PENENTUAN TEMPERATUR AKHIR TRAFO DISTRIBUSI DENGAN PERCOBAAN HUBUNG SINGKAT

PENENTUAN TEMPERATUR AKHIR TRAFO DISTRIBUSI DENGAN PERCOBAAN HUBUNG SINGKAT

O L E H

SENOVANDY A. L. TOBING NIM. 040422032

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

Senovandy A. L. Tobing : Penentuan Temperatur Akhir Trafo Distribusi Dengan Percobaan Hubung Singkat, 2008. 1 USU Repository © 2009

Lembar Pengesahan

PENENTUAN TEMPERATUR AKHIR TRAFO DISTRIBUSI DENGAN PERCOBAAN HUBUNG SINGKAT Oleh : Senovandy A L.Tobing NIM. 040422032

Disetujui Oleh Pembimbing

Ir.PANUSUR SML.TOBING NIP : 130 538 365

Diketahui Oleh Ketua Departemen Teknik Elektro

Ir. NASRUL ABDI, MT NIP. 131 459 554

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008


KATA PENGHANTAR Puji dan syukur penulis sampaikan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya memberikan pengetahuan dan kesempatan kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Pendidikan Sarjana Ekstension Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dan pada kesempatan ini penulis memilih judul “ Penentuan Temperatur Akhir Trafo Distribusi Dengan Percobaan Hubung Singkat ”. Dalam pembuatan Tugas Akhir ini, penulis telah mendapatkan banyak bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik material, spritural dan informasi. Oleh karena itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir.Nasrul Abdi, MT. selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Rahmad Fauzi, ST,MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. Panusur SML Tobing selaku Dosen Pembimbing 4. Bapak Soeharwinto, ST, MT selaku Dosen Wali 5. Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta pegawai Administrasi Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. 6. Orang tua, Kakak, Abang Penulis 7. Rekan-rekan dan Krabat yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun tulisan ini.

Medan, Juni 2008 Hormat Saya

Senovandy A L.T


DAFTAR ISI Halaman KATA PENGHANTAR .................................................................................................... i DAFTAR ISI ..................................................................................................................... ii ABSTRAK ........................................................................................................................ iv DAFTAR TABEL ............................................................................................................. v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ vi

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................ 1 I.1. Latar Belakang ................................................................................................ 1 I.2. Tujuan dan Manfaat Penulisan......................................................................... 2 I.3. Batasan Masalah .............................................................................................. 2 I.4. Metode Penulisan ............................................................................................ 2 I.5. Sistematika Penulisan ...................................................................................... 3 BAB II TEORI ................................................................................................................. 4 II.1. Umum .............................................................................................................. 4 1.1. Defenisi Transformator ................................................................................. 5 1.2. Fungsi Transformator dalam Bidang Tenaga Listrik ..................................... 5 II.2. Prinsip Kerja Transformator ............................................................................ 6 II.3. Bagian-Bagian Utama Transformator ............................................................. 8 3.1. Inti ................................................................................................................. 8 3.2. Kumparan ( Lilitan ) ....................................................................................... 8 3.2.1. Fungsi Lilitan ........................................................................................... 9 3.2.2. Isolasi Lilitan ............................................................................................ 9 3.3. Tangki ............................................................................................................. 10 3.4. Bushing ........................................................................................................... 10 3.5. Minyak ........................................................................................................... 10 II. 4. Rangkaian Ekivalen Transformator ................................................................. 11 II. 5. Rugi-rugi Transformator .................................................................................. 13 5.1. Rugi Tembaga ( Load Loses ) ......................................................................... 13 5.2. Rugi Besi( No Load Loses ) ........................................................................... 13


5.2.1. Rugi Hysteresis ........................................................................................ 13 5.2.2. Rugi Eddy Current ................................................................................... 14 II.6. Sistem Pendingin ....................................................................................................... 15 II.7. Temperatur Transformator ....................................................................................... 16 7.1. Batas Temperatur ................................................................................................. 18 II.8. Metode Percobaan Kenaikan Temperatur ................................................................ 20 8.1. Percobaan Short circuit ........................................................................................ 20 8.2. Percobaan Back to Back ....................................................................................... 23 8.3. Percobaan Delta / Delta ........................................................................................ 26 8.4. Percobaan Open Circuit ....................................................................................... 28 BAB III

RANGKAIAN DAN PERALATAN ............................................................ 30

III.1. Umum

................................................................................................................. 30

III.2. Objek Pengujian ....................................................................................................... 31 III.3. Peralatan Pengujian .................................................................................................. 32 III.4. Rangkaian Pengujian ................................................................................................ 32 BAB IV

PENENTUAN TEMPERATUR AKHIR TRAFO DISTRIBUSI DENGAN PERCOBAAN HUBUNG SINGKAT .................................................. 35

IV.1. Prosedur Pengujian .................................................................................................. 35 IV.2. Data Hasil Percobaan ............................................................................................... 36 2.1. Transformator 1 φ ................................................................................................. 36 2.2. Transformator 3 φ ................................................................................................ 41 IV.3. Analisa Data ............................................................................................................. 45 BAB V.

KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 61

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................... 62 LAMPIRAN ..................................................................................................................... 63


ABSTRAK Sebagaimana kita ketahui, bahwa setiap instalasi PLN dan Industri sangat membutuhkan transformator sebagai alat untuk mengubah tegangan rendah menjadi tegangan tinggi ataupun sebaliknya tegangan tinggi menjadi tegangan rendah. Panjangnya jaringan listrik PLN sudah barang tentu memerlukan banyak transformator dan peralatan lainnya dalam mendistribusikan tenaga listrik untuk melayani konsumen, oleh karena itu kita harus mengelola dan mengetahui cara pemeliharaan transformator. Umumnya untuk transformator kecil sampai 30 kVA persoalan panas tidak menjadi berat, dan pingiran-pinggiran bak dapat dibuat secara licin. Untuk transformator trnasformator yang lebih besar , pinggiran bak perlu diberi bentuk bergelombang, sehingga luas pendinginan menjadi lebih besar. Dalam transformator ada dua bagian yang secara aktif “membangkitkan” panas, yaitu : besi (inti) dan tembaga (kumparan). Panas – panas itu bilamana tidak disalurkan atau diadakan pendinginan, akan menyebabkan bahwa besi ataupun tembaga itu mencapai suatu suhu yang terlampau tinggi, sehingga bahan – bahan isolasi akan menjadi rusak. Untuk hal ini kebanyakan dilakukan dengan memasukkan inti dan kumparan kedalam minyak. Minyak transformator didalam bak transformator tidak mempunyai suhu yang sama, akan tetapi di sebelah bawah adalah yang terdingin, sedangkan suhu tertinggi disekitar sisi atas dari kumparan tembaga. Sebuah transformator, setelah dibebankan, tidak akan memperoleh suhu akhirnya, akan tetapi suhu itu akan dicapainya setelah beberapa waktu lampau. Dalam tugas akhir ini penulis akan membahas penentuan temperature akhir dari trafo distribusi dengan percobaan hubung singkat.


DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1

Suhu-Suhu Lebih Standart VDE 0532 ........................................... 10

Tabel 2.2

Kelas – Kelas Isolasi Standart VDE 0532...................................... 18

Tabel 2.3

Loading On Basis Of Ambient Temperatur .................................. 20

Tabel 2.4

Keadaan Normal Antar Phasa Hubungan Tegangan Rendah ........................................................ 27

Tabel 2.5

Keadaan Normal Antar Phasa Hubungan Tegangan Tinggi .......................................................... 27

Tabel 4.1

Data Hasil Percobaan Transformator 1 φ Temperatur minyak, suhu ruang, Radiator..................................... 36

Tabel 4.2

Data Hasil Percobaan Transformator 1 φ Dengan Penurunan Panas Tahanan ( Ohm ) Terhadap waktu (menit). ................................................................ 38

Tabel 4.3

Data Hasil Percobaan Transformator 3 φ Temperatur minyak, suhu ruang, Radiator..................................... 41

Tabel 4.4

Data Hasil Percobaan Transformator 3 φ Dengan Penurunan Panas Tahanan ( Ohm ) Terhadap waktu (menit). ................................................................ 42


DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Rangkaian Ekivalen Transformator............................................................. 11 Gambar 2.2. Diagram Fasor Transformator..................................................................... 12 Gambar 2.3. Grafik Ektrapolasi Tahanan Terhadap Waktu............................................. 17 Gambar 2.4.a. Rangkaian Ekivalen Trafo 1 φ ................................................................. 21 Gambar 2.4.b. Rangkaian Ekivalen Trafo 3 φ ................................................................ 21 Gambar 2.5.a. Rangkaian Trafo 1 φ Percobaan Back to Back........................................ 23 Gambar 2.5.b. Rangkaian Trafo 3 φ Percobaan Back to Back....................................... 24 Gambar 2.6. Rangkaian Trafo 3 φ Percobaan Delta / Delta........................................... 26 Gambar 2.7. Rangkaian Trafo 3 φ Percobaan Open Circuit........................................... 29 Gambar 3.1. Rangkaian Percobaan Transformator 1 φ ................................................... 32 Gambar 3.2. Rangkaian Percobaan Transformator 3 φ ................................................... 33 Gambar 4.1. Grafik Tahanan Fungsi Waktu Tegangan Primer Trafo 1 Phasa ............... 47 Gambar 4.2. Grafik Tahanan Fungsi Waktu Tegangan Sekunder Trafo 1 Phasa ........... 50 Gambar 4.3. Grafik Tahanan Fungsi Waktu Tegangan Primer Trafo 3 Phasa .............. 47 Gambar 4.4. Grafik Tahanan Fungsi Waktu Tegangan Sekunder Trafo 3 Phasa ........... 50 Gambar 4.7. Grafik Temperatur Ambient rata-rata Trafo 1 Phasa ................................. 47 Gambar 4.8. Grafik Temperatur Ambient rata-rata Trafo 3 Phasa .................................. 50 Gambar 4.7. Grafik Kenaikan Temperatur Minyak Trafo 1 Phasa

................................ 53

Gambar 4.8. Grafik Kenaikan Temperatur Minyak Trafo 3 Phasa .................................. 56


BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Transformator merupakan suatu alat listrik statis, yang dipergunakan untuk memindahkan dan mengubah energi listrik bolak-balik dari rangkaian satu kerangkaian lain melalui kinerja satu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti yang terbuat dari besi berlapis, dan dua buah kumparan yaitu primer dan sekunder. Kedua kumparan ini tidak terhubung secara langsung.Satu-satunya hubungan antara kedua kumparan adalah fluks magnetic bersama yang terdapat dalam inti. Dalam transformator ada dua bagian yang secara aktif “membangkitkan” panas, yaitu : besi (inti) dan tembaga (kumparan). Panas – panas itu bilamana tidak disalurkan atau diadakan pendinginan, akan menyebabkan bahwa besi ataupun tembaga itu mencapai suatu suhu yang terlampau tinggi, sehingga bahan – bahan isolasi akan menjadi rusak. Untuk hal ini kebanyakan dilakukan dengan memasukkan inti dan kumparan kedalam minyak. Sistem pendinginan transformator sangat penting untuk kontiniutitas pelayanan, terutama mencegah kerusakan trafo itu sendiri. Untuk menentukan suatu system pendingin data temperature batas akhir sangat diperlukan. Pada prinsipnya kumparan pada trafo ada dua yaitu kumparan primer dan sekunder. Jika ada kumparan ketiga disebut dengan kumparan tersier Dengan tahanan (Ohm) berubah dan berbanding lurus dengan temperature maka batas akhir temperature transformator distribusi dapat ditentukan untuk mencegah dan mengurangi kerusakan yang diakibatkan panas.


I.2. Tujuan dan Manfaat Penulisan Adapun tujuan utama dari penulisan tugas akhir ini adalah: 1. Untuk menentukan temperature akhir dari sebuah trafo distribusi dengan percobaan hubung singkat 2. Untuk menjelaskan pengaruh temperature kumparan pada trafo distribusi. 3. Untuk menambah ilmu pengetahuaan tentang transformator bagi mahasiswa teknik elektro dan khususnya bagi penulis. I.3. Batasan Masalah Mengingat luasnya pembahasan dalam tugas akhir ini , maka untuk mendapatkan hasil tulisan yang maksimal penulis perlu membatasi masalah yang dibahas. Adadapun batasan masalah dalam tulisan ini adalah: 1. Penulis hanya membahas penentuan temperatur akhir dari trafo distribusi dengan percobaan hubung singkat. 2. Tidak membahas secara spesifik mekanik trafo. I.4. Metode Penulisan Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah: 1. Studi literature : merupakan studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku teks pendukung. 2. Studi bimbingan : diskusi dan konsultasi berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Departemen Teknik Elektro USU mengenai masalah-masalah yang timbul selama penulisan Tugas Akhir berlangsung. 3. Studi penelitian, merupakan studi untuk memperoleh data dari hasil percobaan.


I.5. Sistematika Penulisan Tugas Akhir ini disusun berdasarkan sistematika pembahasan sebagai berikut: BAB I

: PENDAHULUAN Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat penulisan, metode dan sistematika penulisan.

BAB II

TEORI Bab ini akan menjelaskan teori transformator secara umum, prinsip kerja, Inti, Kumparan (lilitan) trafo, Tangki, Bushing, minyak trafo, rangkaian ekivalen, rugi-rugi transformator, Temperatur trafo, sistem pendinginan trafo, Metode Percobaan Kenaikan Temperature.

BAB III

: RANGKAIAN DAN PERALATAN Bab ini berisikan tentang umum, objek pengujian, peralatan pengujian, Rangkaian pengujian.

BAB IV

: PENENTUAN

TEMPERATUR

AKHIR

TRAFO

DISTRIBUSI

DENGAN PERCOBAAN HUBUNG SINGKAT. Bab ini berisikan tentang prosedur pengujian, data hasil pengujian dan analisa data. BAB V

: KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan-kesimpulan yang didapat dari awal sampai selesainya tugas akhir, serta berisikan saran-saran untuk perbaikan di masa yang akan datang.


BAB II TEORI

II.1.Umum Transformator atau trafo adalah suatu peralatan listrik yang dapat memindahkan energi listrik atau memindahkan dan mengubah energi listrik bolak-balik dari satu level ke level tegangan yang lain melalui kinerja satu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti yang terbuat dari besi berlapis, dan dua buah kumparan yaitu kumparan perimer dan kumparan sekunder. Kedua kumparan ini tidak terhubung secara langsung. Satu-satunya hubungan antara kedua kumparan adalah fluks magnetic bersama yang terdapat dalam inti. Salah satu dari kedua kumparan transformator tadi dihubungkan ke sumber daya listrik bolak-balik dan kumparan kedua (serta ketiga jika ada) akan mensuplai daya ke beban. Kumparan transformator yang terhubung kesumber daya dinamakan kumparan primer sedangkan yang terhubung ke beban dinamakan kumparan sekunder, jika terdapat kumparan ketiga dianamakan kumparan tersier. Pemakaian transformator pada tenaga listrik adalah yang tidak bisa dihindarkan. Transformator yang sangat sederhana dan handal itu merupakan salah satu sebab penting bahwa arus bolak-balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik. Pada penyaluran tenaga listrik terjadi kerugian sebesar I2R watt, kerugian ini akan banyak berkurang apabila tegangan dinaikkan. Dengan demikian saluran-saluran tenaga listrik senantiasa mempergunakan tegangan yang tinggi.


Tegangan yang paling tinggi di Indonesia pada saat ini adalah 500 kv yaitu sama dengan 500.000 volt. Hal ini dilakukan terutama untuk mengurangi kerugian energi yang terjadi. Dan menaikkan tegangan listrik di pusat listrik dari tegangan generator yang biasanya berkisar antara 6-20 kv pada awal saluran transmisi, dan menurukannya pada ujung saluran itu ketegangan yang lebih rendah, dilakukan dengan transformator. Transformator yang dipakai pada jaringan tenaga listrik merupakan transformator tenaga. Disamping itu ada jenis – jenis transformator lain yang banyak dipergunakan, dan yang pada umumnya merupakan transformator yang jauh lebih kecil.Misalnya transformator yang dipakai dirumah tangga, yang dipakai pada lampu TL, pesawat radio, televise dan berbagai alat elektronika lainnya.

1.1. Defenisi Transformator Transformator adalah suatu peralatan lisrik elektromagnetik statis yang berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari satu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya, dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis, dimana perbandingan tegangan antara sisi primer dan sisi sekunder berbanding lurus dengan perbandingan perbandigan jumlah lilitan dan berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya.

1.2. Fungsi Transformator dalam Bidang Tenaga Listrik Fungsi transformator pada sistem tenaga listrik adalah hal yang tidak bisa dihindarkan. Transformator digunakan untuk menaikkan tegangan dari generator ke transmisi dan


kemudian diturunkan lagi di jaringan distribusi. Tujuan dinaikkannya tegangan transmisi adalah untuk menurunkan rugi-rugi ohmic pada transmisi.

II.2.Prinsip Kerja Transformator Prinsip kerja trnasformator adalah transformator terdiri atas dua kumparan (primer dan sekunder ) yang bersifat induktif, yang terpisah secara elektris namun berhubungan secara magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi rendah. Apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak – balik, karena kumparan tersebut membentuk jaringan tertutup mengalirlah arus primer, maka fluks bolak – balik muncul dalam inti (core) yang dilaminasi..Akibat adanya fluks dikumparan primer, maka di kumparan primer terjadi induksi (self induction) dan terjadi pula induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari kumparan primer ( Mutual induction) yang menyebabkan timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder, serta arus sekunder jika rangkaian sekunder dibebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan ( secara magnetis ). Tujuan utama menggunakan inti (core) pada transformator adalah untuk mengurangi reluktansi (tahanan magnetis) dari rangkaian magnetis. Sesuai dengan hokum Faraday maka ggl yang dihasilkan pada kumparan primer : dθ dt d (θ max sin ω t ) e1 = − N 1 dt e1 = − N 1ωθ max cos ω t ( tertinggal 90 o dari θ e1 = − N 1

(1)

Harga efektif ( rms ), E1 =

N 1 2τ f θ max = 4 , 44 N 1 f θ max 2

(2)


Pada rangkaian sekunder , Fluks (Φ ) bersama tadi juga menimbulkan , e2 = − N

2

dθ dt

e 2 = − N 2 ωθ

max

cos ω t

(3)

dan harga efektifnya : E2 = 4,44 N 2 fθ max

(4)

Karena kedua lilitan dipotong oleh fluksi yang sama, maka ggl yang diinduksikan dalam setiap lilit dari kedua lilitannya adalah sama. Maka tegangan setiap lilit dalam kedua lilitan berturut – turut adalah E1 / N1 dan E2 / N2, sehingga

E1 N1 = E2 N 2

(5)

Dengan mengabaikan tahanan dan adanya fluks bocor, maka

E1 V1 N1 = = =1/ a E2 V2 N2

(6)

1/a = Perbandingan transformasi. Dengan melihat pers.3, maka E1 dalam pers.2 sama dengan nilai rms V1 dari tegangan yang dikenakan.Maka,

θmaks =

V1 4,44 fN1

(7)


II.3.Bagian-Bagian Utama Transformator

3.1. Inti Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempeng-lempengan besi tipis berisolasi, untuk mengurangi panas ( sebagai rugi-rugi besi ) yang ditimbulkan oleh “eddy current”. Dalam bentuk tipe transformator konstruksi intinya terbuat dari besi yang berupa laminasi-laminasi. Menurut konstruksi intinya, maka ada dua jenis transformator yaitu : 1.

Transformator Tipe Inti ( Core Tipe ) Memiliki lilitan yang mengelilingi inti besi yang terlaminasi. Dalam tipe ini terlihat bahwa lilitan primer mengelilingi satu kaki inti, sedangkan lilitan sekunder mengelilingi kakai lainnya.

2.

Transformator Tipe Cangkang Memiliki lilitan yang mengelilingi inti yang berada ditengah-tengah.

3.2. Kumparan ( Lilitan ) Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain. Umumnya pada trafo terdapat kumparan primer dan sekunder. Bila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan / arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluksi yang menginduksikan tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban)


maka akan mengalir arus pada kumparan ini. Jadi kumparan sebagai alat transformasi tegangan dan arus. Bila ditinjau dari segi belitannya, maka jenis transformator adalah : a. Jenis Kosentris Yaitu susunan pada primer dan sekunder berupa silindris yang dibatasi berupa vernis atau kertas pelindung lain yang mengikuti bentuk silindris dan umumnya belitan tegangan rendah ditempatkan dekat inti. b. Jenis Berlapis Yaitu susunan masing-masing pada lengan ( limb) yang berbeda.

3.2.1. Fungsi Lilitan a. Lilitan Primer

: Lilitan yang dihubungkan dengan sumber listrik

b. Lilitan Sekunder

: Lilitan yang dihubungkan dengan ( rangkaian ) beban

c. Lilitan Tertier

: Lilitan yang digunakan untuk tujuan tertentu, Misalnya meredam harmonisa ke-tiga.

3.2.2. Isolasi Lilitan Isolasi lilitan merupakan tempat terlemah, jika dibandingkan dengan bagianbagian lainnya. Bahan isolasi akan berubah sifat karena kenaikan temperatur. Maka dengan itu bahan – bahan isolasi yang dipergunakan untuk mengisolasi belitan memenuhi persyaratan a. Kekuatan mekanis yang baik b. Kekuatan dielektris yang tinggi c. Tidak larut dalam minyak transformator.


Tabel 2.1. Suhu-Suhu Lebih Standart VDE 0532 Bagian Transformator

Lilitan ( 0C )

Kelas Isolasi

A

Ao

E

B

F

H

60

76

75

85

110

135

Minyak pada Lapisan

70

atas ( 0C )

Disamping itu, suhu-suhu lebih itu tidak pula boleh merusak isolasi ataupun sifat-sifat daripada besi-inti transformator. 3.3. Tangki Pada umumnya bagian-bagian trafo yang terendam minyak trafo berada (ditempatkan) dalam tangki. Untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator. 3.4. Bushing Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah bushing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki trafo. 3.5. Minyak Minyak transformator mempunyai fungsi gandengan yaitu sebagai bahan isolasi dan sebagai bahan pendingin transformator. Sebagai bahan isolasi, minyak akan mengisi ruang antara kumparan primer dan kumparan sekunder, sehingga tidak timbul breakdown antar kumparan tersebut. Sebagai bahan pendingin, minyak dipilih karena minyak dapat


mensirkulasikan panas secara baikdari inti kekumparan luar. Jadi minyak digunakan untuk merendam kumparan-kumparan dan inti besi transformator. Untuk itu minyak trafo harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : ¾ Kekuatan isolasi tinggi ¾ Penyalur panas yang baik, berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat. ¾ Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan menjadi lebih baik ¾ Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan. ¾ Tidak merusak bahan isolasi padat ¾ Sifat kimia yang stabil II. 4. Rangkaian Ekivalen Transformator Dalam inti transformator, tidak seluruh fliks ( φ ) yang dihasilkan oleh arus pemagnetan merupakan fluks bersama ( φ M ), sebagian darinya hanya mencakup kumparan primer ( φ 1 ) atau kumparan sekumder saja ( φ 2 ). Dalam model rangkaian ( rangkaian ekivalen ) yang dipakai untuk menganalisa kerja transformator, adanya fluks bocor φ 1 dan φ 2 ditunjukkan sebagai reaktansi X1 dan X2. Sedangkan rugi tahanan ditunjukkan r1 dan r2. Dengan demikian model rangkain dapat dituliskan seperti pada gambar berikut : I1

R1

I2' IO

X1

Iu V1

R2

X2

I2

IM RO

XO

E1

E2

N1

N2


ZL

V2

Gambar 2.1. Rangkaian Ekivalen Transformator Dari rangkaian diatas dapat dibuat vektor diagramnya sebagai berikut :

θ I1 Iu IO

I 1r 1 I2

E1

IM

I1 X 1

E2 V2

θ

I2

I 2X 2 I2 r 2

V1

Gambar 2.2. Diagram Fasor Transformator Dari model diatas dapat diketahui hubungan – hubungan penjumlahan vektor : V1 = E1 + I 1 R1 + I 1 X 1

(8)

E 2 = V2 + I 2 R2 + I 2 X 2

(9)

E1 / E 2 = N 1 / N 2 = a

atau E1 = aE 2

hingga, E1 = a (I 2 Z L + I 2 R2 + I 2 X 2 )

(10)

Karena, '

I 2 / I 2 = N 2 / N1 = 1 / a

atau I 2 = aI 2'

maka E1 = a 2 I 2' Z L + a 2 I 2' R2 + a 2 I 2' X 2

(11)

dan V1 = a 2 I 2' Z L + a 2 I 2' R2 + a 2 I 2' X 2 + I 1 R1 + I 1 X 1

(12)


Persamaan terakhir mengandung pengertian bahwa apabila parameter rangkaian sekunder dinyatakan dalam harga rangkaian primer, harganya perlu dikalikan dengan faktor a 2 . II. 5. Rugi-rugi Transformator

5.1. Rugi Tembaga ( Load Loses ) Rugi yang disebabkan arus beban yang mengalir pada kawat tembaga, dapat ditulis : PCu = I 2 .R

(13)

Karena arus beban berubah – ubah rugi tembaga juga tidak konstan. Atau rugi tembaga juga dapat ditulis : PCu = I 2 P .RP + I 2 S .RS ¾

Arus Primer ( Ip), Tahanan Kumparan Primer (Rp)

¾

Arus Sekunder (Is), Tahanan Kumparan Sekunder (Rs)

(14)

Rugi tembaga adalah rugi yang terjadi pada kumparan trafo baik pada sisi primer maupun sisi sekunder. Disebut rugi tembaga karena pada umumnya kumparan dibebani. Besarnya rugi tembaga I2R. Jadi rugi tembaga berbanding lurus dengan kuadrat arus (KVA)2. Dengan kata lain, rugi tembaga pada ½ beban penuh adalah ¼ dari rugi tembaga saat beban penuh. Nilai rugi-rugi tembaga dapat dicari dari percobaan hubung singkat. Rugi tembaga ini juga mengakibatkan panas.

5.2. Rugi Besi( No Load Loses ) 5.2.1. Rugi Hysteresis Rugi histeresis, yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak-balik pada inti besi, yang 1.6 dinyatakan sebagai : Ph = K h . f .Bmaks Watt

Kh

(15)

= Konsatnta


Bmaks = Fluks Maksimum ( weber ) Dalam trnasformator, inti besi ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya terusmenerus bolak-balik.Intensitas magnetic H baik dari n φ sampai maksimum yang sama tapi arahnya terbalik, turun lagi ke nol dan terus-menerus siklus ini terjadi secara berulang-ulang. Akibat Hysterisis adalah panas yang ditimbulkan dalam benda – benda feromagnetik yang mengalami jerat Hysterisis. Panas ini akibat semacam gesekan didalam daerah magnetik arahnya dibalik. Panas yang ditimbulkan persatuan volume pada tiap siklus berbanding lurus dengan luas jerat hysterisis (lingkar tertutup).

5.2.2. Rugi Eddy Current Rugi ‘arus eddy’ yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi, yang 2 dirumuskan sebagai : Pe = K e . f 2 Bmaks

(16)

Rugi arus eddy terjadi pada bahan penghantar yang diletakkan dalam medan yang berubah-ubah. Besarnya tergantung dari sifat bahan material, ukurannya dan juga frekuensi dari medan berubah-ubah. Arus bolak-balik dalam transformator menimbulkan fluks yang bolak-balik juga dalam inti. Inti dari besi juga bersifat menghantar dan tipa irisan, misalnya: orisan A-A dapat diumpamakan sebagai sejumlah sirkuit tertutup yang menghantar, yang satu dalam lainnya. Fluksi melalui sirkulasi arus pusar dalam seluruh volume inti tersebut. Arus pusar ini merugikan karena mengakibatkan energi terbuang sia-sia dalam bentuk panas dan sesuai hokum Lentz. Arus eddy cenderung melawan perubahan fluks yang menyebabkannya. Untuk mengurangi, inti trafo dibuat berlapis (terdiri dari lembaran besi tipis). Daya hambat listrik antara lapisan ( yang diisolasi satu sama lain ) membuat arus eddy terkurung


dalam lapisan. Tempuhannya menjadi lebih pendek sehingga daya hantarnya berkurang. Akibatnya arus Eddy dan efek panasnya menjadi minimum. II.6.Sistem Pendingin

Pada inti besi dan kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan akan merusak sistem isolasi yang terdapat pada transformator. Sehingga diperlukan suatu sistem pendingin untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebihan tersebut. Media yang digunakan dapat berupa udara/gas, minyak, air dan sebagainya. Transformator berdasarkan cara-cara pendinginannya dapat diklasifikasikan dalam beberapa macam system pendingin sebagai berikut : AN

: Pendingin alam (natural cooling) oleh sirkulasi udara tanpa alat-alat khusus. Inti dan kumparan trafo terbuka, tanpa minyak. Sistem pendingin ini digunakan untuk trafotrafo kecil dan bertegangan rendah. Misalnya trafo set-up dirumah.

AB

: Pendinginan oleh air (air blast) langsung yang dihasilkan oleh fan (kipas angin). Sistem ini juga tidak menggunakan minyak.

ON

: Pendinginan minyak (oil immerset) disertai pendinginan alam (natural cooling). Panas yang ditimbulkan oleh pada inti dan kumparan diteruskan melalui minyak kedinding trafo yang kemudian didinginkan oleh udara luar sekitarnya. Keuntungan dengan cara seperti ini adalah bahwa kotoran-kotoran (debu) semua uap air tidak masuk pada inti dan kumparan maupun minyak trafo. Sistem ini digunakan untuk trafo tenaga yang lebih dari 10 kVA.

OB

: Sistem ini sama dengan hembusan system ON yang dilengkapi dengan hembusan angin dari fan pada dinding trafo.


OFN : Pendinginan ini sama dengan system ON, tetapi untuk sirkulasi minyaknya melalui

radiator menggunakan satu cara. Pada system ini tidak ada fan. OFB : Adalah system OFN yang dilengkapi hembusan angin dari fan. Digunakan untuk

trafo-trafo berkapasitas besar. OF

: a. Sama dengan OFB, tetapi tanpa fan d. Minyak dialirkan keradiator oleh satu pompa e. Dinding luar radiator didinginkan oleh sirkulasi air sebagai pengganti fan.

Sistem campuran : Adalah gabungan dari beberapa system pendinginan. Misalnya ON/OB; ON/OFB; ON/OB/OFW; ON/OW/OFW. Sedangkan sirkulasi ( pengaliran ) dapat berjalan dengan alamiah ( natural), atau dengan cara paksaan /tekanan. Pada cara alamiah, pengaliran terjadi sebagai akibat adanya perbedaan suhu medis, dan untuk mempercepat perpindahan panas dari media tersebut ke udara luar diperlukan bidang perpindahan panas yang lebih luas antara media dengan cara melengkapi transformator dengan sirip-sirip (radiator). Bila diinginkan perpindahan panas yang lebih cepat lagi, cara alamiah tersebut dapat dilengkapi dengan peralatan untuk mempercepat sirkulasi media pendingin dengan pompa-pompa sirkulasi minyak, udara dan air. II.7.Temperatur Transformator

Pemanasan yang terjadi pada sebuah transformator adalah berasal dari rugi-rugi besi dan tembaga. Panas yang menyebabkan pertambahan temperatur transformator, panas ini diteruskan

pada

minyak

yang

dibawa

ke

tangki

untuk

disebarkan

ke

udara

sekeliling.Kenaikan temperatur akan terus berlanjut jika panas yang diterima tidak sebanding dengan pendinginannya. Minyak transformator didalam bak transformator tidak mempunyai suhu yang sama, akan tetapi di sebelah bawah adalah yang terdingin, sedangkan suhu tertinggi


disekitar sisi atas dari kumparan tembaga. Sebuah transformator, setelah dibebani akan mengalami suhu akhirnya, dan suhu itu akan dicapainya setelah beberapa waktu lampau. Suhu lebih pada lilitan pada umumnya ditentukan dengan pengukuran – pengukuran tahanan , dengan menggunakan rumus yang dipakai VDE-0532 sebagai berikut :

θ=

R p − Rd Rd

(235 0 C + t d ) + t d − t m

(17)

Dimana : o

C

td = Suhu dari lilitan dalam keadaan dingin

o

C

tm = Suhu dari minyak transformator

o

C

θ

= Suhu lebih rata – rata lilitan

Rd = Tahanan dari lilitan dalam keadaan dingin pada suhu td Rp = Tahanan dari lilitan dalam keadaan panas Pada transformator – transformator minyak suhu td dianggap sama dengan suhu minyak lapisan atas sewaktu dingin. Transformator harus sekurang-kurangnya 8 jam tidak bekerja. Suhu minyak diukur dengan thermometer. Pengukuran tahanan R dilakukan dengan pengukuran arus searah dengan jembatan biasa. Pengukuran tahanan panas Rp dialakukan secepatnya setelah pembebanan tertentu. Oleh karena hal ini akan memerlukan waktu, maka suhu akan sebentar menurun, sehingga nilai Rp hanya dapat diperoleh dengan ekstrapolasi.

R RP

Δ R

Δ R1 1

ΔR

ΔR2

2

ΔR3

Δ R

Δ T

Δ T

Δ T

3

Δ T

w a k tu


Pengukuran tiap nilai R dilakukan dengan jarak – jarak waktu AT yang senantiasa sama. Gambar 2.3. Grafik Ektrapolasi Tahanan terhadap Waktu 7.1. Batas Temperatur Batas untuk sebuah temperatur sebuah transformator tidak bisa dipungkiri dengan menentukan material-material yang digunakan pabrik untuk sebagai isolasi. Sejak itu sebagian besar untuk isolasi yang digunakan dalam kumparan adalah material organis dan material serbuk dalam alam, seperti kertas kraf, kertas manila, pressboard, dan lain sebagainya. NEMA ( National Electrical Manufactures Assosiation ) dan ANSI ( American National Standarts institute ) mempunyai standart untuk type transformator menetapkan kenaikan temperatur maksimum dari kumparan untuk bermacam-macam isolasi dibagi dalam tingkatan kelas-kelas adalah sbb : Tabel 2.2. Kelas – Kelas Isolasi Standart VDE 0532 1

2

3

4

5 Suhu-tetap tertinggi di

Nr

Klas

Bahan Isolasi

Pengolahan tempat terpanas

1

2

A

Ao

Bahan-bahan organis Seperti

Diolah dengan bahan

sutera dan kertas.

pengikat organis

Bahan-bahan organis Seperti Direndam dalam minyak

100 0C

115 0C

sutera dan kertas. Kertas lak, kertas tebal dan

3

Tidak direndam

E 4

sebagainya Kertas

120 0C

Direndam / diolah dengan


lak damar buatan

5

Direndam / diolah dengan

B

130 0C

lak damar buatan Direndam/diolah dengan Bahan-bahan organis seperti

6

F

silikon-silikon, yang diolah asbest, bahan-gelas, bahan-

155 0C

dengan bahan-bahan buatan bahan mineral serupa organis

7

Direndam/diolah dengan

H

180 0C

silikon-silikon murni. Poeselen, bahan-bahan gelas,

8

C

kwartz, dan bahan-bahan

Hanya dibatasi

Tidak direndam atau diolah

oleh tahanan isolasi

serupa tahan api.

listrik

Temperatur ambient, Sebenarnya temperatur transformator adalah penjumlahan dari temperatur ambient dan kenaikan temperatur, ini nyata bahwa temperatur ambient sangat besar menentukan beban yang layak dibawah perbaikan. Tempertur ambien adalah merupakan faktor penting dalam menentukan kemampuan sebuah transformator.Bagaimanapun, temperatur ambient dapat diukur seperti pada ambient dapat digunakan dalam penentuan dari pengujian panas temperatur kumparan dan kemampuan beban dari transformator. Rata-rata temperatur ambient untuk sampul dari waktu tidak melebihi 24 jam

dengan

temperatur maksimum tidak lebih dari 10 C terbesar dan rata-ratanya untuk udara dan 5 C untuk air. Tabel dibawah akan menunjukkan peningkatan dan penurunan dalam batas beban untuk lainnya dan kira-kira mengeluarkan ambient 30 C untuk udara dan 25 C untuk air.


Tabel 2.3. Loading On Basis Of Ambient Temperatur Percent Of Rated Kva

Type Of Cooling

Decrease Load For

Increase Load For

Each Degree C

Each Degree C

Higher temperature

Lower temperature

Self-cooled

OA

1.5

1.0

Water-cooled

OW

1.5

1.0

Forced-air-cooled

OA/FA, OA/FA/FA

1.0

0.75

Forced-oil-cooled

FOA,FOW or OA/FOA.FOA

1.0

0.75

II.8.Metode Percobaan Kenaikan Temperatur 8.1. Percobaan Short circuit ( Hubung Singkat )

Secara umum metode ini adalah sebagai berikut : Suatu kumparan dari transformator yang dihubung singkat dan tegangan digunakan pada kumparan lain. Nilai daya masukan adalah sama dengan total rugi-rugi beban penuh dari transformator sampai temperatur sesuai untuk melanjutkan beban penuh, yang merupakan kebutuhan utama dari semua untuk mengukur rugi-rugi besi dan tembaga. Pengukuran diambil dengan temperatur ambient transformator. Sebelum pengujian dihitung juga arus untuk menghindari kelebihan arus dalam percobaan.


•

Permulaan dari pengujian Arus Normal x

•

rugibesi + rugi..tembaga.. panas rugi..tembaga..dingin

(18)

Akhir pengujian Arus Normal x 1 +

rugi..besi rugi..tembaga.. panas

(19)

Umumnya terlihat pengujian ini harus sesuai ketika perbandingan rugi tembaga libih tinggi daripada rugi besi, dan sebaliknya ketidaksamaan dibutuhkan ketika hubungan transformator mempunyai rugi-rugi besi tinggi secara relative. Pengujian ekivalen tidak dipakai ketika ratio dari rugi tembaga dan rugi besi adalah tidak sebanyak dua berbanding satu. Untuk perbandingan ratio bawah menyebutkan rangkaian terbuka ( open circuit ) lebih baik. S u pp ly te rm in al

Supply terminal

A A

W

W

V V

A1

A2 Tegangan tinggi

Terhubung singkat

B

A T eg an ga n ting gi

T e rh u b un g sin gka t


C

Gbr.2.4.a.Rangkaian ekivalen 1 Phasa

Gbr.2.4. b.Rangkaian ekivalen 3 Phasa

Transformator 1 Phasa, Pada tegangan rendah kumparan dihubung singkat dan kumparan tegangan tinggi dihubungkan ke suplai satu phasa dengan terhubung ammeter, voltmeter, dan wattmeter dalam rangkaian.Seperti pada gambar a , arus dalam kumparan tegangan tinggi biasanya sampai daya masukan adalah sama dengan penjumlahan dari rugirugi tembaga panas dan rugi-rugi besi. Arus lebih adalah kelebihan dalam arus beban penuh, dan tegangan silang phasa adalah tertinggi dimana tegangan impedansi dalam urutan mengimbangi masukan dari rugi besi dengan rugi tembaga.

Transformator 3 Phasa, Pada gambar b diatas terlihat transformator yang siap untuk pengujian terhubung Bintang ( Y ) / Bintang ( Y ), kumparan tegangan tinggi transformator dihubungkan pada tegangan rendah suplai 3 (tiga) phasa, dan kumparan tegangan rendah dihunbung singkat. Hubungan disuplai phasa A dan C dan bermacam –macam alat terhubung saklar dua kutub digunakan untuk menutup dan membuka tiap phasa yang sesuai hubungannya. Ammeter, wattmeter coil arus dihubung seri pada phasa, voltmeter dan wattmeter coil tegangan dihubungkan diantara phasa sama dan phasa B. Suplai tiga phasa saklar adalah tertutup dan saklar dua kutup tertutup di phasa A, hubungan A dibuka.Tegangan suplai dimasukkan sampai arus yang terbaca oleh ammeter adalah sedikit kelebihan dalam keadaan beban penuh.Pembacaan wattmeter dicatat, selanjutnya hubungan pasangan A ditutup dan saklar dua kutub diubah ke phasa C, hubungan dalam phasa dibuka pembacaan wattmeter dicatat lagi. Proses ini dilakukan sampai berulang-ulang, secara aljabar penjumlahan dari dua wattmeter yang dibaca adalah sama dengan penjumlahan dari rugi-rugi besi dan kumparan panas.


8.2. Percobaan Back to Back

Supply Term inal Satu Phasa

Supply Terminal

V

V

LV

LV

Transformator B

LV

A

Transform ator B

A

HV

HV

HV Transformator A

Transform ator A

Auxiliary Transformer LV

LV

Gambar 2.5. a. Rangkaian trafo 1 Phasa Back to Back


3 Phasa Supply Terminal



V

HV Auxliary Transformator

c

b

V

LV

a

LV

a

b

c

Transformator B

a

b

c

Transformator B HV

HV

LV

A

A

HV

c

b

HV

a Transformator A

c

b

a

Transformator A LV

LV

Gambar 2.5. b. Rangkaian trafo 3 Phasa Back to Back Dalam pengujian back to back ini, transformator dibangkitkan tegangan normal dan arus beban penuh disirkulasi dengan auxilary transformator. Transformator 1Phasa, Seperti pada gambar a. diatas metode ini dihubungkan dari transformator satu phasa. Transformator (memerlukan dua inisial ) tempatnya tidak kurang dari 1 m tersendiri dengan sisi tegangan tinggi berdekatan. Kumparan tegangan tinggi dihubungkan setelah ammeter ditempatkan. Tegangan rendah dari satu transformator dihubungkan kesuplai kumparan satu phasa, yang lainnya dihubungkan parallel. Tetapi kumparan tegangan rendah auxiliary transformator salah satu dari sumber yang pantas


dimasukkan kedalam rangkaian. Kumparan tegangan tinggi dari auxiliary transformator salah satu suplainya tersendiri seperti pada gambar atau ditempat parallel melewati yang lain dengan tahanan berubah-ubah dalam hubungan seri. Tegangan rendah keadaan normal frekuensi sebenarnya dipakai untuk kumparan tegangan rendah dalam hubungan parallel dan suplai tegangan ke kumparan tegangan tinggi dari auxiliary transformator sampai ke ammeter dalam pengukuran tegangan tinggi dari transformator dibawah pengujian dibaca dan arus normal beban penuh. Jika tahanan berubahubah terhubung digunakan auxiliary transformator, resistannya adalah biasa sampai ammeter dalam pengujian tegangan tinggi dari transformator dibawah pengujian menunjukkan keadaan normal tegangan tinggi arus beban penuh. Seabagai catatan dalam metode ini tanpa wattmeter digunakan, sebenarnya dalam kondisi beban penuh. Exitasi normal dan arus beban penuh yang dibenarkan dan rugi-rugi tembaga serta rugi-rugi besi, oleh karena itu tidak membutuhkan pengukuran selama pengujian di metode ini. Mesin mensuplai kumparan tegangan rendah dan hubungan parallel harus mampu memberikan keadaan normal tegangan rendah, tegangan dari transformator setelah pengujian dan dua kali tanpa arus beban yang merupakan suplai rangkaian rugi-rugi besi. Kumparan tegangan dari auxiliary transformator harus munsupali dua kali tegangan impedansi dari transformator setelah pengujian. Keadaan normal tegangan rendah arus beban penuh dan ketika metode seperti gambar diatas digunakan, mesin mensuplai auxiliary transformator harus mampu memberikan tegangan sama ke ratio transformasi dari auxiliary transformator setelah pengujian. Arus sama pada tegangan rendah dari transformator setelah pengujian dibagi dengan ratio transformasi dari auxiliary transformator. Rangkaian ini mensuplai rugi-rugi tembaga setelah pengujian.


8.3. Percobaan Delta / Delta S u p p ly te r m in a l 3 p h a s a

V

T e g a n g a n

T e g a n g a n

V

tin g g i

re n d a h

A

S u p p ly te r m in a l 1 p h a s a

Gambar 2.6. Rangkaian Percobaan Trafo 3 Phasa Delta / Delta

Metode pengujian ini, terhubung delta/delta dapat dipakai pada satu sampai tiga phasa transformator dimana satu phasa dapat dihubungkan dengan kelompok tiga phasa. Ganbar c memperlihatkan dengan diagram sering kali dikerjakan. Kumparan tegangan rendah dihubungkan dalam delta tertutup, disuplai dari sumber tiga phasa. Kumparan tegangan tinggi dihubungkan dalam delta terbuka dan dihubungkan ammeter. Voltmeter dihubungkan diantara phasa rangkaian tegangan rendah. Tegangan tiga phasa dengan frekuensi sebenarnya digunakan untuk kumparan tegangan rendah dan biasa sampai sama dengan keadaan normal


tegangan rendah. Arus satu phasa disuplai terpisah ke kumparan tegangan tinggi dan biasa sampai keadaan normal tegangan tinggi arus beban penuh. Metode ini mungkin digunakan dalam hubungan normal transformator. Sementara hubungan dibuat jika kebutuhan tegangan dan arus wajib setelah pengujian untuk bermacammacam keadaan normal antara phasa dihubung dan memberikan tabel sebagai berikut :

Tabel 2.4

Keadaan Normal Antar Phasa Hubungan Tegangan Rendah Hubungan Tegangan Rendah

Aplikasi tegangan atau arus Delta

Star

Aplikasi Tegangan pada teg.rendah

V

V/ 3

Aplikasi Arus pada teg.rendah

Io

V= Tegangan line normal

Tabel 2.5

Io x

Io

3

= Arus Normal tanpa beban

Keadaan Normal Antar Phasa Hubungan Tegangan Tingg Hubungan Tegangan Tinggi

Aplikasi tegangan atau arus Aplikasi Tegangan pada teg.rendah Aplikasi Arus pada teg.rendah

Delta

Star

V2 x 3

V2 x 3

Io /

V2 = Tegangan Impedansi pada sisi tegangan tinggi

3

I

Io

= Arus Normal line.


8.4. Percobaan Open Circuit

Kadang-kadang mungkin terjadi transformator mempunyai rugi-rugi besi tinggi dibandingkan dengan rugi rugi tembaga ketika ratio dari rugi tembaga ke rugi besi adalah turun, secara umumnya tak mungkin mengadakan pengujian kenaikan temperatur dengan metode hubung singkat. Daya masukan dalam metode ini wajib mengharuskan arus dalam kumparan setelah sisi transformator disuplai jadi terlalu banyak kepadatan arus tinggi di daerah tersebut. Dalam kasus ini mungkin pada pengujian transformator rangkaian terbuka rugi-rugi normal tidak teratur dalam rangkaian besi. Jika disuplai sebuah frekuensi sekali batas keadaan normal frekuensi dari transformator dapat dihindarkan. Sebuah kondisi mungkin didapat untuk total rugi-rugi yang tidak teratur sebuah pengujian tegangan dan arus diperoleh dilingkungan normal batas tegangan dan arus dari transformator. Bagaimanapun, jika suplai frekuensi rendah tidak dapat dihindarkan, transformator mungkin bekerja batas normal frekuensi dengan suplai tegangan besar dengan batas tegangan normal. Seperti itu nilai daritotal rugi-rugi tidak teratur dalam rangkaian besi Mengambil variasi rugi besi kwadrat dari tegangan, tegangan wajib turun dalam kondisi ini memberikan rumus :

Normal Voltage 1 +

1.2 xcold .cope.loss normal.iron.loss

(20)

Tiap sisi dari transformator mungkin disuplai menurut mana yang lebih tepat. Metode ini dapat diaplikasi dua yakni satu phasa dan banyak phasa transformator.


Supply terminal 1 phasa

Supply terminal 3 phasa

A V

V

Tegangan tinggi

Tegangan rendah

Gambar Rangkaian Delta / Delta

Gambar 2.7. Rangkaian Trafo 3 Phasa Percobaan Open Circuit


BAB III RANGKAIAN DAN PERALATAN

3.1. Umum

Pada bab sebelumnya telah dijelaskan bahwa trafo merupakan alat listrik statis yang dipergunakan untuk memindahkan dan mengubah energi arus bolak-balik. Didalam transformator itu sendiri terdiri dari dua kumparan yakni kumparan primer (tegangan tinggi) dan kumparan sekunder (tegangan rendah). Akibat dari pembebanan akan menyebabkan transformator akan menjadi panas dan apabila panas tersebut tidak dapat dikontrol akan menyebabkan kumparan transformator terbakar ataupun rusak. Pengujian ini bertujuan untuk menggambarkan karakteristik dan mengetahui panas yang ditimbulkan pembebanan terhadap kumparan sekunder, sehingga kita dapat memperoleh temperatur pada minyak dan kumparan trafo dengan beberapa kali pengujian. Pengujian ini dilakuakan dengan metode hubung singkat, suhu minyak diukur dengan thermometer, pengukuran tahanan R dilakukan dengan pengukuran arus searah dengan jembatan whaetstone dan pengukuran tahanan panas Rp dilakukan secepatnya setelah pembebanan tertentu. Oleh karena itu kita memerlukan waktu untuk melakukan pengujian ini karena suhu akan menurun sehingga nilai tahanan panas kita peroleh secara ekstrapolasi. Dengan didapatnya temperatur akhir transformator akan sangat berperanan penting untuk melakukan kontrol pada saat transformator kita pergunakan.


3.2. Objek Pengujian

Objek pengujian yang digunakan dalam percobaan ini adalah transformator, dengan percobaan hubung singkat untuk menguji kedua kumparan pada transformator. Transformator yang diuji dalam percobaan dengan spesifikasi sebagai berikut :

Trafo 1 φ 50 kVA (csp)

Frekuensi

: 50 Hz

Arus Nominal : 4,33 Amp Belitan

: Tegangan Tinggi (HV) = 11547 V Tegangan Rendah (LV) = 231 / 460 V 216,4 Amp

Hubungan

: Izo

Trafo 3 φ 250 kVA 20 kV

Frekuensi

: 50 Hz

Arus Nominal : 7,2 Amp Belitan

: Teg.Tinggi (HV) = 20 kV ± 2 x 5% ; Teg.Rendah (LV) = 231 / 400 V 360,8 Amp

Hubungan

: DYw5


3.3. Peralatan Pengujian

Dalam melakukan pengujian / percobaan ini digunakan peralatan – peralatan yang tersedia di laboratorium PT.Morawa Elektrik Transbuana, Jl.Perniagaan Baru 45 D Medan. Peralatan-peralatan tersebut adalah : 1. Transformator 1 φ dan 3 φ

1 buah

2. Amper meter

3 buah

3. Watt meter

1 buah

4. Volt meter

1 buah

5. Thermometer

6 buah

6. Jembatan Wheat stone

2 buah

7. Stop watch

1 buah

8. Kabel penghubung

seperlunya

9. Kopel ( plat tembaga)

1 buah

3.4. Rangkaian Pengujian

Gambar 3.1. a.Rangkaian Percobaan Trafo 1 Phasa


Kopel Plat Tembaga (alat penghubung singkat )

Kumparan sisi Sekunder (Tegangan Rendah)

Vsc

Is Kumparan sisi Primer (Tegangan Tinggi)

Ip

S u p p ly te r m in a l

A

W

V A

A

1

2

T e g a n g a n tin g g i

T e g a n g a n re n d a h T e r h u b u n g s in g k a t

Gambar 3.1. b.Rangkaian Ekivalen Percobaan Trafo 1 Phasa

a

Kumparan sisi Primer (Tegangan Tinggi)

Kumparan sisi Sekunder (Tegangan Rendah)

B

b

C

c

Gambar 3.2. a. Rangkaian Percobaan Trafo 3 Phasa


Kopel Plat Tembaga (alat penghubung singkat )

SUPPLY

A

S u p p ly te rm in a l

A W

V A

B

C T e g a n g a n tin g g i

T e g a n g a n re n d a h T e rh u b u n g s in g k a t

Gambar 3.2. b. Rangkaian Ekivalent Percobaan Trafo 3 Phasa

Sebagai catatan, pengukuran untuk rugi-rugi inti dan rugi-rugi tembaga pada Transformator 1 φ dan 3 φ dilakukan saat beban nol atau tidak dalam keadaan terhubung singkat.


BAB IV PENENTUAN TEMPERATUR AKHIR SEBUAH TRAFO DISTRIBUSI DENGAN PERCOBAAN HUBUNG SINGKAT

4.1. Prosedur Pengujian

Prosedur percobaan adalah sebagai berikut : 1. Rangkaian dibuat seperti gambar 3.1 dan gambar 3.2 pada bab III. 2. Pengujian beban nol, untuk mengetahui rugi-rugi inti dan tembaga. Dilakukan dengan cara, untuk rugi inti supply diberikan 400 V ( sesuai name plate trafo ) dari sisi sekunder dan untuk rugi-rugi tembaga suplly diberikan dari sisi primer 20 KV ( sesuai name plate trafo ). Rugi-rugi yang didapat, dicatat. 3. Ukur tahanan kumparan primer dan sekunder sebelum dibebani dengan sumber dc. 4. Sebelum pengujian, letakkan thermometer 6 (enam) buah yakni, 3 buah untuk suhu ruang ; 2 buah untuk body ; 1 buah untuk minyak. 5. Sisi primer atau tegangan rendah dihubung singkat dengan kopel tembaga. 6. Tegangan pada sisi primer atau tegangan tinggi dihubungkan, secara perlahan-lahan tegangan dinaikkan sampai arus hubung singkat mencapai nominal. 7. Suplly rangkaian sampai dengan total rugi – rugi primer dan sekunder (1 φ = 725 watt dan 3 φ = 3699 watt ). 8. Kondisi langkah 7 dipertahankan samapai suhu trafo jenuh ( untuk mengetahui suhu trafo jenuhkenaikan suhu minyak tidak berubah minimal 1º ). 9. Setelah transformator jenuh, diturunkan sesuai arus nominalnya ( sesuai dengan trafo yang diuji). Dipertahankan selama 1 jam.


10. Catat temperatur (suhu) minyak, suhu ruang, suhu body radiator. 11. Lakukan langkah percobaan 1-10 untuk mendapatkan kalibrasi paling akurat. Dalam pengujian ini dilakukan selama 15 jam. 12. Arus di off, untuk mengukur tahanan primer dan sekunder dengan alat ukur jembatan wheat stone. 13. Catat tahanan primer dan sekunder dengan penurunan waktu setiap ½ menit. 14. Dengan data yang didapat, maka temperatur akhir dari kumparan primer dan sekunder transformator akan diperoleh.

4.2. Data Hasil Percobaan

Data Hasil Percobaan Transformator 1 φ

Tabel 4.1.

Temperatur minyak, suhu ruang, Radiator Isc = In = 4,33 Amper Waktu Percobaan ( Jam )

Temperatur Percobaan Temperatur Minyak (oC)

t1

t2

t3

o

o

o

( C)

( C)

( C)

Temperatur

Kenaikan

Temperatur

Rata-rata

temperatur

Radiator ( o C )

Sekitar

minyak

Atas

(oC)

(oC)

Tengah

0

30

28

28

28

30

28

28

2

1

46.5

27.5

27.5

27.5

37.5

31

27.5

19

2

52

27.5

27.5

27.5

41

33.5

27.5

24.5

3

58

27.5

27

27

43

36

27.16

30.84

4

61.5

27

26.5

27

43

37.5

26.83

34.67

5

64

26.5

26

26.5

45.5

38

26.33

37.67


6

66.5

26

26

26.5

45

39

26.16

40.34

7

68

25.5

26

26

46

41

25.83

42.17

8

69

25

25.5

25.5

46.5

42

25.33

43.67

9

69

25

25

25.5

46

42

25.16

43.84

10

69.5

25

25

25

47

42

25

44.5

11

70

25

25

25

46

43

25

45

12

70

25

25

25.5

48

42

25.16

44.83

13

70.5

26.5

26.5

26.5

50

43

26.5

44

14

72

29.5

28.5

29

51

45

28.66

43.33

30.5

41

Input reduce to rated current of 15

71.5

30.5

30.5

30.5

52

45

Shut down

Ket : t1 = t2 = t3 = Temperatur ruang pada saat percobaan


Tabel 4.2. RESISTANCES ( Tahanan) Transformator 1 φ H.V. between terminal Cold

L.V. between terminal

at

Cold

C

at

C

Hot

15868

˝ affter

2

min

Hot

0,024250

˝ affter

2

min

Hot

15810

˝ affter

2.5 min

Hot

0,024220

˝ affter

2.5 min

Hot

15778

˝ affter

3

min

Hot

0,024187

˝ affter

3

Hot

15759

˝ affter

3.5

min

Hot

0,024160

˝ affter

3.5 min

Hot

15737

˝ affter

4

min

Hot

0,024139

˝ affter

4

Hot

15719

˝ affter

4.5

min

Hot

0,024107

˝ affter

4.5 min

Hot

15699

˝ affter

5

min

Hot

0,024074

˝ affter

5

Hot

15689

˝ affter

5.5

min

Hot

0,024046

˝ affter

5.5 min

Hot

15 672

˝ affter

6

min

Hot

0,024022

˝ affter

6

min

Hot

15657

˝ affter

6.5

min

Hot

0,024004

˝ affter

6.5

min

Hot

15642

˝ affter

7

min

Hot

0,02398

˝ affter

7

min

Hot

15626

˝ affter

7.5

min

Hot

0,023958

˝ affter

7.5 min

Hot

15612

˝ affter

8

min

Hot

0,023939

˝ affter

8

Hot

15601

˝ affter

8.5

min

Hot

0,023917

˝ affter

8.5 min

Hot

15587

˝ affter

9

min

Hot

0,023901

˝ affter

9


min

min

min

min

min

15900 15868

15850 15810

15800 Tahanan ( Ohm )

15778 15759

15750

15737 15719

15700

15699 15689 15672 15657 15642 15626 15612 15601 15587

15650

15600

15550 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 Waktu ( menit )

Gambar 4.1. Grafik R ( Tahanan ) Fungsi Waktu (menit) Tegangan Primer Trafo 1 Phasa


0,0243

0,02425

0,02425 0,02422

0,0242 0,024187 0,02416

Tahanan ( Ohm )

0,02415

0,024139 0,024107

0,0241

0,024074 0,02405

0,024046 0,024022 0,024004

0,024

0,02398 0,023958 0,023939

0,02395

0,023917 0,023901

0,0239

0,02385 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Waktu ( menit )

Gambar 4.2. Grafik R ( Tahanan ) Fungsi Waktu (menit) Tegangan Sekunder Trafo 1 Phasa


Data Hasil Percobaan Transformator 3 φ Temperatur minyak, suhu ruang, Radiator Isc = In = 7,2 Amper

Tabel 4.3.

Waktu Percobaan ( Jam )

Temperatur Percobaan Temperatur Minyak (oC)

t1

t2

t3

( oC )

( oC )

( oC )

Temperatur

Kenaikan

Rata-rata

temperatur

Radiator ( C )

Sekitar

minyak

Atas

(oC)

(oC)

Temperatur o

Tengah

0

30

29

28.5

29

29

28.5

28.83

1.17

1

58

27.5

27.5

28

46

32

27.66

30.34

2

63

27

27

27.5

50

33

27.16

35.84

3

65

27

27

27

51.5

34.5

27

38

4

65.5

27

27

27

49.5

35

27

38.5

5

67

26.5

26.5

21.5

50

36

26.5

40.5

6

68

27

27

26.5

52

35

26.83

41.17

7

68

26.5

26.5

26.5

53

35

26.5

41.5

8

68

28

26.5

26.5

52

35

26.33

41.67

9

68.5

26

26.5

26.5

51.5

34

26.33

42.17

10

69

25.5

26

26

52

34.5

25.83

43.17

11

69

25.5

26

26

52.5

34.5

25.83

43.16

12

69

26

26

26.5

52.5

34

26.16

42.84

13

69.5

27

27

27.5

53

35

27.16

42.33

14

71

29

29

29

54

36

29

42

31

39

Input reduced to rated current of 15

70

31

31

31

54

37


Shut down

Tabel 4.4. RESISTANCES ( Tahanan) Transformator 3 φ H.V. between terminal

L.V. between terminal


Cold

at

C

Cold

at

C

Hot

15850

˝ affter

1

min

Hot

0,0072441

˝ affter

1.5 min

Hot

15815

˝ affter

1.5

min

Hot

0,0072184

˝ affter

2

Hot

15780

˝ affter

2

min

Hot

0,0072947

˝ affter

2.5 min

Hot

15754

˝ affter

2.5

min

Hot

0,0072738

˝ affter

3

Hot

15727

˝ affter

3

min

Hot

0,0071542

˝ affter

3.5 min

Hot

15697

˝ affter

3.5

min

Hot

0,0071372

˝ affter

4

Hot

15669

˝ affter

4

min

Hot

0,0071208

˝ affter

4.5 min

Hot

15645

˝ affter

4.5

min

Hot

0,0071051

˝ affter

5

Hot

15620

˝ affter

5

min

Hot

0,0070960

˝ affter

5.5 min

Hot

15594

˝ affter

5.5

min

Hot

0,0070764

˝ affter

6

Hot

15572

˝ affter

6

min

Hot

0,0076033

˝ affter

6.5 min

Hot

15545

˝ affter

6.5

min

Hot

0,0070510

˝ affter

7

Hot

15523

˝ affter

7

min

Hot

0,0070410

˝ affter

7.5 min

Hot

15505

˝ affter

7.5

min

Hot

0,0070298

˝ affter

8

Hot

15482

˝ affter

8

min

Hot

0,0070203

˝ affter

8.5 min

Hot

15463

˝ affter

8.5

min

Hot

0,0070095

˝ affter

9

Hot

15443

˝ affter

9.5

min

Hot

0,0070015

˝ affter

9.5 min

Hot

15423 ˝ affter

10

min

Hot

0,0069932

˝ affter

10

15,9

Senovandy A. L. Tobing : Penentuan Temperatur Akhir Trafo Distribusi Dengan Percobaan Hubung Singkat, 2008. 51 USU Repository © 2009 15,85 15,85 15,815

15,8 15,78

min

min

min

min

min

min

min

min

min

Gambar 4.3. Grafik R ( Tahanan ) Fungsi Waktu (menit) Tegangan Primer Trafo 3 Phasa

0,0073

Senovandy A. L. Tobing : Penentuan Temperatur Akhir Trafo Distribusi Dengan Percobaan Hubung Singkat, 2008. 52 USU Repository © 2009 0,00725 0,007241 0,0072184 )

0,0072

0,0071947

Gambar 4.4. Grafik R ( Tahanan ) Fungsi Waktu (menit) Tegangan Sekunder Trafo 3 Phasa

4.3. ANALISA DATA

1. Perhitungan masing – masing temperatur ambient pada transaformator 1 φ dan 3 φ Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut : Senovandy A. L. Tobing : Penentuan Temperatur Akhir Trafo Distribusi Dengan Percobaan Hubung Singkat, 2008. 53 USU Repository © 2009

Temperatur ambient rata-rata =

t1 + t 2 + t 3 ; dimana 3

t1, t2, t3 = temperatur suhu sekitar ( oC )

A.Untuk transformator 1 φ

1) t1 = 28 ; t2 = 28 ; t3 = 28 Temperatur Ambient rata-rata =

28 + 28 + 28 = 28 oC 3

2) t1 = 27,5 ; t2 = 27,5 ; t3 = 27,5 Temperatur Ambient rata-rata =

27,5 + 27,5 + 27,5 = 27,5 oC 3


27,5 + 27,5 + 27,5 = 27,5 oC 3

4) t1 = 27 ; t2 = 26.5 ; t3 = 27 Temperatur Ambient rata-rata =

27 + 26,5 + 27 = 26,83 oC 3

5) t1 = 26,5 ; t2 = 26 ; t3 = 26,5 Temperatur Ambient rata-rata =

26,5 + 26 + 26,5 = 26,33 oC 3

6) t1 = 26 ; t2 = 26 ; t3 = 26,5 Temperatur Ambient rata-rata =

26 + 26 + 26,5 = 26,16 oC 3

7) t1 = 25,5 ; t2 = 26 ; t3 = 26 Temperatur Ambient rata-rata =

25,5 + 26 + 26 = 25,83 oC 3

8) t1 = 25 ; t2 = 25,5 ; t3 = 25,5


Temperatur Ambient rata-rata =

25 + 25,5 + 25,5 = 25,33 oC 3


25 + 25 + 25,5 = 25,16 oC 3


25 + 25 + 25 = 25 oC 3


25 + 25 + 25 = 25 oC 3


25 + 25 + 25,5 = 25,16 oC 3


26,5 + 26,5 + 26,5 = 26,5 oC 3

14) t1 = 29,5 ; t2 = 28,5 ; t3 = 29 Temperatur Ambient rata-rata =

29,5 + 28,5 + 29 = 28,66 oC 3

15) t1 = 30.5 ; t2 = 30.5 ; t3 = 30.5 Temperatur Ambient rata-rata =

30,5 + 30,5 + 30,5 = 30,5 oC 3


35 30,5

30 28,66

Temperatur Rata-rata Ambien

28

27,5

27,5

27,16

26,83

26,33

25

26,16

26,5

25,83

25,33

25,16

25

25,16

25

20 15 10 5 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Waktu Percobaan ( Jam )

Gambar 4.5. Grafik Temperatur Ambient rata-rata ( oC ) Trafo 1 Phasa

B.Untuk transformator 3 φ


15

16

1) t1 = 29 ; t2 = 28,5 t3 = 29 Temperatur Ambient rata-rata =

29 + 28,5 + 29 = 28,83 oC 3

2) t1 = 27,5 ; t2 = 27,5 t3 = 28 Temperatur Ambient rata-rata =

27,5 + 27,5 + 28 = 27,66 oC 3

3) t1 = 27 ; t2 = 27 t3 = 27,5 Temperatur Ambient rata-rata =

27 + 27 + 27,5 = 27,16 oC 3

4) t1 = 27 ; t2 = 27 t3 = 27 Temperatur Ambient rata-rata =

27 + 27 + 27 = 27 oC 3

5) t1 = 26,5 ; t2 = 26,5 t3 = 26,5 Temperatur Ambient rata-rata =

26,5 + 26,5 + 26,5 = 26,5 oC 3

6) t1 = 27 ; t2 = 27 t3 = 26.5 Temperatur Ambient rata-rata =

27 + 27 + 26.5 = 26,83 oC 3

7) t1 = 26,5 ; t2 = 26,5 t3 = 26,5 Temperatur Ambient rata-rata =

26,5 + 26,5 + 26,5 = 26,5 oC 3

8) t1 = 26 ; t2 = 26,5 t3 = 26,5 Temperatur Ambient rata-rata =

26 + 26,5 + 26,5 = 26,33 oC 3

9) t1 = 26 ; t2 = 26,5 t3 = 26,5 Temperatur Ambient rata-rata =

26,5 + 26,5 + 26,5 = 26,33 oC 3

10) t1 = 25,5 ; t2 = 26 t3 = 26 Senovandy A. L. Tobing : Penentuan Temperatur Akhir Trafo Distribusi Dengan Percobaan Hubung Singkat, 2008. 57 USU Repository © 2009

Temperatur Ambient rata-rata =

25,5 + 26 + 26 = 25,83 oC 3

11) t1 = 25,5 ; t2 = 26 t3 = 26 Temperatur Ambient rata-rata =

25,5 + 26 + 26 = 25,83 oC 3


26 + 26 + 26,5 = 26,16 oC 3


27 + 27 + 27.5 = 27,16 oC 3


29 + 29 + 29 = 29 oC 3


31 + 31 + 31 = 31 oC 3


35

30

31 29

Gambar 4.6. Grafik Temperatur Ambient rata-rata ( oC ) Trafo 3 Phasa

2. Perhitungan masing – masing kenaikan temperatur minyak (top oil rise) pada transaformator 1 φ dan 3 φ . Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :


Top oil rise = Top oil – Temperatur ambient rata-rata ( oC )

A.Untuk transformator 1 φ

1)

Top oil = 30 ; Temperatur ambient rata-rata = 28 Top oil rise = 30 – 28,83 = 2 oC

2)

Top oil = 46,5 ; Temperatur ambient rata-rata = 27,5 Top oil rise = 46,5 – 27,5 = 19 oC

3)

Top oil = 52 ; Temperatur ambient rata-rata = 27,5 Top oil rise = 52– 27,5 = 24,5 oC

4)

Top oil =58 ; Temperatur ambient rata-rata = 27,16 Top oil rise = 58 – 27,16 = 30,84 oC

5)

Top oil = 61,5 ; Temperatur ambient rata-rata = 26,83 Top oil rise = 61,5 – 26,83 = 34,67 oC

6)

Top oil = 64 ; Temperatur ambient rata-rata = 26,33 Top oil rise = 64 – 26,33 = 37,67 oC

7)

Top oil = 66,5 ; Temperatur ambient rata-rata = 26,16 Top oil rise = 66,5 – 26,16 = 40,34 oC

8)


9)


10) Top oil = 69 ; Temperatur ambient rata-rata = 25,16 Top oil rise = 69 – 25,16 = 43,84 oC 11) Top oil = 68,5 ; Temperatur ambient rata-rata = 25


Top oil rise = 68,5 – 25 = 44,5 oC 12) Top oil = 70 ; Temperatur ambient rata-rata = 25 Top oil rise = 70 – 25 = 45 oC 13) Top oil = 70 ; Temperatur ambient rata-rata = 25,16 Top oil rise = 70 – 25,16 = 44,83 oC 14) Top oil = 70,5 ; Temperatur ambient rata-rata = 26,5 Top oil rise = 70,5 – 26,5 = 44 oC 15) Top oil = 72 ; Temperatur ambient rata-rata = 28.66 Top oil rise = 72,5 – 28,66 = 43,33 oC 16) Top oil = 71,5 ; Temperatur ambient rata-rata = 30,5 Top oil rise = 71,5 – 30,5 = 41 oC

60


50 43,67

43,84

44,5

45

44,83

44

43,33

Gambar 4.7. Grafik Kenaikan Temperatur ( oC ) Minyak Trafo 1 Phasa

B.Untuk transformator 3 φ

1)



2)

Top oil = 58 ; Temperatur ambient rata-rata = 27,66 o

Top oil rise = 58 – 27,66 = 30,34 3)

C


Top oil rise = 63 – 26,16 = 35,84 4)

Top oil = 65 ; Temperatur ambient rata-rata = 27 Top oil rise = 65 – 27 = 38

5)

o

C

Top oil = 65,5 ; Temperatur ambient rata-rata = 27 Top oil rise = 65,5 – 27 = 38,5

6)

o

C

Top oil = 67 ; Temperatur ambient rata-rata = 26,5 Top oil rise = 67 – 26,5 = 40,5

7)

C

o

C


Top oil rise = 68 – 26,83 = 41,17 8)


9)

C

o

C


o

C

10) Top oil = 68,5 ; Temperatur ambient rata-rata = 26,33 Top oil rise = 68,5 – 26,33 = 42,17 oC 11) Top oil = 69 ; Temperatur ambient rata-rata = 25,83 Top oil rise = 69 – 25,83 = 43,17 oC 12) Top oil = 69 ; Temperatur ambient rata-rata = 25,83 Top oil rise = 69 – 25,83 = 43,16

o

C

13) Top oil = 69 ; Temperatur ambient rata-rata = 26,16 Top oil rise = 69 – 26,16 = 42,84 oC


14) Top oil = 69,5 ; Temperatur ambient rata-rata = 27,16 Top oil rise = 69,5 – 27,16 = 42,33 oC 15) Top oil = 71; Temperatur ambient rata-rata = 29 Top oil rise = 71 – 29 = 42 oC 16) Top oil = 70 ; Temperatur ambient rata-rata = 31 Top oil rise = 70 – 31 = 39 oC

60 Senovandy A. L. Tobing : Penentuan Temperatur Akhir Trafo Distribusi Dengan Percobaan Hubung Singkat, 2008. 64 USU Repository © 2009

il

50

40

40,5 38

38,5

41,17

41,5

41,67

42,17

43,17

43,16

42,84

42,33

42 39

Gambar 4.8. Grafik Kenaikan Temperatur ( oC ) Minyak Trafo 3 Phasa

3. Perhitungan masing – masing temperatur akhir pada transaformator 1 φ dan 3 φ . Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :


θ=

R p − Rd Rd

(235 0 C + t d ) + t d − t m

Dimana : θ

= Suhu rata-rata ( Suhu Akhir ) lilitan trafo

o

C

td /t1

= Suhu dari lilitan dalam keadaan dingin

o

C

tm/t2

= Suhu dari minyak transformator

o

C

Rd/R1 = Tahanan dari lilitan dalam keadaan dingin pada suhu td

(Ω)

Rp /R2 = Tahanan dari lilitan dalam keadaan panas

(Ω)

A. Untuk transformator 1 φ

Pada saat sebelum dan sesudah percobaan diperoleh data – data dan khusus untuk Rp / R2 diperoleh dengan ekstrapolasi ( terlampir dalam grafik ) sebagai berikut :

Pada saat : t1 = 30 oC Tap 3. A1 -

1 = 13,354 a

Ω

A1 − a 2 = 0,021070

¾

Ω

Temperatur akhir kumparan sekunder ( θ sekunder ) dari transformator adalah: R1 = 0,021070 Ω R2 = 0,02440

θ sekunder =

Ω

t1 = 30 oC t 2 = 30,5 oC

0,0244 − 0,021070 (235 + 30) + 30 − 30,5 0,021070


=

0,00333 265 + 30 − 30,5 0,021070

=

0,00333 x 264,5 0,021070

=

0,880785 0,021070

θ sekunder = 41,80 o C

¾

Temperatur akhir kumparan primer ( θ primer ) dari transformator adalah : R1 = 13,354 Ω

t1 = 30 oC

R2 = 16,0

t 2 = 30,5 oC

θ primer =

Ω

16,0 − 13,354 (235 + 30) + 30 − 30,5 13,354

=

2,646 265 + 30 − 30,5 13,354

=

2,646 x 264,5 13,354

=

699,867 13,354

θ primer = 52,40 o C

B. Untuk transformator 3 φ


Pada saat sebelum dan sesudah percobaan diperoleh data – data dan khusus untuk Rp / R2 diperoleh dengan ekstrapolasi ( terlampir dalam grafik ) sebagai berikut Pada saat : t1 = 30 oC

¾

U–V

= 13,263 Ω

u – v = 0,0061266 Ω

V–W

= 13, 288 Ω

v – w = 0,0061148 Ω

W–U

= 13, 286 Ω

w – u = 0,0061632 Ω

Temperatur akhir kumparan sekunder ( θ sekunder ) dari transformator adalah: R1 = 0,0061632 Ω R2 = 0,00732

θ sekunder =

Ω

t1 = 30 oC t 2 = 31 oC

0,00732 − 0,0061632 (235 + 30) + 30 − 31 0,0061632

=

0,001568 265 + 30 − 31 0,0061632

=

0,001568 264 0,0061632

=

0,3053952 0,0061632

θ sekunder = 49,55 o C

¾

Temperatur akhir kumparan primer ( θ primer ) dari transformator adalah :


R1 = 13,286 Ω

t1 = 30 oC

Ω

t 2 = 31 oC

R2 = 15,96

θ primer =

15,96 − 13,286 (235 + 30) + 30 − 30,5 13,286

=

2,674 264 13,286

=

705,936 13,286

θ primer = 53,13 o C

BAB V Senovandy A. L. Tobing : Penentuan Temperatur Akhir Trafo Distribusi Dengan Percobaan Hubung Singkat, 2008. 69 USU Repository © 2009

KESIMPULAN

Berdasarkan dari hasil percobaan temperature akhir dari sebuah trafo distribusi dengan percobaan hubung singkat, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Temperatur akhir dari transformator yang diuji untuk transformator 1 phasa adalah

θ primer = 52,40 o C dan θ sekunder = 41,80 o C . 2. Temperatur akhir dari transformator yang diuji untuk transformator 3 phasa adalah

θ primer = 53,13 o C dan θ sekunder = 49,55 o C . 3. Dengan mengamati hasil percobaan tersebut dengan membandingkan standart PLN dibawah 55 OC, maka transformator yang diuji adalah standart . 4. Dalam pengujian temperatur ruang dan temperatur pada radiator sangat penting untuk menentukan temperatur akhir pada transformator distribusi.

DAFTAR PUSTAKA Senovandy A. L. Tobing : Penentuan Temperatur Akhir Trafo Distribusi Dengan Percobaan Hubung Singkat, 2008. 70 USU Repository © 2009

1. Berahim, Hamjah, Ir : Pengantar Teknik Tegangan Listrik, Andi Offset Yogyakarta, 1991. 2. Franklin.AC & Stigant Austen.S, The J & P : Transformer Book, Newnes-Butter worths, London Boston 1973. 3. Gebert L.Kenneth dan Edwards R.Kenneth, Edisi Kedua, TRANSFORMERS : Principles and Applications, American Technical Publishers,INC. America 1974.

4. PT.PLN (Persero) Pusat Pendidikan dan Pelatihan Tuntungan : Pemeliharaan Trafo Distribusi II, PT PLN (Persero): Jakarta, 1989.

5. Kadir,A : Transmisi Tenaga Listrik, UI Press,1998 6. Kadir, A : TRANSFORMATOR, Pradnya Paramita, 1981 7. Sumanto, Edisi Pertama : Teori Transformator, Andi Offset Yogyakarta, 1991 8. Wijaya, Mochtar,ST : Dasar – Dasar Mesin Listrik, Djambatan Jakarta,2001. 9. Zuhal : Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, PT.Gramedia Jakarta 2000.


PENENTUAN TEMPERATUR AKHIR TRAFO DISTRIBUSI DENGAN PERCOBAAN HUBUNG SINGKAT

Recommend Documents