yang  stabil  dan  kontinu  adalah  hal  paling utama yang harus selalu dijaga. Untuk penyaluran energi listrik jaringan  tegangan  rendah,  salah  satu  peralatan  utama  yang
digunakan  adalah  transformator  distribusi  [2].  Transformator distribusi ini berfungsi untuk menurunkan tegangan primer 20 KV menjadi tegangan sekunder 400 V (fase-fase) atau 220 V (fase-netral)  sehingga  tegangan  tersebut  dapat  dipakai  oleh konsumen  pada  jaringan  tegangan  rendah,  seperti  kebutuhan listrik  industri  dan  kebutuhan  listrik  rumah  tangga. Pembebanan transformator sebaiknya tidak melebihi 80% [3]. Kondisi  pembebanan  yang  terlalu  tinggi  pada  transformator akan  berakibat  transformator  tersebut overload dan  berimbas mengurangi umur dari transformator dan dapat menyebabkan kerusakan  pada  transformator  akibat  panas  yang  berlebih. Ketidakseimbangan  beban  mengakibatkan  timbulnya  arus pada  penghantar  netral  transformator,  arus  yang  mengalir  di netral  transformator  ini  dikatakan  sebagai  rugi-rugi  daya ( losses )  [4].  Yaitu  rugi-rugi  akibat  adanya  arus  pada penghantar netral dan rugi-rugi akibat arus mengalir ke tanah [5].
Seiring dengan meningkatnya pertumbuhan ekonomi dan laju pembangunan  di  Kabupaten  Gayo  Lues    khususnya  Desa Pantan  Cuaca,  akan  menuntut  kebutuhan  energi  listrik  yang semakin besar dan lebih baik. sehingga kapasitas transformator juga  harus  di  sesuaikan  agar  mampu  melayani  beban  dengan optimal.  Dari  data  timbangan  beban  trafo  milik  PT.  PLN ditemukan pembebanan yang sangat tinggi pada transformator PCC-007 di Desa Pantan Cuaca.
Berdasarkan  data  dari  PT.  PLN  tersebut,  pada  studi  ini dilakukan  pengukuran  beban  pada  transformator  distribusi PCC-007  dan  membahas  rugi-rugi  daya  ( losses ).  Sehingga penulis  mengangkat  judul  “  Penyeimbangan  Beban Transformator  Distribusi  PCC-007  Untuk  Mengurangi  Rugi- rugi Jaringan Pada Tegangan Menengah 20KV”.

## II.METODE PENELITIAN
Beban  seimbang adalah keadaan dimana jika memenuhi syarat ketiga arus dari masing-masing fase (R, S, T) mempunyai nilai yang sama besar.
Perbedaan sudut dari ketiga vektor fase adalah masing-masing berbeda 120˚.
*) penulis korespondensi : Fadel Muhammad
Email: fadelmuhammad234@gmail.com
e-ISSN : 2715-5064
Sumber: Tobi, 2018

## Gbr. 1 Diagram Vektor Arus kondisi seimbang
Gambar 1 di atas menunjukkan vektor diagram dalam keadaan seimbang,  dapat  dilihat  dari  ketiga  vektor  sama  besar  atau ketiga vektor saling membentuk sudut 120  , dan penjumlahan ketiga  vektor  arus  (IR,  IS,  dan  IT)  adalah  sama  dengan  nol sehingga arus netral (IN) tidak ada yang muncul. Hal ini juga menunjukkan  bahwa  hukum  Kirchoff  berlaku,  yaitu  jumlah arus yang mengalir di semua sisi adalah nol.
Pada sistem yang tidak seimbang, arus setiap komponen dapat memberikan  kenaikan  arus  atau  tegangan  urutan  komponen yang lain.
Sumber: Tobi, 2018 Gbr 2. Diagram vektor arus tidak seimbang
Gambar  2.  di  atas  adalah  contoh  keadaan  tidak  seimbang. Sudut antar fasenya juga tidak membentuk 120˚. Keadaan ini akan memunculkan arus netral (Iɴ) dan besar dari arus netral ini berpengaruh pada besar dari faktor ketidakseimbangannya.

## A. Data Teknis Transformator Distribusi
Sumber  data  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah data  pengukuran  trafo di gardu distribusi PT.PLN  (Persero) ULP Gayo Lues. Gardu trafo distribusi 50 kVA. Lokasi :  Desa Pantan Cuaca Kode Gardu                  :  PCC-007 Daya (kVA)                  : 50 kVA Merek                             : VOLTRA Tegangan Primer           : 20 KV Tegangan Sekunder      : 400 V Arus Primer : 1,36A Arus Sekunder              : 71,2 A
B. Data  Pengukuran  Pembebanan  Pada  Transformator
Distribusi
Pada pengukuran pembebanan transformator dilakukan di tiga tempat yang berbeda. Berikut adalah hasil dari pengukuran di setiap transformator distribusi.
T ABEL I
DATA PENGUKURAN PEMBEBANAN PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 50KV GAYO LUES Arus (Ampere) LWBP Faktor Daya (cos phi) Tegangan sekunder (Volt) R S T N R S T 8 6 11 12 0.95 0,98 0,96 R-N = 220 S-N = 222 T-N = 224 Arus (Ampere) WBP Faktor Daya (cos phi) Tegangan sekunder (Volt) R S T N R S T 14 24 49 22 0,95 0,96 0,98 R-N= 220 S-N =224 T-N =224 Sumber: (PT.PLN (Persero) ULP Gayo Lues, 2023) C. Data Tahanan Kawat Penghantar Netral

## Transformator Distribusi
Ukuran    kawat     untuk    penghantar     netral     transformator distribusi   yang digunakan oleh PT.PLN (Persero) adalah 50 mm²  dengan  R  =  0,6842  ohm/Km,  untuk  ukuran  kawat penghantar  fasenya  adalah  70  mm²  dengan      R  =  0,5049 ohm/Km.  Sedangkan  panjang  kawat  penghantar  netral  trafo untuk  jaringan tegangan rendah di  asumsikan 1  Km. Dengan demikian Rɴ = 0,6842 ohm.

## D. Metode Penelitian
Dalam  melakukan  penelitian  ini,  tahapan-tahapan  yang dilakukan  disusun  secara    sistematis.    Secara    garis    besar diagram  alir  penelitian  dapat  digambarkan sebagai berikut
e-ISSN : 2715-5064

## Gbr. 3 Diagram Alir Penelitian

## III.HASIL DAN PEMBAHASAN
Persentase pembebanan transformator distribusi yang dianalisis di PT.PLN (Persero) ULP Blangkejeren  terdiri dari transformator distribusi 50 kVA
𝐼𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝐿𝑊𝐵𝑃 = 8 + 6 + 11 3 = 8,33 𝐴 𝐼𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑊𝐵𝑃 = 14 + 24 + 49 3 = 29 𝐴 %𝑝𝑒𝑚𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛𝑎𝑛 = 𝐼𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝐿𝑊𝐵𝑃
𝐼𝐹𝐿 = 𝑥 100% %𝑝𝑒𝑚𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛𝑎𝑛 = 8,33 𝐴 71,2 𝐴 = 𝑥 100% = 11,53% %𝑝𝑒𝑚𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛𝑎𝑛 = 𝐼𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑊𝐵𝑃 𝐼𝐹𝐿 = 𝑥 100%
%𝑝𝑒𝑚𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛𝑎𝑛 = 29 𝐴 71,2 𝐴 = 𝑥 100% = 40%
Ini      berarti      transformator      dapat      dipasang/penambahan pelanggan      dengan      tidak  melebihi  arus  beban  penuh transformator yaitu : 71,2 A – 29 A = 42,3 A. Persentase ketidakseimbangan Beban Transformator
Distribusi 50 kVA. LWBP
𝑎 = 𝐼𝑅 𝐼 = 8 8,33 = 0,96 𝑏 = 𝐼𝑆 𝐼 = 6 8,33 = 0,72
𝑐 = 𝐼𝑇 𝐼 = 11
8,33 = 1,32
Pada  keadaan  seimbang,  koefisien  a,  b,  dan  c  adalah  sama dengan  1.  Dengan  demikian,  rata-rata  ketidakseimbangan beban (%) adalah
LWBP % 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 = {[a − 1] + [𝑏 − 1] + [𝑐 − 1]} 3 𝑥100% % 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 = {[0,96 − 1] + [0,72 − 1] + [1,32 − 1]} 3 𝑥100%
% 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 =   5%
WBP
𝑎 = 𝐼𝑅 𝐼 = 14 29 = 0,48 𝑏 = 𝐼𝑆 𝐼 = 24 29 = 0,82 𝑐 = 𝐼𝑇 𝐼 = 49 29 = 1,75 % 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 = {[𝑎 − 1] + [𝑏 − 1] + [𝑐 − 1]} 3 𝑥100% % 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 = {[0,48 − 1] + [0,82 − 1] + [1,75 − 1]} 3 𝑥100%
% 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 =   32%
Persentase Rugi-rugi Transformator Distribusi 50kVA LWBP IN=12A RN=0,6842 ohm Dengan  menggunakan  persamaan  (2.25)  rugi-rugi  ( losses ) akibat adanya arus netral pada penghantar netral transformator dapat dihitung besarnya, yaitu :
Pɴ = Iɴ² × RN Pɴ= (12)² × 0,6842 Pɴ = 0,098 kW Untuk menghitung persentase rugi-rugi ( losses ) akibat adanya arus  netral  pada  penghantar  netral  transformator  harus diketahui terlebih dahulu daya aktif transformator (P). P= V I cos 𝜃 Pʀ-N = 220 × 8 × 0,95 = 1,672 KW PS-N = 222 × 6 × 0,98 = 1,305 KW PT-N = 224 × 11 × 0,96 = 2,365 KW Maka Ptotal = 5,342KW Dengan demikian, persentase rugi-rugi ( losses ) akibat adanya arus netral pada penghantar netral transformator adalah
%𝑅𝑢𝑔𝑖 𝑑𝑎𝑦𝑎 = 0,098𝐾𝑊 5,342𝐾𝑊 𝑥100%
%𝑅𝑢𝑔𝑖 𝑑𝑎𝑦𝑎 = 1,82%

## WBP IN=22A
RN=0,6842 ohm Dengan  menggunakan  persamaan  (2.25)  rugi-rugi  ( losses ) akibat adanya arus netral pada penghantar netral transformator dapat dihitung besarnya, yaitu :
Pɴ = Iɴ² × RN Pɴ= (22)² × 0,6842 Pɴ = 0,33 kW
e-ISSN : 2715-5064
Untuk menghitung persentase rugi-rugi ( losses ) akibat adanya arus  netral  pada  penghantar  netral  transformator  harus diketahui terlebih dahulu daya aktif transformator (P). P= V I cos 𝜃 Pʀ-N = 220 × 14 × 0,95 = 2,672 KW PS-N = 224 × 24× 0,98 = 5,305 KW PT-N = 224 × 49 × 0,96 = 10,365 KW Maka Ptotal = Pʀ-N + PS-N + PT-N Ptotal = 2,672 + 5,305 + 10,365 Ptotal = 18,342 KW Dengan demikian, persentase rugi-rugi ( losses ) akibat adanya arus netral pada penghantar netral transformator adalah
%𝑅𝑢𝑔𝑖 𝑑𝑎𝑦𝑎 = 0,33𝐾𝑊 18,342𝐾𝑊 𝑥100%
%𝑅𝑢𝑔𝑖 𝑑𝑎𝑦𝑎 = 1,79%

## IV.KESIMPULAN
1. Semakin besar persentase ketidakseimbangan beban maka arus  yang  mengalir  pada  penghantar  netral  transformator (Iɴ) semakin besar dan rugi-rugi ( losses ) yang ditimbulkan juga semakin besar..
2. Berdasarkan  dari  hasil  analisis  diatas  dari  data-data  yang ada,  maka  dapat  disimpulkan  :  Pada    transformator distribusi    50    kVA    di    Desa  Pantan  Cuaca ketidakseimbangan  bebannya  sebesar  (32%)  karena pembebanan yang tidak merata pada Waktu Beban Puncak dan 5 % di Luar Waktu Beban Puncak.
3. persentase  rugi-rugi  ( losses )  akibat  adanya  arus  yang mengalir pada penghantar netral transformator pada Waktu Beban  Puncak  adalah  0,  33  KW  (1,79%)  dan  0,098  KW (0,018%) di Luar Waktu Beban Puncak.

## DAFTAR PUSTAKA
[ 1] A.  F.  Prawira,  “Analisis  Ketidakseimbangan  Beban
Transformator  Distribusi  20  KV  Dan  Sistem  Pentanahan.” Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, 2021.
[2] I.  W.  Y.  Prasetya,  I.  N.  Setiawan,  and  I.  G.  D.  Arjana, “Analisis  Ketidakseimbangan  Beban  dan  Harmonisa  pada Transformator  Distribusi  MI  0096  Penyulang  Abianbase,” J. Spektrum , vol. 7, no. 1, 2020.
[3] A.  Darwanto,  “ANALISIS  KETIDAK  SEIMBANGAN
BEBAN  PADA  TRANSFORMATOR  DISTRIBUSI  Di  PT.  PLN (Persero)  RAYON  CEPU,” SIMETRIS ,  vol.  15,  no.  1,  pp.  35–42, 2021.
[4] R.  Afrianda,  S.  Samsurizal,  and  A.  A.  Nurul,  “Pengaruh
Ketidakseimbangan  Beban  Terhadap  Efesiensi  Transformator Distribusi Studi Gardu PT PLN (PERSERO) Area Bekasi,” Sutet , vol. 10, no. 1, pp. 29–38, 2020.
[5] M.  D.  T.  Sogen  and  M.  T.  ST,  “Analisis  Pengaruh
Ketidakseimbangan  Beban  Terhadap  Arus  Netral  Dan  Losses  Pada Transformator Distribusi Di Pt Pln (Persero) Area Sorong,” J. Electro Luceat , vol. 4, no. 1, 2018.