Volume 20 Nomor 02 .
E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676
Jurnal Teknik Elektro dan Informatika
ANALISIS EFISIENSI TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 2500 KVA/11,5 KV
PADA PABRIK KERTAS PT XYZ BERBASIS BEBAN OPERASIONAL
MESIN PRODUKSI
Mila Khoirun Nisa.
Denny Irawan .
Jurusan Teknik Elektro.
Fakultas Teknik.
Universitas Muhammadiyah Gresik Jl.
Sumatra No 101.
Gresik 61121.
Jawa Timur.
Indonesia E-mail : .
milanisa009@gmail.
com, .
den2mas@umg.
ABSTRAK
Transformator distribusi 2500 kVA/11,5 kV memiliki peran vital sebagai sumber suplai utama bagi mesin-mesin produksi di PT XYZ.
Dalam operasi industri kertas yang sarat beban motor induksi dan fluktuasi proses, performa transformator sangat ditentukan oleh profil beban aktual.
Penelitian ini menganalisis efisiensi transformator berdasarkan data pengukuran beban nyata selama periode 23Ae31 Maret 2025 menggunakan Power Quality Analyzer, disandingkan dengan evaluasi berbasis standar Ie.
IEC, dan SNI.
Hasilnya menunjukkan beban rata-rata 967,05 kW dengan puncak 500,23 kW, dengan power factor konsisten 0,98 dan load factor 64,5.
Efisiensi transformator berada pada rentang 98,99%-99,50%, dengan nilai optimal.
Analisis efisiensi menunjukkan transformator mencapai performa maksimum 99,32% pada loading optimal 44,7%, memenuhi dan melebihi persyaratan standar IEC 60076.
Ie C57, dan SNI 04-3981-1995 dengan klasifikasi high efficiency Tier 2.
Evaluasi teknis mengungkapkan ketidakseimbangan beban sangat baik (<3% pada 85% waktu operas.
dan stabilitas tegangan dalam toleransi 0,87%.
Penelitian merekomendasikan optimasi load managemen, evaluasi rightsizing kapasitas transformator, dan implementasi energi management sistem untuk meningkatkan efisiensi ekonomis meskipun efisiensi teknis sudah excellent.
Hasil penelitian berkontribusi pada strategi pengurangan kerugian energi dan peningkatan efisiensi sistem distribusi listrik di sektor industri kertas.
Kata kunci : transformator distribusi, efisiensi energi, beban operasional, pabrik kertas, load factor.
ABSTRACT
The 2500 kVA/11.
5 kV distribution transformer plays a vital role as the main supply source for production machines at PT XYZ.
In the paper industry operation which is heavily loaded with induction motors and process fluctuations, transformer performance is highly determined by the actual load profile.
This study analyzes transformer efficiency based on real load measurement data during the period of March 23Ae31, 2025 using a Power Quality Analyzer, coupled with evaluations based on Ie.
IEC, and SNI standards.
The results show an average load of 967.
05 kW with a peak of 1,500.
23 kW, with a consistent power factor of 0.
98 and a load factor of 64.
Transformer efficiency is in the range of 98.
99%-99.
50%, with an optimal value.
Efficiency analysis shows the transformer achieved a maximum performance of 99.
32% at an optimal loading of 44.
7%, meeting and exceeding the requirements of IEC 60076.
Ie C57, and SNI 04-3981-1995 standards with a high efficiency Tier 2 classification.
Technical evaluation revealed excellent load unbalance (<3% at 85% of operating tim.
and voltage stability within a tolerance of 0.
The study recommends optimizing load management, evaluating transformer capacity rightsizing, and implementing an energy management system to improve economic efficiency despite excellent technical efficiency.
The Diterima Redaksi :15 Januari 2.
Selesai Revisi :19Januari 2026 | Diterbitkan Online : 22 Januari 2026 Volume 20 Nomor 02 .
74-81 E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676 Jurnal Teknik Elektro dan Informatika results contribute to strategies for reducing energy losses and improving the efficiency of electricity distribution systems in the paper industry sector.
Keywords: distribution transformer, energy efficiency, operational load, paper mill, load factor.
PENDAHULUAN
Dalam transformator distribusi berperan penting untuk menyalurkan energi dari tegangan menengah ke tegangan rendah yang diperlukan operasi Di PT XYZ, transformator 2500 kVA/11,5 kV digunakan untuk melayani beban berkisar 10Ae15 MW per shift, dengan fluktuasi yang signifikan selama produksi.
Variasi beban ini berdampak langsung terhadap efisiensi transformator karena perubahan arus dan tegangan yang mempengaruhi kerugian daya .
Efisiensi transformator tidak bersifat statis.
efisiensi maksimum umumnya tercapai pada tingkat beban tertentu.
Ketidaksesuaian antara kapasitas transformator dengan beban aktual dapat meningkatkan kerugian daya secara signifikan .
Selain itu, ketidakseimbangan dan fluktuasi beban dapat menimbulkan kerugian energi tinggi serta mempercepat penurunan kinerja transformator, sehingga diperlukan pemantauan profil beban secara real-time dan strategi operasi berbasis data .
Pengelolaan faktor daya juga penting.
faktor daya rendah meningkatkan arus dan kerugian daya, berpotensi menyebabkan penalti bagi industri .
Pemeliharaan berkala, seperti perbaikan dan pembersihan, dapat meningkatkan efisiensi dan memperpanjang usia pakai transformator .
Namun, pemilihan kapasitas yang optimal perlu mempertimbangkan tidak hanya daya terpasang, tetapi juga karakteristik beban aktual dan faktor beban .
oad facto.
mesin produksi agar transformator beroperasi secara efisien .
Beberapa penelitian terdahulu telah mengkaji efisiensi transformator distribusi dari berbagai Setijasa dan Triyono .
melakukan perhitungan efisiensi transformator secara teoritis berdasarkan parameter nameplate tanpa menganalisis profil beban aktual .
Syukri et al.
menganalisis pembebanan transformator distribusi 20 kV pada jaringan listrik, namun tidak mengevaluasi efisiensi berbasis karakteristik beban operasional mesin produksi industri .
Adami et al.
meneliti pengaruh beban terhadap efisiensi transformator kering 630 kVA, tetapi terbatas pada kapasitas lebih kecil dan tidak mengeksplorasi transformator berpendingin minyak pada skala industri besar .
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis efisiensi transformator 2500 kVA/11,5 kV berdasarkan karakteristik beban operasional riil di pabrik kertas, mengacu pada data aktual dan standar nasional serta internasional.
Kebaruan penelitian ini meliputi: .
penggunaan data pengukuran riil kontinu periode 23Ae31 Maret 2025 dengan Power Quality Analyzer, bukan perhitungan teoritis.
analisis spesifik pada industri kertas dengan karakteristik beban motor induksi besar dan fluktuasi proses produksi.
integrasi analisis load factor, diversity factor, dan klasifikasi pembebanan berbasis waktu untuk rekomendasi rightsizing kapasitas.
evaluasi komprehensif terhadap tiga standar sekaligus (IEC 60076.
Ie C57.
SNI 04-3981-1.
dengan klasifikasi tier efficiency, guna mengisi celah kajian mengenai efisiensi berbasis performa beban riil.
METODE PENELITIAN
Dalam penelitian ini Metode yang digunakan adalah metode deskriptif kuantitatif dengan pendekatan studi kasus.
Metode deskriptif kuantitatif adalah metode yang menggambarkan dan menginterpresikan objek sesuai keadaan sebenarnya berdasarkan data yang diperoleh dari Objek dari penelitian ini adalah transformator distribusi 2500kVA/11.
5kV di PT XYZ, khususnya dalam hubungan dengan beban operasional mesin produksi.
1 Langkah-langkah Pengerjan Tugas Akhir langkah pengerjaan tugas akhir AuAnalisis Diterima Redaksi :15 Januari 2.
Selesai Revisi :19Januari 2026 | Diterbitkan Online : 22 Januari 2026 Volume 20 Nomor 02 .
74-81 E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676 Jurnal Teknik Elektro dan Informatika 2500kVA/11,5kV dipabrik kertas PT XYZ berbasis beban operasional mesin produksiAy adapun diagram alir ditujukan pada Gambar 1.
Rugi-rugi tembaga pada beban :
ycI 2 ycEycayc = ycEycayc,ycycaycyceycc y ( ) ycIycu Dimana:
C ycEycayc = rugi-rugi tembaga aktual pada kondisi pembebanan tertentu .
W) C ycEycayc,ycycaycyceycc = rugi-rugi tembaga pada beban penuh/rated .
W) C ycI = daya semu aktual/beban aktual .
VA) C ycIycu = daya semu nominal transformator .
VA) 3 Efisiensi Efisiensi transformator dapat dirumuskan sebagai berikut:
ycEycuycyc yuC = y 100% ycEycuycyc ycEycoycuycyc Dimana:
C yuC = efisiensi transformator (%) C ycEycuycyc = daya keluaran/daya aktif yang disalurkan .
W) C ycEycoycuycyc = total rugi-rugi daya transformator .
W) Gambar 1 Diagram Alir Perhitungan arus nominal Arus nominal sisi primer:
= HASIL DAN DISKUSI ycIycu 1 Analisa Data Beban Operasional Transformator (Oo3 y ycOycy ) Dimana:
C ycnycy.
= arus nominal sisi primer (A) C ycIycu = daya nominal transformator .
VA) C ycOycy = tegangan sisi primer .
V) C Oo3= konstanta untuk sistem tiga fasa .
Arus nominal sisi sekunder:
ycIycu ycnyc.
= (Oo3 y ycOyc ) Dimana:
C ycnyc.
= arus nominal sisi sekunder (A) C ycIycu = daya nominal transformator .
VA) C ycOycy = tegangan sisi primer .
V) C Oo3= konstanta untuk sistem tiga fasa .
2 Perhitungan Rugi-Rugi daya Rugi-rugi inti .
: 3.
75 kW Pengukuran dilakukan selama 23-31 Maret 2025 dengan interval 30 menit, data sebagai berikut:
Daya Aktif (P): Maksimum 1.
500,23 kW.
Minimum 64,29 kW.
Rata-rata 967,05 kW Daya Reaktif (Q): Maksimum 90,01 kVAr.
Minimum 3,86 kVAr.
Rata-rata 58,02 kVAr Daya Semu (S): 1.
502,93 kVA dengan Power Factor 0,98 Verifikasi: S = P/PF = 1.
531,87 kVA Pola Fluktuasi Beban transformator Berasarkan hasil pengukuran, karakteristik beban transformator menunjukkan pola yang konsisten dengan jam operasional pabrik.
Fluktuasi beban harian dapat dikelompokkan menjadi empat periode waktu dengan tingkat pembebanan yang Diterima Redaksi :15 Januari 2.
Selesai Revisi :19Januari 2026 | Diterbitkan Online : 22 Januari 2026 Volume 20 Nomor 02 .
E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676
Jurnal Teknik Elektro dan Informatika
berbeda, sebagaimana ditunjukkan pada table 1
Tabel 1 Fluktuasi Beban Harian Waktu 00:0006:00 06:0012:00 12:0018:00 18:0024:00 Ratarata P
Ratarata Q
Karakteristik
Beban
Beban puncak
Beban sedang 31 Mare t -
Penurunan Shutdown
,80 kW
245,29
Grafik dari hasil diatas dapat lihat pada gambar 2 sebagai berikut:
Beban Pola beban menunjukkan sistem mencapai beban puncak pada periode siang hari .
:00-18:.
dengan rata-rata 1.
715,6 kW, sedangkan beban terendah pada malam hari .
:00-24:.
dengan rata-rata 1.
068,2 kW.
Beban puncak siang hari disebabkan operasi simultan mesin-mesin produksi kritikal meliputi paper machine pada kecepatan maksimum, refiner dengan beban tinggi, serta sistem pumping dan vacuum Gambar 2 Fluktuasi Beban Harian Load Factor dan Diversity Factor Load Factor konsistensi pembebanan terhadap kapasitas maksimum sistem, sedangkan Diversity Factor menunjukkan rasio antara jumlah beban individual dengan beban maksimum sistem.
Hasil perhitungan keduanya adalah:
Beban terendah malam hari terjadi karena pengurangan kecepatan operasi atau shutdown Load Factor:
967,05
sebagian unit non-esensial sesuai jadwal yaya = ( ) y 100% 500,23 Paper machine utama tetap yaycuycaycc yaycaycaycycuyc = 64,5% beroperasi pada reduced speed, sementara refiner dan unit auxiliaries beroperasi bergantian atau mode standby, disesuaikan dengan scheduling Diversity Factor produksi dan optimasi biaya operasional.
Selama yaya = = 2,32 500,23 periode pengukuran, terdapat beberapa kejadian abnormal disajikan dalam bentuk table 2 yang Dari hasil perhitungan load factory dan diversity dapat dilihat pada gambar 3 berikut:
perlu dicatat sebagai berikut:
Tabel 2 Kondisi Abnormal
Tanggal 7 Maret
28 Maret
Waktu 20:30 Ae
21:00
06:00
Kondisi
Drip drastic
75,67
Lonjakan arus 721,1 Keterangan Indikasi Starting Gambar 3 Load factor dan Diversity factor Diterima Redaksi :15 Januari 2.
Selesai Revisi :19Januari 2026 | Diterbitkan Online : 22 Januari 2026 Volume 20 Nomor 02 .
74-81 E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676 Jurnal Teknik Elektro dan Informatika Pada gambar 2 Factor sebesar 2,32 mengindikasikan bahwa tidak semua beban beroperasi pada kapasitas maksimum secara bersamaan, yang merupakan kondisi normal dalam sistem distribusi.
distribusi berkapasitas 2500 kVA dengan sistem pendingin ONAN (Oil Natural Air Natura.
Spesifikasi lengkap transformator disajikan dalam table 4 berikut:
Karakteristik Beban Untuk diklasifikasikan berdasarkan rentang arus yang terjadi selama periode pengukuran.
Distribusi pembebanan selama periode pengamatan dapat dilihat pada tabel 3 berikut:
Parameter Rated Power Tegangan Primer Tegangan Sekunder Arus Rated Sekunder Impedansi Rugi Tembaga Rugi Besi Jenis Pendingin Tabel 3 Klasifikasi Tingkat Pembebanan Kategori Beban Rendah Beban Sedang Beban Tinggi Beban Sangat Tinggi Range 26,4 A100 A 100 A130 A 130 A160 A > 160 A Tabel 4 Distribusi Kategori Beban Nilai 18,75 3,75 ONAN Satuan Frekuensi Presentase 4,5 jam 11 jam 7 jam 1 jam Tingkat Pembebanan (Loadin.
Tingkat pembebanan .
merupakan indikator penting untuk menilai utilisasi kapasitas Loading dihitung dengan membandingkan daya semu aktual terhadap Hasil perhitungan loading pada berbagai kondisi operasi disajikan dalam tabel 5 berikut:
Tabel 5 Tingkat Pembebanan Loading S .
VA) %Loading Status Dari table 2 Data menunjukkan bahwa transformator mayoritas beroperasi pada kategori beban tinggi .
%) dan beban sedang .
%), yang merupakan kondisi operasi normal dan Berikut adalah grafik gambar 4 yang menunjukan hasil dari table 2.
Kondisi
502,93 60,1%
Near
968,84
38,8%
Optimal
64,41
2,6%
Sangat Maksimum Rata-rata Minimum Distribusi Loading:
C 0-40%: 159 data .
,8%) Ae optimal C 40-60%: 240 data .
,6%) Ae Zona optimal C 60-70%: 31 data .
,3%) Ae Near rated Gambar 4 Distribusi kategori beban C >70% : 2 data .
,5%) Ae High load Sebagian besar data .
,4%) menunjukkan 2 Analisis Kinerja Transformator kondisi operasi yang aman dan optimal, dengan lebih dari setengahnya .
,6%) berada di zona Spesikikasi Transformator optimal .
-60%).
Hanya sedikit data .
,8%) Analisis kinerja transformator didasarkan pada yang menunjukkan beban tinggi, dan spesifikasi teknis yang tercantum pada nameplate.
kondisi high load (>70%) sangat jarang terjadi Transformator yang digunakan merupakan unit Diterima Redaksi :15 Januari 2.
Selesai Revisi :19Januari 2026 | Diterbitkan Online : 22 Januari 2026 Volume 20 Nomor 02 .
74-81 E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676 Jurnal Teknik Elektro dan Informatika .
,5%).
Ini mengindikasikan kinerja sistem yang sangat baik dengan margin keamanan yang Dari presentase distribusi loading dapat di tampilkan grafik yang dapat di lihat pada gambar 5 sebagai berikut:
Efisiensi Transformator Transformator merupakan parameter krusial yang menunjukkan seberapa efektif transformator mengkonversi daya input menjadi daya output.
Efisiensi dihitung menggunakan formula:
yuC = ycEycuycyc y 100% ycEycuycyc ycEycoycuycyc Hasil perhitungan efisiensi pada berbagai kondisi pembebanan menunjukkan bahwa transformator beroperasi dengan efisiensi yang sangat tinggi, sebagaimana ditunjukkan pada tabel 7 berikut:
Gambar 5 Distribusi Loading Transformator Rugi-rugi Transformator Rugi-rugi transformator terdiri dari dua komponen utama: rugi inti .
ore los.
yang bersifat konstan dan rugi tembaga .
opper los.
yang berubah sesuai kuadrat beban.
Pemahaman tentang komposisi rugi-rugi ini penting untuk evaluasi efisiensi dan biaya operasional C Rugi inti .
cEycaycuycyce ) = 3,75 ycoycO C Rugi tembaga.
cEycayc ) = 18,75 ycoycO Hasil keseluruhan dari perhitungan rugi-rugi inti dan rugi-rugi tembaga disajikan dalam tabel 6 sebagai berikut:
Tabel 6 Rugi-Rugi Transformator Loadin VA) Pcu W Pcor W 1,17 2,83 4,69 6,77 2,500 0,01 Ptota Losse s (% .
W) dari 3,76 5,85 4,92 0,80 6,58 0,68 8,44 0,69 10,5 0,70 14,3 0,78 22,5 0,90 Tabel 7 Efisiensi Transformator P_out P_lo Efisien Status
967,05
6,58
99,32
Optimal
7,50
99,32
Maksim
99,30
Excellen
2,450
99,09
Good Loading 38,8% .
44,7% .
60,1% .
Efisiensi Maksimum Teoris terjadi pada loading 44,7% saat P_core = P_cu = 3,75 kW menghasilkan = 99,32% 3 Evaluasi Standart Tenknis Untuk memastikan bahwa transformator memenuhi standar internasional dan nasional, parameter-parameter yang ditetapkan oleh IEC 60076.
Ie C57, dan SNI 04-3981.
Hasil
evaluasi compliance disajikan dalam tabel 8
Tabel 8 Evaluasi Standart Teknis Parameter Efisiensi 50% Efisiensi
Aktual
99,32%
99,09%
ueue Excellent ueue Excellent Diterima Redaksi :15 Januari 2.
Selesai Revisi :19Januari 2026 | Diterbitkan Online : 22 Januari 2026 Volume 20 Nomor 02 .
74-81 E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676 Jurnal Teknik Elektro dan Informatika No-Load Loss Load Loss Power Factor 3,75 kW ue Memenuhi 18,75 kW ue Memenuhi 0,98 ueue Excellent 2 Saran Untuk mengoptimalkan kinerja sistem, disarankan dalam jangka pendek melakukan meningkatkan load factor di atas 70% dan implementasi monitoring real-time sesuai IEC Khusus untuk kondisi high load yang jarang terjadi, perlu diterapkan strategi softstarting atau sequencing pada motor untuk mengurangi beban puncak dan meminimalkan stress transformator.
Dalam jangka menengah, sangat direkomendasikan studi kelayakan rightsizing dengan transformator kapasitas 1600Ae2000 kVA yang lebih sesuai profil beban aktual, atau penerapan konfigurasi paralel dua transformator lebih kecil untuk operasi efisien saat beban rendah.
Mengingat high load hanya 0,5% waktu operasi, kapasitas lebih kecil akan meningkatkan rata-rata loading ke zona optimal 50Ae70% dan mengurangi rugi inti konstan.
Hasil menunjukkan bahwa semua parameter transformator tidak hanya memenuhi standar minimum, tetapi berada pada kategori "Excellent" untuk sebagian besar aspek.
Hal ini mengindikasikan bahwa transformator beroperasi dengan kinerja yang sangat baik dan sesuai dengan best practice dalam industri.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan Berdasarkan transformator distribusi 2500 kVA/11,5 kV pada PT Dayasa Aria Prima periode 23Ae31 Maret 2025, transformator beroperasi dengan kinerja teknis sangat baik dan memenuhi standar IEC 60076.
Ie C57, dan SNI 043981-1995.
Beban operasional menunjukkan daya aktif rata-rata 967,05 kW dengan puncak 500,23 kW, power factor konsisten 0,98, dan load factor 64,5%.
Transformator mencapai efisiensi maksimum 99,32% pada loading optimal 44,7%, dengan efisiensi beban puncak 99,30% dan rata-rata 99,32%.
Pada kondisi high load (>70%), efisiensi menurun menjadi 99,23% pada loading 75% dan 99,09% pada loading 100% akibat peningkatan rugi tembaga yang berbanding kuadrat dengan arus beban.
Rugi tembaga meningkat dari 3,75 kW pada loading optimal menjadi 10,55 kW .
%) dan 18,75 kW .
%).
Namun, kondisi high load hanya terjadi 0,5% waktu operasi, sehingga dampaknya minimal.
Tingkat pembebanan rata-rata 38,8% underutilization signifikan dengan 69,7% waktu operasi pada rentang 0Ae50% loading .
Ketidakseimbangan beban sangat baik (<3% pada 85% waktu operas.
dengan deviasi tegangan 0,87%, menunjukkan meskipun efisiensi teknis excellent, terdapat potensi inefisiensi ekonomis akibat oversizing kapasitas transformator.
Dalam jangka panjang, perlu integrasi kapasitas transformator dengan master plan produksi, evaluasi distributed generation atau energy storage untuk peak shaving, dan penerapan energy management system ISO Instalasi kompensasi daya reaktif advance dan harmonic filter dapat menjaga efisiensi tinggi pada beban puncak dengan menekan rugi tembaga.
Pertahankan power factor >0,95 dan ketidakseimbangan <3%, serta lakukan preventive maintenance berkala.
Implementasi rekomendasi ini diharapkan meningkatkan efisiensi ekonomis 15Ae20%, memperpanjang umur transformator dengan mengurangi thermal stress dari operasi high load, serta mendukung kebijakan efisiensi energi nasional di sektor industry.
DAFTAR PUSTAKA