TRANSFORMATOR TEGANGAN DAN PEMELIHARAANYA PADA PT. PLN (PERSERO) PENYALURAN DAN PUSAT PENGATUR BEBAN REGION JAWA TENGAH & DIY Fajar Romi Al Mubarok.1, Ir. Agung Warsito, DHET.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 tegangan yang berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi menjadi tegangan yang lebih rendah untuk peralatan sisi sekunder. Transformator tegangan merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk pengukuran dan proteksi, oleh karena itu diperlukan perawatan secara terjadwal agar transformator tegangan bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya dalam keadaan beroperasi.Dipakainya peralatn secara terus-menerus mengakibatkan keandalan serta akurasi dari transformator tersebut berkurang. Untuk mempertahankan kualitas peralatan dilakukan perawatan dan pemeliharaan yang baik dapat meminimalisasi gangguan dan kerusakan serta dapat memperpanjang umur dari transformator tegangan. Kata Kunci : Transformator tegangan, Pengukuran, Proteksi, Pemeliharaan.
mempersempit masalah, maka hanya dibahas mengenai pemeliharaan pada transformator tegangan.
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 tegangan. Pemeliharaan dan pengoperasian yang tidak benar terhadap transformator tegangan akan memperpendek umur transformator tegangan dan akan menimbulkan gangguan – gangguan (troubles) lebih dini.
II. DASAR TEORI Transformator tegangan atau Potensial Transformer (PT) adalah transformator yang berfungsi untuk : Mentransformasikan nilai tegangan yang tinggi pada sisi primer ke nilai tegangan yang rendah di sisi sekunder yang digunakan untuk pengukuran (metering) dan proteksi. Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, yaitu memisahkan instalasi pengukuran dan proteksi dari tegangan tinggi.
1.2 Tujuan Tujuan penulisan laporan kerja praktek ini adalah untuk mengetahui pemakaian dan pemeliharaan transformator tegangan yang terdapat di gardu induk 150 kV P3B RJTD. 1.3 Pembatasan Masalah Makalah ini disusun untuk mempelajari jenis dan bagian-bagian transformator tegangan yang terdapat di GI 150 kV P3B RJTD. Untuk 1
dimana : Gambar 1 Gambar Transformator Tegangan di GI P3B RJTD 150 KV
ac = faktor pembagi tegangan kapasitor (jika tidak ada maka ac = 1)
2.1 Prinsip Kerja Transformator Tegangan Transformator bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetik. 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 tertutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus I2, arus ini menimbulkan gaya gerak magnet N1I1 pada kumparan sekunder. Bila trafo tidak mempunyai rugi-rugi (trafo ideal) berlaku persamaan : N1I1 = N2I2 Atau I1 = N2 I2 N1 di mana : N1 : Jumlah belitan kumparan primer N2 : Jumlah belitan kumparan sekunder I1 : Arus kumparan primer I2 : Arus kumparan sekunder
at = faktor transformasi trafo penengah (jika tidak ada maka at = 1) ap = faktor transformasi sistem pengukuran 2.2 Klasifikasi Transformator Tegangan a) Berdasarkan konstruksinya transformator tegangan dibedakan menjadi: Trafo tegangan induktif (inductive voltage transformer atau electromagnetic voltage transformer), yang terdiri dari lilitan primer dan lilitan sekunder, dan tegangan pada lilitan primer akan menginduksikannya ke lilitan sekunder Trafo tegangan kapasitif (capacitive voltage transformer) adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berupa transformator satu fasa step down yang dirangkai dengan pembagi tegangan kapasitif yang mentransformasi tegangan pada jaringan tegangan tinggi ke suatu sistem tegangan rendah yang layak untuk perlengkapan indikator, alat ukur, rele, dan alat sinkronisasi. CVT dipilih karena lebih ekonomis membuat pembagi tegangan kapasitif daripada membuat transformator dengan belitan tegangan tinggi. b) Berdasarkan Pemasanganya dibagi menjadi: Trafo Pemasangan dalam (indoor) yaitu trafo yang pemasanganya di dalam ruangan.
Gambar 2 Gambar Prinsip kerja transformator tegangan Sedangkan pada CPT (Capasitive Potensial Transformator) dengan mengabaikan rugi-rugi yang ada pada trafo berlaku:
2
Vp x Ip = Vs x Is Vp : Vs = Is : Ip Is : Ip = Np : Ns Dimana: Pp = daya primer (Watt) Ps = daya sekunder (Watt) Ip = arus primer (Ampere) Is = arus sekunder (Ampere) Np = jumlah lilitan primer Ns = jumlah lilitan sekunder
Trafo Pemasangan luar (outdoor) yaitu trafo yang pemasanganya di luar ruangan.
2.3 Bagian-bagian dari trafo tegangan 1. Kumparan. Kumparan trafo terdiri dari beberapa lilitan kawat tembaga yang dilapisi dengan bahan isolasi (karton, pertinax) untuk mengisolasi baik terhadap inti besi maupun kumparan lain. Untuk trafo dengan daya besar, lilitan dimasukkan dalam minyak trafo sebagai media pendingin. Banyaknya lilitan akan menentukan besar tegangan dan arus yang ada pada sisi sekunder. 2. Inti Besi Dibuat dari lempengan-lempengan feromagnetik tipis yang berguna untuk mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Inti besi ini juga diberi isolasi untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh arus eddy “Eddy Current”. 3. Minyak Trafo Berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. Minyak trafo mempunyai sifat media pemindah panas (disirkulasi) dan mempunyai daya tegangan tembus tinggi. Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan menjadi lebih baik 4. Bushing Sebuah konduktor (porselin) yang menghubungkan kumparan transformator dengan jaringan luar. Bushing diselubungi dengan suatu isolator dan berfungsi sebagai konduktor tersebut dengan tangki transformator. Selain itu juga bushing juga berfungsi sebagai pengaman hubung singkat antara kawat yang bertegangan dengan tangki trafo. 5. Dehydrating breather Adalah suatu peralatan pernapasan trafo tegangan yang berfungsi untuk menyerap udara lembab yang timbul dalam ruang trafo tegangan, sehingga akan mencegah rusaknya minyak (isolasi) trafo tegangan. 2.4
Namun pada kenyataannya tidak ada transformator yang ideal. Hal ini karena pada transformator selalu ada rugi-rugi yang antara lain sebagai berikut: 1. Rugi-rugi tembaga yaitu rugi-rugi yang disebabkan oleh pemanasan yang timbul akibat arus mengalir pada hambatan kawat penghantar yang terdapat pada kumparan primer dan sekunder dari transformator. Rugi-rugi tembaga sebanding dengan kuadrat arus yang mengalir pada kumparan. 2. Rugi-rugi arus eddy current yaitu rugirugi yang disebabkan oleh pemanasan akibat timbulnya arus eddy (pusar) yang terdapat pada inti besi transformator. Rugi-rugi ini terjadi karena inti besi terlalu tebal sehingga terjadi perbedaan tegangan antara sisinya maka mengalir arus yang berputar-putar di sisi tersebut. 3. Rugi-rugi hysteresis yaitu rugi-rugi yang berkaitan dengan penyusunan kembali medan magnetik di dalam inti besi pada setiap setengah siklus, sehingga timbul fluks bolakbalik pada inti besi. 4. Fluks Bocor yang disebabkan adanya beberapa fluks yang tidak menembus inti besi dan hanya melewati salah satu kumparan transformator saja. Fluks yang bocor ini akan menghasilkan induktansi diri pada lilitan primer dan sekunder sehingga akan berpengaruh terhadap nilai tegangan yang disuplai dari sisi primer ke sisi sekunder transformator III. TRANSFORMATOR TEGANGAN 150 kV P3B RJTD 3.1 Transformator Tegangan Untuk Pengukuran Dan Proteksi Untuk pengukuran (metering) : o Teliti untuk daerah kerja 80 - 120 % In.
Rugi-rugi pada Transformator Tegangan Pada Transformator ideal Pp = Ps 3
o Meter-meter / pengukuran yang menggunakan arus sekunder transformator arus antara lain : Volt meter MW meter MVAR meter KWH meter KVARH meter Cos φ meter Kelas ketelitian trafo tegangan untuk meter dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Gambar 3 HVI
3.3 Name Plate PT Pandean Lamper I Tabel 1 Ketelitian transformator tegangan untuk pengukuran % Kesalahan Rasio Tegangan +/-
Pergeseran Sudut +/(menit)
0.1
0.1
5
0.2
0.2
10
0.5
0.5
1 3
1 3
Klas
CAPACITOR VOLTAGE TRANSFORMER
ANSI
C57 13 1968
OUTDOOR USA
20
TYPE
BIL
750 kV
40 -
PY - 2A - 14
FREQUENCY
50 Hz
RATIO
1500 / 1
INSULATION CLASS
161 kV
PRIMARY VOLTAGE
150 / V3 kV
ACCURACY & BURDEN
0.3 ZZ
SECONDA RY VOLTAGE
100 / V3 V
CAPACITAN CE
0.012 F
CAPACITO R SERIAL
K0405 6
WEIGHT
750 kg
SERIAL
L - SPEC
HB470 14
DATE
Untuk proteksi (relai) : o Relatif ketelitiannya lebih rendah o Kejenuhannya tinggi (tidak cepat jenuh). o Proteksi / pengaman yang menggunakan tegangan sekunder transformator tegangan antara lain : Relai Jarak (Distance 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 PT untuk Proteksi :
IV. PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR TEGANGAN (PT)
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:
Tabel 2 Ketelitian transformator tegangan untuk proteksi
Klas
% kesalahan rasio tegangan +/-
3P 6P
3 6
1981
Pergeseran sudut +/(menit) 120 240
3.2 Batas-Batas Harga Tahanan Isolasi Untuk mengukur harga tahanan isolasi menggunakan HVI (High Voltage Insulation). 4
Termometer Pengunci terhadap pondasi isolator / bushing
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.
Pemeliharaan 1 Tahunan Trafo Tegangan (PT) Tabel 3 Pemeliharaan 1 Tahunan No 1
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.
2.
3.
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.
4.
5.
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.
6.
Peralatan Yang diperiksa Pentanahan ( Grounding) a. Kawat Pentanahan b. Terminal Pentanahan Lemari / Box Terminal a. Kebersihan b. Kemasukan Air 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 Fuse & MCB a. Fuse b. MCB Pondasi: a. Keretakan b. Kemiringan
Kondisi Awal
Kondisi akhir
Baik Baik
Baik Baik
Kotor Tidak
Bersih Tidak
Kotor Kencang
Bersih Kencang
Kencang Kencang Kencang
Kencang Kencang Kencang
Normal Normal
Normal Normal
Tidak ada Tidak ada
Tidak ada Tidak ada
Hasil Ukur Tahanan Isolasi Tabel 4 Hasil Ukur Tahanan Isolasi Titik Ukur Fasa : R Primer 355000M Ground Sekunder – >2000M Ground Primer – >2000M Sekunder Sekunder >2000M Sekunder
d.
Pemeliharaan darurat ( Breakdown maintenance ) Pemeliharaan darurat adalah pemeliharaan yang dilakukan setelah terjadi kerusakan mendadak yang waktunya tidak tertentu dan sifatnya terurai.
Fasa : S 262000M
Fasa : T 671000M
>2000M
>2000 M
>2000M
>2000 M
>2000M
>2000 M
Sedangkan perbandingan menurut teori yaitu : Antara lilitan primer – ground R ≥ 500 M dengan range alat ukur ≥ 5000 V Antara lilitan Sekunder – ground R ≥ 500 M dengan range alat ukur 1000 V Antara lilitan primer – sekunder R ≥ 500 M dengan range alat ukur 1000 V Antara lilitan sekunder - sekunder
4.3 Pemeliharaan Trafo Tegangan ( PT ) Pemeriksaan Visual Pemeriksaan visual adalah pemeriksaan konstruksi dari pada trafo, yang mencakup : Pencatatan papan nama Tangki dan radiator Panel Trafo Pentanahan 5
R ≥ 500 M dengan range alat ukur 500 V DAFTAR PUSTAKA [1] Agus Cahyono, Tri, 2008, LASO (Less Attended Substation Operation), PT PLN (Persero) Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Jawa Bali Region Jawa Tengah dan DIY. [2] 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. [3] Tim Pelatihan Operator Gardu Induk, 2002, Pengantar Teknik Tenaga Listrik, PT PLN (Persero). [4] Tim Program Pendidikan Diploma Satu (D1) Bidang Operasi dan Pemeliharaan Gardu Induk, 2008, Pemeliharaan Peralatan GI / GITET , PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan
Dari hasil diatas dapat disimpulkan bahwa transformator tegangan masih layak untuk digunakan dikarenakan trafo tegangan masih dalam keadaan baik Hasil ukur Tahanan Pentanahan Tabel 5 Hasil Ukur Tahanan Pentanahan Titik Ukur Fasa : Fasa : R S Kawat 0.13 0.13 Pentanahan
Fasa : T 0.13
Standart yang baik untuk pentanahan yaitu ≤ 1. Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa pentanahan pada transformator tegangan masih baik. V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat kami ambil dari kerja praktek yang kami laksanakan di GI 150 kV P3B RJTD PT PLN (Persero) P3B Region Jawa Tengah dan DIY Semarang sebagai berikut : 1. Dari hasil perhitungan dan analisa pada trafo tegangan GI 150 kV P3B RJTD, bahwa kelas ketelitian transformator tegangan adalah 1,0 dan hasil ini dapat dikatakan trafo mempunyai ketelitian yang baik. 2. Ratio / hubungan dari trafo tegangan gardu induk 150 kV adalah 1500/1. 5.2 Saran 1. Pengujian minyak trafo dilakukan secara rutin dan terjadwal agar trafo tegangan bekerja sesuai dengan fungsinya dalam keadaaan operasi. 2. Fasilitas belajar dipertahankan dan perlu adanya fasilitas pendukung seperti : bukubuku, laboratorium, dan komputer di GI 150 kV P3B RJTD.
BIODATA PENULIS FAJAR ROMI AL MUBAROK Lahir di kota Semarang pada tanggal 6 April 1990. Penulis mengawali pendidikannya di bangku SD Ngaliyan 08 selama 6 tahun. Setelah itu melanjutkan ke SLTP N 16 Semarang. Tahun berikutnya melanjutkan di SMA N 3 Semarang. Dan sekarang penulis masih melanjutkan studi sebagai mahasiswa di Fakultas Teknik Elektro angkatan 2008 Universitas Diponegoro dan mengambil konsentrasi Teknik Tenaga Listrik. . Semarang, November 2011
Mengetahui, Dosen Pembimbing
Ir. Agung Warsito, DHET NIP. 195806171987031002
6
