Makalah Seminar Kerja Praktek ANALISIS KINERJA LIMA BUAH TRAFO MTX 11 kV/150 kV PADA BEBAN PENUH, PLTA LARONA DAN BALAMBANO DEPT. UTILITIES, PT. INCO SOROWAKO Nella Yunita (L2F006067) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
ABSTRAK Transformator tenaga atau trafo tenaga merupakan salah satu peralatan utama pada pembangkit. Kegunaan dari trafo tenaga ini selain untuk menaikkan tegangan hingga sama dengan tegangan transmisi, juga bisa digunakan untuk menurunkan tegangan untuk menyuplai tegangan peralatan-peralatan yang ada di pembangkit itu sendiri. Didalam transformator terdapat pengaturan tapping yaitu untuk mengatur perubahan tegangan yang diinginkan dari trafo dan juga pembagian beban diantara trafo yang beroperasi secara paralel. Maka dari itu kita perlu mengetahui analisis kinerja dari trafo pada beban penuh dengan adanya pengaturan tapping tersebut sehingga kita dapat mengetahui apakah trafo tersebut dapat bekerja dengan beban yang diinginkan. Kata kunci : trafo, tapping, kerja paralel
pembangkit tenaga listrik sendiri bahkan memberikan sebagian energi listrik kepada PLN. Usaha yang telah dijalani ini tentunya jangan berhenti sampai disini. Karena berhenti melakukan improvement artinya menunggu kompetitor mendahului atau bahkan membiarkan sistem yang sudah ada menjadi buruk. Perlu dilakukan evaluasi dan perbaikan terus menerus terhadap sistem yang sudah ada agar perusahaan tetap leading dalam hal ini. Departemen Utilities merupakan salah satu departemen yang bertanggung jawab dalam hal penyediaan listrik. Dalam departemen ini terbagi atas dua bagian yaitu Termal dan Hydro untuk menunjang proses produksi di Plant Site. Pada Dept.Hydro, PT. INCO memiliki 2 buah PLTA yaitu PLTA Larona dan PLTA Balambano. Pada PLTA Larona dan Balambano terdapat 5 buah trafo MTX, yaitu 3 buah trafo pada PLTA Larona dan 2 buah trafo pada PLTA Balambano. Trafo MTX (trafo daya) ini digunakan sebagai penaik tegangan. Dalam hal ini kinerja trafo sangat penting agar dapat menampung kapasitas daya yang diinginkan. Dalam laporan kerja praktek ini analisis perhitungan daya kapasitas trafo MTX pada bulan September yang akan dibahas.
1. Pendahuluan Pada bab ini pendahuluan berisi ; latar belakang, tujuan, dan batasan masalah dari laporan kerja praktek ini. 1.1 Latar blakang Ilmu teknologi semakin banyak dibutuhkan pada era globalisasi, maka perlu adanya pengembangan ilmu pengetahuan khususnya dibidang listrik. Energi listrik saat ini telah menjadi hal yang sangat penting bagi semua wilayah kehidupan. Terlebih lagi bagi dunia industri yang mustahil dapat berjalan tanpa adanya listrik. Karena semua proses dan peralatan produksi yang ada membutuhkan energi listrik untuk operasinya. Oleh karena itu penyediaan sistem tenaga listrik menjadi aspek penting dalam strategi menjadikan suatu peruasahaan atau industri lebih kompetitif. PT. INCO sebagai perusahaan pertambangan besar di Indonesia bahkan di dunia telah menyadari hal tersebut dan bergerak kesana. Dengan ketergantungan pada perusahaan lain (khususnya PLN) akan menjadikan perusahaan harus mengeluarkan operating cost yang lebih besar untuk penyediaan listrik, selai itu jaminan akan keberlangsungan pasokan listrik menjadi berkurang. Maka dari itu, PT. INCO telah bergerak ke arah kemandirian penyediaan listrik dengan memiliki unit-unit 1
F H dl N I . Dimana fluks
1.2 Tujuan Tujuan dari kegiatan kerja praktek ini adalah : 1. Mengetahui proses pembangkitan energi listrik di PT. INCO 2. Memahami prinsip kerja trafo secara umum. 3. Memahami analisis kinerja 5 buah trafo MTX.
yang dihasilkan sebanding dengan besar arus dan jumlah belitan. Fluks magnet yang dihasilkan akan membentuk sirkuit magnet di inti besi. Fluks magnet yang mengalir di sirkuit magnetic akan menginduksi GGL di belitan sekunder berdasarkan Hukum Faraday
1.3 Batasan masalah Pada laporan kerja praktek ini, hanya membahas secara umum sistem ketenagalistrikan PT. INCO, dan analisis kerja trafo MTX pada PLTA Balambano dan Larona.
N
d . dt
GGL
yang
dihasilkan sebanding dengan besarnya perubahan fluks dan banyaknya lilitan. GGL yang terbentuk karena induksi elektomagnetik menyebabkan timbulnya arus belitan sekunder (jika kondisi rangkaian tertutup). Prinsip inilah yang yang digunakan untuk memanfaatkan trafo sebagai trafo step up/ step down. Yaitu kita tinggal mengatur perbandingan belitan untuk mendapatkan tegangan keluaran (output) dengan persamaan v1 N1 . v2 N 2
2. Gambaran Umum Dalam bab ini dibahas pengertian transformator, prinsip kerjanya, dan rugi-rugi pada trafo. 2.1 Tansformator Transformator tenaga disebut juga trafo tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga atau daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya.
2.3 Rugi-rugi Trafo Trafo termasuk alat yang memiliki efisiensi sangat tinggi, bahkan bias mencapai nilai 99 %. Namun demikian masih ada rugi yang terjadi yang disebabkan karena adanya:
2.2 Prinsip Kerja Transformator
1. Rugi-Rugi Tembaga Adalah rugi-rugi yang masih terjadi pada belitan memiliki konduktivitas yang baik. 2. Rugi-Rugi Inti Adalah rugi-rugi yang terjadi di inti besi yang disebsbkan oleh adanya arus eddie, rugi-rugi histeris, dan fluks bocor. Ganbar 3.10 Essentials Of a Transformer
Prinsip Kerja Transformator :
3. Analisis Kinerja 5 buah Trafo MTX Dalam bab ini dibahas hasil Analisis kinerja Trafo MTX, yaitu perhitungan batas kapasitas trafo yang bekreja pada beban penuh, dimana datanya diambil pada bulan Septemper selama tiga minggu.
Tegangan AC diberikan di belitan Primer, sehingga mengalirlah arus AC di belitan primer. Arus yang mengalir menyebabkan timbulnya fluks magnetic (mmf/ magnetic motive force) di belitan primer. Berdasarkan Hukum Maxwell 2
S V I*
3.1 Spesifikasi Trafo MTX 1) A/S NATIONAL INDUSTRI NORWAY 3 PHASE TAP-CHANGING TRANSFORMER Type : TKTOK-0. Serial Number : T-69749. Year 1977 Class : OA. Freq : 50 Hz. Rated Output : 70.000/78.000 KVA. Wdg. Temp. Rise : 55/650C. Rated HV : 150 KV No. of Taps above rated HV : 3. Rated LV : 11 KV. No. of Taps blow rated HV : 1. HV. Wdg. : 650 BIL. HV. Neutral Bushing : 750 BIL. Present Impedance on 150 KV & 70000KVA Base :7.14. Core & Coil : 60000 kg. Untaking Weight: 60800 kg. Tank & Fitting : 18900 kg. Oil : 28600 kg. Total Weight : 108300 kg. Type of Oil : ESSO UNIVOLT 62.
P S cos Q S sin S P jQ S P 2 Q 2
tan 1 Q P
S Daya Kompleks (VA)
P Daya Real (watt) Q Daya
Kompleks (VAR)
cos Faktor Daya
3.3 Impedansi dan Kapasitansi Trafo Untuk perhitungan, nilai impedansi yang tercantum tidak langsung biasa digunakan karena dituliskan dalam nilai per unit yang basisnya mungkin berbeda. Dengan demikian kita perlu mengubahnya ke basis yang kita pilih atau ke nilai ohm-nya. Berikut adalah perhitungan untuk mengetahui impedansi dalam nilai ohm-nya.
Tabel 4.1 Trafo MTX pada Larona
2 kVbase ohm Z % p.u NameplateM VA
3.4 Pembagian Beban di Trafo yang Beroperasi Paralel Beban pada trafo ditentukan oleh besarnya arus yang mengalir pada trafo tersebut. Dengan demikian pembagian beban di trafo adalah berdasarkan prinsip pembagian arus. Dimana, untuk trafo yang beroperasi secara paralel pada tegangan yang sama bebannya dihitung berdasarkan arus yang mengalir dengan persamaan,
Tabel 4.2 Trafo MTX pada Balambano
3.2 Trafo Tiga Fasa Trafo tiga fasa beroperasi dengan tiga belitan yang terhubung dengan konfigurasi maupun delta.
I trafo
I total Z tarfo Ytotal
Sedangkan untuk trafo yang beroperasi secara paralel namun memiliki perbandingan tegangan yang berbeda persamaan pembagi arusnya menjadi (Hollander, Electric Power Calculation Handbook, 2001),
Perhitungan tegangan, arus, dan daya (kompleks, real, dan reaktif) pada trafo tiga fasa juga mengikuti kaidah perhitungan system 3 fasa dimana, perhitungan dayanya;
3
I trafo
I total V1 Ytotal atrafo Ytotal atotal
Impedansi Trafo MT11, 7,14% (70 MVA):
Z trafo Ytotal
112 Z11 0,0714 70 Y11 j8,104
Dimana, a
V1 V2
o Menghitung arus total dalam 3 fasa
Ytotal Y1 Y2 ... atotal a1 a 2 V1
(per line): KVA I total 3 LV
V2 Ytotal I total Ytotal atotal
VA 225000 pf 0,85
3.5 Pengaturan Tapping
I total
Selain untuk mengatur pengubahan tegangan yang diinginkan dari trafo, pengaturan tapping juga berfungsi untuk pembagian beban diantara trafo yang beroperasi secara paralel. Hal ini terjadi karena munculnya arus sirkulasi apabila kita melakukan setting tegangan yang berbeda diantara trafo. Penentuan pengaturan tapping yang tepat sehingga beban terbagi merata di antara trafo dilakukan secara manual dan otomatis.
191250 j118526 3 11
10038 j 6221
o Menghitung pembagian beban oleh trafo Persamaan menghitung arus yang mengalir di trafo berdasarkan prinsip pembagi arus : I trafo
3.6 Analisis Perhitungan Trafo MTX
I total V1 Ytotal atrafo Ytotal atotal Z trafo Ytotal
Dimana,
Daya yang dibangkitkan (Data adalah daya yang dibangkitkan bulan September 2008) :
a
V1 V2
Ytotal Y Y 1 2 ... a total a1 a 2
Tabel 4.4 Daya rata-rata yang dibangkitkan oleh Hydro.
V1
1.
j 0,1234
V2 Ytotal I total Ytotal atotal
Sehingga persamaan pembagi arus (beban) menjadi, I total I trafo Z tarfo Ytotal
Trafo MTX pada PLTA Larona o Perhitungan Impedansi Menghitung Impedansi di nameplate trafo diketahui dalam nilai per unit dan basis yang berbeda-beda. Oleh karena itu, agar selanjutnya dapat dilakukan perhitungan maka parameter impedansi tersebut diubah dahulu ke nilai ohm (terhadap LV; 11000 volt):
Maka beban di trafo MT11,
I 11
I total 3347 j 2074 Z 11 Ytotal
S11 3 11 I 11 63768 j 39515 S11 75019 KVA
2 kVbase ohm Z % p.u NameplateM VA
4
3.7 Hasil Perhitungan Analisis Tabel 4.5 Hasil Perhitungan analisis trafo pada beban penuh.
4. 5. 6.
7. Dari table diatas dapat disimpulkan bahwa: Pada Trafo MTX Larona masih dalam kondisi yang OK(baik), tidak terjadi overload atau trip, karena beban yang dihasilkan generator beroperasi pada beban penuh/max hanya 178,67 MW atau 210,2 MVA, sedangkan kapasitas beban pada trafo (Tap pos. 3) yaitu 224,7 MVA. Jadi, daya beban yang ditanggung oleh trafo masih dapat ditanggung. Apabila beban penuh (pada trafo) ingin dicapai maka daya beban generator masih dapat dinaikkan lagi yaitu sebesar 6,45% untuk mencapai kapasitas 100%.
sebagaimana yang diminta dalam Instruction and Operation Manual Book. Perhitungan Impedansi pada trafo dapat dilihat pada nameplatenya. Pengaturan Tapping diperlukan agar baban terbagi merata. Konfigurasi tapping pada trafo MTX Larona yaitu pada Tap. 3, dan konfigirasi tapping trafo MTX Balambano pada Tap. 1. Dari hasil analisa perhitungan kapasitas beban pada trafo MTX Larona yang diperole sekarang yaitu 224,7 MVA, sedangkan daya beban yaitu 194,8 MVA. Dan kapasitas beban trafo MTX Balambano adalah 166,15 MVA dan daya bebannya yaitu 139,5 MVA.
4.2 Saran 1. Agar trafo dapat beroperasi dengan baik serta awet dalam penggunaanya maka perlu dilakukan perawatan yang terencana dan benar sebagaimana mestinya. 2. Tidak diperlukan adanya pergantian trafo karena kelima trafo MTX masih dapat beroperasi dengan baik.
4. Penutup Penutup disini membahas hasil kesimpulan dan saran kerja praktek yang dilaksanakan.
DAFTAR PUSTAKA (1) Manual Book (Section 2) ABB System : Generator and Transformer, PT. INCO. (2) Manual Book (Section 1) ABB System : Generator and Transformer, PT. INCO. (3) PT. INCO : TRANSFORMER, Balambano. (4) Profile : PTI. Intranet. (5) Hollander : Electric Power Calculation Handbook, 2001. (6) PLN, Mekanik 1 Listrik : Transformator, PLN Pusat Pendidikan dan Latihan, 1992. (7) Modul-Modul Sistem Tenaga Listrik : Univarsitas Diponegoro.
4.1 Kesimpulan Dari pembahasan-pembahasan pada bab-bab terdahulu dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut 1. Sistem tenaga listrik adalah salah satu mekanisme untuk memenuhi kebutuhan energi manusia yang sangat penting. Sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama yaitu system pembangkit, system transmisi, dan system distribusi. 2. PLTA Larona dan Balambano dibuat khusus untuk supplay ke plant site, agar proses pengolahan biji nickel dapat berjalan dengan baik. 3. Trafo adalah instrument dalam ketenagalistrikan yang memiliki reliabilitas sangat baik. Kunci dari reliabilitas trafo adalah dilakukan perawatan yang terencana dengan baik dan dilakukan dengan benar
5
Nella Yunita. Dilahirkan di Sorowako 12 Januari 1988, menempuh pendidikan di TK YPS Lawewu, kemudian dilanjutkan di SD YPS Lawewu. Dan melanjutkan pendidikan di SMP YPS Singkole. Lulus pada tahun 2003, lalu dilanjutkan di SMA YPS Sorowako. Saat ini sedang menempuh pendidikan Strata-1 di Universitas Diponegoro Konsentrasi Ketenagaan.
Semarang, Agustus 2009
Mengetahui Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Hermawan, DEA NIP. 196002231986021001
6
