1. Transformator

Transformator 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.Transformator digunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya, kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya jarak jauh. Penggunaan transformator yang sangat sederhana dan andal merupakan salah satu alasan penting dalam pemakaiannya dalam penyaluran tenaga listrik arus bolak-balik, karena arus bolakbalik 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. 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, televisi dan berbagai alat elektronika lainnya.

Transformator DayaTransformator Daya adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya (mentransformasikan tegangan) dengan frekuensi sama). Dalam operasi umumnya, transformator-transformator tenaga ditanahkan pada titik netralnya sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan atau 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 nya. Transformator yang telah diproduksi terlebih dahulu melalui pengujian sesuai standar yang telah ditetapkan.

A. Tansformator Tenaga1. Klasifikasi transformator tenagaTransformator tenaga dapat di klasifikasikan menurut sistem pemasangan dan cara pendinginannya.a. PemasanganPemasangan dalam Pemasangan luarb. PendinginanMenurut cara pendinginannya dapat dibedakan sebagai Fungsi dan pemakaian, Transformator mesin (untuk mesin-mesin listrik), Transformator Gardu Induk dan Transformator Distribusi.

Kapasitas dan Tegangan Contoh transformator 3 phasa dengan tegangan kerja di atas 1100 kV dan daya di atas 1000 MVA ditunjukkan pada Gambar X.1

Dalam usaha mempermudah pengawasan dalam operasi, transformator dapat dibagi menjadi: transformator besar, transformator sedang, dan transformator kecil.

2. Cara kerja dan fungsi tiap-tiap bagian transformatorSuatu transformator terdiri atas beberapa bagian yang mempunyai fungsi masing-masing.

Bagian utamaa. Inti besiInti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, 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 eddy current.b. Kumparan transformatorBeberapa 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 fluksi yang menimbulkan induksi tegangan, bila pada rangkaiansekunder ditutup (rangkaian beban) maka mengalir arus pada kumparan tersebut, sehingga kumparan ini berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus.c. Kumparan tertierFungsi kumparan tertier diperlukan adalah untuk memperoleh tegangan tertier atau untuk kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tertier selalu dihubungkan delta atau segitiga. Kumparan tertier sering digunakan juga untuk penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt, namun demikian tidak semua transformator daya mempunyai kumparan tertier.d. Minyak transformatorSebagian besar dari transformator tenaga memiliki kumparankumparan 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 pendingindan isolasi dan 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

Minyak transformator baru harus memiliki spesifikasi seperti tampak pada Tabel X.1 di bawah ini.

Untuk minyak isolasi pakai berlaku untuk transformator berkapasitas > I MVA atau bertegangan > 30 kV sifatnya seperti ditunjukkan pada Tabel X.2.

e. BushingHubungan 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.

f. Tangki dan konservatorPada umumnya bagian-bagian dari transformator yang terendan minyak transformator berada atau (ditempatkan) di dalam tangki. Untuk menampung pemuaian pada minyak transformator, pada tangki dilengkapi dengan sebuah konservator. Terdapat beberapa jenis tangki, diantaranya adalah: Jenis sirip (tank corrugated)Badan tangki terbuat dari pelat baja bercanai dingin yang menjalani penekukan, pemotongan dan proses pengelasan otomatis, untuk membentuk badan tangki bersirip dengan siripnya berfungsi sebagai radiator pendingin dan alat bernapas pada saat yang sama. Tutup dan dasar tangki terbuat dari plat baja bercanai panas yang kemudian dilas sambung kepada badan tangki bersirip membentuk tangki corrugated ini. Umumnya transformator di bawah 4000 kVA dibuat dengan bentuk tangki corrugated. Jenis tangki Conventional BeradiatorJenis tangki terdiri dar badan tangki dan tutup yang terbuat dari mild steel plate (plat baja bercanai panas) ditekuk dan dilas untuk dibangun sesuai dimensi yang diinginkan, sedang radiator jenis panel terbuat dari pelat baja bercanai dingin (cold rolled steel sheets). Transformator ini umumnya dilengkapi dengan konservator dan digunakan untuk 25.000,00 kVA, yang ditunjukkan pada Gambar X.2. Hermatically Sealed Tank With N2 CushinedTipe tangki ini sama dengan jenis conventional tetapi di atas permukaan minyak terdapat gas nitrogen untuk mencegah kontak antara minyak dengan udara luar.

Transformator Arus

Transformator Arus digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya ratusan amper lebih yang mengalir pada jaringan tegangan tinggi. Jika arus hendak diukur mengalir pada tegangan rendah dan besarnya dibawah 5 amper, maka pengukuran dapat dilakukan secara langsung sedangkan arus yang besar tadi harus dilakukan secara tidak langsung dengan menggunakan trafo arus sebutan trafo pengukuran arus yang besar.Disamping untuk pengukuran arus, trafo arus juga dibutuhkan untuk pengukuran daya dan energi, pengukuran jarak jauh dan rele proteksi. Kumparan primer trafo arus dihubungkan secara serie dengan jaringan atau peralatan yang akan diukur arusnya, sedangkan kumparan sekunder dihubungkan dengan peralatan meter dan rele proteksi.Trafo aeus bekerja sebagai trafo yang terhubung singkat. Kawasan kerja trafo arus yang digunakan untuk pengukuran biasanya 0,05 sampai 1,2 kali arus yang akan diukur. Trafo arus untuk tujuan proteksi baisanya harus mampu bekerja lebih dari 10 kali arus pengenalnya.prinsip kerja sama dengan trafo daya satu fasa. Jika pada kumparan primer mengalir arus I1, maka pada kumparan primer akan timbul gaya gerak magnet sebesar N1 I1. gaya gerak magnet ini memproduksi fluks pada inti. Fluks ini membangkitkan gaya gerak listrik pada kumparan sekunder. Jika kumparan sekunder tertutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus I2. arus ini menimbulkan gaya gerak magnet N2I2 pada kumparan sekunder.Perbedaan utama trafo arus dengan trafo daya adalah jumlah belitan primer sangat sedikit, tidak lebih dari 5 belitan. Arus primer tidak mempengaruhi beban yang terhubung pada kumparan sekundernya, karena arus primer ditentukan oleh arus pada jaringan yang diukur. semua beban pada kumparan sekunder dihubungkan serie. terminal sekunder trafo tidak boleh terbuka, oleh karena itu terminal kumparan sekunder harus dihubungkan dengan beban atau dihubung singkat jika bebannya belum dihubungkan.

Transformator Tegangan

Prinsip kerja trafo jenis ini sama dengan trafo daya, meskipun demikian rancangannya berbeda dalam beberapa hal, yaitu :Kapasitasnya kecil (10 s/d 150 VA), karena digunakan untuk daya yang kecil.Galat faktor transformasi dan sudut fasa tegangan primer dan sekuder lebih kecil untuk mengurangi kesalahan pengukuran.Salah satu terminal pada sisi tegangan tinggi dibumikan/ ditanahkan. Tegangan pengenal sekunder biasanya 100 atau 1003 V. Ada dua macam trafo tegangan yaitu :

a. Transformator tegangan magnetikTransformator ini pada umumnya berkapasitas kecil yaitu antara 10 150 VA. Faktor ratio dan sudut fasa trafo tegangan sisi primer dan tegangan sekunder dirancang sedemian rupa supaya faktor kesalahan menjadi kecil. Salah satu ujung kumparan tegangan tinggi selalu diketanahkan. Trafo tegangan kutub tunggal yang dipasang pada jaringan tiga fasa disamping belitan pengukuran, biasanya dilengkapi lagi dengan belitan tambahan yang digunakan untuk mendeteksi arus gangguan tanah. Belitan tambahan dari ketiga trafo tegangan dihubungkan secara seri.b. Trafo Tegangan KapasitipTrafo pembagi tegangan kapasitip dipakai untuk keperluan pengukuran tegangan tinggi, sebagai pembawa sinyal komunikasi dan kendali jarak jauh. Pada tegangan pengenal yang lebih besar dari 110 kV, karena alasan ekonomis maka trafo tegangan menggunakan pembagi tegangan dengan menggunakan kapasitor sebagai pengganti trafo tegangan induktif. Pembagi tegangan kapasitif dapat digambarkan seperti gambar dibawah ini. Oleh pembagi kapasitor, tegangan pada C2 atau tegangan primer trafo penengah V1 diperoleh dalam orde puluhan kV, umumnya 5, 10, 15 dan 20 kV. Kemudian oleh trafo magnetik tegangan primer diturunkan menjadi tegangan sekunder standar 100 atau 1003 Volt. Jika terjadi tegangan lebih pada jaringan transmisi, tegangan pada kapasitor C2 akan naik dan dapat menimbulkan kerusakan pada kapasitor tersebut. Untuk mencegah kerusakan tersebut dipasang sela pelindung (SP). Sela pelindung ini dihubung seri dengan resistor R untuk membatasai arus saat sela pelindung bekerja untuk mencecah efek feroresonansi.

Keburukan trafo tegangan kapasitor adalah terutama karena adanya induktansi pada trafo magnetik yang non linier, mengakibatkan osilasi resonansinya yang timbul menyebabkan tegangan tinggi yang cukup besar dan menghasilkan panas yang tidak diingikan pada inti magnetik dan belitan sehingga menimbulkan panas yang akan mempengaruhi hasil penunjukan tegangan. Diperlukan elemen peredam yang akan mengahsilkan tidak ada efek terhadap hasil pengukuran walaupun kejadian tersebut hanya sesaat.Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder transformator tegangan ada dua jenis yaitu:Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).Dengan memilih jumlah lilitan yang sesuai untuk tiap kumparan dapat dihasilkan GGL kumparan sekunder yang berbeda dengan GGL kumparan primer. Hubungan GGL atau tegangan primer (Vp) tegangan sekunder (Vs), jumlah lilitan kumparan primer (np) dan jumlah lilitan kumparan sekunder (ns)Menurut kutubnya trafo tegangan dibedakan menjadi dua yaitu :1. Trafo satu kutub : trafo tegangan yang salah satu terminalnya dibumikan / ditanahkan, dipergunakan untuk tegangan diatas 30 kV2. Trafo dua kutub : trafo tegangan yang kedua terminalnya diisolir dari bumi / tanah, hanya digunakan untuk tegangan dibawah 30 kVBerdasarkan jenis tegangan, trafo tegangan dibedakan menjadi 2, yaitu : Transformator satu fasa, bila transformator digunakan untuk memindahkan tenaga listrik satu fasa. Transformator tiga fasa, bila transformator digunakan untuk memindahkan tenaga listrik tiga fasa.

2. Pemisah atau Isolator Pemisah adalah sakelar yang dipergunakan untuk memisahkan bagian bagian yang bertentangan satu sama lain dan hanya dapat dihubungkan atau dipisahkan praktis dalam keadaan tanpa beban. Trafo daya dengan daya maximal 500 kVA dalam keadaan beban kosong dapat dipisahkan dengan pemisah (Lihat gambar 4.1a).Pemisah pada insatlasi listrik pada setiap antaran harus tamapak cukup jelas dan harus pula mempunyai jarak pemisah yang cukup panjang. Pemisah biasanya dipakai untuk melindungi karyawan. Pemisah tersebut biasanya dipergunakan dibagian seperti gambar 4.1b.

Rangkaian PMT dan Pemisah dengan pemisah di rel & Rangkaian PMT dan pemisah tanpa pemisah di rel. Pemisah dan pemutus tenaga sebaiknya digerendel satu sama lainnya, sehingga pemisah hanya dapat dibuka/dimasukkan bila pemutus tenaga dalam keadaan terbuka. Penggerendelan tersebut dapat secara mekanis maupun secara listrik.

Pemilihan pemisah umumnya didasarkan atas spesifikasi data teknik berikut: Golongan tegangan : 1,3,6 (pada instalasi tertutup), 10, 20, 30, 60, 150, 220E, 300E, 500E (kV). Arus nominal: 200, 400, 600, 1000, 2000, 4000, 6000 A. Ketahanan dinamis terhadap hubung singkat (termasuk ketahanan terhadap isolasinya dan terutama ketahanan terhadap jepitan pemisah). Ketahanan thermos terhadap hubung singkat ( selama 1 detik).

Sakelar Daya Pemisah (Load Break Switch)Sakelar daya pemisah ini, merupakan kombinasi antara pemisah dan pemutus tenaga. Pemutus tenaganya disini, hanya dapat dipakai untuk memutuskan beban sesuai dengan data data yang tertera pada sakelar tersebut dan tidak dapat dipakai guna memutuskan arus hubung singkat. Dan untuk pemutusan arus hubung singkat sakelar tersebut dilengkapi dengan sebuah sekering. Sakelar daya pemisah ini biasanya dipakai untuk golongan tegangan 6 10 kV dan daya pemutusannya hanya sampai kira kira 5 15 MVA. Pemilihan spesifikasi data teknik sakelar daya pemisah seperti pada pemilihan pemutus tenaga dimana daya pemutusannya terbatas besarnya.Penggerak sakelar Tangan ( manual ) Kekuatan per atau pelepas maknit Motor listrik Tekanan udaraTekanan udara disini dipakai guna memasukkan/ mengeluarkan (penggerak) sakelar dan belum tentu guna pemadaman busur api.

Sekering Sekering merupakan bentuk lain dari pada sakelar, tetapi relatuf murah harganya dan berguna pada pemutus daya yang relative lebih kecil. Pemutusan daya dapat dilaksanakan secara elektro magnitis maupun secara thermos ( dengan cara peleburan kawat sekering itu sendiri). Sekering umunya banyak dipaki pada tegangan rendah dan tegangan menengah.

Pemilihan sekering pada umumnya didasarkan atas : Golongan tegangan Arus nominal Daya pemutus

Seperti misalnya terlihat pada spesifikasi data teknik berikut :PatronDapat dipakai pemutus daya hubung singkat jaringan sampai sebesar [MVA]

Tegangan Nominal [kV]Arus Nominal [A]

6 10

20

30610..10061040610256004008004001200600

RELRel merupakan titik simpul bagi antaran yang dating dan antaran yang keluar dari rel tersebut. Rel rel seakan akan merupakan tulang punggung instalasi hubung system distribusi.Susunan Rel:Pada system distribusi sering dipergunakan rel tunggal (gamabr 4.1) dan jamak ( gamabr 4.2).

Gambar 4.1 rel tunggal

Gambar 4.2 rel jamakPenggunaan rel tunggal tentunya lebih murah dari penggunaan rel jamak tetapi penggunaan rel banyak, memungkinkan adanya: kebebasan mengadakan manipulasi melaksanakan pembagian beban lebih baik sesuai dengan apa yang diinginkan menyusun cabang cabang antaran keluar/masuk secara lebih mudah bila perlu setiap rel dapat diusahakan dengan tegangan yang berbeda pelaksanaan perbaikan dapat dilaksanakan lebih mudah bila diperlukan setiap kedua rel tersebut dapat dilengkapi dengan pemutus tenaga penggandeng. Pemutus tenaga penggandeng seperti dapat dilihat di gamabr 4.3 dapat dipergunakan untuk: menghubungkan rel I dan II ( bila diperlukan dapat diperlengkapi dengan perlengkapan sinkronisasi). sebagai pengganti pemutus tenaga suatu cabang.

Gambar Rel Ganda dan PMT Penggandeng

System didtribusi dengan rel jamak hanyalah dipergunakan : pada instalasi yang sangat penting, seperti pada instalasi industry kimia, pengecoran besi baja dan lainnya, dimana kemungkinan adanya pemadaman harus dihindarkan sama sekali. Pada instalasi system distribusi yang bekerja dengan tegangan yang berbeda. Bila daya hubung singkat terlalu tinggi, sehingga rel rel harus bekerja secara terpisah. Penggunaaan rel jamak, disamping memerlukan jumlah rel yang lebih banyak, diperlukan pula alat alat perlengkapan yang lebih banyak dan ruangan yang lebih luas pula. Guna menghemat jumlah rel yang hendak dipergunakan rel bantu, seperti terlihat pada gambar cara ini lebih sederhana dari pada penggunaan system 3 rel. dan dengan pemutus tenaga pengganti, setiap cabang dapat diperbaiki bila diperlukan.

Gamabr contoh suatu system rel bantu.

Gambar Rel Bentuk Huruf UBila rungan yang tersedia terbatas, dan cabang cabang yang keluar/masuk menuju ke dua arah, maka dapat dipergunakan rel atau juga rel lingkar (lihat gambar 4.6).

Gambar Rel bentuk lingkaranRel Pisah MemanjangBila daya hubung singkat terlalu besar, maka perlu memisahkan rel rel tersebut secara memanjang

Gambar Rel Terpisah Memanjang.

Guna mempermudah melaksanakan manipulasi (tanpa disertai pemadaman atau pemisah), kedua bagian rel tersebut dapat diperlengkapi dengan pemutus tenaga penggandeng.

Gamabar Rel Terpisah Memanjang dengan PMT penggandeng.Dan guna membatasi besarnya daya h.s system penggandeng tersebut dapat diperlengkapi dengan suatu pembatas h.s

Gambar rel terpisah memanjang dengan PMT penggandeng dan kumparan peredam h.sSambungan rel pada bahan tersebut terbuat dari tembaga dihubungkan dengan sekerup sekerup yang bila perlu dapat diberi solder perak dan harus dibuat elastic dan pada rel rel tersebut harus benar benar memenuhi syarat teknis baik terhadap beban nominal maupun terhadap kemungkinan pengaruh hubung singkat seperti:Pengaruh thermos Kenaikan suhu tidak boleh lebih dari pada kira kira 180 C Sambungan sambungan harus dibuat elastic Pendingin/ventilasi harus baik sehingga suhu tidak lebih daripada 30 35 C

Isolator Isolator (menurut jenisnya isolator penyangga, gantungan, tembus) diperlukan untuk mengisolasi bagian bagian instalasi listrik ( antaran, peralatan dan lain lainnya) yang bertentangan, satu bagian yang bertegangan terhadap bagian yang lain maupun terhadap tanah. Isolator seharusnya tahan terhadap perubahan (transient) tegangan dari dalam maupun terhadap perubahan tegangan dari luar. Perubahan tegangan dari dalam umumnya terjadi sebagai akibat gejala transient seperti adanya kesalahan antara phasa (bertegangan) maupun antara phasa dan tanah ataupun pada saat memasukkan dan mengeluarkan transformator dan antaran misalnya. Besarnya amplitude tegangan tersebut ditentukan oleh sifat serta jenis kesalahan, konfigurasi system netral, karakteristik pemasukan/pengeluaran (switching) dan juga criteria system. Gejala resonansi system misalnya resonansi besi juga dapat menimbulkan gejala tegangan.

3. CIRCUIT BREAKER

Sebuah pemutus kontak (CB) adalah satu secara otomatis-dioperasikannya tombol elektrik yang dirancang untuk melindungi suatu rangkaian elektrik dari kerusakan disebabkan oleh adanya muatan berlebih atau korsleting. Tidak seperti suatu pemutus yang hanya dapat beroperasi sekali ketika terjadi gangguan maka harus diganti, suatu pemutus kontak (CB) mungkin menjadi menata kembali (baik dengan tangan atau secara otomatis) untuk mulai lagi operasi normal. Pemutus kontak dibuat bervariasi ukuran, mulai dari divais kecil yang melindungi seseorang dan peralatan rumah tangga sampai switchgear besar yang dirancang untuk melindungi rangkaian tegangan tinggi yang mentransmisikan ke seluruh kota.

Prinsip:Penutupan: Di dalam rangkaian dc arus mencapai sekitar 95% dari nilai posisi mantap setelah waktu akhirnya 3t, dimana t adalah tanda waktu tetap. Dengan cara sama, ketika satu arus alternating menutup, arus mencapai satu nilai mantap setelah satu proses transien. Tanda waktu tergantung pada hambatan, unsur-unsur induksi dan kapasitif rangkaian. Arus tertinggi menswitch dicapai jika menswitch diakibatkan pada tegangan nol (arus puncak sangat tinggi bisa berkembang jika tombol mendekati syarat-syarat korsleting).

Pembukaan: Di bawah suatu tegangan ambang, rangkaian apapun mungkin menjadi dibuka tanpa formasi busur lingkaran/lingkungan. Dalam praktek, bagaimanapun, tombol yang pada umumnya bekas benar-benar menghasilkan satu busur lingkaran/lingkungan sementara menyela arus. Kontak: Materi dari tembaga sejauh ini paling banyak digunakan. Di dalam rangkaian tegangan rendah, perak juga digunakan sebagai penghubung materi.Pemadaman Busur lingkaran/lingkungan: Sejak menswitch hampir tanpa alternatip memberikan naik kepada arcing, memadamkan beberapa busur lingkaran/lingkungan mengasumsikan pentingnya penting untuk memperpanjang hubungan hidup. Metoda berikut dapat dilakukan: Perpanjangan busur lingkaran/lingkungan hingga itu padamkan Intensive mendingin (di/dalam kamar perecik) Divisi/pembagian menjadi busur lingkaran/lingkungan parsial Pemuasan Titik-nol Menghubungkan kapasitor di/dalam paralel dengan kontak di/dalam rangkaian dc Penggunaan ruang hampa Penggunaan udara Penggunaan minyak

Isolasi/penyekatan: Kontak tetap baik dengan membatasi bagian-bagian logam lain termasuk badan. Bahan isolasi yang berbeda digunakan. Paling umum materi bekas adalah epoxy, PVC, karet sintetis, polycabonate dan keramik juga digunakan.OperasiSemua pemutus kontak mempunyai ciri umum di dalam operasi mereka, walaupun detil bervariasi pada hakekatnya tergantung pada kelas tegangan, penilaian dan jenis pemutus kontak. Pemutus kontak harus mendeteksi satu kondisi kesalahan. Di dalam pemutus kontak tegangan rendah biasanya dilakukan di dalam lampiran perusak/interuptor. Pemutus kontak tegangan tinggi telah memisahkan divais untuk merasakan satu overcurrent atau kesalahan lain. Suatu kesalahan dideteksi, kontak di dalam pemutus kontak harus terbuka untuk menyela rangkaian. Energi mekanik tersimpan di dalam perusak/interuptor digunakan untuk memisahkan kontak, walaupun sebagian dari energi diperlukan mungkin saja diperoleh dari arus kesalahan itu sendiri. Ketika satu arus disela, satu busur lingkaran ditetapkan/diperbaiki. Busur lingkaran/lingkungan ini harus dimasukkan, didinginkan, dan memadamkan dengan cara terkendali, sedemikian rupa sehingga gap antara kontak bisa lagi tahan tegangan dalam rangkaian. Akhirnya, sekali kondisi kesalahan bersih, kontak harus reclosed untuk membangun kembali tenaga (energi) kepada rangkaian menyela.

4. RELAY PENGAMAN

Dengan meningkatkan akan kebutuhan tenaga listrik, disatu pihak memang dikarenakan meningkatkan permintaan tenaga listrik guna mengejar hidup yang lebih tinggi, dilain pihak disebabkan sifat tenaga listrik yang sangat luwes. Bagi Indonesia yang saat ini dalam langkah-langkah pembangunan diperlukan tenaga listrik sebagai sumber tenaga serta sebagai intinya modernisasi industry, sangat diperlukan penyediaan tenaga listrik yang dapat diandalkan dan kontinu. Untuk menunjang penyediaan tenaga listrik yang dapat diandalkan dan kontinu, perlu dicegah atau setidak-tidaknya dikurangi terjadinya gangguan-gangguan didalam penyediaan tenaga listrik atau rusaknya alat peralatan dari system kelistrikan.Oleh karena itu dalam penyediaan tenaga listrik, dan pengembangan dari pada jaringan listrik tidak terlepas dari problema-problema pengaman terhadap alat peralatan listrik.Umumnya kita mengenal dua macam pengaman terhadap ala peralatan listrik,yaitu: Dengan pelebur(fuse,sekering) Dengan relayRelay pengaman adalah suatu alat (alat pembantu yang dapat menutup (merangkaikan ) atau membuka (memutuskan) rangkaian listrik, atau bertindak secara mekanis untuk mengontrol sakelar/pemutus (circuit breaker) bila jumlah besaran yang ditentukan/dirancang dilampaui (arus listrik, tegangan, daya, tekanan, temperature dsb)Menurut macamnya besaran yang memberikan impuls (rangsangan), maka relay pengaman dapat dibagi menjadi: Relay listrik: impuls(rangsangan) dari besaran listrik arus listrik, tegangan, daya listrik dll. Relay mekanis: impuls(rangsangan) dari tekanan, aliran dari zat cair atau gas, getaran, perputaran dll. Relay thermos: impuls(rangsangan) diperoleh dari pengaruh panas.Pada system listrik pada umumnya atau sebagian besar kita berhubungan dengan relay listrik.Pada dasarnya relay listrik dirancang untuk dapat bekerja dengan prinsip elektro magnet dan prinsip induksi. Tetapi ada pula yang dirancang dengan mempergunakan kumparan bergera (moving coil), polaritas dan elektro dinamik dll.Sedangkan menurut fungsinya relay dapat berupa relay utama(main relay); relay pembantu (auxiliary or supple mentary relay), and relay isyarat(signal relay) Relay utama (main relay) ialah unsure pengaman yang memberikan respon terhadap setiap perubahan dari besaran perangsang(actusting quantity), misalnya arus, tegangan daya dll Relay pembantu(auxiliary or supplement relay), ialah relay yang diatur/dikontrol oleh relay lain untuk memberikan/mewujudkan fungsi tambahan misalnya untuk pengaturan waktu, memperbanyak jumlah kontak, koordinasi antara beberapa relay dll. Relay isyarat(signal relay), berfungsi memberikan tanda terhadap adanya relay-relay yang telah bekerja, tanda-tanda peringatan (yang terlihat) atau alarm(terdengar/sudible)Pada prinsipnya setiap relay mencakup tiga unsur utama, yaitu: Unsure pertama atau pengukur (sensing or discriminating or measuring element), yaitu bagian dari sebuah relay yang memberikan reaksi setiap perubahan dari besaran perangsang. Unsure pembanding(comparing element) yaitu bagian yang memperbandingkan antara besaran perangsang terhadap besaran penyetelan digambar 1.2 yang perbandingan antara Fs (daya pegas:spring farce) dan Fe (daya elektromagnit/elektromagnit force) Unsure komando/control (commend or control element), yaitu bagian yang meneruskan hasil perbandingan pada unsure pembandng sebagai komando kepada alat pengaman lainnya misalnya membuka sakelar (CB) atau memberikan peringatan/isyarat.Atas dasar arah dari perubahanbesaran perangsang, relay kita kenali: Relay maksimum(maximum/over relay), akalah relay yang bereaksi/bekerja bila besaran-perangsang melampaui (berada diatas) haraga penyetelanbesaran tersebut, misalnya relay arus lebih, relay tegangan lebih dll. Relay minimum(minimum/under relay), adalah relay yang bereaksi/bekerja bilabesaran-perangsang jatuh berada dibawah harga penyetelan, misalnya relay tegangan kurang(under voltage relay) dllRelay dapat dibedakan, atas daasar cara hubungan dari unsure perasa, menjadi: Relay primer, relay ini mendapat/menerimabesaran perangsang (actualing quantity) melalui/dari rangkaian primer system. Relay sekuner, relay ini mendapat/menerima besaran perangsang dari rangkaina sekunder system.Selanjutnya atas dasar cara bagaimana pemutusan alat pemutus oleh unsure komando, dibedakan: Relay langsung(direct-acting relay);Unsure komando/control langsung bertindak terhadap/pada alat pemutus. Relay tidak langsung(indirect acting relay); Unsure-komando/control tidak langsung bertindak terhadap/pada alat pemutus, tetapi melalui relay pembantu.Dari table 1.1 terlihat hubungan dari relay atas uraian diatasSedangkan kontak-kontak relay dapat dibedakan menjadi: Kontak normal terbuka(normally open contact); kontak yang dalam keadaan normal atau kumparan relay tidak menerima energy selalu terbuka(tidak mengontak) Kontak normal tertutup (normally closed contact), kontak yang dalam keadaan normal atau kumparan relay tidak menerima energy selalu tertutup(kontak tertutup)

Transformator DistribusiURAIAN SYSTEMTransformator yang biasa diistilahkan dengan transformer atau trafo adalah suatu alat untuk Transformator yang biasa diistilahkan dengan transformer atau trafo adalah suatu alat untuk memindahkan daya listrik arus bolak-balik ( alternating current ) dari suatu rangkaian ke rangkaian lainnya berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik ( EMF Induction ) yang terjadi antara 2 induktor ( kumparan ) atau lebih.Bagian-bagian terpenting dan mendasar dari sebuah trafo adalah : Kumparan primer (primary winding) yg dihubungkan dengan sumber listrik. Kumparan sekunder (secondary winding) yg dihubungkan dengan beban. Inti / teras / kernel (core) yang berfungsi menyalurkan GGL induksi antar kedua kumparan

Perhatikan sketsa berikut :

1. Prinsip teknis kerja trafo :Dalam parktek, dikenal 3 sistem pendeteksian dan pengendalian, yaitu :Apabila kumpatan primer dihubungkan dengan sumber tegangan dengan arus bolak balik (AC), maka arus I1 akan mengalir pada kumparan primer, dan menimbulkan flux magnet yang berubah - ubah sesuai frekuensi arus I1 pada kernel trafo, dan menimbulkan GGL induksi e pada kumparan primer. Besarnya GGL induksi e adalah :

e = - N d / dt volt ..... (1)dengan :e = GGL Induksi primerN = Jumlah lilitan primerd = Jumlah GGM, dalam weberdt = Perubahan waktu, dalam detikPerubahan flux magnetik yang menginduksi GGL ep adalah flux bersama (mutual flux), sehingga GGL induksi muncul pada kumparen sekunder sebagai es yang besarnya adalah :es = Ns (d / dt) volt (2)dengan Ns = jumlah lilitan kumparan sekunder dari (1) dan (2), perbandingan lilitan dapat didapat dari perbandingan lilitan sebagai berikut :a = ep / es = Np / Ns .... (3)dengan a = rasio perbandingan lilitan (turn ratio) transformatorKarena rasio perbandingan tegangan berbanding lurus dengan rasio perbandingan lilitan, maka apabila a1 maka fungsinya adalah untuk menaikkan tegangan (step up transformer).Flux pada saat dinyatakan dengan f(t) = fm sin wt dengan m = nilai flux maksimum ( webwer), sehingga GGL pada kumparan primer adalah :ep = Np d / dtep = Np d m sin t / dtep = Np m cos tep = Np m sin (t - /2)GGL induksi primer maksimum adalah (ep)max = - Np m, melalui persamaan :ep = (Ep)max / 2= Np m / 2= 2 Np m 2 / 2= 3,14. 1.41 f Np mep = 4,44 f Np m ...... (4)dengan cara yang sama diperoleh :es = 4,44 f Nsm ...... (5)Apabila transformer dianggap ideal, tanpa rugi-rugi daya, maka daya input Pi dianggap sama dengan daya output Po. Sehingga dari ( 3 ) didapat:U1.I1 = U2.I2a = Np/Ns = U1/U2 = I1/I2 .. (6)Persamaan (5) dan (6) inilah yang biasa digunakan sebagai pendekatan dalam praktek pengawasan di lapangan.PERALATAN UTAMA & FUNGSISesuai dengan penjelasan diatas, maka sebuah transformator distribusi berfungsi untuk menurunkan tegangan transmisi menengah 20kV ke tegangan distribusi 220/380V sehingga dengan demikian, peralatan utamanya adalah unit trafo itu sendiri ( umumnya jenis 3 phase ).1. Kumparan tersierSelain kedua kumparan ( primer dan sekunder ) ada beberapa trafo yang dilengkapi dengan kumparan ketiga atau kumparan tersier ( tertiary winding ).Kumparan tersier diperlukan untuk memperoleh tegangan tersier atau untuk kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tersier selalu dihubungkan delta. Kumparan tersier sering dipergunakan juga untuk penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt, namun demikian tidak semua trafo daya mempunyai kumparan tersier.2. Media pendinginKhusus jenis trafo tenaga tipe basah, kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas dan bersifat pula sebagai isolasi ( tegangan tembus tinggi ) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. Untuk itu minyak trafo harus memenuhi persyaratan sbb.a. ketahanan isolasi harus tinggi ( >10kV/mm )b. Berat jenis harus kecil, sehingga partikel-partikel inert di dalam minyak dapat mengendap dengan cepat.c. Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan menjadi lebih baik.d. Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yg dapat membahayakan.e. Tidak merusak bahan isolasi padat ( sifat kimia y )

3. BushingMerupakan penghubung antara kumparan trafo ke jaringan luar. Bushing adalah sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki trafo.4. Tangki dan konservator (khusus pada trafo tipe basah) :Pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo yang ditempatkan di dalam tangki baja. Tangki trafo-trafo distribusi umumnya dilengkapi dengan sirip-sirip pendingin ( cooling fin ) yang berfungsi memperluas permukaan dinding tangki, sehingga penyaluran panas minyak pada saat konveksi menjadi semakin baik dan efektif untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator.5. Tap changer ( perubah tap )Tap Changer adalah perubah perbandingan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder sesuai yang diinginkan dari tegangan jaringan / primer yang berubah-ubah. Tap changer dapat dioperasikan baik dalam keadaan berbeban ( on-load ) atau dalam keadaan tak berbeban ( off load ), tergantung jenisnya.6. Breather ( alat pernapasan )Karena pengaruh naik turunnya beban trafo maupun suhu udara luar, maka suhu minyakpun 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 dan volumenya menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki.Proses di atas disebut pernapasan trafo. Hal tersebut menyebabkan permukaan minyak trafo akan selalu bersinggungan dengan udara luar yg menurunkan nilai tegangan tembus minyak trafo. Untuk mencegah hal tersebut maka pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung khusus yg berisi kristal yg bersifat hygroskopis.7. Perlatan pengaman ( protection devices)Setiap unit trafo distribusi selalu dilengkapi dengan peralatan pengaman, yg mengamankan trafo khususnya fisis, elektris maupun kimiawi. Beberapa peralatan pengaman yg umum dikenal, antara lain :a. Bucholz rele : Rele ini berfungsi mendeteksi dan mengamankan trafo terhadap gangguan di dalam tangki yang menimbulkan gas. Gas dapat timbul diakibatkan oleh : Hubung singkat antar lilitan pada/dalam phasa. Hubung singkat antar phasa atau phasa ke tanah. Busur api listrik antar laminasi atau karena kontak yang kurang baik.b. Over pressure relay : Rele ini berfungsi hampir sama seperti rele Bucholz, yakni mengamankan terhadap gangguan di dalam trafo. Bedanya rele ini hanya bekerja oleh kenaikan tekanan gas yang tiba-tiba dan langsung mentripkan CB pada sisi upstream-nya.c. Differential relay : Berfungsi mengamankan trafo dari gangguan di dalam trafo antara lain flash over antara kumparan dengan kumparan, kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan di dalam kumparan ataupun antar kumparan.d. Thermal relay : Berfungsi untuk mengamankan trafo dari kerusakan isolasi kumparan, akibat adanya panas berlebih yang ditimbulkan oleh arus lebih ( over current ). Parameter yang diukur oleh relay ini adalah kenaikan temperatur. Saat ini keempat jenis rele tersebut diintegrasikan pada satu jenis rele yang dikenal dengan DGPT2. Notasi DGPT2 berarti : D = Differential rele G = Gas rele P = Pressure rele T2= Temperature ( thermal ) rele dengan 2 thermostat, masing masing digunakan untuk men-triger alarm dan yang lainnya untuk mengoperasikan kumparan shunt pada CB di sisi upstream, untuk memutuskan / men-trip pasokan daya ke trafo.e. Relay OCR ( Over Current Rele) : Berfungsi mengamankan trafo arus yang melebihi nilai yang diperkenankan lewat pada trafo tersebut. Arus lebih dapat terjadi oleh karena beban lebih atau gangguan hubung singkat.f. Relay tangkitanah : Berfungsi untuk mengamankan trafo bila terjadi hubung singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan pada trafo.g. Restricted Earth Fault rele : Berfungsi untuk mengamankan trafo bila terjadi gangguan hubung singkat 1 phasa ke tanah.h. Indikator-indikator : Untuk mengawasi kondisi trafo selama beroperasi, maka setiap unit trafo umumnya dilengkapi dengan indikator-indikator berikut : Indikator suhu minyak Indikator permukaan minyak Indikator sistem pendingin Indikator kedudukan tap

Gb. Jenis trafo Distribusi

Gb. Jenis Relay Proteksi pada trafo TM

DIAGRAM SISTEM

Gb. Contoh penempatan unit trafo distribusi dalam sistem