BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 TRANSFORMATOR 2.1.1 UMUM Transformator (trafo) merupakan peralatan mesin listrik stasis yang bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, yang dapat mentransformasikan enegri listrik dari teganan tinggi ke tegangan rendah ataupun sebaliknya. Dalam sistem tenaga listrik, transformator digunakan untuk memindahkan engeri dari satu rangkaian listrik ke rangkaian berikutnya tanpa merubah frekuensi. Pada sistem distribusi, transfrmator digunakan untuk menurunkan tegangan 20kV ke tegangan 400/231 V (untuk sistem fasa tiga). Untuk fungsi tersebut, trafo dapat berupa trafo satu phasa (gambar 2.1) yang secara umum memiliki kapasitas ≤ 160 KVA dengan vektor Yzn5 sedangkan trafo tiga fasa ( gambar 2.2) memiliki kapasitas ≥ 160 KVA dengan vektor Dyn5 (berdasarkan SPLN 50 tahun 1997, serta SPLN D3.002-1 :2007).

Gambar 2.1 trafo satu fasa

Gambar 2.2 trafo tiga fasa

Pada pemakaian transformator pada sistem distribusi dapat dibagi menjadi tiga diantaranya :

5 http://digilib.mercubuana.ac.id/

6

a. Trafo penaik tegangan (step-up) Trafo ini dapat disebut juga sebagai Trafo Daya, trafo ini berfungsi untuk menaikkan tegangan. Trafo ini digunakan untuk menaikkan daya pembangkitan yang kemudian disaluran ke gardu gardu induk. Trafo daya ini biasa digunakan di Gardu Induk Pembangkit dan Gardu Induk Distribusi dimana trafo memiliki kapasitas daya yang besar, untuk Gardu pembangkit memiliki kapasitas daya 150/500 kV dan untuk Gardu Induk Distribusi memiliki kapasitas daya 11,6 / 20 kV

Gambar 2.3 transformator step up (transformator daya) b. Trafo penurun tegangan (step-down) Trafo ini dapat disebut juga trafo distribusi, yang berfungsi untuk menurunkan tegangan. Trafo distribusi yang biasa digunakan adalah trafo step down 20kV/400V. Tegangan fasa ke fasa pada sistem jaringan tegangan rendah adalah 380 Volt.

Gambar 2.4 single line diagram trafo step down

http://digilib.mercubuana.ac.id/

7

Gambar 2.5 transformator dan konstruksi gardu pada gardu tiang

Gamabr 2.6 transformator pada gardu beton c. Trafo pengukuran (trafo instrument) Untuk pemasangan alat ukur dan proteksi pada jaringan tegangan tinggi diperlukan trafo pengukuran. Trafo pengukuran ini terdiri dari : 1. Trafo tegangan (Voltage Transformator) Trafo ini berfungsi untuk mentransformasikan dari tegangan tinggi ke tegangan rendah untuk pengukuran atau proteksi dan sebagai isolasi antara sisi tegangan yang diukur atau diproteksikan dengan alat ukurnya atau proteksinya


8

(a)

(b)

Gambar 2.7 transformator tegangan dan simbol transformator tegangan 2. Trafo Arus (Current Transformator) Trafo ini berfungsi untuk mentransformasikan dari arus yang besar ke arus yang kecil untuk pengukuran dan proteksi, sebagai alat isolasi dan penggunaan standart arus pengenal untuk alat sisi sekundernya

(a)

(b)

Gambar 2.8 transformator arus dan simbol transformator arus


9

2.1.2 PRINSIP KERJA TRANSFORMATOR Prinsip kerja trafo adalah berdasarkan induksi elektro mangetik. Untuk memahami prinsip kerja tersebut perhatikan gambar dibawah ini (gambar 2.1)

gambar 2.9 Prinsip Kerja Transformator

Sisi belitan X1 dan X2 adalah sisi tegangan rendah dan sisi belitan H1 dan H2 adalah sisi tegangan tinggi. Bila salah satu sisi baik tegangan tinggi ataupun sisi tegangan rendah di hubungkan ke sumber tegangan bolak balik maka sisi tersebut akan disebut sebagai sisi primer dan sisi lainnya yang akan dihubungkan dengan beban akan disebut dengan sisi sekunder. Sisi belitan X1 dan X2 dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik sebesar V1 atau sama dengan Vp, maka fluks bolak balik akan di bangkitkan pada inti sebesar Ømax yang melingkar dan menghubungkan belitan kawat primer dengan belitan kawat sekunder serta menghasilkan tegangan induksi (EMF / GGL) baik pada belitan primer sebesar E1 atau sama dengan Ep, maupun pada belitan sekunder sebesar E2 atau sama dengan Es, seperti persamaan berikut E1 = Ep = 4.44 x f x Np x Ømax x 10-8 Volt

(2.1)

E2 = Es = 4.44 x f x Np x Ømax x 10-8 Volt

(2.2)

Kemudian karena sifat frekuensi dan fluksnya sama, maka 𝐸1 𝐸2

=

𝑁1 𝑁2


(2.3)

10

Jika rugi rugi trafo tidak diperhitungkan dan efesiensi 100%, maka secara praktis factor daya primer (PF1) sama dengan factor daya sekunder (PF2) sehingga besarnya daya primer sama dengan daya sekunder seperti persamaan berikut : I1 x E1 x PF1 = I2 x E2 x PF2

(2.4)

𝐸1

(2.5)

Maka; = 𝐸2

𝐼2 𝐼1

Sehingga untuk rumus umum perbandingan belitan trafo adalah : 𝐸1 𝐸2

𝑁1

= 𝑁2 =

𝐼2 𝐼1

=𝑎

(2.6)

Untuk trafo ideal, berlaku persamaan E1 = N1 = Vp = EP

(2.7)

E2 = N2 = VS = ES

(2.8)

Dimana ; E1 = V1

: tegangan induksi yang dibangkitkan sisi primer (V)

E2 = V2

: tegangan induksi yang dibangkitkan sisi sekunder (V)

N1 = N1

: banyak lilitan pada sisi primer

N2 = N2

: banyaknya lilitan pada sisi sekunder

Ømax

: fluks maximum dalam besaran maxwell

f

: frekuensi arus dan tegangan sistem (Hz)

V1 = VP

: tegangan sumber yang masuk di primer (Volt)

V2 = VS

: tegangan sekunder ke beban (Volt)

a

: rasio transformator (%)

PF1

: faktor daya


11

2.2 KONSTRUKSI TRANSFORMATOR Suatu transformator terdiri dari beberapa bagian konstruksi yang mempunyai fungsi fungsi masing masing diantaranya: a. Bagian utama b. Peralatan bantu 2.2.1. Bagian utama transformator terdiri dari : a. Inti besi Bahan inti besi yang paling banyak digunakan cold-rolled grain oriented (CGO), baja elektrical berbentuk pelat tipis yang dilaminasi dengan silikon. Pada penerapannya, pelat tipis tersebut dapat dikonstruksi secara tersusun (stacked type) atau digulung (wound type)

Gambar 2.10 jenis pembentukan inti besi

b. Kumparan transformator Beberapa lilitan kawat terisolasi membentuk suatu kumparan dan kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan menggunakan isoalsi padat seperti karton, pertinax. Pada transformator terdapat kumparan primer dan kumparan sekunder, jika kumparan primer dihubungkan dengan tegangan atau arus bolak balik maka pada kumparan tersebut timbul fluks yang akan menimbulkan induksi tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka mengalirlah arus pada kumparan tersebut sehingga kumparan ini berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus.


12

c. Minyak Transformator Minyak transformator adalah minyak yang berbasis mineral yang digunakan karena keunggulan sifat kimia dan kekuatan dielektrik. Minyak berfungsi sebagai isolasi dan sekaligus media pendingin. Karakteristik minyak transformator dapat dilihat pada tabel 2.1. kualitas minyak akan mempengaruhi sifat insulasi dan pendingin. Tabel 2.1 Karakteristik minyak trafo berdasarkan IEC 60422:2005 No.

Parameter

Baik

Cukup

Buruk

1

Warna dan penampakan

Clear

-

Gelap

2

Tegangan tembus [kV/2,5 mm]

> 40

30 - 40

< 30

3

Kadar air pada 20°C [mg/kg]

< 10

10 - 25

> 25

4

Keasaman [mgKOH/g]

< 0,15

0,15 - 0,30

> 0,30

5

tanδ pada 90 oC

<0,1

0,1 – 0,5

0,5

6

Tahanan jenis pada 90 [GΩ.m]

>3

0,2 - 3

< 0,2

7

Sedimen [% berat]

< O,02

8

Tegangan antar muka [mN/m]

> 28

22 - 28

< 22

9

Titik nyala [oC]

Maks penurunan 13°C

oC

Minyak transformator dapat menahan partikel air bergantung pada suhu minyak. Jika minyak pada titik jenuhnya, free water pada bagian bawah transformator. Kekuatan dielektrik akan menurun dengan hadirnya air pada minyak dan direkomendasi untuk dilakukan degasifikasi. Jika kadar air tinggi mengalirkan keluar minyak panas perlu dipertimbangkan walau lebih mahal daripada degasifikasi, karena mengeluarkan juga minyak pada inti besi dan rakitan belitan. Pemerikasaan tegangan tembus dianjurkan 3 tahun pertama setelah transformator dioperasikan. Pada penggantian minyak sebaiknya dilakukan pada kondisi offline dan vakum.Jika tangki tidak tahan vakum maka,minyak harus didegasifikasi dan disirkulasi melalui


13

degasifier 3 kali dari volume tangki untuk membantu menghilangkan lembab pada insulasi transformator. d. Bushing Hubungan antara kumparan transformator ke jaringan luar melalui sebuah bushing, sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator. Dam bushing berfungsi penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki transformator. Bushing sisi sekunder menggunakan bushing keramik sedangkan jenis bushing primer tergantung dari jenis konstruksi transformator. Transformator pasang luar menggunakan bushing keramik sedangkan transformastor pasang dalam pada umumnya menggunakan plug in bushing. Parameter dalam pemeliharaan bushing primer adalah jarak rambat yang ditentukan oleh tingkat polusi dari lokasi terpasangnya transformator (SPLN 50 : 1979 dan SPLN D3.0021 : 2007)

Gambar 2.11 bushing trafo e. konservator Apabila suatu trafo mempunyai beban yang tinggi atau kenaikan suhu udara luar, maka minyak trafo akan mengembang. Pengembangan minyak ini diterima oleh Conservator expansion tank. Udara diatas permukaan minyak didalam conservator terdesak keluar melalui silica gel dan alat pernapasan udara (air breather) apabila minyak trafo dingin,


14

maka udara dari luar akan masuk melalui alat pernapasan, silica gel dan kembali ke conservator. Tinggi rendahnya minyak didalam conservator dapat dilihat dalam gelas pendingin yang menempel pada conservator tersebut.

Gambar 2.12 konservator 2.2.2. Peralatan bantu a. Alat pernafasan (silica gel) Karena pengaruh naik turunnya beban trafo maupun suhu udara luar, maka suhu minyakpun akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari dalam tangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki. Kedua proses di atas disebut pernapasan trafo. Permukaan minyak trafo akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang menurunkan nilai tegangan tembus minyak trafo, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat hygroskopis.


15

Gambar 2.13 alat pernafasan trafo b. Tap changer (pengubah sadapan) Tap changer merupakan lengkapan yang dipasang pada belitan primer untuk maksud pengaturan tegangan keluaran transformator. Prinsip dasar ptap changer adalah pengaturan jumlah lilitan dari belitan sisi primer. Jenis tap changer yang digunakan off-circuit, sehingga untuk merubah posisi sadapan, transformator harus dalam kondisi tidak bertegangan. Posissi yang ditempatkan oleh pabrikan pada saat pengiriman adalah pada sadapan utama 3. Terminal pengubah sadapan harus terendam minyak, hal ini terkait dengan posisi peletakan transformator khususnya untuk transformator sesuai SPLN 50 : 1997.


16

Tabel 2.2 Posisi sadapan (Tap Changer) berdasarkan SPLN No. SPLN

1

2

3

4

5

6

7

SPLN 50 : 1982

21

20,5

20

19,5

19

-

-

SPLN 50 : 1997

22

21

20

19

18

-

-

21

20

19

-

-

-

-

21

20,5

20

19,5

19

18,5

18

21

20,5

20

19,5

19

-

-

SPLN D3.002-1 : 2007

c. Indikator pada transformator Pada dasarnya setiap transformator dilengkapi dengan indicator, diantaranya : 1. Gelas Penduga atau Oil Level Indikator (OLI) Gelas penduga bisa disebut juga Oil Level Indikator (OLI). Gelas penduga berfungsi memberikan indikasi level tinggi minyak. Keberadaannya diperlukan untuk beberapa komponen dan pengubah sadapan berpotensi mengalami kegagalan tegangan bila tidak terendam minyak.

Untuk trafo tipe hermatic, level

terpasangnya tap changer merupakan batasan ketinggian minimum.

Gambar 2.14 Oil Level Indicator


17

2. Oil Temperature Indikator (OTI) Oil Temperature Indikator berfungsi untuk mengetahui kondisi temperature minyak dalam transformator. Dalam pemasangan indikator ini terendam minyak, melalui indikator ini dapat melihat dua rekaman panas yang terjadi di dalam trafo yaitu pada saat trafo sedang beroperasi (jarum hitam) maupun kondisi panas maksimum yang pernah terjadi didalam trafo (jarum merah).

Gambar 2.15 Oil Temperatur Indicator

2.3 JENIS TRANSFORMATOR secara umum terdapat dua jenis transformator distribusi yang banyak digunakan pada jaringan distribusi diantaranya: a. Transformator konvensional Bila dipandang dari sisi luar, konstruksi terdiri dari tangki dan konservator. Konservator berfungsi untuk menampung pemuaian minya saat transformator berbeban. Pada gambar 2.4 ini adalah bentuk transformator konvensional

Gambar 2.16 transformator konvensional


18

Pada transformator konservator, ketika terjadi pemuaian dan penyusutan

minyak

transformator,

konservator

difungsikan

menampung minyak ketika memuai atau mensuplai minyak ketika minyak menyusut . pada tipe ini, udara luar masih memungkinkan untuk keluar masuk kedalam transformator melalui konservator . untuk mengantisipasi adanya udara luar yang lembab masuk kedalam transformator, maka dilengkapi dengan silica gel

air

breather untuk menyaring udara luar yang akan masuk ke dalam transformator. Silica gel yang baik ditandai dengan warna biru atau orange sebagai warna awal dan akan berubah menjadi pink atau coklat setelah silica gel jenuh, seperti gambar 2.5 dibawah ini

Silica gel Jenuh Silica gel Awal

Gambar 2.17 warna awal dan warna jenuh silica gel

Silica gel yang telah jenuh dapat direaktivasi dengan cara pemanasan pada suhu 1050 C – 1300 C selama 4 samapi 6 jam untuk menurunkan kadar air ke tingkat ≤ 2 % berat dan kembali kewarna awal. Resiko dari tipe ini adalah ketika minyak berinteraksi dengan udara

luar,

sangat

memungkinkan

bahwa

minyak

akan

terkontaminasi oleh air yang terkandung dalam udara tersebut. Dapat disimpulkan bahwa kemampuan silika gel dalam menyaring lembab merupakan faktor penentu dalam menjaga kualitas sistem dielektrik. Meningkatnya kadar air di dalam minyak akan menurunkan ketahanan tegangan transformator. Bila nilai tegangan tembus minyak telah berada di bawah ambang batas


19

minimal, minyak perlu dipelihara (purifying) untuk menurunkan kadar air dan membuang partikel fisika lainnya, sehingga transformator konvensional perlu pemeriksaan dan pemeliharaan secara reguler. Periode pemeliharaan dan pemeriksaan bergantung pada

kondisi

lingkungan

lokal

dan

tingkat

pembebanan

transformator. b. Transformator hermatical Konsep lain dari memproteksi transformator dari udara lembab adalah dengan sistem tangki kedap (hermatically sealed). Pada sistem ini konservator dan sistem pipa untuk hubungan dengan atmosfer luar sudah tidak digunakan lagi. Ada dua jenis sistem hermatik pada transformator distribusi dengan pendekatan teknolagi berbeda yaitu dengan bantalan gas (hermatically sealed inert gas cushion) dan minyak penuh (fully filled) 1. hermatically sealed inert gas cushion sistem hermatik jenis ini menggunakan bentuk tangki rigid dengan menerapkan bantalan gas (nitrogen) pada ruang diatas level minyak. Volume untuk ruang gas diperhitungkan agar mampu mempung ekspansi minyak yang terjadi pada saat beban maksimum . Minyak dan gas berperan bersama-sama dalam membentuk tekanan tangki. Pemanasan minyak oleh rugi-rugi transformator dan peningkatan suhu gas akibat sentuhan dari minyak panas tersebut, ditambah dengan konstruksi tangki yang rigid menyebabkan peningkatan tekanan tangki relatif tinggi. Untuk menjaga keberadaan nitrogen, pembatas tekanan yang digunakan harus dari jenis konstruksi khusus yang tidak mudah membuka oleh tekanan pada beban operasi, namun dapat mereduksi tekanan eksesif saat kondisi gangguan.


20

Gambar 2.18 Hermatically sealed inert gas cushion

Busing dan pengubah sadapan yang direkomendasikan untuk menggunakan desain wall mounted (terpasang pada dinding tangki) 2. fully filled konsep hermatik lainnya adalah dengan mengisi seluruh ruang didalam tangki dengan minyak. Sistem ini diterapkan pada tangki yang dikonstruksi dengan sirip pendingin dari pelat corrugated. Bantalan gas tidak digunakan lagi dan perannya dalam menangani ekspansi minyak diambil ahli oleh kelenturan sirip dari pelat fleksibel (corrugated). Penggunaan sirip lentur membuat volume tangki bersifat variable, membesar saat beban tinggi dan kembali mengecil saat beban yang lebih rendah.


21

Untuk dapat mengangani kondisi ini, bahan logam pelat dari sirip radiator harus fleksibel namun kuat menahan tekanan tangki.

Gambar 2.19 Fully filled

2.4 SISTEM PENDINGINAN TRANSFORMATOR Panas yang ditimbulkan oleh tugi rugi transformator berpotensi merusak ketahanan komponen komponen dari sistem insulasi (kertas atau enameled wire) transformator. Untuk menjaga agar suhu pada semua bagian insulasi selalu berada dibawah batas ketahanan termalnya, maka diperlukan pendinginan. Media yang digunalan pada sistem pendinginan dapat berupa udara atau gas, minyak dan air. Sistem pendingin transformator dapat dikelompokkan sebagai berikut : a. ONAN (oil natural air natural) Ialah pendinginan minyak pada kumparan transformator dan udara sebagai pendingin luar, dimana keduanya bersikulasi secara alami. Jenis ini biasa digunakan untuk transformator dengan kapasitas kecil b. ONAF (oil natural air force) Ialah pendinginan minyak yang bersikulasi secara alami dan udara yang bersikulasi secara paksa yakni menggunakan hembusan kipas angin yang digerakkan oleh motor listrik. Pada umumnya operasi transformator dimulai dari ONAF tetapi hanya sebagian kipas angin yang berputar, apabila suhu transformator meningkat, kipas angin akan berputar secara bertahap


22

c. OFAF (oil force air force) Ialah minyak dipompakan dari tangki utama secara paksa melewati udara yang dipaksakan. Pada sistem pendinginan ini, minyak berfungsi sebagai pendingin kumparan transformator yang bersikulasi sedcara paksa dan dengan udara sebagai pendingin luar transformator yang bersikulasi secara paksa d. OFWF (oil force water force) Ialah minyak dipompakan dari tangki utama melewati air pendingin. Pada sistem pendingin ini, minyak sebagai kumparan transformator yang bersikulasi secara paksa dengan air sebagai pendingin luar transformator yang bersikulasi secara paksa. Berikut ini merupakan (tabel 2.3) berisikan klasifikasi tipe pendingin transformator

Tabel 2.3 Tipe Pendingin Transformator Media no

macam sistem pendingin

didalam transformator

diluar transformator

sirkulasi alami

sirkulasi paksa

sirkulasi alami

sirkulasi paksa

1

AN

-

-

udara

-

2

AF

-

-

-

Udara

3

ONAN

minyak

-

udara

-

4

ONAF

minyak

-

-

udara

5

OFAN

-

Minyak

Udara

-

6

OFAF

-

Minyak

-

Udara

7

OFWF

Minyak

-

Air

8

ONAN / ONAF

kombinasi 3 dan 4

9

ONAN / OFAN

kombinasi 3 dan 5

10

ONAN / OFAF

kombinasi 3 dan 6

11

ONAN / OFWF

kombinasi 3 dan 7


23

Keterangan: A : air (udara)

O : Oil (minyak)

N : Natural (alamiah)

F : Forced (paksa / tekanan)

2.3.1. Media pendingin Kemampuan tahanan isolasi belitan trasformator terhadap panas dibedakan atas jenis isolasi yang digunakan. Tabel 2.4 menunjukkan kelas kelas isolasi dan batas ketahanan terhadap suhu. Pemilihan kelas isolasi untuk belitan secara langsung menentukan batas kapasitas dan umur suatu transformator. Untuk transformator dengan kelas suhu A, seperti halnya kebanyakan transformator distribusi, desain ketahanan termal ditentukan pada suhu ruang maksimum 40°C.

Tabel 2.4 Kelas Thermal Insulasi menurut VDE 0532 Kelas

Suhu kerja maksimal (0C)

Y A E B F H C

90 105 120 130 155 180 ≥180

*(Abdul kadir.transformator.115)

Minyak mineral merupakan jenis material yang paling banyak digunakan sebagai pendingin transformator distribusi. Selain berfungsi sebagai media pendingin, minyak mineral juga berfungsi untuk mengisolasi tegangan yang timbul pada setiap bagian-bagian transformator.


24

2.5 UMUR TRANSFORMATOR Umur transformator merupakan fungsi dari umur sistem insulasi. Umur insulasi berakhir bila kekuatan mekanikalnya telah menurun hingga 50% kekuatan awal. Pada batas ini transformator masih dapat beroperasi namun rentan terhadap berbagai gangguan. Untuk kelas suhu insulasi, seperti halnya transformator didesain SPLN 17 tahun 1997 (publikasi IEC 354(1972)) penurunan ini dicapai pada 180.000 (20,55 tahun) bila transformator di operasikan pada kapa sitas penuh secara kontinyu sehingga transformator mempunyai susut umur normal 0,0137 % perhari. Sistem insulasi didesain untuk beroperasi pada suhu belitan rata rata 650C dan suhu belitan hottest-spot 800C diatas suhu ambient rata rata 300C. Dengan kondisi ini suhu operasi transformator diantaranya :

a. 65°C kenaikan suhu rata-rata + 30°C suhu ambient = 95°C suhu ratarata belitan

b. 80°C kenaikan hottest-spot + 30°C suhu ambient = 110°C suhu hottestspot

Sistem insulasi di atas menggunakan material thermal upgraded paper yang merupakan hasil improvement dari material generasi sebelumnya yang mempunyai suhu operasi lebih rendah, yaitu: a. 55°C kenaikan suhu rata-rata + 30°C suhu ambien = 85°C suhu ratarata belitan b. 65°C kenaikan hottest-spot + 30°C suhu ambien = 95°C suhu hottestspot


25

10.000.000

Umur trafo [jam]

1.000.000

103 117

100.000

10.000 42,60 tahun

10,17 tahun

1.000 20,55 tahun

100 80

90

100

110

120

130

140

150

Suhu [°C]

Gambar 2.20 kurva Umur Transformator Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa variasi suhu 7oC dari batas suhu operasi akan terjadi faktor kelipatan dua. Pada suhu 117oC, umur transformator akan berkurang separuhnya akibat penuaan progresif oleh suhu tinggi terhadap sistem insulasi sedangkan pada suhu 107oC umur akan lebih panjang dua kalinya. Selain itu pula, dengan adanya thermal

stress yang sangat tinggi

tersebut akan merusak kertas isolasi trafo itu sendiri. Pada gambar 2.20 berikut ini merupakan contoh figur kerusakan isolasi trafo (kraft paper) pada suhu 150 0C yang terendam dalam mineral oil dengan waktu variable waktu:

Gambar 2.21 figur warna penuaan kertas isolasi trafo


26

Dapat dilihat bahwa ketika isolasi menerima suhu berlebih (150 0C), akan mengalami penurunan kualitas yang sangat signifikan dalam waktu kurang dari 6 bulan

2.6 FAKTOR YANG MEMPERCEPAT PENUAAN Secara proses kimiawi, ada tiga mekanisme pada degradasi dan penuaan insulasi transformator, yaitu oksidasi, hydrolysis dan pyrolisis, dengan suhu, air dan oksigen berperan sebagai agen utama. Hydrolysis (dekomposisi akibat reaksi dengan air dan asam) dan pyrolysis merupakan reaksi yang melibatkan suhu, namun tingkat aktivasinya berbeda. Proses pyrolisis akan merusak kertas secara langsung dengan memutus ikatan glukose sedangkan hydrolysis akan mendekomposisi polimer dengan bantuan air dan asam (asam bertindak sebagai katalisator). Oksidasi relatif tidak terkait langsung dengan depolimerisasi selulose, namun beberapa jenis dari proses oksidasi, seperti halnya pada hydrolysis, akan memproduksi sejumlah molekul air. Ketiga mekanisme tersebut berlangsung secara simultan dan membentuk proses berantai, dimana produk dari suatu hasil reaksi akan berkontribusi, mempengaruhi kecepatan, dan menjadi bahan baku dari proses reaksi berikutnya. Selain suhu tinggi, penuaan pada sistem insulasi dapat dipercepat oleh kelembaban dan oksidasi. Pada suhu beban normal, oksidasi dan lembab cenderung lebih berperan dalam merusak sistem insulasi. Hasil dari siklus ini adalah pengningkatan kadar keasaman (acidity) pada minyak, lihat gambar 2.22


27

CO2

CO

H2O Oksidasi selulose

H2O

Asam

Suhu tinggi

Hydrolysis

Pyrolysis

Depolimerisasi

Pemecahan levoglucosane

Dehidrasi

Oksidasi minyak

O2

Fragmentasi levoglucosane

Furan

Asam

CO2

CO

H2O

î2

Gambar 2.22 Proses Oksidasi, hydrolisi dan pyrolisis

Kadar keasaman mempunyai korelasi terhadap pembentukan sludge (endapan), yang keberadaanya akan merusak kemampuan heat transfer minyak. Asam akan membentuk sludge yang menetap pada belitan transformator, menghasilkan berkurangnya kemampuan minyak dalam mendisipasi panas. Suhu operasi belitan yang menjadi lebih panas akan membentuk lebih banyak sludge dan menimbulkan lebih panas lagi. Kadar asam yang tinggi dan pengingkatan suhu operasi akan mempercepat pemburukan kualitas insulasi minyak. 2.7 PENGAMAN TRANSFORMATOR Hubung singkat dan arus lebih yang terjadi di sepanjang jaringan yang dipasok oleh transformator, dapat menimbulkan stress thermal dan mekanial pada struktur belitan transformator. Arus gangguan yang mengalir dalam durasi tertentu pada belitan, menimbulkan panas tinggi yang merusak sistem isolasi dan dielektrik dan menyebakan penuaan dipercepat. Oleh karena iitu, pemilihan rating pengaman pun harus dilakukan secara cepat


28

dan tepat sesuai dengan kapasitas transformator (rating proteksi tidak terlalu besar atau kecil) Tabel 2.5 dan 2.6 merupakan rekomendasi pemilihan rating proteksi sisi primer berdasarkan IEC 282-2(1974) jenis letupan yang digunakan untk trafo pasang luar dan standar IEC 282-2 (1970) jenis pembatas arus / current limiting (HRC) untuk trafo pasang dalam Tabel 2.5 rekomendasi pemilihan rating pelebur untuk trafo pasang dalam

Keterangan : Tipe H : pelebur tahan surya Tipe T : pelebur tipe lambat Tipe K : pelebut tipe cepat Tabel 2.6 rekomendasi pemilihan rating pelebur untuk trafo pasang luar trafo distribusi tiga fasa 20 KV daya pengenal (KVA)

arus pengenal (A) arus pengenal (A)

50 100 160

1,4434 2,8867 4,6188

tipe T min maks 6,3 8 10 12,5


tipe K min maks 6,3 6,3 6,3 10 10 12,5

29

5,7735 7,2169 9,0933 11,547 14,4337 18,1865 23,094 28,8675

200 250 315 400 500 630 800 1000

10 16 20 25 25 40 50 63

12,5 16 25 25 31,5 40 63 63

16 16 20 25 31,5 40 50 63

20 25 31,5 40 40 63 80 100

Garis batas ketahanan pelebur (menurut SPLN diatas) bagi trafo distribusi umum ditentukan oleh titik titik berikut : a. 2 x In selama 100 detik

: arus beban lebih

b. 12 x In selama 0,1 detik : arus inrush trafo c. 25 x In selama 2 detik

: arus hubung singkat

d. 2.8 PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR Pemeliharaan adalah peningkatan kehandalan yang dilakukan dalam melaksanakan kegiatan untuk menjaga kondisi sebuah peralatan agar dapat melakukan fungsinya. Pemeliharan akan dapat meningkatkan kehandalan dan efesiensi maksimal pada biaya serendah rendahnya, dengan demikian akan dicapai optimalisasi peralatan melakukan aktivitas pengelolahan peralatan. 2.6.1 Jenis jenis pemeliharaan Dalam

pelaksamaannya

kegiatan

pemeliharan

transformator

distribusi di bagi menjadi tiga jenis pemeliharaan diantaranya : a. Pemeliharaan preventive Pemeliharaan preventive adalah kegiatan pemeliharan untuk mencegah terjadinya kerusakan peralatan yang lebih parah dan untuk mempertahankan unjuk kerja transformator agar tetap beroperasi dengan kehandalan dan efesiensi yang tinggi. Dalam pelaksanaannya pemeliharaan ini diawali dengan pemeriksaan untuk diikuti dengan rekomendasi dari hasil tersebut. adapun kegiatan pemliharan preventive diantaranya : pembersihan fisik


30

dari kotoran, pemeriksaan kondisi baut baut pada bushing, pemeriksaan indikasi minyak transformator. b. Pemeliharaan berdasarkan kondisi Pemeliharan

berdasarkan

kondisi

adalah

pemeliharan

transformator distribusi yang dilakukan untuk mengetahui kondisi trafo untuk kemudian di prediksi kemungkinan kerusakan yang terjadi sehingga dapat dilakukan pemeliharaan. Adapun aktifitas dari pemeliharan berdasarkan kondisi antara lain pengukuran tahanan pembumian, pengujian temperature dengan thermovision. c. Pemeliharaan korektif Pemeliharaan korektif adalah tindakan perbaikan transformator distribusi yang diakibatkan terjadinya gangguan. Adapun aktifitas

pemeliharan

korektif

diantaranya

:

pergantian

komponen atau aksesoris transformator, pengencangan atau pergantian sambungan (konektor) bushing


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents