Standar Dan Cara Menghitung Kapasitas Dan Beban Transformator

Di dalam artikel kali ini kami akan membahas mengenai cara menentukan dan menghitung kapasitas transformator beserta beban yang disuplainya. Selain itu juga dijelaskan mengenai rumus menghitung beban trafo distribusi dan standar pembebanan trafo distribusi.

Teori Dasar Penentuan Kapasitas Dan Beban Transformator

Suatu transformator daya memiliki kapasitas daya yang tertulis pada nameplatenya. Selain kapasitas daya informasi mengenai spesifikasi transformator telah tertulis jelas pada nameplatenya.

Sebelum melakukan pemasangan transformator daya pada suatu gardu distribusi maka diperlukan perencanaan terlebih dahulu. Perencanaan yang dimaksud berupa kapasitas transformator yang cocok untuk menyuplai beban pada suatu tempat.

Permasalahan yang sering muncul adalah banyak yang menganggap bahwa nilai kapasitas daya transformator (VA) sama dengan besarnya nilai daya (kW) yang dapat disuplai transformator tersebut.

Anggapan tersebut tidak sepenuhnya salah asalkan beban yang disuplai transformator tersebut hanyalah beban yang bersifat resistif. Bagaimana jika beban yang disuplainya ada beban induktif atau kapasitif?

Tentu saja anggapan diatas terbantahkan. Perlu kalian ketahui bahwa jika beban hanya bersifat beban resistif maka beban hanya bersifat tahanan murni, yaitu R. Sehingga persamaan yang digunakan cukup menggunakan (V x I) yang satuannya sama dengan kapasitas transformator (VA).

Hubungan Pembebanan Transformator Dengan Segitiga Daya

S = Daya semu (kVA)

P = Daya aktif (kW)

Q = Daya reaktif (kVAR)

Perhatikan gambar segitiga daya, terlihat jika hanya menggunakan beban resistif maka sudut θ adalah 0^o sehingga S dan P berhimpit yang menandakan nilai kVA = kW (kapasitas daya transformator = nilai beban yang bisa disuplainya).

Namun jika terdapat beban kapasitif atau induktif maka akan terbentuk sudut θ yang besarnya bergantung dari beban kapasitif atau induktif tersebut.

Kalian tentunya telah mengetahui bahwa cos θ merupakan nilai faktor daya pada listrik tersebut. Nah nilai faktor daya ini dimulai dari angka 1 – 0. Semakin tinggi faktor daya maka semakin baik listrik tersebut.

Lantas apa hubungan cos θ dengan pembebanan transformator?

Perhatikan rumus daya berikut ini

Untuk 1 phasa

P = V x I x Cos θ 

Q = V x I x Sin θ 

 S = V x I S = √(P2 + Q2)

Untuk 3 phasa

P = √3 x V x I x Cos θ 

Q = √3 x V x I x Sin θ 

S = √3 x V x I S = √(P2 + Q2) 

Keterangan : 

P = Daya motor listrik (Watt)

V = Tegangan Listrik (V)

I = Arus Listrik (A)

cos θ = Faktor Daya

Seperti yang telah dijelaskan diatas bahwa ketika terdapat beban kapasitif atau induktif maka akan membentuk sudut θ. Nah sedangkan cos θ merupakan nilai cosinus dari besarnya sudut yang dibentuk dan disebut sebagai faktor daya.

Perhitungan Kapasitas Transformator Dengan Beban Yang Disuplainya

Sebuah transformator bisa menyuplai 100% daya (kVA) ke beban (kW) ababila faktor dayanya 1. Hal tersebut bisa terjadi jika hanya ada beban resistif.

Namun karena paraktik di lapangan beban yang disuplai tidak hanya beban resistif maka faktor dayanya akan lebih kecil dari 1.

Contohnya : Apabila terdapat suatu transformator 3 fasa berkapasitas 1000 kVA dengan faktor daya 0,85 maka berapa beban (kW) yang bisa disuplai dan arus maksimum yang akan dialiri transformator tersebut?

Jawaban:

Diketahui : S = 1000 kVA = 1000000 VA

 cos θ = 0,85

Ditanyakan : P dan I  …?

Penyelesaian : 

P = √3 x V x I x Cos θ atau disederhanakan menjadi P = S x Cos θ

   = 1000000 x 0,85

   = 850 kW

I = S / (√3 x V )

  = 1000000 / (√3 x 380 )

  = 1519 A

Jadi dengan beban 850 kW dengan faktor daya sebesar 0,85, transformator 1000 kVA dapat terbebani 100 % dengan arus maksimum 1519 A.

Bagaimana jika faktor dayanya sebesar 0,7. Apakah daya yang disuplai ke beban akan berkurang?

Jawaban : 

Diketahui : S = 1000 kVA = 1000000 VA

 cos θ = 0,7

Ditanyakan : P …?

Penyelesaian : 

P = √3 x V x I x Cos θ atau disederhanakan menjadi P = S x Cos θ

   = 1000000 x 0,7

   = 700 kW

Jadi ketika faktor dayanya berkurang menjadi 0,7 maka beban maksimumnya adalah 700 kW.

Penentuan Kapasitas Transformator Jika Beban Maksimum Diketahui.

Dari contoh diatas dapat dijelaskan apabila beban maksimum 800 kW maka transformator dengan kapasitas 1000 kVA masih sanggup menyuplainya asalkan faktor dayanya bernilai 0,85. 

Namun bagaimana jika menggunakan faktor daya 0,7 apakah masih sanggup melayani beban 800 kW? Tentu saja tidak karena dari perhitungan diatas didapatkan bahwa Transformator 1000 kVA hanya sanggup melayani beban maksimum 700 kW pada faktor daya 0,7.

Jadi jika kondisi di lapangan faktor dayanya adalah 0,7 dan beban yang akan disuplai sebesar 800 kW maka berapakah kapasitas transformator yang cocok untuk melayani beban tersebut?

Jawaban : 

Diketahui : P =800 kVA = 800000 VA

 cos θ = 0,7

Ditanyakan : S …?

Penyelesaian : 

S = P / cos θ

  = 800000 / 0,7

  = 1142 kVA

Jadi kapasitas transformator yang bisa melayani beban maksimum 800 kW pada faktor daya 0,7 adalah 1142 kVA atau diatanya.

Dari perhitungan diatas dapat dijelaskan bahwa transformator 1000 kVA dengan faktor daya 0,7 tidak bisa melayani beban maksimum 800 kW jika dipaksakan maka transformator tersbut akan rusak.

Apakah ada solusinya?

Jawabannya iya, yaitu dengan menaikkan faktor dayanya. Ada beberapa cara untuk menaikkan faktor daya namun tidak akan saya bahas di sini.

Lanjut, kita coba lakukan perhitungan ulang dengan mencari faktor daya yang tepat untuk memecahkan kasus “transformator 1000 kVA untuk melayani beban 800 kW”.

cos θ = P / S

         = 800 / 1000

         = 0,8

Jadi dengan memperbaiki faktor daya menjadi 0,8 maka transformator 1000 kVA dapat melayani beban 800 kW.

Standar Pembebanan Transformator Distribusi

Suatu peralatan listrik sebaiknya tidak terus menerus dioperasikan 100 % hal tersebut untuk menjaga umur peralatan listrik tersebut termasuk transformator. Meskipun pada kondisi emergency transformator dapat diopersaikan lebih 100 % sedikit. 

Dilansir dari jurnal Maulana, Yazid Al Annuri (2015) ANALISIS PEMBEBANAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI(Studi Kasus Pada PT.PLN (Persero) Cabang Pekanbaru Rayon Rumbai). Diploma thesis, Universitas Andalas “Pada peraturan manajemen trafo distribusi PLN, pembebanan transformator distribusi maksimal adalah 80% dari arus beban penuhnya, dan ketidakseimbangan beban maksimal adalah 25 %”

Berdasarkan standar 80 % tersebut maka kita buatkan contoh apabila transformator distribusi maksimum pembebanannya hanya 80 %.

Jika suatu transformator 1000 kVA dengan faktor daya 0,85 maka berapakah beban maksimum yang bisa disuplai transformator tersebut (dengan catatan transformator hanya diizinkan untuk beroperasi 80 % saja).

Jawaban : 

Diketahui : S = 1000 kVA = 1000000 VA

 cos θ = 0,85

Pembebanan = 80 % = 0.8

Ditanyakan : P …?

Penyelesaian : 

P = S x Cos θ x % Pembebanan

   = 1000000 x 0,85 x 0,8

   = 680 kW

Jadi transformator akan jauh lebih baik dan aman bila dioperasikan pada beban 680 – 700 kW pada faktor daya 0.85.

Baca Juga : 11 Jenis Transformator Beserta Fungsinya

Jadi itulah penjelasan mengenai cara menentukan dan menghitung kapasitas transformator beserta beban yang disuplainya. Selain itu juga dijelaskan mengenai rumus menghitung beban trafo distribusi dan standar pembebanan trafo distribusi.

Referensi :

Maulana, Yazid Al Annuri (2015) ANALISIS PEMBEBANAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI (Studi Kasus Pada PT.PLN (Persero) Cabang Pekanbaru Rayon Rumbai). Diploma thesis, Universitas Andalas.

Website direktorilistrik