150 kv DALAM KEADAAN PADAM PADA GITET GANDUL SKRIPSI BAHRI ZEN

UNIVERSITAS INDONESIA ANALISIS KONDISI HASIL PENGUKURAN IBT 1 500/150 kV DALAM KEADAAN PADAM PADA GITET GANDUL

SKRIPSI

BAHRI ZEN 04 05 03 0176

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO DEPOK JULI 2011

Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

UNIVERSITAS INDONESIA ANALISIS KONDISI HASIL PENGUKURAN IBT 1 500/150 kV DALAM KEADAAN PADAM PADA GITET GANDUL

SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik

BAHRI ZEN 04 05 03 0176

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO DEPOK JULI 2011


HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.

Nama

: Bahri Zen

NPM

: 0405030176

Tanda Tangan

:

Tanggal

: 11 Juli 2011

ii


iii


KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya, saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ir. I Made Ardita Y M.T. selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran untuk memberikan arahan, bimbingan, dan diskusi sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik; 2. Orang tua dan keluarga tercinta yang telah memberikan bantuan doa, moril, maupun materiil; 3. Staff operasional dan pemeliharaan PT PLN Persero RJKB Gandul; 4. Sahabat-sahabat dekat atas dukungan moril yang telah diberikan; 5. Rekan-rekan di Departemen Teknik Elektro yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan skripsi ini. Akhir kata, saya berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu.

Depok, 11 Juli 2011

Penulis

iv


v


ABSTRAK

Nama Program Studi Judul Skripsi

: Bahri Zen : Teknik Elektro : Analisis Kondisi Hasil Pengukuran IBT 1 500/150 kV dalam Keadaan Padam pada GITET Gandul

Sebagai perusahaan listrik milik negara, PT PLN persero berusaha untuk menyuplai energi listrik secara optimal. Untuk menjaga kualitas energi listrik yang disalurkan, sistem pengaman dan pemeliharaan perlatan listrik suatu gardu induk sangat diperlukan. Pengujian pada transformator dilakukan untuk menjaga durability dan reliability dari sebuah sistem tenaga listrik terutama transformator daya yang berperan penting dalam penyaluran tenaga listrik. Untuk itu diperlukan pengujian transformator daya secara berkala. Sehingga jika ditemukan ketidaknormalan pada suatu transformator, dapat segera dilakukan penyelidikan lebih lanjut. Dengan demikian tidak akan terjadi kegagalan saat transformator beroperasi. Kata kunci : Transformator daya, pengujian

vi Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

ABSTRACT

Name Study Program Judul Skripsi

: Bahri Zen : Electrical Engineering : Off-line Measurement Analysis of IBT 1 500/150 kV at GITET Gandul

As state-owned enterprises, PT PLN persero manage to supply the electric energy optimally. In order to utilize and maintain the quality of the electrical energy, a system of maintenance and protection of substation electrical equipment are required. Transformer testing performed to maintain the durability and reliability of power system, especially power transformers that have an important role in the distribution of electricity. Therefor, periodic testing of power transformer is needed, so that in case there is an abnormality on the transformer, a further investigation can be done immediately. thus the failure of the transformer during operation can be avoided. Keywords : Power Transformer, Testing

vii Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ..................................................................................................i HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS .......................................................ii HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................................iii KATA PENGANTAR ...............................................................................................iv HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR .....v ABSTRAK .................................................................................................................vi DAFTAR ISI ..............................................................................................................viii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................x DAFTAR TABEL ......................................................................................................xi BAB 1 PENDAHULUAN ......................................................................................1 1.1 Latar Belakang .............................................................................................1 1.2 Tujuan Penulisan ..........................................................................................1 1.3 Pembatasan Masalah ....................................................................................1 1.4 Sistematika Penulisan .................................................................................1 1.5 Sistematika Penulisan ..................................................................................2 BAB 2 DASAR TEORI ..........................................................................................3 2.1 Pengertian Sistem Tenaga Listrik ................................................................3 2.2 Pengertian dan Fungsi Transformator ..........................................................4 2.3 Bagian-bagian Transformator dan Fungsinya ..............................................4 2.4 Pengertian Bahan Isolasi ..............................................................................7 2.5 Tingkat Ketahanan Isolasi............................................................................8 BAB 3 POLA UJI TRANSFORMATOR DALAM KEADAAN PADAM .......10 3.1 Pengertian Pengujian Transformator ...........................................................10 3.2 Pengujian Transformator dalam Keadaan Padam ........................................11 3.2.1 Pengujian pada Belitan Transformator .................................................11 3.2.2 Pengujian pada Bushing........................................................................16 3.2.3 Pengujian pada OLTC ..........................................................................18 3.2.4 Pengujian Tegangan Tembus Minyak ..................................................20 3.3 Spesifikasi Peralatan (Standard Uji) ............................................................21 3.3.1 Pengujian Tahanan Isolasi ....................................................................21 3.3.2 Pengujian Tangen Delta ........................................................................21 3.3.3 Pengujian Tahanan Belitan (R dc) ........................................................21 3.3.4 Pengujian OLTC ...................................................................................23 3.3.5 Pengujian Tegangan Tembus Minyak ..................................................23 BAB 4 ANALISIS DATA PENGUKURAN TRANSFORMAOTR DALAM KEADAAN PADAM .................................................................................25 4.1 Operasi Kerja Transformator .......................................................................25 4.2 Kondisi Pengukuran .....................................................................................26 4.3 Analisis Data ................................................................................................29 BAB 5 KESIMPULAN ..........................................................................................50 DAFTAR REFERENSI .............................................................................................51

viii Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.

Perubahan level tegangan dari pembangkit sampai konsumen.................................................................................

3

Gambar 2.2

Prinsip kerja transformator.....................................................

4

Gambar 2.3.

Inti besi...................................................................................

5

Gambar 2.4

Belitan trafo............................................................................

5

Gambar 2.5

Bushing..................................................................................

5

Gambar 2.6

Konservator dan Silica gel.....................................................

6

Gambar 2.7

OLTC pada transformator......................................................

7

Gambar 3.1.

alat ukur megaohmmeter........................................................

10

Gambar 3.2.

Rangkaian ekivalen isolasi dan diagram phasor arus pengujian tangen delta.............................................................

11

Gambar 3.3.

Rangkaian ekivalen isolasi trafo.............................................

12

Gambar 3.4.

Skema rangkaian pengujian tan delta trafo...........................

12

Gambar 3.5.

Micro Ohmmeter....................................................................

13

Gambar 3.6.

Rangkaian jembatan Wheatstone..........................................

14

Gambar 3.7.

Skema rangkaian pengujian Tahanan dc dengan micro ohmmeter................................................................................

Gambar 3.8. Gambar 3.9.

14

Skema rangkaian pengujian Tahanan dc dengan jembatan wheatstone...............................................................

15

Struktur bushing......................................................................

15

Gambar 3.10. Diagram pengujian tangen delta C1 pada bushing...............

16

Gambar 3.11.

16

Diagram pengujian tangen delta C2 pada bushing................

Gambar 3.12. Diagram pengujian tangen delta hot collar pada bushin......

17

Gambar 3.13. Gambar On-load Tap Changer.................................................

18

Gambar 4.1.

IBT ELIN 500/150 kV 500 MVA............................................

25

Gambar 4.2.

Kurva dari komponen arus total yang muncul saat pengukuran tahanan isolasi.....................................................

31

Gambar 4.3. Arus bocor Iv dan Ip pada bahan isolasi......................................

36

Gambar 4.4. llustrasi perhitungan resistansi......................................................

37

Gambar 4.5 hubungan vektor tegangan dan arus..............................................

39

o

Gambar 4.6 Kurva tan δ terhadap suhu ( t) pada porselen.............................

ix Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

46

DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Evaluasi dan rekomendasi metoda index polarisasi pada pengujian tahanan isolasi......................................................

21

Tabel 3.2. Evaluasi dan rekomendasi pengujian tangen delta................... 21 Tabel 3.3. Evaluasi dan rekomendasi pengujian OLTC............................ 22 Tabel 3.4 Justifikasi kondisi pada pengujian kualitas minyak.................. 23 Tabel 3.5 Kategori peralatan berdasarkan tegangan operasinya............... 24 Tabel 4.1.a Nameplate - three-winding Transformer fasa-R....................... 27 Tabel 4.1.b Nameplate - three-winding Transformer fasa-S...................... 27 Tabel 4.1.c Nameplate - three-winding Transformer fasa-T...................... 28 Tabel 4.2 Kondisi Pengukuran Interbus Transformer ! (IBT!)................... 28 Tabel 4.3 Tabel Pengukuran Indeks Polarisasi IBT 1................................ 33 Tabel 4.4 Tabel Pengukuran Tangen Delta pada Isolasi Belitan................... 40 Tabel 4.5 Tabel Pengujian Tegangan Tembus Minyak............................... 42 Tabel 4.6 Standard Minyak sebagai isolasi pada transformator.................... 44 Tabel 4.7a Pengujian Tangen Delta pada Bushing C1................................ 45 Tabel 4.7b Pengujian Tangen Delta pada Bushing C2................................ 45 Tabel 4.8 Pengujian Tahanan Belitan....................................................... 47 Tabel 4.9 Pengujian OLTC continuity test................................................ 50

x Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Gardu Induk merupakan kumpulan peralatan listrik tegangan tinggi yang

mempunyai fungsi dan kegunaan dari masing-masing peralatan yang satu sama lain saling terkait sehingga penyaluran energi listrik dapat terlaksana dengan baik. Salah satu peralatan utama yang terdapat di Gardu Induk adalah transformator daya. Pemeliharaan dan pengoperasian yang tidak benar terhadap transformator daya akan memperpendek umur transformator daya dan akan menimbulkan gangguan-gangguan pada saat beroperasi sehingga kontinuitas penyaluran menjadi tidak lancar. 1.2

Tujuan Penulisan Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk menganalisis kondisi

transformator melalui data hasil pengukuran transformator daya yang terdapat di Gardu Induk Tegangan Extra Tinggi 500 kV Gandul. Untuk dapat mencapai tujuan tersebut maka dilakukan pengukuran pada Interbus Transformer 1 dalam keadaan padam (off-line). pengukuran yang dilakukan meliputi pengukuran tahanan isolasi belitan, pengukuran tangen delta pada bushing dan isolasi belitan, pengukuran tahanan belitan (R dc test), OLTC contonuity test dan pengujian tegangan tembus minyak transformator. Data yang didapat selanjutnya akan dianalisis dengan standard yang ada dan berbagai referensi untuk menentukan kondisi keseluruhan dari Interbus Transformer 1. 1.3

Pembatasan Masalah Makalah ini disusun untuk mempelajari jenis dan bagian-bagian

transformator daya yang terdapat di GITET 500 kV Gandul. Untuk mempersempit masalah, maka hanya dibahas mengenai pengujian pada transformator daya. 1.4.

Metodelogi Penulisan

1 Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

2

Dalam penulisan skripsi ini digunakan beberapa cara dalam melakukan pengumpulan data, yaitu: 1. Studi Literatur Dalam metode ini digunakan landasan teori dari beberapa buku dan referensi yang berhubungan dengan topik yang akan dibahas. Selain beberapa buku sebagai sumber pustaka didapatkan juga dari situs-situs internet (open source). Dan sengan melakukan bimbingan kepada dosen yang ditunjuk serta melakukan diskusi dengan teman. 2. Observasi/ Pengamatan Melakukan pengamatan langsung di lapangan, yaitu di P3BJB PT PLN Persero. 3. Wawancara Langsung Melakukan wawancara langsung dengan narasumber staf operasional dan pemeliharaan PT PLN Persero. 1.5.

Sistimatika Penulisan Sistematika penulisan skripsi ini terbagi menjadi 5 (lima) bab, yaitu:

BAB I PENDAHULUAN Berisi latar belakang, masalah, tujuan penulisan, pembatasan masalah, serta metode dan sistematika penulisan. BAB II LANDASAN TEORI Berisi penjelasan tentang sistem tenaga listrik, teori daya, teorii arus dan tegangan. BAB III POLA UJI TRANSFORMATOR DALAM KEADAAN PADAM

Berisi tentang pengertian pengujian transformator dalam keadaan padam beserta tujuan dan cara melakukannya, juga disertai dengan standard yang dipakai dalam menganalisis suatu data hasil pengujian transformator dalam keadaan padam. BAB IV ANALISIS DATA PENGUKURAN TRANSFORMATOR DALAM

KEADAAN PADAM Berisi analisis data hasil pengukuran transformator dalam

padamuntuk

mengetahui kondisi IBT 1 500/150 kV pada GITET Gandul. BAB V Kesimpulan

Universitas Indonesia Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

BAB II DASAR TEORI

2.1

Pengertian Sistem Tenaga Listrik Sistem tenaga listrik merupakan suatu sistem yang mengubah suatu

macam energi menjadi energi listrik dan mentransmisikannya kepada konsumen. Pembangkitan dan transmisi listrik relatif efisien dan murah, meskipun listrik sulit disimpan seperti bentuk energi yang lain. Sehingga listrik harus digunakan pada saat yang sama dengan waktu produksinya. Sistem tenaga listrik modern terdiri dari enam komponen utama, yaitu 1.

Stasiun pembangkit (Generator)

2.

Trafo untuk menaikkan tegangan listrik yang dibangkitkan yang digunakan pada saluran transmisi

3.

Saluran transmisi

4.

Gardu (trafo) dimana tegangan diturunkan pada saluran distribusi

5.

Saluran distribusi

6.

Trafo yang menurunkan tegangan distribusi ke level tegangan yang digunakan oleh peralatan listrik konsumen

Berikut ini adalah diagram yang menunjukkan perubahan level-level tegangan dari pembangkit sampai ke konsumen :

Gambar 2.1. Perubahan level tegangan dari pembangkit sampai konsumen [1]


4

2.2

Pengertian dan Fungsi Transformator Transformator merupakan peralatan listrik

yang berfungsi untuk

menyalurkan daya/tenaga listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya. Transformator menggunakan prinsip hukum induksi faraday dan hukum lorentz dalam menyalurkan daya, dimana arus bolak balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet. Dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda potensial (gambar 2.2). Arus yang mengalir pada belitan primer akan menginduksi inti besi transformator sehingga didalam inti besi akan mengalir flux magnet dan flux magnet ini akan menginduksi belitan sekunder sehingga pada ujung belitan sekunder akan terdapat beda potensial (Gambar 2.2) .

Gambar 2.2 Prinsip kerja transformator [2] Berdasarkan fungsinya transformator tenaga dapat dibedakan menjadi: 

Trafo pembangkit



Trafo gardu induk / penyaluran



Trafo distribusi

2.3

Bagian – bagian transformator dan fungsinya

2.3.1

Electromagnetic Circuit (Inti besi) Inti besi digunakan sebagai media jalannya flux yang timbul akibat induksi

arus bolak balik pada kumparan yang mengelilingi inti besi sehingga dapat menginduksi kembali ke kumparan yang lain. Dibentuk dari lempengan – lempengan besi tipis berisolasi yang di susun sedemikian rupa. Universitas Indonesia Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

5

Gambar 2.3. Inti besi [3] 2.3.2

Current carying circuit (Winding) Belitan terdiri dari batang tembaga berisolasi yang mengelilingi inti besi,

dimana saat arus bolak balik mengalir pada belitan tembaga tersebut, inti besi akan terinduksi dan menimbulkan flux magnetik.

Gambar 2.4 Belitan trafo [3] 2.3.3 Bushing Bushing merupakan sarana penghubung antara belitan dengan jaringan luar. Bushing terdiri dari sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator. Isolator tersebut berfungsi sebagai penyekat antara konduktor bushing dengan body main tank transformator.

Gambar 2.5 Bushing [3] Universitas Indonesia Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

6

Secara garis besar bushing dapat dibagi menjadi empat bagian utama yaitu isolasi, konduktor, klem koneksi, dan asesoris. 2.3.4 Oil preservation & expansion (Konservator) Saat terjadi kenaikan suhu operasi pada transformator, minyak isolasi akan memuai sehingga volumenya bertambah. Sebaliknya saat terjadi penurunan suhu operasi, maka minyak akan menyusut dan volume minyak akan turun. Konservator digunakan untuk menampung minyak pada saat transformator mengalamui kenaikan suhu.

Gambar 2.6 Konservator dan Silica gel [3] Seiring dengan naik turunnya volume minyak di konservator akibat pemuaian dan penyusutan minyak, volume udara didalam konservator pun akan bertambah dan berkurang. Penambahan atau pembuangan udara didalam konservator akan berhubungan dengan udara luar. Agar minyak isolasi transformator tidak terkontaminasi oleh kelembaban dan oksigen dari luar, maka udara yang akan masuk kedalam konservator akan difilter melalui silicagel. 2.3.5 Dielektrik ( Minyak isolasi transformator & Isolasi kertas ) Minyak isolasi pada transformator berfungsi sebagai media isolasi, pendingin dan pelindung belitan dari oksidasi. Minyak isolasi trafo merupakan minyak mineral yang secara umum terbagi menjadi tiga jenis, yaitu parafinik, napthanik dan aromatik. Antara ketiga jenis minyak dasar tersebut tidak boleh dilakukan pencampuran karena memiliki sifat fisik maupun kimia yang berbeda.


7

2.3.6 Pengubah Belitan Kestabilan tegangan dalam suatu jaringan merupakan salah satu hal yang dinilai sebagai kualitas tegangan. Transformator dituntut memiliki nilai tegangan output yang stabil sedangkan besarnya tegangan input tidak selalu sama. Dengan mengubah banyaknya belitan pada sisi primer diharapkan dapat merubah ratio antara

belitan

primer

dan

sekunder

dan

dengan

demikian

tegangan

output/sekunder pun dapat disesuaikan dengan kebutuhan sistem berapapun tegangan input/primernya. Penyesuaian ratio belitan ini disebut Tap changer. Proses perubahan ratio belitan ini dapat dilakukan pada saat transformator sedang berbeban (On load tap changer) atau saat trafo tidak berbeban (Off load tap changer). Tap changer terdiri dari : 

Kontak selektor



Kontak diverter



Tahanan transisi

Keterangan : 1. Kompartemen kontak diverter 2. Kontak selektor

Gambar 2.7 OLTC pada transformator [3] 2.4

Pengertian Bahan Isolasi Bahan isolasi merupakan peralatan yang digunakan untuk memisahkan

bagian-bagian yang bertegangan atau bagian-bagian yang aktif. Bahan isolasi dibedakan menjadi: bahan isolasi gas, bahan isolasi padat, bahan isolasi cair. Pada dasarnya suatu bagian yang aktif peralatan listrik harus diisolasi sehingga mempunyai sistem keamanan dan kenyamanan. bahan isolasi cair (liquid


8

insulation material) telah digunakan sebagai bahan pengisi pada peralatanperalatan listrik seperti transformator, kapasitor, pemutus beban (circuit breaker). Fungsi bahan ini selain sebagai islolasi juga berfungsi sebagai pendingin bagi peralatan. Oleh karena itu bahan-bahan isolasi cair yang akan digunakan harus mempunyai tegangan tembus dan daya hantar panas yang tinggi serta sifat listrik dan sifat kimia yang dapat menunjang ketahanan isolasi tersebut. Koordinasi isolasi dapat di definisikan sebagai korelasi antara daya isolasi alat-alat dan sirkuit listrik disatu pihak, dan karakteristik alat-alat pelindungnya dilain pihak, sehingga isolasi tersebut terlindung dari bahaya-bahaya tegangan lebih. Koordinasi isolasi dilakukan dengan menentukan kesesuaian yang diperlukan antara daya isolasi alat-alat listrik dan karakteristik alat-alat pelindung terhadap tegangan lebih, yang masing-masing

ditentukan

oleh

tingkat

ketahanan

impuls

dan

tingkat

perlindungan impulsnya.koordinasi isolasi mempunyai tujuan untuk perlindungan terhadap peralatan dan penghematan. Beberapa sistem yang perlu diperhatikan dalam koordinasi isolasi adalah: 1. Penentuan sifat gangguan 2. Penentuan daya isolasi petralatan seperti: isolator, bushing, dan transformer. 3. Penentuan tegangan impuls standart. 4. Karakteristik alat-alat pelindung seperti CB, Arrester. 5. Penentuan tingkat isolasi impuls dasar ( BIL ) yang disingkat Basic Impuls Insulation Level. Bil ini merupakan suatu besar tegangan yang masih mampu ditahan oleh peralatan listrik, atau kemampuan peralatan listrik menahan tegangan maksimum pada saat terjadi tegangan lebih. 2.5

Tingkat Ketahanan Isolasi (Basic Impuls Insulation Level/BIL) Ketahanan isolasi minyak dapat dipengaruhi oleh kondisi iklim, yaitu

berupa suhu dan kelembaban udara disekitarnya. Oksigen yang terdapat di udara dan suhu minyak yang tinggi dapat menyebabkan oksidasi pada permukaan minyak yang cenderung meningkatkan keasaman minyak. Kadar asam yang terdapat dalam minyak adalah merupakan ukuran kerusakan (deteriorasi) bahan isolasi. Jika keasaman minyak tinggi, maka terjadi endapan pada dinding trafo


9

maupun pada lapisan isolasi belitan sehingga mempersulit proses pendinginan. Suatu endapan dengan ketebalan 0,2 mm - 0,4 mm dapat menaikkan suhu 10o C – 15o C. Selain itu endapan-endapan ini akan meningkatkan kemungkinan terjadinya bunga api antara bagian-bagian transformator yang terbuka. Bila dalam minyak terdapat kelembaban, maka akan terbentuk jalur-jalur yang membuka jalan terhadap terjadinya hubung singkat. Kelembaban tidak hanya menurunkan ketahanan isolasi minyak, tetapi kelembaban juga diserap oleh bahan isolasi lain seperti isolasi belitan, sehingga dapat merusak gulungan kawat tembaga transformator. Pemeliharaan minyak transformator secara berkala sangat penting untuk mencegah terjadinya kerusakan isolasi dengan konsekuensi pemadaman. Sebuah transformator yang bekerja dengan baik selama sekian tahun, dapat mengalami kerusakan seketika disebabkan oleh kegagalan isolasi. Pemeliharaan yang dilakukan secara teratur pada minyak transformator merupakan cara yang paling baik untuk mempertahankan kondisi operasional sebuah transformator sehingga masa pemanfaatan menjadi relatif panjang.


Bab III POLA UJI TRANSFORMATOR DALAM KEADAAN PADAM

3.1

Pengertian Pengujian Transformator Pengujian transformator pada gardu induk adalah kegiatan untuk

mengumpulkan informasi kondisi sebuah transformator. Dari data yang didapat nantinya akan dilakukan analisis dan evaluasi yang akan menentukan tindakan selanjutnya. Secara tidak langsung pengujian ini bertujuan untuk mempertahankan kondisi dan meyakinkan bahwa transformator dapat berfungsi sebagai mana mestinya, sehingga dapat mempertahankan reliability, availability dan efficiency sistem secara keseluruhan. Faktor yang paling dominan dalam suatu peralatan listrik tegangan tinggi adalah pada sistem isolasi. Isolasi pada transformator meliputi isolasi keras (padat), dan isolasi minyak (cair). Isolasi merupakan bagian terpenting dan sangat menentukan umur suatu transformator. Pengujian pada transformator dibagi menjadi dua, yaitu pengujian transformator saat kondisi bertegangan dan pengujian transformator dalam keadaan padam. Pengujian transformator dalam keadaan bertegangan mempunyai tujuan untuk mengetahui kondisi transformator tanpa melakukan pemadaman. Pengujian yang dilakukan meliputi : 1.

Thermovisi / Thermal Image

2.

Dissolve Gas analysis (DGA)

3.

Pengujian kualitas minyak isolasi (karakteristik)

4.

Pengujian Furan

5.

Pengujian Corrosive Sulfur

6.

Pengujian Partial Discharge

7.

Vibrasi dan Noise

Pengujian transformator dalam keadaan padam (off-line) adalah pengujian yang dilakukan pada saat transformator dalam keadaan tidak bertegangan. Pengujian ini dilakukan secara berkala, dalam hal ini dilakukan dua tahun sekali


Universitas Indonesia

11

(dua tahunan), dan berpedoman pada instruction manual dari pabrik pembuat transformator, standard-standard yang ada (IEC, CIGRE, ANSI, dll) dan pengalaman operasional dilapangan. Pengujian transformator dalam keadaan padam juga dilakukan saat inspeksi ketidaknormalan atau saat dimana transformator mengalami unjuk kerja rendah ketika beroperasi. Pengujian ini dilakukan pada komponen-komponen transformator yang sangat vital, seperti bushing, kumparan atau belitan, on-load tap changer (OLTC) dan sistem proteksi internal pada transformator. Pengujian-pengujian ini akan dibahas pada sub bab berikutnya. 3.2

Pengujian Transformator dalam Keadaan Padam

3.2.1 Pengujian pada Belitan / Kumparan Transformator Pada belitan dilakukan tiga macam pengujian, yaitu pengukuran tahanan isolasi, pengukuran tangen delta dan pengukuran tahanan belitan (R dc test). 1. Pengukuran Tahanan Isolasi Belitan Pengukuran tahanan isolasi pada belitan bertujuan untuk mengetahui kondisi isolasi atara dua belitan atau antara belitan dan ground. Dengan memberikan sumber arus DC akan didapatkan tahanan isolasi dalam megaohm. Dalam hal ini digunakan alat yang bernama Megaohm meter yang biasanya memiliki kapasitas pengujian sebesar 500, 1000 atau 2500 kV.

Gambar 3.1. alat ukur megaohmmeter [1] Tahanan isolasi yang diukur merupakan fungsi dari arus bocor yang menembus isolasi atau arus yang melalui jalur bocor pada permukaan eksternal. Oleh karena itu, hal ini dipengaruhi oleh suhu, kelembaban dan jalur bocor pada permukaan dipengaruhi oleh kotoran yang menempel pada isolasi. Kebocoran


12

arus memang tidak dapat dihindari, tetapi harus memenuhi syarat dan ketentuan yang berlaku. 2. Pengukuran Tangen Delta Isolasi Belitan Kegagalan yang terjadi pada peralatan listrik tegangan tinggi yang sedang beroperasi seringkali disebabkan oleh kondisi isolasi yang memburuk karena terjadi kegagalan yang terjadi pada bagian-bagiannya. Tan delta atau sering disebut sudut kehilangan atau pengujian faktor disipasi adalah metoda diagnostik secara elektikal untuk mengetahui kondisi isolasi. Jika isolasi bebas dari cacat, maka isolasi tersebut akan bersifat kapasitif sempurna seperti halnya sebuah isolator yang berada diantara dua elektroda pada sebuah kapasitor. Sebuah kapasitor sempurna arusnya akan mendahului tegangan dengan sudut 900 apabila diberikan sebuah sumber AC. Jika ada kontaminasi pada isolasi, maka nilai tahanan dari isolasi berkurang dan berdampak kepada tingginya arus resistif yang melewati isolasi tersebut. Isolasi tersebut tidak lagi merupakan kapasitor sempurna. Tegangan dan arus tidak lagi bergeser 90o tapi akan bergeser kurang dari 90o. Besarnya selisih pergeseran dari 90o merepresentasikan tingkat kontaminasi pada isolasi. Dibawah merupakan gambar rangakaian ekivalen dari sebuah isolasi dan diagram phasor arus kapasitansi dan arus resistif dari sebuah isolasi. Dengan mengukur nilai Ir / Ic dapat diperkirakan kualitas dari isolasi. Pada isolasi yang sempurna, sudut akan mendekati nol. Menigkatnya sudut mengindikasikan meningkatnya arus resistif yang melewati isolasi yang berarti kontaminasi. Semakin besar sudut semakin buruk kondisi isolasi.

Ir

R

Ic C Gambar 3.2. Rangkaian ekivalen isolasi dan diagram phasor arus pengujian tangen delta [2]


13

Sistem isolasi trafo secara garis besar terdiri dari isolasi antara belitan dengan ground dan isolasi antara dua belitan. 

Primer – Ground



Sekunder – Ground



Tertier – Ground



Primer – Sekunder



Sekunder – Tertier



Primer – Tertier

Input A

Input B oltc

conservator

HV radiator

Gambar 3.3. Rangkaian ekivalen

Gambar 3.4. Skema rangkaian

isolasi trafo [2]

pengujian tan delta trafo[2]

Prosedur pengujian tan delta pada isolasi belitan adalah sebagai berikut : 1. Bersihkan transformator dan isolasinya. 2. Lepaskan seluruh konduktor pada bushing 3. Short-circuit bushing HV dan LV dengan jumper. 4. Hubungkan kabel kontrol HV, LV dan kabel ground dari alat uji ke objek uji 5. Mulai pengujian. 6. Uji pada tap yang berbeda jika ada.


14

3. Pengukuran tahanan belitan (R dc) Kumparan pada transformator merupakan gulungan dari konduktor, sehingga terdapat tahanan impedansi yang terdiri dari tahanan listrik induktansi (XL) dan tahanan listrik murni (R). Pengukuran yang menggunakan sumber AC akan didapat 𝑍 = 𝑅 + 𝑗𝑋 Sedangkan untuk mendapatkan nilai tahanan murni (R) dapat dilakukan dengan memberikan sumber DC pada belitan transformator. Pengujian tahanan belitan (R dc) selain untuk mendapatkan nilai tahanan belitan murni (R) juga dilakukan untuk mengetahui apakah sambungansambungan pada belitan, termasuk kontak-kontak pada tap-changer, dalam kondisi baik atau tidak.

Gambar 3.5. Micro Ohmmeter [2] Peralatan yang digunakan adalah Microohm meter dengan skala µΩ, mΩ sampai dengan Ω. Dengan sistem tegangan 4.5 – 7 Volt dan skala arus 0.01, 1 dan 10 Ampere.prosedur pengujian tahanan belitan transformator adalah sebagai berikut : 1. Pastikan objek uji tidak bertegangan. 2. Sebelum pengukuran tahanan belitan transformator, energi yang tersimpan pada objek uji harus dibuang terlebih dahulu dengan cara mentanahkan terminal bushing. 3. Untuk keamanan alat ukur, salah satu terminal transformator harus diground. 4. Bersihkan permukaan yang akan diukur.


15

5. Pastikan kontak antara kabel pengukuran dengan alat tersambung dengan baik. 6. Pilih skala yang sesuai. 7. Bila tidak dapat memperkirakan besarnya tahanan alat uji pada skala tertinggi. 8. Jalankan. Alat lainnya yang digunakan adalah jembatan wheatstone yang umumnya dipakai pada trafo-trafo berdaya rendah. Pada alat ini terdiri dari sebuah galvanometer, 2 buah tahanan yang nilainya tetap (R1 & R2) dan sebuah tahanan yang nilainya variable dengan lokasi bersebrangan dengan tahanan belitan yang akan diuji (Rx).

Gambar 3.6. Rangkaian jembatan Wheatstone [7] Dengan memposisikan nilai dari tahanan variable sampai nilai pada galvanometer menunjukan nilai nol (arus seimbang, dimana nilai Rx sama dengan nilai tahanan variable), dapat diketahui berapa nilai pasti dari tahanan belitan yang diukur. R

T

S

R

T

S


16

Gambar 3.7. Skema rangkaian pengujian Tahanan dc dengan micro ohmmeter [7]

R

T

S

R

T

S

Gambar 3.8. Skema rangkaian pengujian Tahanan dc dengan jembatan wheatstone 3.2.2

Pengujian pada Bushing Bushing merupakan sarana penghubung antara belitan dengan jaringan

luar. Bushing terdiri dari sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator. Isolator tersebut berfungsi sebagai penyekat antara konduktor bushing dengan body main tank transformator. Isolator pada bushing inilah yang diuji dengan pengukuran tangen delta. Pengukuran tangen delta pada bushing bertujuan untuk mengetahui kondisi isolasi pada C1 (isolasi antara konduktor dengan center tap) yang menggambarkan kondisi isolasi kertas bushing, C2 (isolasi antara center tap dengan Ground) yang menggambarkan kondisi isolasi minyak bushing. Pengujian hot collar dilakukan untuk mengetahui kondisi keramik.

Gambar 3.9. Struktur bushing[8]


17

(C1 adalah isolasi antara tap electrode dengan konduktor, C2 adalah isolasi antara tap electrode dengan ground)

Gambar 3.10. Diagram pengujian tangen delta C1 pada bushing [8]

Gambar 3.11. Diagram pengujian tangen delta C2 pada bushing [8]


18

Gambar 3.12. Diagram pengujian tangen delta hot collar pada bushing [8] 3.2.3

Pengujian pada OLTC Pengujian pada OLTC ada tiga, yaitu continuity test, dynamic resistance

test dan pengukuran Tahanan Transisi & Ketebalan Kontak Diverter. Dimana tidak semua pengujian ini harus dilakukan. Apabila continuity test tidak memenuhi standard uji maka harus dilakukan dynamic resistance test, begitu juga jika dynamic resistance test tidak memenuhi standard uji yang digunakan maka harus dilakukan pengukuran Tahanan Transisi & Ketebalan Kontak kontak diverter. 1. Continuity Test OLTC adalah bagian trafo yang berfungsi sebagai mekanisme tapping dari perubahan ratio belitan trafo. Nilai

tahanan belitan primer pada saat terjadi

perubahan ratio tidak boleh terbuka (open circuit). Pengujian ini memanfaatkan ohmmeter yang dipasang serial dengan belitan primer trafo. Setiap perubahan tap/rasio, nilai tahanan belitan diukur. Prosedur pengujian continuity test pada OLTC adalah sebagai berikut : 1. Pastikan transformator sudah tidak bertegangan.


19

2. Matikan supply AC / DC ke motor PMS 500 kV transformator dan pasang pengunci otomatis. 3. Opened PMT 150 kV dari kubikel. 4. Pasang grounding lokal pada sisi primer dan sekunder transformator. 5. Lepas klem bushing primer – netral 6. Posisikan tap di +14 (paling tinggi). 7. Posisikan AVO meter di skala ohm. 8. Pindahkan posisi tap secara berurutan dan perhatikan kondisi AVO meter.

Gambar 3.13. gambar On-load Tap Changer [4] 2. Dynamic Resistance Test OLTC merupakan satu satunya bagian trafo yang bergerak secara mekanik. Pada umumnya OLTC dibagi menjadi dua bagian utama yaitu kontak diverter dan kontak selektor. Fungsi daripada kontak diverter adalah sebagai kontak bantu pada saat perubahan kontak selektor. Karena terjadi pergerakan mekanik pada OLTC terutama pada kontak kontak diverter maupun kontak selektor, maka pada suatu saat tertentu kontak kontak tersebut akan mengalami aus, sedangkan komponen lainnya yang terkait dengan kontak akan mengalami


20

kelelahan bahan/fatik. Apabila keausan kontak terjadi maka luas permukaan kontak untuk mengalirkan arus tidak terpenuhi sehingga akan terjadi panas dan dapat juga terjadi arcing pada saat perpindahan kontak. Untuk mengetahui ketidaknormalan kerja pada OLTC khususnya yang berkaitan dengan kontak diverter maupun kontak selektor maka dilakukan pengukuran dynamic resistance. 3. Pengukuran Tahanan Transisi & Ketebalan Kontak Kontak Diverter Transisi resistor berfungsi untuk meredam arus yang mengalir melalui OLTC agar pada saat perpindahan kontak selektor tidak terjadi arcing. Untuk memastikan resistor masih tersambung dan nilai tahanannya masih memenuhi syarat, harus dilakukan pengukuan tahanan transisi. Akibat dari kerja mekanik antara kontak gerak dan kontak diam pada diverter, kontak dapat mengalami keausan. Untuk menjaga kinerja kontak tetap baik pabrikan telah menentukan batasan dari ketebalan kontak tersebut. 3.2.4 Pengujian Tegangan Tembus Minyak Pengujian tegangan tembus dilakukan untuk mengetahui kemampuan minyak isolasi dalam menahan stress tegangan. Pengujian ini mengacu standar IEC 60156. Pengujian ini dilakukan ketika pengujian transformator dalam keadaan padam untuk menghemat waktu. ketika pengujian ini berlangsung dilakukan juga penggantian minyak pada tangki konservator. Minyak transformator diberi tegangan frekuensi sistem dengan cara meletakkan dua elektroda. Jarak elektroda tergantung pada standard yang digunakan, dalam hal ini 2.5 mm. Prosedur pengujian tegangan tembus minyak adalah sebagai berikut : 1. Atur celah antara elektroda uji. 2. Tutup pengaman alat uji. 3. Aktifkan. 4. Naikkan tegangan elektroda dengan kecepatan 2 kV/detik sampai terjadi loncatan listrik. 5. Turunkan tegangan kembali ke nol. 6. Biarkan minyak bersilkulasi selama dua menit. 7. Ulangi sampai 6 kali. 8. Hasil pengujian adalah nilai rata-ratanya.


21

3.3

Spesifikasi Peralatan (Standard Uji)

3.3.1

Pengujian Tahanan Isolasi Hasil pengujian tahanan isolasi dilihat dari nilai tahanan isolasinya itu

sendiri (megohm) dan indeks polarisasi (perbandingan hasil pengujian tahanan isolasi pada menit ke – 10 dengan menit ke – 1). Tabel 3.1. Evaluasi dan rekomendasi metoda indeks polarisasi pada pengujian tahanan isolasi [1] No

Hasil Uji

Keterangan

Rekomendasi

1

< 1,0

Berbahaya

Investigasi

2

1,0 – 1,1

Jelek

Investigasi

3

1,1 – 1,25

Dipertanyakan

Uji kadar air minyak, uji tan delta

4

1,25 – 2,0

Baik

-

5

> 2,0

Sangat Baik

-

3.3.2 Pengujian Tangen Delta Kondisi isolasi trafo dapat perkirakan dengan melihat hasil pengujian tangen deltanya. Dimana untuk interpretasi hasil pengujian merujuk ke standar ANSI C57.12.90. Tabel 3.2. Evaluasi dan rekomendasi pengujian tangen delta [1] No

Hasil Uji (%)

Keterangan

Rekomendasi

1

< 0,5

Baik

-

2

0,5 – 0,7

Pemburukan

-

3

0,5 – 1

Periksa ulang

4

>1

Buruk

3.3.3

Periksa ulang, bandingkan dengan uji lainnya Periksa kadar air pada minyak isolasi dan kertas isolasi

Pengujian Tahanan Belitan (R dc) Analisa hasil pengujian R dc harus diperhatikan terlebih dahulu dengan

temperatur pada saat pengujian dimana pengujian yang dilakukan harus Universitas Indonesia Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

22

dikonversi ke temperature 85 oC ( Pengujian factory test ) dengan formula ( standart IEEEC57.125.1991 ) pengujian belitan yang terbuat dari Cu ( tembaga ).

Rt  Rtest .

234,5  Tt 234,5  Tw

Dimana : Rt

= R saat suhu belitan di 85oC

Rtest

= R saat uji

Tt

= Suhu pengujian (oC)

Tw

= Suhu belitan

Dan untuk belitan yang terbuat dari AL ( Alluminium ) maka dipakai angka 225, pengujian yang dilakukan bisa semua tap atau jika pengujian dilaksanakan bersama dengan pengujian continuity atau dinamic resistance cukup hanya pada tap 1 (satu). Jika hasil pengujian tidah sesuai dengan hasil perhitungan formula maka disarankan untuk melakukan pengujian-pengujian lainnya. Dikatakan normal apabila setelah dibandingkan dengan fasa lainnya atau nilai pengujian pabrik terdapat deviasi < 5% 3.3.4 Pengujian OLTC Tabel 3.3. Evaluasi dan rekomendasi pengujian OLTC [1] Rekomendasi bila No

Item pemeriksaan

Kondisi Normal

kondisi normal tidak terpenuhi

1

2

3 4

Pengujian kontinuitas Pengujian Dynamic resistance Pengukuran tahanan transisi

Tidak terjasi discintinuity

Lakukan pengujian

arus saat perubahan tap

dynamic resistance

Pola grafik tahanan terhadap waktu pada tiap

lakukan inspeksi visual

tap sama. Sesuai dengan nameplate

Pengukuran luas

Sesuai dengan manual

permukaan kontak

peralatan

Ganti Ganti


23

3.3.5

Pengujian Tegangan Tembus Minyak Minyak yang sudah terkontaminasi atau teroksidasi perlu dilakukan

treatment untuk mengendalikan fungsinya sebagai minyak isolasi. Treatment terhadap minyak isolasi dapat berupa filter atau reklamasi. Untuk menentukan kapan minyak tersebut harus di treatment didasarkan atas perbandingan hasil uji terhadap batasan batasan yang termuat pada standar IEC 60422. Tabel 3.4 Justifikasi kondisi pada pengujian kualitas minyak (karakteristik) Kategori Tegangan

Kondisi Minyak Bagus

Cukup

Buruk

Tindakan yang Disarankan

Catatan Warna yang gelap

Semua Kategori

Jernih dan

Gelap

adalah gejala dari

tanpa

dan /

Sesuai yang dituliskan oleh

kontaminasi atau

kontaminasi

atau

oleh pengujian lain

penuaan.

visual

keruh

Kekeruhan adalah gejala dari tingginya kadar air.

O, A, D

> 60

B, E

>50

C

>40

50 - 60

40 50 30 40

< 50

< 40 < 30

tap changer of neutral end tap changer pada trafo O, A, B, C F

< 25. single-phase or connected tap changer pada trafo O, A, B < 40.

G

Bagus : lanjutkan pengambilan sample secara normal. Cukup : pengambilan sample lebih sering. Cek parameter uji lain seperti kadar air, kadar partikel dan mungkin DDF / resistivity dan kadar asam. Buruk : rekondisi atau alternatif lain jika lebih ekonomis karena penguaian lainnya menunjukan

< 30

penuaan yang sangat, ganti minyaknya.


24

Tabel 3.5 Kategori peralatan berdasarkan tegangan operasinya [1] Kategori

Tipe Peralatan

O

Transformator tenaga dengan nominal sistem 400 kV dan diatasnya. Trafo tenaga dengan tegangan nominal sistem antara 170 - 400 kV. Juga trafo tenaga dengan

A

tegangan manapun dimana keberlangsungan pasokan listrik sangat vital dan peralatan yang mirip untuk aplikasi yang beroperasi dikondisi yang vital.

B C

Trafo tenaga dengan tegangan nominal antara 72.5 kV - 170 kV Trafo tenaga untuk aplikasi MV / LV e.g tegangan sistem nominal sampai 72,5 kV dan trafo traction

D

Trafo instrumen atau proteksi dengan tegangan nominal diatas 170 kV

E

Trafo instrumen atau proteksi dengan tegangan nominal sampai 170 kV

F

Tangki deverter dari OLTC, termasuk type combined tank selector / diverter PMT dengan type oil-filled dengan tegangan sistem nominal diatas sampai 72,5 kV

G

Switches type oil-filled, a.c metal enclosed switchgear dan control gear dengan tegangan sistem nominal dibawah 16 kV


BAB IV ANALISIS DATA PENGUKURAN TRANSFORMATOR DALAM KEADAAN PADAM

4.1

Operasi Kerja Transformator

1

2

3

4

5

6

7

8 9

11 10

Gambar 4.1. IBT ELIN 500/150 kV 500 MVA [3] Keterangan gambar : 1. Isolator pentanahan paralel titik netral. 2. Indikator minyak konservator. 3. Tangki konservator. 4. Isolator bushing sisi primer. 5. Isolator bushing sisi sekunder. 6. Isolator bushing sisi tertier. 7. Isolator bushing sisi netral. 8. Radiator. 9. Kotak panel transformer. 10. Kipas transfomator. 11. Tangki utama.



26

Batasan operasi interbus transformer 1 dengan merek ELIN adalah sebagai berikut, Kapasitas : 1. Daya 500 MVA 2. Arus nominal sisi 500kV 1670 A 3. Arus nominal sisi 150kV 2500A Setting Suhu : 1. Primary Winding Temp. a. Temp. trip = 125 C b. Temp. alarm = 105 C c. Setting Fan 1 start = 75 C d. Setting Fan 2 start = 85 C Secondary Winding Temp. 2. Temp. trip = 125 C a. Temp. alarm = 105 C b. Setting Fan 1 start = 75 C c. Setting Fan 2 start = 85 C d. Tertier Winding Temp. e. Temp. trip = 129 C f.

Temp. alarm = 105 C

g. Setting Fan 1 start = 79 C h. Setting Fan 2 start = 88 C Temperatur minyak 1. Temp. trip

= 108 C

2. Temp. alarm = 93 C Pengaturan tap OLTC -4 – +14, normal operasi pada tegangan system sisi sekunder 150 kV. Tegangan Nominal Sekunder : 150 kV

Operasi kerja interbus transformer 1 (IBT1), dengan mengambil sampel 21 sampai 27 maret 2011, bisa dilihat pada lampiran. 4.2

Kondisi Pengukuran Nameplate dan kondisi pengukuran transformator adalah sebagai berikut


27

Tabel 4.1.a Nameplate - three-winding Transformer fasa-R PLN UPT Jakarta Company

Selatan

Serial Number

1640461

Location

GITET Gandul

Special ID

IBT 1

Circuit Division

HAR Jakarta Selatan

Designation

FASA R

Manufacturer

Elin

Configuration

Wye - Wye - Delta

Year Manufacturer

1983

Tank Type

SEALED-CONSER

Manufacturer Location

AUSTRIA

Class

ONAN/ONAF

Winding config.(H-L)

Wye - Wye

Coolant

OIL

Winding config.(H-T)

Wye - Delta

Oil Volume

Winding config.(L-T)

Wye - Delta

Weight

Phases

3

BIL

1175 kV

kV

500

VA Rating

500 MVA

Tabel 4.1.b Nameplate - three-winding Transformer fasa-S PLN UPT Jakarta Company

Selatan

Serial Number

1640464

Location

GITET Gandul

Special ID

IBT 1

Circuit Division

HAR Jakarta Selatan

Designation

FASA S Wye - Wye -

Manufacturer

Elin

Configuration

Delta

Year Manufacturer

1983

Tank Type

SEALED-CONSER

Location

AUSTRIA

Class

ONAN/ONAF


Wye - Wye

Coolant

OIL


Wye - Delta

Oil Volume


Wye - Delta

Weight

Phases

3

BIL

1175 kV

kV

500

VA Rating

500 MVA

Manufacturer


28

Tabel 4.1.c Nameplate - three-winding Transformer fasa-T PLN UPT Jakarta Company

Selatan

Serial Number

1640462

Location

GITET Gandul

Special ID

IBT 1

Circuit Division

HAR Jakarta Selatan

Designation

FASA T Wye - Wye -

Manufacturer

Elin

Configuration

Delta

Year Manufacturer

1983

Tank Type

SEALED-CONSER

Location

AUSTRIA

Class

ONAN/ONAF


Wye - Wye

Coolant

OIL


Wye - Delta

Oil Volume


Wye - Delta

Weight

Phases

3

BIL

1175 kV

kV

500

VA Rating

500 MVA

Manufacturer

Pengukuran dilakukan pada hari libur, saat beban kecil, sehingga IBT 2 dan IBT 3 dapat menanggung beban saat IBT 1 padam. Pengukuran IBT 1 ini dilakuakn dalam 2 tahap, tanggal 13 Februari dan 6 Maret 2011, untuk mendapatkan hasil yang maksimal. Pengukuran tahap pertama meliputi pengukuran tangen delta pada bushing dan isolasi belitan, pengambilan sample minyak dan pengukuran relay internal transformator. Sedangkan pengukuran pada tahap 2 meliputi OLTC continuity test, pengukuran tahanan belitan dan pengukuran tahanan isolasi belitan serta dilakukan penggantian minyak pada tangki konservator. Tabel 4.2 Kondisi Pengukuran Interbus Transformer 1 (IBT1) Fasa R

Fasa S

Fasa T

Tanggal Pengujian

06/03/2011

06/03/2011

06/03/2011

Suhu Udara

37 ᵒC

38 ᵒC

31 ᵒC

Suhu Tangki Utama

32 ᵒC

32 ᵒC

34 ᵒC

Alasan Pengujian

Rutin

Rutin

Rutin

Cuaca

Cerah

Cerah

Cerah


29

Analisis Data

4.3

4.3.1 Tahanan isolasi belitan Pengukuran tahanan belitan adalah pengukuran tahanan dari isolasi antara konduktor tembaga dan inti besi suatu transformator. Idealnya tahanan isolasi ini bernilai tak hingga, karena pada dasarnya tahanan isolasi bertujuan untuk memblok aliran arus antara belitan dan inti besi. Namun pada kenyataannya nilai tahanan isolasi ini berhingga, dan semakin kecil nilai tahanannya berarti ada masalah pada isolasi tersebut. Indeks polarisasi (IP) adalah variasi dari pengukuran tahanan belitan. IP adalah rasio dari tahanan isolasi yang diukur setelah tegangan DC steady-state diberikan setelah 10 menit (R10) dan tahanan isolasi yang diukur setelah 1 menit (R1). IP =

𝑅10 × 100% 𝑅1

− 𝑝𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖𝑧𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑥

IP yang rendah mengindikasikan bahwa belitan telah terkontaminasi oleh kotoran, air, serangga, dll. Dibutuhkan referensi waktu dari arus yang diukur, karena arus yang mengalir pada tahanan isolasi biasanya tidak konstan. Ada tiga arus yang mengalir saat sumber DC steady-state diberikan pada belitan, yaitu capasitive current, leakage current dan absorption current. 1. Capasitive current Saat sumber DC diberikan pada sebuah kapasitor akan mengalir charging current yang sangat besar dan berkurang sampai nol secara eksponensial. Besarnya kapasitansi dan hambatan internal dari sumber tegangan,

biasanya

beberapa

kilo

ohm,

menentukan

kecepatan

menghilangnya arus ini. Untuk belitan yang mempunyai total kapasitansi sekitar 100 nF, arus ini biasanya akan menghilang menjadi nol dalam waktu kurang dari 10 detik. Karena arus kapasitif ini berisi sedikit informasi, maka tahanan isolasi awal diukur saat arus ini menghilang. Pengukuran pertama adalah pada menit ke-1, ini dimaksudkan untuk memastikan bahwa arus ini tidak mempengaruhi pengukuran tahanan isolasi. Universitas Indonesia Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

30

2. Leakage current Leakage current merupakan arus konduksi nyata pada isolasi. Leakage current nilainya bervariasi tergantung tegangan uji. Leakage current juga meliputi arus bocor pada permukaan akibat adanya kontaminasi. 3. Absorption current Arus ini terjadi karena proses molecular charge shifting pada isolasi. Setiap bahan isolasi mengandung molekul polar yang memiliki medan listrik internal karena distribusi elektron dalam molekul. Contoh, molekul air sangatlah polar. Saat air diberikan medan listrik, molekul air menyelaraskan semua, seperti domain-domain magnetik yang menjadi selaras dalam medan magnet. Energi yang dibutuhkan untuk menyelaraskan molekul-molekul ini berasal dari arus dari sumber DC. Saat molekul-molekul telah selaras arus ini akan berhenti. Arus ini adalah arus polarisasi yang merupakan salah satu komponen absorption current. Pengalaman dilapangan menunjukan bahwa setelah sumber DC diberikan pada sebuah material, absorption current yang muncul relatif besar dan akan menghilang sampai nol setelah 10 menit. Pada semua hal praktis, absorption current berperilaku seperti rangkaian RC dengan konstanta waktu yang lama. Seperti capasitive current, absorption current yang terjadi tidak menunjukan bagus atau tidaknya suatu isolasi. Absorption current hanyalah sifat dari material isolasi. Arus total (It) adalah jumlah semua komponen arus tersebut. Sayangnya, masing-masing komponen arus tersebut tidak dapat diukur langsung. Arus yang menjadi perhatian disini adalah leakage current.


31

Gambar 4.2. Kurva dari komponen arus total yang muncul saat pengukuran tahanan isolasi [9] Jika hanya R1 (nilai tahanan pada menit ke-1) yang diukur, absorption current belum bernilai bernilai nol. Dengan hanya mengukur R1 tidak akan cukup, karena pengukuran ini sangat bergantung pada temperatur. Kenaikan temperatur 100 C bisa mengurangi nilai R1 5 sampai sepuluh kali, dan pengaruh suhu ini berbeda untuk setiap bahan isolasi dan jenis kontaminasinya. Meskipun grafik beberapa koreksi temperatur dan formula ada pada IEEE 43, tetap tidak bisa diandalkan untuk perhitungan diatas 100 C. Hasilnya adalah setiap R1 yang diukur pada temperatur yang berbeda didapatkan R1 yang sama sekali berbeda dengan. Untuk itulah, hanya dengan mengukur R1 hampir tidak bisa diandalkan, kecuali kita bisa memastikan suhu pengukuran akan selalu sama. Indeks polarisasi (IP) dilakukan untuk membuat interpretasi yang tidak terlalu sensitif terhadap tempertur. Jika kita mengasumsikan R1 dan R10 diukur pada temperatur belitan yang sama, maka faktor koreksi temperatur akan sama


32

untuk kedua nilai tahanan yang akan dirasiokan. Selain itu PI memungkinkan kita untuk menggunakan absorption current sebagai tolok ukur untuk mengetahui apakah arus bocor yang ada berlebihan. Jika arus terakhir ini lebih besar dari absorption current, PI akan bernilai sekitar satu. Pengalaman di lapangan menunjukan bahwa PI yang bernilai sekitar satu menunjukan arus bocor yang terjadi cukup besar dan dapat mengakibatkan kegagalan isolasi. Dan sebaliknya, jika arus bocor lebih rendah dari absorption current, nilai PI akan lebih besar dari 1, mengindikasikan tahanan isolasi belitan yang bagus. Berikut adalah data hasil pengujian indeks polarisasi yang dilakukan pada Interbus Transformer 1 di GITET Gandul.


33

Tabel 4.3 Tabel Pengukuran Indeks Polarisasi IBT 1 Tahanan Isolasi Belitan Primer - Ground Senkunder - Ground tertier - Ground Primer - Sekunder Primer -Tertier Sekunder - Tertier Tahanan Isolasi Belitan Primer - Ground Sekunder - Ground tertier - Ground Primer - Sekunder Primer -Tertier Sekunder - Tertier Tahanan Isolasi Belitan Primer - Ground Senkunder - Ground tertier - Ground Primer - Sekunder Primer -Tertier Sekunder - Tertier

Pengujian Indeks Polarisasi Fasa-R IP Sebelelumnya IP Hasil Pengujian IP 1 3,60 3,10 2,67 2,96 2,80 2,41 2,88 2,90 2,50 3,03 2,80 2,41 2,00 2,00 1,72 2,20 2,10 1,81 Pengujian Indeks Polarisasi Fasa-S IP Sebelelumnya IP Hasil Pengujian IP 1 1,47 1,49 1,19 1,78 1,42 1,13 1,99 2,04 1,63 1,63 2,44 1,95 1,89 2,35 1,88 2,25 2,37 1,89 Pengujian Indeks Polarisasi Fasa-T IP Sebelelumnya IP Hasil Pengujian IP 1 2,66 3,2 1,97 3,48 3,5 2,16 3,57 2,2 1,36 3,34 2,6 1,60 3,23 3,0 1,85 3,86 3,6 2,22

IP2 2,30 2,08 2,15 2,08 1,48 1,56

IP3 1,98 1,79 1,85 1,79 1,28 1,34

IP4 1,70 1,54 1,59 1,54 1,10 1,15

Penurunan IP (%) 13,9 5,4 -0,7 7,6 0 4,5

IP2 0,95 0,90 1,30 1,55 1,50 1,51

IP3 0,76 0,72 1,04 1,24 1,19 1,20

IP4 0,60 0,58 0,83 0,99 0,95 0,96

Penurunan IP (%) -1,4 20,2 -2,5 -49,7 -24,3 -5,3

IP2 1,21 1,33 0,83 0,99 1,14 1,37

IP3 0,75 0,82 0,51 0,61 0,70 0,84

IP4 0,46 0,50 0,32 0,37 0,43 0,52

Penurunan IP (%) -20,3 -0,6 38,4 22,2 7,1 6,7


34

Dari tabel tersebut terdapat IP sebelumnya, yang merupakan hasil pengukuran 2 tahun sebelumnya, IP hasil pengujian, IP1, IP2, IP3, IP4 dan pernurunan IP (%). Penurunan IP merupakan persentase penurunan dari IP sebelumnya dan IP hasil pengujian. Dimana pada fasa-R persentase penurunan IP yang terbesar terjadi pada tahanan isolasi belitan antara belitan primer dan ground yaitu sebesar 13,9 %, persentase penurunan inilah yang dipakai untuk menentukan nilai IP1 sampai IP4 pada fasa-R.

FASA-R 2,50 2,00 IP

1,50 1,00

Primer -Tertier

0,50 0,00 IP Hasil PengujianIP1

IP2

IP3

IP4

Grafik 4.1 grafik persentase penurunan IP pada fasa-R Dengan melihat standard uji yang dipakai dan dengan persentase penurunan sebesar 13,9 %, tahanan isolasi belitan antara belitan primer dan belitan tertier adalah yang pertama kali akan mengalamai pemburukan, yaitu pada pengujian ke-4 dari sekarang (IP4). Jika pemburukan seperti ini terjadi, maka perlu diadakannya pengujian kadar minyak dan pengujian tangen delta untuk investagasi lebih lanjut.


35

FASA-S 1,6 1,4 1,2 1 I P 0,8 0,6

Sekunder Ground

0,4 0,2 0 IP Hasil Pengujian

IP1

IP2

IP3

IP4

Grafik 4.2 grafik persentase penurunan IP pada fasa-S Grafik diatas adalah penurunan tahanan belitan pada Interbus Transformer fasa-S, dengan persentase penurunan sebesar 20.2 %. Dengan persentase penurunan ini maka tahanan isolasi belitan antara belitan sekunder dan ground akan mengalami pemburukan pada pengujian berikutnya (IP1).

FASA-T 2,5 2,0 I P 1,5 1,0

tertier - Ground

0,5 0,0 IP Hasil Pengujian

IP1

IP2

IP3

IP4

Grafik 4.3 grafik persentase penurunan IP pada fasa-T Pada fasa-T persentase penurunan IP yang terbesar terjadi pada tahanan isolasi antara belitan tertier dan ground yaitu sebesar 38,4 %, persentase Universitas Indonesia Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

36

penurunan inilah yang dipakai untuk menentukan nilai IP1 sampai IP4 pada fasaT. Dengan melihat standard uji yang dipakai dan dengan persentase penurunan sebesar 38,4 %, tahanan isolasi belitan antara belitan tertier dan ground adalah yang pertama kali akan mengalamai pemburukan, yaitu pada pengujian ke-2 dari sekarang (IP2) dengan nilai indeks polarisasi sebesar 0,83. Sesuai dengan fungsinya, bahan isolasi yang baik adalah bahan isolasi yang resistivitasnya besar tak terhingga. Tetapi pada kenyataannya bahan yang demikian itu belum bisa diperoleh. Sampai saat ini semua bahan isolasi pada teknik listrik masih mengalirkan arus listrik (walaupun kecil) yang lazim disebut arus bocor. Hal ini menunjukkan bahwa resistansi bahan isolasi bukan tidak terbatas besarnya. Besarnya resistansi bahan isollasi sesuai dengan Hukum Ohm adalah 'Ri =

v / Ib

Keterangan: Ri = resistansi isolasi (ohm) V

= tegangan yang digunakan (volt)

Ib = arus bocor (ampere) Kalau diperhatikan lebih jauh, terdapat 2 macam resistansi yaitu resistansi volume (Rv) dan resistansi permukaan (Rp). Resistansi volume mengakibatkan mengalirnya arus bocor Iv, sedangkan resistansi permukaan menyebabkan mengalirnya arus bocor lp.

Gambar 4.3. Arus bocor Iv dan Ip pada bahan isolasi [9] RY dan Rp adalah paralel. Sehingga berdasarkan Hukum Kirchoff 1 : Ib= Iv + Ip Dan

1/ Ri =1/ Rv + 1/ Rp Ri = (Rv . Rp)/ (Rv + Rp)


37

Resistivitas volume pada umumnya disebut resistivitas saja. Besarnya resistivitas volume adalah Rv = py 1 / S Keterangan:

pv - adalah resistivitas volume dengan (ohm - meter) 1 - adalah panjang bagian yang dilewati arus (m) S - adalah luas penampang (m2)

Besarnya resistivitas permukaan di antara 2 bidang selebar b pada jarak a adalah : Rp = ps (a/ b) Keterangan:

PS adalah resistivitas permukaan dengan satuan ohm.

Definisi darl resistivitas permukaan PS adalah resistansi pada permukaan persegi suatu bahan waktu arus mengalir di sisi lain dari penampang tersebut.

Gambar 4.4. llustrasi perhitungan resistansi [9] Beberapa hal yang harus diperhatikan sehubungan dengan resistivitas adalah : a. Baik resistivitas volume maupun resistivitas permulaan akan berkurang besarnya jika suhu dinaikkan. Banyak bahan yang mempunyai pv dan pp yang besar pada suhu kamar, tetapi turun drastis pada suhu 1000 C. b. Untuk bahan isolasi yang higroskopis, di daerah-daerah yang lembab resistivitasnya akan turun secara mencolok. c. Resistivitas akan turun jika tegangan yang diberikan naik


38

Dari 3 hal tersebut diatas, maka pada pemakaian sehari-hari dalam pemakaian bahan isolasi misaInya untuk daerah kerja yang suhunya tinggi kalau lembab, harus dipilih bahan yang sesuai baik bahan maupun tegangan kerjanya. Faktor-faktor yang mempengaruhi kegagalan isolasi antara lain adanya partikel padat, uap air dan gelembung gas. Teori mengenai kegagalan dalam zat cair kurang banyak diketahui dibandingkan dengan teori kegagalan gas atau zat padat. Hal tersebut disebabkan karena sampai saat ini belum didapatkan teori yang dapat menjelaskan proses kegagalan dalam zat cair yang benar-benar sesuai antara keadaan secara teoritis dengan keadaan sebenarnya. Setiap bahan isolasi mempunyai permitivitas. Hal ini bagi bahan-bahan yang digunakan sebagai elektrik kapasitor. Kapasitansi suatu kapasitor tergantung beberapa faktor yaitu : luas permukaan, jarak antara keping-keping kapasitor serta dielektriknya. Besarnya kapasitansi C (farad) dapat dihitung dengan :

C

109  S  36   h



adalah permitivitas bahan elektrik (F/m)

h

adalah jarak keping-keping kapasitor (m)

S adalah luas permukaan keping-keping kapasitor (m2) Besarnya permitivitas udara hampir 1 yaitu 1.000.589, sedangkan besarnya permitivitas untuk zat padat dan zat cair selalu lebih besar dari 1. Jika kita melihat pada rumus diatas, maka kontaminasi pada suatu bahan isolasi akan mempengaruhi nilai ɛ, sehingga jika terjadi kontaminasi nilai ɛ akan menurun sehingga mempengaruhi nilai kapasitansi (C) secara keseluruhan. 4.3.2 Tangen delta pasa isolasi belitan Isolasi pada transformator yang diuji diibaratkan sebagai kapasitor. Sebuah kapasitor yang sempurna arusnya akan mendahului tegangan (leading) sebesar 900 apabila diberi sebuah tegangan bolak balik (AC).


39

Ic = ωCV

Gambar 4.5 hubungan vektor tegangan dan arus [4] Sudut fasa (𝟇) dan faktor daya cos 𝟇 dalam hubungannya dengan sudut kehilangan δ 𝛿 = 90° − 𝜙 Jadi faktor daya juga dapat dinyatakan dengan sin δ. Dalam kapasitor sempurna sudut fasa 𝟇 akan bernilai 900 dan δ akan bernilai 00 yang menunjukan bahwa loss pada kapasitor sempurna sama dengan nol, oleh karena itu kehilangan daya dielektrik dapat dinyatakan oleh 𝑃𝐷 = 𝑉𝐼 cos 𝜙 atau 𝑃𝐷 = 𝑉𝐼 sin 𝛿 Pada kapasitor yang tidak sempurna dapat diperoleh 𝐼𝑐 = 𝐼 𝑐𝑜𝑠 𝛿 𝐶=

𝐼 cos 𝛿 𝜔𝑉

Sehingga akan didapat persamaan 𝑃𝐷 = 𝑉 sin 𝛿

𝑉𝜔𝐶 cos 𝛿

𝑃𝐷 = 𝑉 2 𝜔𝐶 𝑡𝑎𝑛 𝛿


40

Tabel 4.4 Tabel Pengukuran Tangen Delta pada Isolasi Belitan no

Pengukuran

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

CH +CHL CH CHL(UST) CHL CL+CLT CL CLT(UST) CLT CT+CHT CT CHT(UST) CHT

Arus (mA) 68,554 16,597 51,904 51,957 5,792 4,471 1,323 1,321 117,840 62,326 55,769 55,514

Fasa-R Daya (W)

Tan δ (%)

1,279 0,267 0,983 1,012 0,134 0,113 0,025 0,021 2,254 1,275 1,002 0,979

Arus (mA)

0,18 68,554 0,15 16,597 0,18 51,904 0,18 51,957 0,22 5,792 0,24 4,471 0,18 1,323 0,15 1,321 0,18 117,840 0,19 62,326 0,17 55,769 0,17 55,514

Fasa-S Daya (W) 1,279 0,267 0,983 1,012 0,134 0,113 0,025 0,021 2,254 1,275 1,002 0,979

Tan δ (%)

Arus (mA)

0,18 68,027 0,15 16,377 0,18 51,579 0,18 51,650 0,22 5,811 0,24 4,470 0,18 1,346 0,15 1,341 0,18 116,850 0,19 61,972 0,17 55,362 0,17 54,878

Fasa-T Daya (W) 1,480 0,301 1,151 1,179 0,152 0,124 0,028 0,028 2,636 1,492 1,178 1,144

Tan δ (%) 0,20 0,17 0,20 0,21 0,24 0,26 0,20 0,20 0,21 0,22 0,20 0,20

Berdasarkan Gambar 3.3, kita dapat membaca data hasil pengukuran tangen delta isolasi belitan dengan mudah. UST

= Ungrounded Specimen Test artinya objek uji tidak ditanahkan

CH + CHL

= Pengukuran antara kumparan primer dan sekunder

CL + CLT

= Pengukuran antara kumparan sekunder dan tertier

CT + CHT

= Pengukuran antara kumparan Primer dan tertier

CH

= Pengukuran antara kumparan primer dengan ground

CL

= Pengukuran antara kumparan sekunder dengan ground

CT

= Pengukuran antara kumparan tertier dengan ground Dengan melihat standard uji yang dipakai, yaitu ANSI C57.12.90, tidak

ada nilai tangen delta isolasi belitan yang melebihi 0.5. hal ini mengindikasikan isolasi belitan berada dalam kondisi yang sangat bagus, dengan nilai rata-rata tangen delta 0.18 pada fasa-R dan fasa-T serta 0.21 pada fasa-T.

tan  

PD 2 V 2πf C

Pada saat bahan isolasi diberi tegangan bolak balik, maka terdapat energi yang diserap oleh bahan tersebut. Akibatnya terdapat faktor kapasitif. Hubungan vektoris antara tegangan dan arus pada bahan isolasi adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 4.5. Dengan melihat dari persamaan sebelumnya, maka besarnya Universitas Indonesia Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

41

kerugian yang diserap bahan isolasi PD adalah berbanding lurus dengan tegangan V volt, frekuensi f hertz, kapasitansi C farad, dan sudut kerugian dielektrik tan δ. Semakin besar tegangan, frekuensi dan kapasitansi untuk kerugian yang sama, maka makin kecil harga tan  atau makin kecil sudut antara arus kapasitif IC dengan arus total I dan makin besar sudut antara arus resistif Ir dengan arus total I. Seperti yang kita ketahui sebelumnya, kontaminasi pada suatu isolasi akan mempengaruhi nilai permitivitas

bahan isolasi tersebut (ɛ). Semakin banyak

kontaminasi yang terjadi pada suatu bahan isolasi akan menurunkan nilai (ɛ), sehingga akan membuat nilai kapasitansi suatu bahan isolasi (C) ikut menurun, hal ini otomatis akan membuat nilai tan δ suatu bahan isolasi menjadi besar (memburuk). 4.3.3 Tegangan Tembus Minyak Pada pengujian minyak transformator, pengujian tegangan tembus merupakan hal utama yang sangat penting. Minyak transformator dirancang untuk memberikan isolasi listrik sesuai dengan standard yang ada. Beberapa hal yang dapat mengurangi nilai dielektrik suatu minyak transformator adalah kontaminasi oleh air, debu, serangga, dll. Tabel 4.5 Tabel Pengujian Tegangan Tembus Minyak IBT 1 Nilai Rata-rata Hasil Sebelumnya (kV)

Nilai Rata-rata Hasil Pengujian (kV)

Persentase Penurunan (%)

Perkiraan Hasil Pengujian Berikutnya (kV)

Bagian Atas Bagian Bawah OLTC Bagian Atas Bagian Bawah OLTC Bagian Atas Bagian Bawah OLTC Bagian Atas Bagian Bawah OLTC

Fasa- R 80 80 49,9 60,2 60,2 60,2 24,8 24,8 -20,6 45,3 45,3 45,3

Fasa-S 80 78,5 78,4 62,5 62,5 62,5 21,9 20,4 20,3 48,8 49,8 49,8

Fasa-T 79,6 80 67,86 62,5 62,5 62,5 21,5 21,9 7,9 49,1 48,8 48,8


42

Pengujian tegangan tembus minyak pada OLTC fasa-R mengalami kenaikan sebesar 20%. Hal ini disebabkan minyak pada bagian tersebut telah melalui proses pemurnian atau telah diganti dengan minyak yang baru setelah pengujian sebelumnya. Karena pada pengujian sebelumnya didapatkan hasil 49,9 kV, yang menyatakan bahwa minyak transformator telah mengalami pemburukan menurut standard uji yang mengacu kepada IEC 60422 sehingga harus segera diganti atau dilakukan proses pemurnian. Untuk itulah persentase penurunan yang dipakai adalah 24,8 %, yaitu persentase penurunan terbesar yang terjadi pada fasaR. Begitu juga minyak pada OLTC fasa-T, dimana tegangan tembus minyak hanya mengalami penurunan sebesar 7 %, maka dipakai persentase penurunan terbesar pada fasa-T, yaitu 21,9 %. Dari data hasil pengukuran tegangan tembus minyak, maka dapat disimpulkan bahwa minyak isolasi trafo dalam keadaan bagus dan masih bisa digunakan karena masih dalam batas yang diijinkan menurut standar pengujian yang digunakan, yaitu IEC 60422. Tidak ada tegangan tembus minyak transformator yang berada di bawah 60 kV/2,5 mm. Tetapi dengan didapatkannya nilai penurunan tegangan tembus minyak sebesar 20,4 % - 24,8 % setiap diadakannya pengujian, yaitu 2 tahun sekali, maka dapat diperkirakan bahwa nilai tegangan tembus minyak akan berada dibawah 50 kV pada pengujian berikutnya, yang berarti minyak transformator berkondisi buruk. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa minyak transformator harus dimurnikan atau diganti setiap kali pengujian, dalam hal ini 2 tahun sekali, untuk mencegah adanya kegagalan dielektrik pada transformator. Beberapa macam faktor yang diperkirakan mempengaruhi kegagalan minyak transformator, yaitu: 1. Luas daerah elektroda 2. Jarak celah (gap spacing) 3. Pendinginan 4. Perawatan sebelum pemakaian (elektroda dan minyak) 5. Pengaruh kekuatan dielektrik dari minyak transformator yang diukur serta

kondisi pengujian atau minyak transformator itu sendiri juga

mempengaruhi kekuatan dielektrik minyak transformator.


43

Kegagalan isolasi (insulation breakdown, insulation failure) disebabkan karena beberapa hal antara lain isolasi tersebut sudah lama dipakai, berkurangnya kekuatan dielektrik dan karena isolasi tersebut dikenakan tegangan lebih. Pada prinsipnya tegangan pada isolator merupakan suatu tarikan atau tekanan (stress) yang harus dilawan oleh gaya dalam isolator itu sendiri agar supaya isolator tidak tembus. Dalam struktur molekul material isolasi, electron-elektron terikat erat pada molekulnya, dan ikatan ini mengadakan perlawanan terhadap tekanan yang disebabkan oleh adanya tegangan. Bila ikatan ini putus pada suatu tempat maka sifat isolasi pada tempat itu hilang. Bila pada bahan isolasi tersebut diberikan tegangan akan terjadi perpindahan elektron-elektron dari suatu molekul ke molekul lainnya sehingga timbul arus konduksi atau arus bocor. Karakteristik isolator akan berubah bila material tersebut kemasukan suatu ketidakmurnian (impurity) seperti adanya arang atau kelembaban dalam isolasi yang dapat menurunkan tegangan tembus. Ketahanan listrik transformator dapat menurun karena pengaruh asam dan dapat pula karena kandungan air. Keasaman minyak transformator dapat dinetralisir dengan menggunakan potas hidroksida (KOH). Sedangkan kandungan air di dalam minyak transformator dapat dihilangkan dengan memakai bahan higroskopis yaitu silikagel. Kegunaan minyak trafo adalah selain untuk bahan isolasi juga sebagai media pendingin antara kumparan kawat atau inti besi dengan sirip pendingin. Agar minyak trafo berfungsi dengan baik, kualitas minyak harus sesuai dengan standar kebutuhan ditunjukkan pada tabel dibawah ini. Tabel 4.6 Standard Minyak sebagai isolasi pada transformator [9]


44

Agar minyak transformator berfungsi sebagai pendingin yang baik, maka kekentalannya tidak boleh terlalu tinggi agar mudah bersirkulasi di dalam tangki sehingga dapat mendinginkan transformator dengan baik. Kekentalan relative minyak transformator tidak boleh lebih dari 4,2o pada suhu 20o C dan 1,8o hingga 1,85o maksimum 2o pada suhu 50o C. 4.3.4 Tangen delta pada bushing Seperti yang kita ketahui sebelumnya tangen rugi dielektrik dipengaruhi oleh kekosongan suatu bahan isolasi, semakin tinggi kadar rongga semakin tinggi nilai tangen delta. Energi dielektrik yang merupakan perwakilan dari kerugian debit gas dalam rongga dan juga dapat dipengaruhi oleh jenis lainnya yang dapat memicu discharge eksternal. Hasil juga dapat dipengaruhi oleh kontaminasi, kelembaban, korona dan masalah stres grading. Cara pengujian tangen delta pada bushing telah dijabarkan pada bab 3, dan berikut adalah data hasil pengujiannya. Tabel 4.7a Pengujian Tangen Delta pada Bushing C1 PENGUJIAN TANGEN DELTA PADA BUSHING C1 Fasa-R Rating IBT 1 ID Arus Daya Tan δ (kV) (mA) (W) (%) Fasa-R

Fasa-S

Fasa-T

H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3

500 150 66 500 150 66 500 150 66

28,411 0,596 0,596 28,411 0,596 0,596 1,543 1,217 0,585

0,544 0,024 0,032 0,544 0,024 0,032 0,050 0,039 0,024

0,19 0,40 0,63 0,19 0,40 0,63 0,37 0,37 0,47

Tabel 4.7b Pengujian Tangen Delta pada Bushing C2 PENGUJIAN TANGEN DELTA PADA BUSHING C2 Fasa-R Rating IBT 1 ID Arus Daya Tan δ (kV) (mA) (W) (%) Fasa-R Fasa-S Fasa-T

H1

500

2,25 2,25 3,473

0,078 0,078 0,120

0,35 0,35 0,35


45

Standard uji yang dipakai pada pengujian tangen delta pada bushing sama dengan standard uji yang dipakai pada pengujian tangen delta pada isolasi belitan, yaitu mengacu kepada ANSI C57.12.90. telah dijelaskan pada bab 3 bahwa tangen delta yang baik adalah yang bernilai dibawah 0,5. Bisa kita lihat pada bushing tertier C1 fasa-R telah terjadi pemburukan, tangen delta yang didapat adalah 0,63. Pemburukan ini dapat terjadi karena adanya rongga pada bushing yang dapat menimbulkan discharge internal dan juga kontaminasi dibagian permukaannya yang dapat menyebabkan mengalirnya arus bocor yang pada permukaan bushing. Bushing yang merupakan bahan porselen atau keramik, ternyata mempunyai sifat higroskopisitas, yaitu sifat menyerap air sekelilingnya. Uap air seperti yang kita ketahui dapat mengakibatkan perubahan mekanis fisik (physico mechanical) dan memperkecil daya isolasi. Untuk itu selama penyimpanan atau pemakaian bahan isolasi agar tidak terjadi penyerapan uap air oleh bahan isolasi, maka hendaknya dilapisi bahan penyerap uap air yaitu senyawa P2O5 atau Ca Cl2. Bahan dielektrik yang melekulnya berisi kelompok hidroksil (OH), higroskopisitasnya relatif besar. Sedangkan bahan dielektrik seperti : parafin, polietilin dan politetra fluoro etilen adalah bahan-bahan nonhigroskopis.

Gambar 4.6 Kurva tan δ terhadap suhu (ot) pada porselen [9] Pada penghantar yang dilewati arus listrik selalu terjadi kerugian daya. Kerugian daya ini selanjutnya didesipasikan dalam bentuk energi panas. Panas Universitas Indonesia Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

46

dapat mempengaruhi bahan isolasi dalam hal : sifat kelistrikan, kekuatan mekanis, kekerasan, viskositas, ketahanan terhadap pengaruh kimia dan sebagainya. Suatu bahan isolasi dapat rusak disebabkan oleh panas dalam kurun waktu tertentu. Waktu tersebut dikatakan sebagai umur panas bahan isolasi.

Sedangkan

kemampuan bahan menahan suatu panas tanpa terjadi kerusakan disebut ketahanan panas (heat resistance). Klasifikasi bahan isolasi menurut IEC (International Electrotechnical Commission) didasarkan atas batas suhu kerja bahan. Sudut kerugian dielektrik akan naik jika suhu dinaikkan seperti ditunjukkan pada Gambar 4.6 4.3.5

Tahanan belitan (R dc test) Transformator yang beroperasi akan mengalami getaran. Masalah pada

transformator akan timbul karena desain, pemasangan, lingkungan dan pemeliharaan serta area operasi yang tidak sesuai. Dengan mengukur tahanan beltan kita dapat memastikan bahwa sambungan-sambungan pada belitan tidak ada yang terbuka. Tanpa memerhatikan konfigurasi belitan, wye atau delta, pengujian dilakukan pada masing-masing fasa yang hasilnya akan dibandingkan satu sama lain. Jika perbandingan atara fasa satu dengan fasa yang lain sekitar 5%, dapat dikatakan tahanan belitan cukup bagus. Pengukuran thanan belitan juga bisa digunakan untuk menghitung rugi pada konduktor (I2R). Perlu diingat tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui perbedaan nilai tahanan belitan yang mencolok antara fasa R, S dan T serta untuk memastikan belitan dalam kondisi bagus. Pengujian ini tidak dibuat untuk menduplikasi pengukuran di laboratorium atau perusahaan produksi dimana pongukuran ini dilakukan pada keadaan terkontrol dan mungkin pada temperatur uji yang ditentukan. Berikut ini adalah data yang didapatkan.


47

Tabel 4.8 Pengujian Tahanan Belitan

Tap -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ratarata

R-R 872,1 873,4 873,9 873,4 881,2 876,1 877,2 879,0 880,9 874,6 891,5 879,0 874,0 861,2 923,5 836,2 776,5 798,5 726,4 859,4

PENGUJIAN TAHANAN BELITAN (R dc TEST) perbandingan nila R R-S R-T antara fasa R dan S (%) 824 5,5 810 7,3 838 4,1 846 3,1 867 1,6 858 2,1 849 3,2 850 3,3 INDUKSI TINGGI, 879 0,2 ALAT UJI TIDAK 876 -0,2 MAMPU 878 1,5 866 1,5 895 -2,4 910 -5,7 904 2,1 889 -6,3 887 -14,2 878 -10,0 889 -22,4 868,1

-1,0

Melalui data hasil pengukuran R dc test diatas dapat diketahui bahwa tahanan belitan berada pada kondisi yang baik, yaitu 859,4 mΩ pada beltan fasa-R dan 868,1 mΩ pada belitan fasa S, yang tidak melebihi 1 Ω menurut pengalaman operasional di lapangan. Perbandingan tahanan belitan antara fasa R dan S bernilai 1 %, hal ini menunjukan bahwa tahanan belitan cukup bagus. Kedua hal diatas menunjukan kehilangan daya pada belitan (P copper loss) masih dalam batas yang dapat ditoleransi. Suatu penghantar umumnya berbahan logam, sehingga terdapat hambatan dalam kawat penghantar tersebut. Besar hambatan tergantung dari beberapa faktor yaitu jenis kawat penghantar, panjang kawat penghantar dan luas penampang kawat penghantar. [8] 

Sebanding dengan panjang kawat penghantar



Sebanding dengan nilai hambatan jenis logam Universitas Indonesia


48 

Berbanding terbalik dengan luas penampang kawat penghantar

Sehingga diperoleh persamaan : R = p L/A keterangan : R = Hambatan p = Hambatan jenis L = Panjang kawat A = Luas penampang kawat Nilai juga dipengaruhi oleh suhu, benda yang memiliki konduktivitas termal (k) besar merupakan penghantar kalor yang baik (konduktor termal yang baik). Sebaliknya, benda yang memiliki konduktivitas termal yang kecil merupakan merupakan penghantar kalor yang buruk (konduktor termal yang buruk). Karena konduktor memiliki konduktivitas termal yang besar maka konduktor akan dengan cepat mengalirkan kalor yang dia miliki, kalor tersebut mengalir ke tempat yang suhunya lebih rendah dari suhu konduktor yaitu isolasi kabel. Isolasi kabel memiliki nilai konduktivitas termal yang rendah atau dengan kata lain resistansi termalnya sangat besar sehingga isolasi sangat lambat dalam mengalirkan kalor R=

Dengan

l 𝑘

R = Resistansi termal l = ketebalan bahan k = konduktivitas termal

4.3.6

OLTC continuity test OLTC merupakan salah satu bagian utama trafo yang berfungsi untuk

melayani pengaturan tegangan trafo, dengan cara memilih ratio tegangan tanpa harus melakukan pemadaman. Untuk mendapatkan range yang luas didalam pengaturan tegangan, pada kumparan utama trafo biasanya ditambahkan kumparan bantu ( tap winding ) yang dihubungkan dengan tap selektor pada OLTC.


49

OLTC merupakan satu-satunya bagian utama pada transformator yang bergerak secara mekanik. Apabila jarum pada avometer bergoyang pada saat dilakukan perpindahan tap, hal ini menunjukan adanya pemutusan kontak pada kontak diverter atau pada kontak selektor. Pemutusan kontak pada OLTC tidak diperbolehkan, karena akan terjadi panas yang tinggi atau flash over yang dapat merusak transformator. Dan transformator tidak boleh dioperasikan pada tap tersebut, atau perlu diadakannya pengujian, discontinuity test, untuk mendeteksi letak pemutusan kontak untuk kemudian dilakukan perbaikan atau penggantian part. Data yang didapat merupakan besarnya arus yang mengalir pada belitan, data tersebut adalah sebagai berikut Tabel 4.9 Pengujian OLTC continuity test Tap -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

PENGUJIAN OLTC (CONTINUITY TEST) I-R I-S I-T 8,95 8,85 8,94 8,81 8,94 8,89 8,74 8,85 8,91 7,91 8,92 8,78 8,91 8,85 8,91 8,83 INDUKSI TINGGI, 8,90 8,79 ALAT UJI TIDAK MAMPU 8,93 8,04 8,89 7,53 8,85 8,74 8,94 8,59 9,03 8,29 8,89 8,43 9,22 8,38 9,71 8,20 9,84 7,41 10,26 8,15

Dari data yang didapatkan pada pengukuran OLTC tidak terlihat adanya ketidaknormalan yang terjadi, dalam hal ini tidak ada pemutusan kontak saat terjadi pemindahan tap. OLTC pada fasa-T tidak dapat diuji, karena adanya induksi tinggi pada transformator yang menyebabkan alat uji tidak mampu melakukan pengukuran Universitas Indonesia Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

BAB V KESIMPULAN Dari pengujian transformator dalam keadaan padam yang dilakukan di GITET Gandul didapatkan hasil sebagai berikut : 1. Pengujian pada transformator dalam keadaan padam dilakukan pada bagian-bagian yang vital terutama isolasi pada transformator, seperti isolasi belitan, bushing dan minyak transformator, untuk mencegah terjadinya kegagalan saat beroperasi. 2. Hasil pengujian indeks polarisasi menunjukan bahwa dengan penurunan nilai tahanan isolasi sebesar 20.2 % isolasi belitan pada interbus transformer 1 fasa-S harus segera direkondisi agar belitan terhindar dari shor-circuit. 3. Daya yang diserap oleh suatu bahan isolasi berbanding lurus dengan tegangan V, frekuensi f, kapasitansi C dan sudut kehilangan dielektrik tan δ. 4. Dengan penurunan tegangan tembus sebesar 20.4 – 24.8 % dari hasil pengukuran sebelumnya, minyak transformator yang digunakan pada IBT 1 GITET Gandul harus diganti setiap 2 tahun sekali untuk mencegah terjadinya kegagalan dielektrik. 5. Pengujian tahanan belitan hanya dilakukan untuk memastikan tidak adanya open-circuit yang terjadi pada belitan dan OLTC.



DAFTAR REFERENSI [1]

PT PLN, Buku Petunjuk Batasan Operasi dan Pemeliharaan Peralatan Penyaluran Tenaga Listrik, Indonesia, 2009

[2]

PT PLN, Buku Pelatihan o&m Transformator Tenaga, Semarang 2006

[3]

PT PLN, Petunjuk Pengoperasian Gardu Induk Tegangan Extra Tinggi 500 kV, Indonesia, 2006

[4]

Transformer Test : http://cr4.globalspec.com/thread/49397#comment512314

[5]

U.S. Department of the InteriorTransformers: Basics, Maintenance, and

Diagnostics, April 2005

[6]

Bruce Hembroff, CET, Manitoba Hydro. A Guide to Transformer DC Resistance Measurements, Megger, 2009

[7]

AEMC Instrument, Understanding Insulation Resistance.

[8]

Raghavan, 1985, Material Science and Engineering, a first course, 2ndEdition, Private Limited, London

[9]

Seth, Swinder Parkash, 1981, A Course in Electrical Engineering Material, Dhanpat Rai& Sons, New Delhi



52


53


54


55


56


57


58


59


60


61


62


63


150 kv DALAM KEADAAN PADAM PADA GITET GANDUL SKRIPSI BAHRI ZEN

Recommend Documents