PEMELIHARAAN TRAFO ARUS (CT) PADA PADA GARDU INDUK 150 KV PT. PLN (PERSERO) P3B JB REGION JAWA TENGAH DAN DIY Jagra Bagus Haryanto.1, Karnoto, ST. MT.2 Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Email :
[email protected]
1
2
Abstrak PLN sebagai Perusahaan Listrik Negara berusaha untuk menyuplai energi listrik yang ada dengan seoptimal mungkin seiring dengan semakin meningkatnya konsumen energi listrik. Agar dapat memanfaatkan energi listrik yang ada serta menjaga kualitas sistem penyaluran dan kerusakan peralatan, maka diperlukan suatu sistem pengaman dan sistem pemeliharaan instalasi gardu induk. Dalam suatu gardu induk terdapat suatu peralatan yaitu transformator arus yang berfungsi untuk menurunkan arus besar pada tegangan tinggi atau menengah menjadi arus kecil pada tegangan rendah yang dipakai untuk pengukuran dan proteksi dan mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer serta memungkinkan standarisasi rating arus untuk peralatan sisi sekunder. Transformator arus merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk sebagai alat ukur dan
melindungi rele pada industri yang memakai tegangan tinggi di mana trafo ini mempunyai fasilitas pengukuran yang aman dalam mengukur jumlah arus yang besar begitu juga dengan tegangan yang tinggi. oleh karena itu diperlukan perawatan secara terjadwal agar transformator arus bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya dalam keadaan beroperasi. Perawatan dan pemeliharaan yang baik dapat meminimalisasi gangguan dan kerusakan serta dapat memperpanjang umur dari transformator arus. Kata Kunci : Transformator arus, Pengukuran, Proteksi, Pemeliharaan.
arus dan akan menimbulkan gangguan – gangguan (troubles) lebih dini.
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang GI atau GITET adalah merupakan kumpulan peralatan listrik tegangan tinggi atau tegangan ekstra tinggi yang mempunyai fungsi dan kegunaan dari masing-masing peralatan yang satu sama lain saling terkait sehingga penyaluran energi dapat terlaksana dengan baik. Salah satu peralatan yang utama yang terdapat di gardu induk yaitu transformator arus. Pemeliharaan dan pengoperasian yang tidak benar terhadap transformator arus akan memperpendek umur transformator
1.2 Tujuan Tujuan penulisan laporan kerja praktek ini adalah untuk mengetahui pemakaian dan pemeliharaan transformator arus yang terdapat di gardu induk 150 kV Srondol. 1.3 Pembatasan Masalah Makalah ini disusun untuk mempelajari jenis dan bagian-bagian transformator arus 150 kV Pada Jaringan Transmisi PT. PLN (PERSERO) P3B JB REGION JAWA TENGAH DAN DIY. Untuk 1
tertutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus I2, arus ini menimbulkan gaya gerak magnet N1I1 pada kumparan sekunder. Bila trafo tidak mempunyai rugirugi (trafo ideal) berlaku persamaan :
mempersempit masalah, maka hanya dibahas mengenai pemeliharaan pada transformator arus. II. DASAR TEORI Transformator arus atau Current Transformer (CT) adalah transformator yang berfungsi untuk : Memperkecil besaran arus listrik (Ampere) pada sistem tenaga listrik menjadi besaran arus untuk sistem pengukuran dan proteksi. Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, yaitu memisahkan instalasi pengukuran dan proteksi dari tegangan tinggi. Memungkinkan standarisasi rating arus untuk peralatan sisi sekunder.
Atau di mana : N1 : Jumlah belitan kumparan primer N2 : Jumlah belitan kumparan sekunder I1 : Arus kumparan primer I2 : Arus kumparan sekunder 2.2 Klasifikasi Transformator Arus Dalam pemakaian sehari-hari, trafo arus dibagi menjadi jenis-jenis tertentu berdasarkan syarat-syarat tertentu pula, adapun pembagian jenis trafo arus adalah sebagai berikut : Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Kumparan Primer o Jenis Kumparan (Wound) Biasa digunakan untuk pengukuran pada arus rendah, burden yang besar, atau pengukuran yang membutuhkan ketelitian tinggi. o Jenis Bar (Bar) Konstruksinya mampu menahan arus hubung singkat yang cukup tinggi sehingga memiliki faktor thermis dan dinamis arus hubung singkat yang tinggi.
Gambar 1 Gambar Transformator Arus 150 KV PT. PLN P3B
2.1 Prinsip Kerja Transformator arus Pada dasarnya prinsip kerja transformator arus sama dengan transformator daya. Jika pada kumparan primer mengalir arus I1, maka pada kumparan primer timbul gaya gerak magnet sebesar N1I1. Gaya gerak magnet ini memproduksi fluks pada inti, kemudian membangkitkan gaya gerak listrik (GGL) pada kumparan sekunder. Jika terminal kumparan sekunder
Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Rasio o Jenis Rasio Tunggal Rasio tunggal adalah trafo arus dengan satu kumparan primer dan satu kumparan sekunder. o Jenis Rasio Ganda Rasio ganda diperoleh dengan membagi kumparan primer menjadi 2
beberapa kelompok yang dihubungkan seri atau paralel.
Isolasi minyak kertas ditempatkan pada kerangka porselen. Merupakan trafo arus untuk tegangan tinggi yang digunakan pada gardu induk dengan pemasangan luar.
Gambar 2 Ilustrasi Trafo Arus Rasio Ganda
Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Inti o Inti Tunggal Digunakan apabila sistem membutuhkan salah satu fungsi saja, yaitu untuk pengukuran atau proteksi. o Inti Ganda Digunakan apabila sistem membutuhkan arus untuk pengukuran dan proteksi sekaligus.
Gambar 5 Jenis Trafo Arus dengan Isolasi MinyakKertas
o
Isolasi Koaksial Jenis trafo arus dengan isolasi koaksial biasa ditemui pada kabel, bushing trafo, atau pada rel daya berisolasi gas SF6.
Gambar 3 Ilustrasi Trafo Arus Inti Ganda Gambar 6 Trafo Arus Inti Cincin dalam Rel Daya Isolasi SF6
Jenis Trafo Arus Menurut Isolasi o Isolasi Epoksi-Resin Biasa dipakai hingga tegangan 110KV. Memiliki kekuatan hubung singkat yang cukup tinggi karena semua belitan tertanam pada bahan isolasi.
Jenis Trafo arus menurut tipe pasangan o Pasangan dalam ( indoor ) o Pasangan luar ( outdoor ) Jenis Trafo arus menurut tipe konstruksi o Tipe cincin ( ring / window type ) o Tipe cor-coran cast resin ( mounded cast resin type ) o Tipe tanki minyak ( oil tank type ) o Tipe trafo arus ( bushing )
Gambar 4 Jenis Trafo Arus dengan Isolasi EpoksiResin
o
Isolasi Minyak-Kertas 3
2.3 Bagian-bagian dari trafo arus
P2
P1
S1
S2
Gambar 8 Hubungan transformator arus biasa
Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan sekunder Hubungan ini terdiri dari sebuah lilitan primer dan dua buah lilitan sekunder yang bekerja masing-masing lilitannya dengan inti ganda ( double core ). Satu lilitan sekundernya untuk alat pengaman dan satu sisi lagi untuk alatalat pengukur
Gambar 7 Gambar transformator arus tipe tanki
1. 2. 3. 4. 5.
6. 7. 8. 9.
Keterangan gambar 7 : Bagian atas transformator arus ( transformator head ) Peredam perlawanan pemuaian minyak ( oil-resistant expansion bellows ) Terminal utama ( primary terminals ) Penjepit ( clamps ) Inti kumparan dengan belitan berisolasi utama ( core and coil assembly with primary winding and main insulation ) Inti dengan kumparan sekunder ( core with secondary windings ) Tanki ( tank ) Tempat terminal ( terminal box ) Plat untuk pentanahan ( earthing plate )
P1
1S1
P2
1S2
2S1
2S2
Gambar 9 Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan sekunder
2.4 Ratio / Hubungan dari Trafo Arus Umumnya hubungan dari transformator arus terdiri dari tiga hubungan, yaitu : Hubungan transformator arus biasa Hubungan ini terdiri dari sebuah lilitan primer dan sebuah lilitan sekunder, yang mempunyai ratio
Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan primer dan dua buah lilitan sekunder Hubungan ini terdiri dari dua buah lilitan primer yang sama dan dapat dihubungkan seri atau paralel sedangkan masing-masing lilitan sekundernya terpisah.
4
Klas keteli tian
+/- % kesalahan rasio
+/- pergeseran fase pada
arus pada % dari
% dari arus pengenal
arus pengenal
menit (1/60 derajat)
5
20
100
120
5
20
100
0,4
0,2
0,1
0,1
15
8
5
5
0,2
0,75
0,35
0,2
0,2
30
15
10
10
0,5
1,5
0,75
0,5
0,5
90
45
30
30
1
3
1,5
1
1
180
90
60
60
a
b
P2
1S1
1S2
2S1
2S2
(SPLN 60-7:1992) Untuk proteksi (relai) : o Klas ketelitiannya relatif rendah. o Kejenuhannya tinggi (tidak cepat jenuh). o Proteksi / pengaman yang menggunakan arus sekunder transformator arus antara lain : Relai Jarak (Distance Relay) Relai Arus Lebih (Over Current Relay) Relai Berarah (Directional Relay) Relai Differensial (Differential Relay) Relai REF (Restricted Earth Fault) Relai SBEF (Standby Earth Fault) Relai Beban Lebih (Over Load Relay) Nilai Batas Kesalahan CT untuk Proteksi : pengukuran
0,1
P1
Tabel 1 Ketelitian transformator arus untuk
120
Gambar 10 Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan primer dan dua buah lilitan sekunder
III. TRANSFORMATOR ARUS 150 kV PT. PLN P3B Ungaran 3.1 Transformator Arus Untuk Pengukuran Dan Proteksi Untuk pengukuran (metering) : o Teliti untuk daerah kerja 5 - 120 % In. o Level kejenuhan rendah, untuk mengamankan meter pada saat terjadi gangguan (cepat jenuh). o Meter-meter / pengukuran yang menggunakan arus sekunder transformator arus antara lain : Ampere meter MW meter MVAR meter KWH meter KVARH meter Cos φ meter Kelas ketelitian trafo arus untuk meter dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 2 Ketelitian transformator arus untuk proteksi (SPLN 60-7:1992) Pada arus pengenal Klas ketelitian
5
Kesalahan komposit pada batas ketelitian
Kesalahan rasio
Kesalahan sudut
5P
+/- 1 %
+/- 60
10P
+/- 3 %
-
arus primer pengenal 5% 10%
8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.
3.2 Name Plate CT Pandean Lamper I BAY PHT PANDEAN LAMPER I CURRENT TRANSFORMER NITROGEN SEALED OFF TAP TYPE : PC 14 - 5 OUT DOOR USE MAX VOLTAGE ANSI C 57 - 13.- 1968 170 KV FREQ 50 HZ RATED SYSTEM VOLTAGE BIL 750 KV 150 KV ACCURASY CLASS PRIMARY CONTINOUS C 400 (at 1200 A / 1 A ONLY ) THERMAL CURRENT OIL QUANTITY 150 L 1200 A TOTAL WEIGHT 570 KG SERIAL :R. 309406 S. 310086 T. 310085 SHORT TIME THERMAL CURRENT RATING DATE 1981 36 KA rms 2 Sec L - SPEC H348018
X 1
X 2
X 3
X Y 4 1
PRIMARY SEC CURRENT CURRENT (A) (A) 1200 1 900 1 600 1 300 1
Y 2
Y 3
Y 4
Z 1
Z 2
Z 4
Z 3
SEC TERMINAL X1 - X4 X2 - X4 X2 - X3 X1 - X2
Y1 - Y4 Y2 - Y4 Y2 - Y3 Y1 - Y2
Z1 - Z4 Z2 - Z4 Z2 - Z3 Z1 - Z2
MITSUBISHI ELECTRIC CORP JAPAN Nomor Seri : Fasa R . 309406 Fasa S . 310086 Fasa T . 310085
Gambar 14 Name Plate Transformator Arus Pandean Lamper I
4.2 Jenis-jenis pemeliharaan GI Pemeliharaan dibagi menjadi beberapa metode sebagai berikut : a. Pemeliharaan preventive ( Time base maintenance ) Pemeliharaan preventive adalah kegiatan pemeliharaan yang dilaksanakan untuk mencegah terjadinya kerusakan secara tiba-tiba dan untuk mempertahankan unjuk kerja peralatan yang optimum sesuai umur teknisnya.
Data-Data Teknik Trafo Arus REGION JATENG & DIY GI 150 kV Srondol 1.
Pabrik
2. 3. 4.
Dibuat di Type No. Series
5. 6. 7.
Tahun Pembuatan Arus Max Primer Arus Primer
: 1A : Luar : 50 Hz : 170 kV : 150 kV : ANSI C57.13-1968 : 150 Liter/Kg : 570 Kg : 36 KA : 1200 A : 750 kV
IV. PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR ARUS (CT) 4.1 Pengertian pemeliharaan Pemeliharaan adalah suatu kegiatan yang sangat penting, karena pemeliharaan yang baik akan memperpanjang umur peralatan dan akan menjamin berfungsinya peralatan dengan baik dan pemeliharaan yang telah dilaksanakan tidak ada bekasnya namun dapat di rasakan pengaruhnya. Tujuan pemeliharaan peralatan listrik tegangan tinggi adalah untuk menjamin kontinuitas penyaluran tegangan tinggi dan menjamin keandalan antara lain: a. Untuk meningkatkan keandalan dan efisiensi. b. Untuk memperpanjang umur peralatan sesuai dengan usia teknisnya. c. Untuk mengurangi resiko terjadinya kegagalan atau kerusakan peralatan. d. Untuk meningkatkan keamanan peralatan. e. Untuk mengurangi lama waktu pemadaman akibat sering terjadinya gangguan.
H2
H1
Arus Sekunder Pasangan Frekuensi Tegangan Maksimal Tegangan Sistem Standart Isi/Berat Minyak Berat Total Arus Thermal Waktu Singkat Arus Dinamis Waktu Singkat Tingkat Isolasi Dasar
: MITSUBISHI ELECTRIC CORP : JAPAN : PC 14-5 : Fasa R : 309406 Fasa S : 310086 Fasa T : 310085 : 1981 : 1200 A : 600A
6
b. Pemeliharaan Prediktif ( Conditional maintenance ) Pemeliharaan prediktif adalah pemeliharaan yang dilakukan dengan cara memprediksi kondisi suatu peralatan listrik, apakah dan kapan kemungkinannya peralatan listrik tersebut menuju kegagalan.
Pemeliharaan 1 Tahunan Trafo Arus ( CT ) Bay : Pandean Lamper I Merk : MITSUBISHI Lokasi : GI 150 kV Srondol Type : PC – 14S
Ratio : 600 / 1A No. Serie : Fasa R : 309406 Fasa S : 310086 Fasa T : 310085
Tabel 3 Pemeliharaan 1 Tahunan
c.
Pemeliharaan korektif ( Corective maintenance ) Pemeliharaan korektif adalah pemeliharaan yang dilakukan secara terencana ketika peralatan listrik mengalami kelainan atau unjuk kerja rendah pada saat menjalankan fungsinya dengan tujuan untuk mengembalikan pada kondisi semula disertai perbaikan dan penyempurnaan instalasi.
No 1
2.
3.
4.
5.
d. Pemeliharaan darurat ( Breakdown maintenance ) Pemeliharaan darurat adalah pemeliharaan yang dilakukan setelah terjadi kerusakan mendadak yang waktunya tidak tertentu dan sifatnya terurai.
6. 7. 8.
Peralatan yang diperiksa
Kondisi awal
Kondisi akhir
Pentanahan ( Grounding) a. Kawat Pentanahan b. Terminal Pentanahan
Baik Baik
Baik Baik
Lemari / Box Terminal a. Kebersihan b. Kemasukan Air
Kotor Tidak
Bersih Tidak
Kencang Kencang
Kencang Kencang
Kencang Kencang Kencang
Kencang Kencang Kencang
Normal
Normal
Normal Normal
Normal Normal
Tidak ada Tidak ada
Tidak ada Tidak ada
Body dan Bushing a. Kebersihan b. Bagian Bodi yang Lecet, Berkarat Kekencangan Baut a. Terminal Utama b. Pentanahan c. Baut-baut wiring pada terminal box Minyak Isolasi / Gas a. Kebocoran Isolasi a. Tahanan Isolasi Rasio Pondasi a. Keretakan b. Kemiringan
Hasil Ukur Tahanan Isolasi Tabel 4 Hasil Ukur Tahanan Isolasi
4.3 Pemeliharaan Trafo Arus ( CT ) Pemeriksaan Visual Pemeriksaan visual adalah pemeriksaan konstruksi dari pada trafo, yang mencakup : Pencatatan papan nama Tangki dan radiator Panel Trafo Pentanahan Termometer Pengunci terhadap pondasi isolator / bushing
Titik Ukur Primer - Ground Sekunder – Ground Primer – Sekunder Sekunder - Sekunder
Fasa : R 47100MΩ >2000MΩ >2000MΩ >1000MΩ
Fasa : S 63300MΩ >2000MΩ >2000MΩ >1000MΩ
Fasa : T 56000 MΩ >2000 MΩ >2000 MΩ >1000 MΩ
Sedangkan perbandingan menurut teori yaitu : Antara lilitan primer – ground R ≥ 25000 MΩ dengan range alat ukur ≥ 5000 V Antara lilitan Sekunder – ground R ≥ 500 MΩ dengan range alat ukur 1000 V Antara lilitan primer – sekunder
7
V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat kami ambil dari kerja praktek yang kami laksanakan di PT PLN (Persero) 150 kV P3B JB Region Jawa Tengah dan DIY sebagai berikut : 1. Dari hasil perhitungan dan analisa pada trafo arus 150 kV, bahwa kelas ketelitian transformator arus adalah 1,0 dan hasil ini dapat dikatakan trafo mempunyai ketelitian yang baik. 2. Ratio / hubungan dari transformator arus gardu induk 150 kV (srondol) menggunakan 4 (empat) lilitan primer dan sebuah lilitan sekunder dengan ratio 1200 – 900 – 600 – 300 A / 1 A. 3. Sebuah trafo arus dikatakan bagus dan baik jika memiliki kekuatan isolasi yang kuat dan baik untuk menahan arus yang besar.
R ≥ 500 MΩ dengan range alat ukur 1000 V Antara lilitan sekunder - sekunder R ≥ 500 MΩ dengan range alat ukur 500 V Dari hasil diatas dapat disimpulkan bahwa transformator arus masih layak untuk digunakan dikarenakan trafo arus masih dalam keadaan baik Hasil ukur Tahanan Pentanahan Tabel 5 Hasil Ukur Tahanan Pentanahan Titik Ukur Kawat Pentanahan
Fasa : R 0.13 Ω
Fasa : S 0.13 Ω
Fasa : T 0.13Ω
Standart yang baik untuk pentanahan yaitu ≤ 1Ω. Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa pentanahan pada transformator arus masih baik. 4.4 PROSEDUR PELAKSANAAN
5.2 Saran 1. Pengujian minyak trafo dilakukan secara rutin dan terjadwal agar trafo arus bekerja sesuai dengan fungsinya dalam keadaaan operasi. 2. Fasilitas belajar ditambah dan perlu adanya fasilitas pendukung seperti : buku-buku, laboratorium, komputer dan tempat khusus mahasiswa di P3B 150 kV Ungaran.
PEMELIHARAAN Prosedur untuk melaksanakan pemeliharaan harus selalu mengacu kepada buku-buku prosedur yang telah tersedia di setiap gardu induk, yaitu : Buku Merah : Pedoman operasi sistem gardu induk
DAFTAR PUSTAKA [1] Bonggas L. Tobing, 2003, “Peralatan Tegangan Tinggi”, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. [2] Bonggas L. Tobing, 2003, “Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi”, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. [3] Agus Cahyono, Tri, 2008, LASO (Less Attended Substation Operation), PT PLN (Persero) Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Jawa Bali Region Jawa Tengah dan DIY.
Buku Kuning : Petunjuk pengoperasian peralatan gardu induk Buku Biru
: Prosedur pelaksanaan
pekerjaan pada instalasi tegangan tinggi /ekstra tinggi terdiri atas dokumen K3 dan formulir DP3 Buku Hijau : SOP komunikasi
8
[4] Team O & M Transmisi dan Gardu Induk PLN Pembangkitan Jawa Barat dan Jakarta Raya, 1981, Operasi dan Memelihara Peralatan, PLN Pembangkitan Jawa Barat Dan Jakarta Raya. [5] Tim Pelatihan Operator Gardu Induk, 2002, Pengantar Teknik Tenaga Listrik, PT PLN (Persero). [6] Tim Program Pendidikan Diploma Satu (D1) Bidang Operasi dan Pemeliharaan Gardu Induk, 2008, Pemeliharaan Peralatan GI / GITET , PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan.
BIODATA PENULIS JAGRA BAGUS HARYANTO Lahir di kota PATI pada tanggal 10 April 1990. Penulis mengawali pendidikannya di bangku SD Pati Kidul 04 Pati selama 6 Tahun. Setelah itu melanjutkan ke SLTP N 8 Pati. Tahun berikutnya melanjutkan di SMK Tunas Harapan Pati. Dan sekarang penulis masih melanjutkan studi di Fakultas Teknik Elektro Universitas Diponegoro dan mengambil konsentrasi Teknik Tenaga Listrik. Semarang, Desember 2011
Mengetahui, Dosen Pembimbing
Karnoto, ST. MT NIP. 196907091997021001
9
