Download - pemeliharanan trafo
16
BAB IV
PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR
4.1 Pengertian Transformator
Transformator adalah suatu alat mengubah menyalurkan daya atau daya dari
tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya (mentransformasikan tegangan
listrik). Karena keberbedaan pusat-pusat pembangkit yang jauh letaknya dari pusat
beban, maka akan berakibat berkurangnya daya listrik. Hal ini disebabkan oleh
panjangnya jaringan transmisi sehingga akan mnyebabkan rugi rugi tegangan yang
sampai ke pusat beban. Untuk menghindari hal tersebut, maka digunakanlah
transformator, untuk mendapakan efisiensi yang tinggi. Dalam operasi umumnya,
transformator-transformator tenaga ditanahkan dapa titik netralnya sesuai dengan
kebutuhan system pengamanan/proteksi, sebagai contoh transformator 150/70 kV
ditanahkan secara langsung disamping sisi netral 150 kV, dan transformator 70/20 kV
ditanahkan sesuai dengan tahanan di sisi netral 20 kV.
4.2 Prinsip Kerja Transformator
Transformator berkerja berdasarkan pembangkit tegangan induksi bolak balik di
dalam kumparan yang melingkupi fluksi yang berubah-ubah. Apabila lilitan primer
diberi tegangan bolak balik E1, maka akan timbul arus I1 (pada transformator yang tidak
berbeban : I0), pada belitan primernya. Sehingga akam membangkit kan fluksi bolak
balik pada inti transformator. Kemudian fluksi ini akan membangkitkan primer dan arus
I2 pada sekunder, apabila transformator berbeban.
17
Gambar 3. Skema transformator
Keterangan gambar
V1
E1
E2
I0
N1
N2
Φ
:
:
:
:
:
:
:
Sumber tegangan
Tegangan primer
Tegangan sekunder
Arus primer
Lilitan primer
Lilitan sekunder
Fluksi
4.3 Kontrusi Bagian Transformator
Transformator secara umum terdiri dari :
18
4.3.1. Bagian utama
Bak/body transformator
Bak/body transformator terbuat dari plat besiyang tebal untuk tempat ataupun untuk
perlindungan dari prelengkapan tranformator yang berada di dalam (misalnya : inti besi,
kumparan, minyak, dan sebagainya).
Inti besi
Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluks, yang ditimbulkan oleh arus listrik
yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi,
untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh arus pusar atau
arus eddy (eddy current).
Kumparan transformator
Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan, dan kumparan tersebut
diisolasi, baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan menggunakan
isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain.
Pada transformator terdapat kumparan primer dan kumparan sekunder. Jika kumparan
primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut
timbul fluks yang menimbulkan induksi tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup
(rangkaian beban) maka mengalir arus pada kumparan tersebut, sehingga kumparan ini
berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus.
19
Minyak transformator
Sebagian besar dari transformator tenaga memiliki kumparan-kumparan yang intinya
direndam dalam minyak transformator, terutama pada transformator-transformator
tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak transformator mempunyai sifat
sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan juga berfungsi pula sebagai isolasi
(memiliki daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin
dan isolasi.
Minyak transformator harus memenuhi persyaratan, yaitu:
kekuatan isolasi tinggi
penyalur panas yang baik, berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam
minyak dapat mengendap dengan cepat
viskositas yang rendah, agar lebih mudah bersirkulasi dan memiliki kemampuan
pendinginan menjadi lebih baik
titik nyala yang tinggi dan tidak mudah menguap yang dapat menimbulkan baha
tidak merusak bahan isolasi padat
sifat kimia yang stabil
20
Bushing
Hubungan antara kumparan transformator ke jaringan luar melalui sebuah bushing,
yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai
penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki transformator.
Tangki konservator
Pada umumnya bagian-bagian dari transformator yang terendam minyak transformator
berada atau (ditempatkan) di dalam tangki. Untuk menampung pemuaian pada minyak
transformator, pada tangki dilengkapi dengan sebuah konservator.
4.3.2. Peralatan Bantu
Pendingin
Pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan rugi-
rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan
merusak isolasi transformator, maka untuk mengurangi adanya kenaikan suhu yang
berlebihan tersebut pada transformator perlu juga dilengkapi dengan sistem pendingin
yang bergungsi untuk menyalurkan panas keluar transformator. Media yang digunakan
pada sistem pendingin dapat berupa udara, gas, minyak dan air.
Sistem pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara:
• Alamiah (natural)
• Tekanan/paksaan (forced).
21
Tabel Tipe Pendinginan Transformator
keterangan:
A = air (udara)
O = Oil (minyak)
N = Natural (alamiah)
F = Forced (Paksaan / tekanan)
Tap changer
Tap changer adalah alat perubah perbandingan transformasi untuk mendapatkan
tegangan operasi sekunder yang diinginkan dari jaringan tegangan primer yang berubah-
ubah. Tap changer hanya bisa dioperaskan untuk memindahkan tap transformator dalam
keadaan tidak berbeban disebut offload tap changer dan hanya dapat dioperasika secara
manual. Tap changer yang dapat beroperasi untuk memindahkan tap transformator,
dalam keadaan transformator berbeban disebut onload tap changer dilakukan secara
manual dan otomatis.
Transformator yang dipasang dapa gardu induk umumnya menggunakan tap changer
yang dapat dioperasikan dalam keadaan berbeban dan di pasang di sisi primer,
sedangkan transformator penaik tgangan di pembangkit atau pada transformator
kapasitas kecil umumnya menggunakan tap changer yang dioperasikan hanya pada saat
transformator tenaga tanpa beban.
22
Untuk mengisolasi dari bodi transfomator (tanah) dan meredam panas pada saat proses
pemindahan tap, maka OLTC ( on load tap changer) direndam minyak isolasi yang
biasanya terpisah dengan minyak isolasi utama transformator.
OLTC terdiri dari :
• Selector switch
• Diverter switch
• Transition resistor
Alat pernapasan
Karena adanya pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu udara luar,
maka suhu minyak akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak
tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari
dalam tangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar
akan masuk ke dalam tangki. Kedua proses di atas disebut pernapasan transformator.
Permukaan minyak transformator akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang
menurunkan nilai tegangan tembus pada minyak transformator, maka untuk mencegah
hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat
hygroscopis.
Indikator
Untuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka perlu adanya indicator yang
dipasang pada transformator. Indikator tersebut adalah sebagai berikut:
• indikator suhu minyak
• indikator permukaan minyak
• indikator sistem pendingin
• indikator kedudukan tap.
23
4.4. Jenis Transformator
Transformator yang terpasang di Gardu Induk Tegangan Ekstra Tinggi (GITET)
Ungaran dibedakan menjadi :
4.4.1. Transformator Tenaga
Transformator tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk
menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau
sebaliknya (mentransformasikan tegangan). Dalam operasi umumnya, trafo-trafo tenaga
ditanahkan pada titik netralnya sesuai dengan kebutuhan untuk sistem
pengamanan/proteksi, sebagai contoh transformator 150/70 kV ditanahkan secara
langsung di sisi netral 150 kV, dan transformator 70/20 kV ditanahkan dengan tahanan
di sisi netral 20 kV.
Transformator tenaga dapat diklasifikasikan menjadi 4:
1) Menurut pasangan:
• Pasangan dalam (indoor)
• Pasangan luar (outdoor)
2) Menurut pendingin
• AN (Air Natural)
• AF (Air Forced)
• ONAN (Oil Natural Air Natural)
• ONAF (Oil Natural Air Forced)
• OFAN (Oil Forced Air Natural)
• OFAF (Oil Forced Air Forced)
24
• OFWF (Oil Forced Water Forced)
3) Menurut fungsi
• Transformator Mesin
• Transformator Gardu Induk
• Transformator Distibusi
4) Menurut kapasitas dan tegangan
• Transformator besar
• Transformator sedang
• Transformator kecil
Bagian-bagian utama dari transformator tenaga yaitu:
1) Bak/body transformator
2) Inti besi
3) Kumpuran transformator
4) Bushing
5) Expastion tank
6) Alat pernafasan (Air Breather)
7) Perubah Tap Transformator (tap changer)
Data teknis transformator tenaga pada GITET Ungaran :
Pabrik : ELIN-UNION
25
Vector Group : YNyn 0d1
Merk : XIAN
Type : TEQ-205 R55 F9K-99
Manufacturing : CHINA
Phase/Frequency : 3 tiga / 50Hz
Cooling : ONAN/ANOF
Jenis Minyak : SHELL 4610
Daya Nominal : 166,667 MVA
Standard : IEC 76
Gambar Transformator Tenaga 500/150/66 kV pada GITET Ungaran
26
4.4.2. Transformator Pengukuran
Transformator pengukuran ada dua jenis yaitu :
4.4.2.1. Transformator Arus (Current Transformer)
Transformator arus adalah Transformator yang digunakan untuk menurunkan arus yang
besar pada tegangan tinggi atau menengahmenjadi arus kecil pada tegangan rendahyang
dipakai untuk pengukuran dan proteksi dengan fungsi :
•••• Memperkecil besaran arus system pengukuran dan proteksi
•••• Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer
•••• Memungkinkan standarisasi rating arus untuk peralatan sisi sekunder
Syarat pengukuran
• Akurasi yang diperlukan sampai dengan120 % arus rating
• Level kejenuhan rendah, untuk mengamankan meter pada saat terjadi gangguan
• Pengukuran yang menggunakan arus sekunder CT antara lain :
- Ampere meter
- MW meter
- MVAR meter
- KWH meter
- Cos Φ meter
Syarat sebagai proteksi
• Akurasi yang diperlukan sampai beberapa kali arus rating
27
• Proteksi/pengamanan yang menggunakan arus sekumder CT antara lain:
� Relai jarak (distance relay)
� Relai arus lebih (over current relay)
� Relai berarah (directional relay)
� Relai diferensial (differential relay)
� Relai REF (restricted earth fault)
� Relai SBEF (standart by earth fault)
Relai beban lebih (over load relay)
Data teknis dari transformator arus pada GITET Ungaran :
a) Terpasang pada line arah Mandirancan Selatan, Krian, diameter 1 dan 2 pad sisi 500
kV
Pabrik : BBC
Type : AOK 550 MC
Rated Voltage : 525 KV
Frequency : 50 Hz
Switching Impulse level : 1175 KV
Rated Primary Current : 2000-1000 A
Rated Secondary Current : 1 A
28
b) Terpasang pada interbus transformator 500 MVA sisi 150 KV
Pabrik : BBC
Type : AOK 170 LC
Rated Voltage : 170 KV
Frequency : 50 Hz
Switching Impulse level : 2500 KV
Rated Primary Current : 2000 A
Rated Secondary Current : 1 A
c) erpasang pada setiap ujung SUTT 150 KV
Pabrik : MITSUBISHI
Type : PC 14
Rated Voltage : 150 KV
Frequency : 50 Hz
Switching Impulse level : 1175 KV
Rated Primary Current : 1600 A
Rated Secondary Current : 1 A
29
Gambar Transformator Arus (CT) pada GITET Ungaran
4.4.2.2. Transformator Tegangan (Capasitor Voltage Transformer)
Transformator tegangan berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi menjadi tegangan
rendah untuk keperluan pengukuran dan pengamanan. Nominal tegangan sekundr untuk
besaran ukur adalah sesuai dengan tegangan alat-alat ukur pengaman. Untuk tegangan
primer yang tinggi, transformator tegangan dilengkapi dengan kapasitor yang digunakan
untuk membagi tegangan primer sebelum ditransformasikan.
Dalam penyambungan tranformator harus memperhatikan beberapa hal, yaitu:
� Untuk hubungan Y (bintang)
Salah satu terminal pada setiap lilitan sekunder harus dihubungkan ke badan tangki
dengan menggunakan terminal yang tersedia ke terminal box. Jika hubungan bintang,
maka setiap rangkaian sekunder harus mempunyai sekering, salah satu terletak pada
terminal box transformator tegangan atau dipasang diluar jika diperlukan.
� Untuk hubungan ∆ (segitiga)
30
Semua terminal-teminal sekunder terisolasi kecuali satu per grup pada tiga buah
transformator tegangan yang mana harus dihubungkan ke terminal pertanahan.
Data teknis dai transformator tegangan yang ada di GITET Ungaran:
a) Terpasang pada line arah Mandirancan Selatan, Krian, diameter 1 dan 2 bus 1 dan 2
500 kV
Pabrik : MICAFIL
Type : WE 550 F
Primary Voltage : 500√3 KV
Secondary Voltage : 100√3 KV
Frequency : 50 Hz
b) Terpasang pada interbus transformator 500 MVA sisi 150 KV
Pabrik : MICAFIL
Type : WE 170 F
Primary Voltage : 500√3 KV
Secondary Voltage : 100√3 KV
Frequency : 50 Hz
c) Terpasang pada setiap ujung SUTT 150 KV
Pabrik : MITSUBISHI
Type : PY-2a-14
31
Primary Voltage : 500√3 KV
Secondary Voltage : 100√3 KV
Frequency : 50 Hz
4.4.2.3. Transforamtor Penggunaan Sendiri (PS)
Transformator penggunaan sendiri merupakan transformator yang berguna untuk
menurunkan daya dari jaringan dan digunakan oleh gardu induk itu sendiri, baik untuk
peralatan utama, peralatan bantu dan peralatan pendukung operasional Gardu Induk.
Peralatan GI yang menggunakan daya listrik dari transformator penggunaan sendiri
yaitu :
1) Pengisi batere (charger)
2) Motor kipas pendingin dan sirkulasi minyak transformator
3) Motor OLTC (On Load Tap Changer)
4) Motor Mekanik PMS
5) Penerangan gedung
6) Penerangan panel control
7) Pemanas (heater)
Kapasitas transformator PS ditentukan dengan menmperhatikan factor diversitas yaitu
perbandingan antara jumlah kebutuhan maksimal setiap bagian system dan kebutuhan
maksimal seluruh system.
1) Beban kontinyu (Common service)
2) Beban Terputus-putus (Buse Essential)
32
Transformator PS mendapat supplai daya jaringan, dimana sisi primer 20 KV dipasok
dari transformator melalui rel 1. Jumlah transformator yang terpasang menggunakan 2
transformator PS dengan pertimbangan peningkatan keadaan, yang artinya jika salah
satu transformator ditribusi terganggu maka dapat memindahkan pasokan dari
transformator yang operasi.
Gambar One Line Diagram Instalasi Transformator PS
Gambar Skema catu daya transformator PS
33
Gambar Transformator PS 700 V pada GITET Ungaran
Gambar Transformator PS 800 KV pada GITET Ungaran
4.5. Peralatan Proteksi
Proteksi terhadap peralatan listrik merupakan hal yang paling penting terutama di
sin pada transformator untuk menghindari gangguan yang mungkin terjadi pada
transformator dalam kondisi apapun. Peralatan proteksi pada transformator yaitu :
34
4.5.1. Rele bucholz
Rele bucholz adalah alat untuk mendeteksi dan mengamankan gangguan dari dalam
transformator yang menimbulkan gas. Gas yang timbul diakibatkan oleh:
� Hubung singkat antar lilitan dalam fasa
� Hubung singkat antar fasa
� Hubung singkat antara fasa ke tanah
� Busur api listrik antar laminasi
� Busur api listrik karena kontak kurang baik
4.5.2. Pengaman tekanan lebih (explosive membrane/pressure relief vent)
Alat ini berupa membran yang terbuat dari kaca, plastik, tembahga, atau katup berpegas,
berfungsi sebagai pengaman tangki transformator terhadap kenaikan tekanan gas yang
timbul dai dalam tangki (yang akan pecah pada tekanan tertentu ) dan kekuatannya lebih
rendah dari kekuatan tangi transformator.
4.5.3. Rele tekanan lebih (sudden pressure relay)
Rele tekanan lebih berfungsi hamper sama dengan rele bucholz yaitu pengaman
terhadap gangguan di dalam transformator, bedanya rele ini bekerja oleh kenaikan gas
yang tiba-tiba langsung menjatuhkan PMT.
Gambar sudden pressure relay
35
4.5.4. Rele pengaman tangki
Rele pengaman tangki berfungsi untuk mengamankan transformator bila ada hubung
singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang idak bertegangan pada
transformator.
4.5.5. Rele differensial (differential relay)
Rele differensial berfungsiuntuk mengamankan gangguan di dalam transformator, yaitu
flash over antara kumparan dengan kumpuran, kumparan dengan tangki, belitan dengan
belitan pada kumparan yang sama ataupun berbeda kumparan.
Gambar differential relay
4.5.6. Rele arus lebih (over current relay)
Rele arus lebih berfungsi untuk mengamankan transformator dari arus yang melebihi
yang telah ditentukan dari transformator tersebut. Arus lebih bias terjadi karena beban
lebih atau gangguan hubung singkat.
36
Gambar over current relay
4.5.7. Rele hubung tanah
Rele hubung tanah berfungsi untuk mengamankan transformator apabila terjadi
gangguan antara satu fasa ke tanah.
Gambar ground fault relay
4.5.8. Rele Suhu (thermal relay)
Rele suhu berfungsi untuk mengamankan transformator dari kerusakan isolasi kumparan
akibat adanya panas lebih yang ditimbulkan oleh arus lebih. Beasaran yang diukur oleh
rele ini adalah kenaikan temperature.
37
Gambar Thermal relay
4.5.9. Arrester
Arrester berfungsi sebagai pengaman terhadap tegangan surja pasa terminal alat tersebut
dipasang, perlindungan terhadap arus lebih, meneruskan atau tegangan ke tanah bila ada
surja yang mengalir pada kawat penghantar dan sbagai isolasi arus atau tegangan bila
pada keadaan operasi manual. Bila siostem pad keadaan normal maka arrester bersifat
sebagai isolator (mempunyai tahanan yang besar sekali), dan akan bersifat konduktor
jika system mengalami gangguan kareana tegangan surja.
Terdapat 2 jenis arrester yang umum di pakai pada perencanaan arrester tegangan tinggi,
yang digunakan untuk pengaman terhadap petir, yaitu:
1) Arrester jenis katub
2) Arrester jenis pembuangan
38
Gambar arrester 500 KV GITET Ungaran
4.6. Pemeliharaan Transformator
Pemeliharaan transformator dilakukan untuk menjaga efektifitas dan daya tahan
peralatan listrik, khususnya transformator aga dapat bekerja sebagaimana mestinya.
4.6.1. Jenis-jenis Pemeliharaan Transformator
4.6.1.1 Predictive maintenance
Predictive maintenance adalah pemeliharaan yang dilakukan dengan cara
mmprediksikan kondisi transformator bagaimana kemungkinan transformator tersebut
menuju kegagalan. Dengan memprediksikan tersebut dapat diketahu gelaja kerusakan
sedini mungkin. Cara yang paling sering dipakai adalah memonitori kondisi secara
online, baik pada saat transformator beroperasi maupun tidak beroperasi. Untuk itu
diperlukan peralatan dan personil khusus untuk menganalisanya.
4.6.1.2. Preventive maintenance
Preventive maintenance adalah kegiatan pemeliharaan yang dilaksanakan untuk
mencegah terjadinya kerusakan pada transformator secara tiba-tiba dan untuk
mempertahankan unjuk kerja transformator secara optimal sesuai unsure teknisnya.
Kefiatan ini dilakukan berkala dengan berpedoman kepada instruction manual dari
pabrik, standar-standar yang ada dan pengalaman operasi dilapangan.
39
4.6.1.3. Corrective maintenance
Corrective maintenance adalah pemeliharaan yang dilakukan dengan berebcana pada
waktu tertentu ketika transformator mengalami kelain atau unjuk kerja rendah pada saat
melakukan fungsinya dengan tujuan untuk mengembalikan pada kondisi semula disertai
perbaikan dan penyempurnaan instalasi. Cara ini juga berupa penggantian yang rusak
atau kurang berfungsi yang dilakukan dengan berencana.
4.6.1.4. Breakdown maintenance
Breakdown maintenance adalah pemeliharan yang dilakukan setelah terjadi kerusakan
mendadak yang waktunya tidak tentu dan bersifat darurat.