Abstrak

Isolasi trafo merupakan bagian yang kritis pada trafo tenaga, pemburukan atau

kegagalan isolasi dapat menyebabkan kegagalan operasi atau bahkan kerusakan trafo.

Salah satu metode untuk mengetahui kondisi isolasi adalah dengan melakukan pengujian

tangen delta. Pengujian tangen delta trafo dapat dilakukan dengan beberapa mode yaitu

GST, UST, GSTg, sedangkan untuk bushing ditambahkan mode Hot Collar untuk

mengetahui adanya perubahan kekuatan mekanisnya. Hasil uji tangen delta pada

umumnya bernilai positif, tetapi pada beberapa pengujian ditemukan anomali hasil uji

negatif, hal ini karena terjadi kebocoran pada isolasi, fenomena ini dapat dijelaskan

dengan teori rangkaian listrik. Selain itu pada makalah ini juga dipaparkan beberapa

contoh kasus pengujian tangen delta yang hasilnya negatif serta solusinya.

I. Pendahuluan

Trafo tenaga merupakan peralatan utama dalam sistem penyaluran tenaga listrik, salah

satu bagian paling kritis dari trafo tenaga adalah isolasi trafo. Isolasi trafo berupa isolasi

kertas, minyak, dan keramik. Seiring dengan usia operasi trafo maka kondisi isolasi dapat

mengalami pemburukan, hal ini dapat disebabkan karena tegangan lebih, suhu operasi

yang tinggi, hotspot, korona, kontaminasi, kerusakan mekanis maupun kelembapan.

Pemburukan atau kegagalan isolasi dapat menyebabkan kegagalan operasi atau bahkan

kerusakan trafo, oleh karena itu sangat diperlukan untuk mengetahui proses pemburukan

pada isolasi sehingga kegagalan trafo dalam beroperasi dapat dihindarkan. Salah satu

metode untuk mengetahui proses pemburukan isolasi adalah dengan pengujian tangen

delta. Pada beberapa kasus pengujian diperoleh hasil uji negatif, hal ini dapat

membingungkan dalam interpretasi hasil uji. Dalam makalah ini dicoba dijelaskan

fenomena ini dengan analisa, studi kasus dan tindak lanjutnya.

II. Prinsip Dasar

Isolasi trafo merupakan bahan dielektrik yang berfungsi untuk memisahkan dua

bagian yang bertegangan, misalnya antara kumparan dengan tangki trafo. Berikut ini

gambar isolasi pada kumparan dan inti trafo.

Gambar 1. Isolasi pada kumparan dan inti trafo

Trafo dengan isolasinya ini dapat dimodelkan sebagai rangkaian kapasitor yang

pararel dengan resistor.

Gambar 2. Rangkaian ekivalen trafo dan isolasinya

Kapasitor yang sempurna apabila dicatu tegangan bolak balik maka arusnya akan

tertinggal sebesar 90 derajat terhadap tegangannya, tetapi karena adanya disipasi daya

(dimodelkan sebagai resistor R) maka beda sudut antara arus dan tegangannya lebih kecil

dari 90 derajat. Berikut ini diagram vektornya.

Gambar 3. Diagram vektor tegangan terhadap arus

Daya yang terdisipasi pada resistor dapat dinyatakan dengan :

PD = Ir2.R = V. I cos Ø = V.I sin δ = V. ω .C .V. sin δ/cos δ

PD = V2 . ω .C . tan δ

Tan δ menyatakan faktor rugi – rugi daya, besaran inilah yang menjadi indikasi

besarnya daya yang terdisipasi, semakin besar nilai tangen delta maka semakin besar

daya yang terdisipasi yang berarti kualitas isolasi semakin buruk.

III. Prosedur Pengujian

Pengujian tangen delta trafo dapat menggunakan beberapa alat antara lain tettex dan

alat uji tangen delta megger 2000. Langkah awal sebelum melakukan pengujian adalah

bebaskan trafo dari tegangan dengan melepas sambungan ke busbar, kemudian pasang

pentanahan temporer pada trafo agar proses pengujian berjalan aman.Bersihkan bushing

dan hubung singkat antar terminal primer, sekunder dan tersier dengan menggunakan bare

konduktor atau kabel lurus. Berikut ini rangkaian untuk pengujian trafo tiga fasa.

Gambar 4. Rangkaian pengujian tangen delta

Berikut ini dijelaskan langkah – langkah pelaksanaan pengujian dengan salah satu alat

uji yaitu alat uji tangen delta megger 2000.

1. Pasang kabel grounding ke peralatan dan pastikan sistem grounding telah benar.

2. Sambung peralatan dan kabel konektor sesuai dengan fungsi masing –masing

3. Periksa dan pastikan semua kabel telah terpasang dengan baik.

4. Nyalakan tombol ”POWER” ke posisi ”ON”.

5. Periksa lampu open ground apakah masih menyala terus, yang berarti koneksi ground

perlu di check ulang

6. Setelah lampu ground padam, tekan menu pengukuran sesuai dengan konfigurasi pada

specimen yang akan diuji (GST, UST atau GST No Guard).

7. Tekan kedua safety lock dan posisikan potensio HV ke posisi minimum.

8. Tekan tombol HV ON (Warna putih).

9. Putar potensio HV sesuai dengan tegangan yang diinginkan (searah jarum jam).

10. Setelah tegangan sesuai dengan yang diinginkan, tekan tombol ”MEASURE”, tunggu

beberapa saat hasil pengukuran akan terlihat pada display.

11. Hasil yang ada dapat disimpan atau langsung dicetak pada printer yang telah

disediakan.

12. Untuk mendownload kekomputer, dapat mempergunakan Data Key yang ada.

13. Data pada komputer dapat langsung dikonversi ke kodisi suhu 20°C.

Setelah dilakukan pengujian catat hasil yang diperoleh pada blanko yang tersedia.

Untuk mengukur specimen dapat dilakukan perubahan pada mode pengukuran,

berikut ini mode yang dapat dipilih dengan injeksi tegangan tinggi disisi primer (tegangan

tinggi).

Tabel 1. Mode pengujian untuk trafo dua kumparan

Tabel 2. Mode pengujian untuk trafo tiga kumparan

Pada bushing terdapat fasilitas untuk pengujian tangen delta yaitu center tap, berikut

ini gambar rangkaian pengujian tangen delta untuk bushing.

Gambar 5. Rangkaian pengujian tangen delta bushing

Untuk pengujian bushing ini ada beberapa mode yang bisa digunakan antara lain :

Mode GST, pengukuran ini dilakukan dengan melepas bushing dari hubungan dengan

peralatan lain atau bushing harus diputus sambungan dengan kumparan trafo.

Pengukuran ini dilakukan dengan meng energize konduktor bushing dan meng

tanahkan flangenya. Temperature sekitarnya sangat besar pengaruhnya terhadap nilai

kapasitansi (power factor), sehingga perlu pembanding dengan hasil ukur pada

temperature tertentu (20 C).

Mode GSTg, pengukuran dengan mode GST dapat juga dilakukan dengan cara

memberi tegangan tertentu pada CT dan input LV disambungkan pada konduktor

maka akan diketahui nilai GST (C2) yaitu bagian yang paling dekat dengan flange dan

bagian bawah terminal.

Mode UST, pengujian ini digunakan pada bushing yang tersambung dengan beberapa

peralatan lain yang berada didalam atau diluar trafo dimana perlengkapan tersebut

tidak berpengaruh terhadap tap kapasitansi, tap power factor dan atau flange bushing

yang dapat dipisahkan dengan tangki yang diketanahkan.

Hot Collar, pengukuran ini sangat efektif untuk mengetahui lokasi keretakan pada

porcelain, pemburukan atau kontaminasi pada permukaan bushing seperti lapisan tipis

compound, cairan atau sisa compound yang menempel pada bushing. Berikut ini

rangkain pengujian dengan metode hot collar :

Gambar 6. Rangkaian pengujian hot collar

Rekomendasi dari Doble untuk pengujian Hot Collar ini adalah power dissipasi

kurang dari 0.1 watt dengan tegangan uji 10 kV, dan untuk pengujian beberapa

bushing yang setipe maka arus pengujian sama. Apabila diperoleh disipasi daya naik

maka mungkin terjadi kontaminasi pada bushing. Sedangkan bila arus mengalami

penurunan maka kemungkinan penyebabnya adanya void pada bushing atau tingkat

minyak bushing terlalu rendah.

IV. Interpretasi Hasil Uji Tangen Delta

Berdasarkan literatur Doble untuk trafo baru dapat dinyatakan dalam kondisi baik bila

nilai hasil uji tangen delta kurang dari 0.5 % sedangkan trafo yang sudah beroperasi

berdasarkan standar ANSI C 57.12.90, interpretasi hasil uji tangen deltanya sebagai

berikut :

V. Kasus khusus: Tangen Delta Negatif

Tangen delta negatif seringkali dianggap sebagai suatu hasil uji yang aneh.

Pengukuran negatif ini dapat terjadi dalam pengujian trafo atau bushing ketika

menggunakan mode UST atau GST-Guard. Fenomena ini dapat dijelaskan dengan model

matematika dan rangkaian listrik.

Dalam sebuah rangkaian paralel seperti pada gambar 7, setiap elemen (Z1 dan Z2)

mendapatkan tegangan yang sama dalam amplitudo dan fasanya. Sehingga arus hanya

bergantung pada impedansi elemen.

Gambar 7. Rangkaian listrik sederhana

Pada rangkaian seri seperti ditunjukkan pada gambar 7, tegangan yang melintasi

setiap elemen dapat berbeda dalam amplitudo dan fasanya apabila kedua elemen tersebut

berbeda sifat dasarnya (resistor, kapasitor atau induktor). Tegangan melintasi Z2 adalah

V2 dan dalam fungsi dari 2 elemen Z1 dan Z2 .

Setiap impedansi elemen Z dapat terdiri dari komponen resistif R atau reaktif X

(induktansi Xl dan kapasitansi Xc) dan dapat diwakilkan dengan sebuah vektor dalam

diagram vektor, lihat gambar 8. Resistansi merupakan sebuah bilangan real dan sefasa

dengan tegangan. Kedua tipe komponen reaktif adalah suatu bilangan kompleks dengan

pergeseran fasa 90 derajat terhadap tegangan tetapi berlawanan diantaranya :

Gambar 8. Diagram vektor impedansi

Apabila elemen lain ZG paralel dengan Z2 seperti terlihat dalam gambar 9 maka

tegangan V2 dan arus I2 dalam fungsi tiga elemen menjadi lebih kompleks seperti yang

diperlihatkan dalam persamaan 9.b dan 9.c. Bagaimanapun juga perbedaan matematis

satu-satunya dari model sebelumnya ialah term Z1Z2//Zg.

Gambar 9. Rangkaian listrik yang lebih kompleks

Pada sistem isolasi elemen Z1 dan Z2 umumnya kapasitif Xc, dan elemen Zg (jalur

paralel) umumnya resistif Rg. Gambar rangkaian dan persamaannya menjadi :

Gambar 10. Rangkaian ekivalen sistem isolasi

Dari persamaan diatas kita dapat menyimpulkan beberapa hal berikut :

1. Pergeseran sudut fasa terhadap nilai real negatif I2 diakibatkan adanya Xc1Xc2/RG.

2. Dalam sebuah sistem isolasi, Xc1+Xc2 mewakilkan total impedansi sistem isolasi

(Xc).

3. Apabila konstruksi sistem isolasi diketahui, kita dapat menggunakan istilah

Xc1Xc2/RG dan XC untuk menginterpretasikan faktor daya yang menurun.

4. V2 berbeda sudut fasa dengan VT sebesar delta dikarenakan term (Xc1Xc2/RG). Watt

loss yang diukur melalui Xc2 adalah negatif hanya ketika tegangan uji VT digunakan

sebagai acuan untuk pengukuran arus (-R), saat tegangan yang melintasi Xc2 benar-

benar V2. Apabila V2 digunakan sebagai acuan maka arus akan bernilai positif (r).

Sehingga secara fisis tiada watt negatif

Gambar 11.Diagram vektor pergeseran V2 terhadap VT

5. Lokasi kebocoran jalur ke ground akan menentukan tingkat pengaruh dalam sistem

isolasi. Jika terjadi pada ujung sistem isolasi, baik Xc1 maupun Xc2 akan menjadi

sangat kecil sehingga hasil Xc1 dan Xc2 juga akan menjadi sangat kecil. Hasil

tersebut akan meningkat secara bertahap tatkala lokasi berpindah maju ke tengah.

Hasil maksimum menjadi (Xc 2 /4) pada pertengahan sistem isolasi dan menurun

ketika lokasi berpindah lebih jauh kearah ujung lainnya. Hal ini berarti bahwa jalur

bocor ke ground akan memiliki :

a. Suatu pengaruh minimum pada setiap ujung sistem isolasi dan.

b. Suatu pengaruh maksimum pada pertengahan sistem isolasi (Xc/2).

6. Nilai resistansi RG dari jalur bocor ke ground akan menentukan apakah jalur tersebut

dapat memiliki pengaruh atau tidak:

a. Apabila RG jauh lebih besar daripada (Xc/2), maka jalur bocor ke ground

memiliki pengaruh yang kecil pada sistem isolasi tanpa memperhatikan

lokasinya.

b. Namun apabila nilai RG sangat rendah (betul-betul terjadi hubung singkat), jalur

bocor ke ground dapat memiliki suatu pengaruh dimanapun dalam sistem isolasi.

c. Diantara 2 kasus ekstrim (a dan b), pengaruh tingkat jalur bocor ke ground

bergantung pada nilai relatif (Xc1Xc2/RG) membandingkan total impedansi

sistem isolasi (Xc). Nilai negatif yang lebih tinggi mengindikasikan bahwa jalur

bocor ke ground memiliki pengaruh yang lebih tinggi.

Dengan menggunakan prinsip dasar diatas dapat dijelaskan timbulnya hasil pengujian

tangen delta negatif. Berikut ini beberapa studi kasus hasil uji tangen delta negatif dari

Doble dan analisanya.

1. Percobaan dengan kapasitor

Dengan menggunakan rangkaian 10 kapasitor TTR terhubung seri dengan resistor

terparalel ke ground untuk mensimulasi jalur bocor ke ground seperti ditunjukkan dalam

gambar 12. Percobaan ini membantu untuk memvisualisasi pengaruh term (Xc1Xc2/RG),

dan fenomena pengukuran negatif.

Gambar 12.Simulasi jalur bocor dengan kapasitor

Hasil uji ini secara jelas menunjukkan bagaimana jalur paralel yang terbaca meter

mempengaruhi data uji isolasi : pada lokasi dan resistansi jalur paralel. Berdasarkan

lokasi, jalur paralel memiliki sebuah pengaruh yang minimum pada setiap ujung (node 1

dan 11) dan suatu pengaruh maksimum pada pertengahan (node 6). Diantara 2 titik

tersebut, faktor daya berubah sesuai dengan (Xc1Xc2/RG) seperti ditunjukkan dalam

gambar. Berkenaan dengan resistansi jalur paralel,menentukan tingkat pengaruh :

resistansi yang lebih rendah memiliki pengaruh yang lebih tinggi.

2. Pengukuran kapasitor.

Menggantungkan sebuah kapasitor di udara untuk pengujian seperti ditunjukkan

dalam gambar 13 dapat menghasilkan penurunan faktor daya.

Gambar 13. Rangkaian pengujian

Posisi gantung titik tengah membagi kapasitansi dalam 2 nilai setara yang

memaksimalkan term Xc1Xc2/RG. Lebih jauh ini merupakan suatu posisi yang ideal

untuk mendapatkan rugi daya negatif ketika penggantung menjadi lebih konduktif dan

terjadi efek kopling.

3. Pengukuran bushing.

Berikut ini hasil pengujian pada sebuah bushing yang diperoleh tangen delta neagitf.

Setelah bushing dilepas, ditemukan plester pengikat lapisan isolasi terakhir

terlepas dan terhubung dengan permukaan bagian dalam dari flange bushing, seperti

terlihat dalam gambar 14. Adanya kontaminasi di permukaan plester menciptakan sebuah

jalur bocor ke ground.

Gambar 14. Permasalahan internal pada bushing

4. Pengukuran trafo 2 belitan.

Konstruksi kumparan pembalut membagi sistem isolasi CHL dalam 3 bagian, lihat

gambar 15 :

1. CHa adalah isolasi dari konduktor kumparan tegangan tinggi ke permukaan isolasi

padat;

2. Ca adalah celah udara dari permukaan isolasi solid tegangan tinggi ke tegangan

rendah. Elemen ini memiliki rugi daya yang sangat rendah dan kapasitansi terkecil,

sehingga mendominasi rangkaian;

3. CLa adalah isolasi dari konduktor kumparan tegangan rendah ke permukaan isolasi

padat.

Ketika permukaan-permukaan isolasi padat terkontaminasi, contoh kondensasi

bercampur dengan kotoran, konduktivitas permukaan akan meningkat. Hal ini akan

menambah elemen keempat yang mana umumnya elemen-elemen resistif (RHg atau RLg)

dan memparalel rangkaian CHL ke ground.

Gambar 15. Kasus pada trafo 2 belitan

5. Pengukuran trafo 3 belitan.

Trafo ini memiliki 3 belitan (HV, LV dan Tersier) dan 2 lengan. Belitan LV dan

tersier secara fisis berada dalam lengan yang berbeda. Belitan HV terbagi dalam 2

disekeliling setiap lengan dalam jalan ketika uji CLT dilakukan, belitan HV menjadi

belitan pertengahan diantara belitan LV dan tersier seperti ditunjukkan dalam gambar 16.

Konfigurasi ini menghasilkan rugi daya yang rendah atau faktor daya negatif dalam uji

UST.

Gambar 16. Kasus pada trafo 3 belitan

Tindak lanjut apabila diperoleh hasil pengujian tangen delta negatif adalah :

1. Lakukan pengecekan ulang rangkaian uji (contoh kasus: pengujian di GITET

Mandirancan.)

2. Apabila rangkaian uji dan alat uji telah dicek, dan tidak ada masalah maka

kemungkinan penyebab timbulnya tan delta negatif antara lain :

a. Adanya kontaminasi diisolasi à bersihkan isolasi, filter minyak isolasi.

b. Terjadi deteriorisasi isolasi, sehingga muncul jalur kebocoran pada isolasi.

Bila dibiarkan akan menimbulkan partial discharge dan dapat menyebabkan

kerusakan permanen pada peralatan.

IV. Kesimpulan

Dari pembahasan diatas maka dapat disimpulkan :

1. Pengujian tangen delta dapat digunakan untuk mengetahui proses pemburukan isolasi.

2. Untuk mengetahui terjadinya kerusakan mekanik pada bushing (retakan) dapat

dilakukan pengujian hot collar.

3. Tangen delta negatif karena adanya jalur bocor dari isolasi keground.

4. Kebocoran ini dapat disebabkan kesalahan prosedur, kontaminasi pada isolasi atau

pemburukan isolasi.

IV. Pustaka

1. Tim penyusun buku O&M Trafo, Panduan pemeliharaan trafo tenaga, 2003.

2. Herpekik Hargono, Pengujian tangen delta bushing.

3. Herpekik Hargono, Pengujian tangen delta trafo.

4. Long Pong, Review negative power factor test result and case study analysis. Doble

engineering company. 2005

5. Tim penyusun IK, Instruksi kerja pengujian tangen delta dengan megger 2000. 2007

Transformator Daya dan Cara Pengujiannya

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 nya. Transformator yang telah diproduksi terlebih dahulu melalui pengujian sesuai standar yang telah ditetapkan.

Klasifikasi 

Transformator tenaga dapat di klasifikasikan menurut:a. Pasangan: 

Pasangan dalam Pasanga luar

b. Pendinginan

Menurut cara pendinginannya dapat dibedakan sebagai berikut: (lihat Tabel 1)

• Fungsi/Pemakaian

Transformator mesin Transformator Gardu Induk Transformato r Distribusi Kapasitas dan Tegangan

Untuk mempermudah pengawasan dalam operasi trafo dapat dibagi menjadi: Trafo besar, Trafo sedang, Trafo kecil.

Cara Kerja dan Fungsi Tiap-tiap Bagian

Suatu transformator terdiri atas beberapa bagian yang mempunyai fungsi masing-masing:

•       Bagian utama

-   Inti besi

Inti 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 “Eddy Current”.

 -  Kumparan trafo

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.

-   Kumparan tertier

Kumparan tertier diperlukan untuk memperoleh tegangan tertier atau untuk kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tertier selalu dihubungkan delta. Kumparan tertier sering dipergunakan juga untuk penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt, namun demikian tidak semua trafo daya mempunyai kumparan tertier.

-   Minyak trafo

Sebagian besar trafo tenaga kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan bersifat pula sebagai isolasi (daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. Untuk itu minyak trafo harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

kekuatan isolasi tinggi

penyalur panas yang baikberat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat

viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan menjadi lebih baik

titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan

tidak merusak bahan isolasi padat sifat kimia yang stabil.

-   Bushing

Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah busing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut denga tangki trafo.

-   Tangki dan Konservator

Pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo berada (ditempatkan) dalam tangki. Untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator.

• 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 di dalam trafo, maka untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebihan tersebut trafo perlu dilengkapi dengan sistem pendingin untuk menyalurkan panas keluar trafo.

Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa: Udara/gas, minyak dan air. Pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara :

Alamiah (natural) Tekanan/paksaan (forced).

Macam-macam dan sistem pendingin trafo berdasarkan media dan cara pengalirannya dapat diklasifikasikan seperti pada Tabel 1.

-    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 dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load), tergantung jenisnya.

-   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, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki.

Kedua proses di atas disebut pernapasan trafo. Permukaan minyak trafo akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang menurunkan nilai tegangan tembus minyak trafo, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat hygroskopis.

-   Indikator

Untuk mengawasi selama trafo beroperasi, maka perlu adanya indicator pada trafo sebagai berikut:

indikator suhu minyak indikator permukaan minyak indikator sistem pendingin indikator kedudukan tap dan sebagainya.

• Peralatan Proteksi

 -  Rele Bucholz

Rele Bucholz adalah rele alat/rele untuk mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan di dalam trafo yang menimbulkan gas.

Gas yang timbul diakibatkan oleh:

a. Hubung singkat antar lilitan pada/dalam phasa b. Hubung singkat antar phasa c. Hubung singkat antar phasa ke tanah d. Busur api listrik antar laminasi e. Busur api listrik karena kontak yang kurang baik.

-   Pengaman tekanan lebih 

Alat ini berupa membran yang dibuat dari kaca, plastik, tembaga atau katup berpegas, berfungsi sebagai pengaman tangki trafo terhadap kenaikan tekan gas yang timbul di dalam tangki yang akan pecah pada tekanan tertentu dan kekuatannya lebih rendah dari kakuatan tangi trafo.

-   Rele tekanan lebih

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 P.M.T.

-   Rele Diferensial

Berfungsi mengamankan trafo dari gangguan di dalam trafo antara lain flash over antara kumparan dengan kumparan atau kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan di dalam kumparan ataupun beda kumparan.

-   Rele Arus lebih

Befungsi mengamankan trafo arus yang melebihi dari arus yang diperkenankan lewat dari trafo terseut dan arus lebih ini dapat terjadi oleh karena beban lebih atau gangguan hubung singkat.

-   Rele Tangki tanah

Berfungsi untuk mengamankan trafo bila ada hubung singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan pada trafo.

-   Rele Hubung tanah

Berfungsi untuk mengamankan trafo bila terjadi gangguan hubung singkat satu phasa ke tanah.

-   Rele Termis

Berfungsi untuk mencegah/mengamankan trafo dari kerusakan isolasi kumparan, akibat adanya panas lebih yang ditimbulkan oleh arus lebih. Besaran yang diukur di dalam rele ini adalah kenaikan temperatur.

Pengujian Transformator

Pengujian transformator dilaksanakan menurut SPLN’50-1982 dengan melalui tiga macam pengujian, sebagaimana diuraikan juga dalam IEC 76 (1976), yaitu :a. Pengujian Rutin

Pengujian rutin adalah pengujian yang dilakukan terhadap setiap transformator, meliputi:

pengujian tahanan isolasi pengujian tahanan kumparan pengujian perbandingan belitan Pengujian vector group pengujian rugi besi dan arus beban kosong pengujian rugi tembaga dan impedansi pengujian tegangan terapan (Withstand Test) pengujian tegangan induksi (Induce Test).

b. Pengujian jenis

Pengujian jenis adalah pengujian yang dilaksanakan terhadap sebuah trafo yang mewakili trafo lainnya yang sejenis, guna menunjukkan bahwa semua trafo jenis ini memenuhi persyaratan yang belum diliput oleh pengujian rutin. Pengujian jenis meliputi:

pengujian kenaikan suhu pengujian impedansi

c. Pengujian khusus

Pengujian khusus adalah pengujian yang lain dari uji rutin dan jenis, dilaksanakan atas persetujuan pabrik denga pmbeli dan hanya dilaksanakan terhadap satu atau lebih trafo dari sejumlah trafo yang dipesan dalam suatu kontrak. Pengujian khusus meliputi :

pengujian dielektrik pengujian impedansi urutan nol pada trafo tiga phasa pengujian hubung singkat

pengujian harmonik pada arus beban kosong pengujian tingkat bunyi akuistik pengukuran daya yang diambil oleh motor-motor kipas dan pompa minyak.

a. Pengujian Rutin

 -    Pengukuran tahanan isolasi

Pengukuran tahanan isolasi dilakukan pada awal pengujian dimaksudkan untuk mengetahui secara dini kondisi isolasi trafo, untuk menghindari kegagalan yang fatal dan pengujian selanjutnya, pengukuran dilakukan antara:

sisi HV - LV sisi HV - Ground sisi LV- Groud X1/X2-X3/X4 (trafo 1 fasa) X1-X2 dan X3-X4 )trafo 1 fasa yang dilengkapi dengan circuit breaker.

Pengukuran dilakukan dengan menggunakan megger, lebih baik yang menggunakan baterai karena dapat membangkitkan tegangan tinggi yang lebih stabil. Harga tahanan isolasi ini digunakan untuk kriteria kering tidaknya trafo, juga untuk mengetahui apakah ada bagian-bagian yang terhubung singkat.

-     Pengukuran tahanan kumparan

Pengukuran tahanan kumparan adalah untuk mengetahui berapa nilai tahanan listrik pada kumparan yang akan menimbulkan panas bila kumparan tersebut dialiri arus.

Nilai tahanan belitan dipakai untuk perhitungan rugi-rugi tembaga trafo.

Pada saat melakukan pengukuran yang perlu diperhatikan adalah suhu belitan pada saat pengukuran yang diusahakan sama dengan suhu udara sekitar, oleh karenanya diusahakan arus pengukuran kecil.

Peralatan yang digunakan untuk pengukuran tahanan di atas 1 ohm adalah Wheatstone Bridge, sedangkan untuk tahanan yang lebih kecil dari 1 ohm digunakan Precition Double Bridge.

Pengukuran dilakukan pada setiap fasa trafo, yaitu antara terminal:

 Untuk terminal tegangan tinggi:

 a. Trafo 3 fasa

- fasa A - fasa B - fasa B - fasa C - fasa C - fasa A

b. Trafi 1 fasa- terminal H1-H2 untuk trafo double bushing - terminal H1-Ground untuk trafo single bushing

Untuk sisi tegangan rendah

 a. Trafo 3 fasa 

- fasa a - fasa b - fasa b - fasa c - fasa c - fasa a

b. Trafo 1 fasa

-     terminal X1-X4 dengan X2-X3 dihubung singkat.

Pengukuran dengan Wheatstone bridge digunakan untuk tahanan di atas 1 ohm. Rangkaian pengukuran dapat dilihat pada Gambar 1. Pada keadaan seimbang berlaku rumus:

Rx adalah hagra tahanan belitan yang diukur = factor pengali. Pengukuran dengan Precition double bridge digunakan untuk tahanan yang lebih kecil dar 1 ohm. Rangkaian pengukuran seperti Gambar 2. Tahanan yang diukur Rx dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

-     Pengukuran perbandingan belitan

Pengukuran perbandingan belitan adalah untuk mengetahui perbandingan jumlah kumparan sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah pada setiap tapping, sehingga tegangan output yang dihasilkan oleh trafo sesuai dengan yang dikehendaki. toleransi yang diijinkan adalah:

a. 0,5 % dari rasio tegangan atau

b. 1/10 dari persentase impedansi pada tapping nominal.

Pengukuran perbandingan belitan dilakukan pada saat semi assembling yaitu setelah coil trafo di assembling dengan inti besi dan setelah tap changer terpasang, pengujian kedua ini bertujuan untuk mengetahui apakah posisi tap trafo telah terpasang secara benar dan juga untuk pemeriksaan vector group trafo.

Pengukuran dapat dilakukan dengan menggunakan Transformer Turn Ratio Test (TTR), misalnya merk Jemes G. Biddle Co Cat. No.55005 atau Cat. No. 550100-47.

-     Pemeriksaan Vector Group

Pemeriksaan vector group bertujuan untuk mengetahui apakah polaritas terminal-terminal trafo positif atau negatif. Standar dari notasi yang dipakai adalah ADDITIVE dan SUBTRACTIVE.

-      Pengukuran rugi dan arus beban kosong

Pengukuran ini untuk mengetahui berapa daya yang hilang yang disebabkan oleh rugi histerisis dan eddy current dari inti besi (core) dan besarnya arus yang ditimbulkan oleh kerugian tersebut. Pengukuran dilakukan dengan memberikan tegangan nominal pada salah satu sisi dan sisi lainnya dibiarkan terbuka.

-      Pengukuran rugi tembaga dan impedansi

Pengukuran ini bertujuan untum mengetahui besarnya daya yang hilang pada saat trafo beroperasi akibat dari tembaga (Wcu) dan strey loss (Ws) trafo yang digunakan.

Pengukuran dilakukan dengan memberi arus nominal pada salah satu sisi dan pada sisi yang lain dihubung-singkat, dengan demikian akan terbangkit juga arus nominal pada sisi tersebut, sehingga trafo seolah-olah dibebani penuh.

Perhitungan rugi beban penuh (Wcu) dan impedansi (Iz), dimana pada waktu pengukuran tahanan belitan (R), Wcu dan Iz dilakukan pada saat suhu rendah (udara sekitar (t)), maka Wcu dan Iz perlu dikoreksi terhadap suhu acuan 75ºC, dimana factor koreksi (a) adalah :

 -     Pengujian tegangan terapan (Withstand Test)

Pengujian ini dimaksudkan untuk menguji kekuatan isolasi antara kumparan dan body tangki.

Pengujian dilakukan dengan memberi tegangan uji sesuai denga standar uji dan dilakukan pada:

- sisi tegangan tinggi terhadap sisi tegangan rendah dan body yang di ke tanahkan - sisi tegangan rendah terhadap sisi tegangan tinggi dan body yang di ke tanahkan. - waktu pengujian 60 detik.

-     Pengujian tegangan induksi

Pengujian tegangan induksi bertujuan untuk mengetahui kekuatan isolasi antara layer dari tiap-tiap belitan dan kekuatan isolasi antara belitan trafo. Pengujian dilakukan dengan memberi tegangan supply dua kali tegangan nominal pada salah satu sisi dan sisi lainnya dibiarkan terbuka. Untuk mengatasi kejenuhan pada inti besi (core) maka frekwensi yang digunakan harus dinaikkan sesuai denga kebutuhan. Lama pengujian tergantung pada besarnya frekwensi pengujian berdasarkan rumus:

waktu pengujian maksimum adalah 60 detik.

 -    Pengujian kebocoran tangki

Pengujian kebocoran tangki dilakukan setelah semua komponen trafo terpasang. Pengujian dilakukan untuk mengetahui kekuatan dan kondisi paking dan las trafo. Pengujian dilakukan dengan memberikan tekanan nitrogen (N2) sebesar kurang lebih 5 psi dan dilakukan pengamatan pada bagian-bagian las dan paking dengan memberikan cairan sabun pada bagian tersebut. Pengujian dilakukan sekitar 3 jam apakah terjadi penurunan tekanan.

b. Pengujian Jenis (Type Test)

 -    Pengujian kenaikan suhu

Pengujian kenaikan suhu dimaksudkan untuk mengetahui berapa kenaikan suhu oli dan kumparan trafo yang disebabkan oleh rugi-rugi trafo apabila trafo dibebani. Pengujian ini juga bertujuan untuk melihat apakah penyebab panas trafo sudah cukup effisien atau belum.

Pada trafo dengan tapping tegangan di atas 5% pengujian kenaikan suhu dilakukan pada tappng tegangan terendah (arus tertinggi), pada trafo dengan tapping maksimum 5% pengujian dilakukan pada tapping nominal.

Pengujian kenaikan suhu sama dengan pengujian beban penuh, pengujian dilakukan dengan memberikan arus trafo sedemikian hingga membangkitkan rugi-rugi trafo, yaitu rugi beban penuh dan rugi beban kosong.

Suhu kumparan dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

t adalah suhu sekitar pada saat akhir pengujian.

-     Pengujian tegangan impulse

Pengujian impulse ini dimaksudkan untuk mengetahui kemampuan dielektrik dari sistem isolasi trafo terhadap tegangan surja petir.

Pengujian impuls adalah pengujian dengan memberi tegangan lebih sesaat dengan bentuk gelombang tertentu. Bila trafo mengalami tegangan lebih, maka tegangan tersebut hampir didistribusikan melalui effek kapasitansi yang terdapat pada :

- antar lilitan trafo - antar layer trafo - antara coil denga ground.

-     Pengujian tegangan tembus oli

Pengujian tegangan tembus oli dimaksudkan untuk mengetahui kemampuan dielektrik oli. Hal ini dilakukan karena selain berfungsi sebagai pendingin dari trafo, oli juga berfungsi sebagai isolasi.

Persyaratan yang ditentukan adalah sesuai denga standart SPLN 49 - 1 : 1982, IEC 158 dan IEC 296 yaitu:

- > = 30 KV/2,5 mm sebelum purifying - > = 50 KV/2,5 mm setelah purifying

Peralatan yang dapat digunakan misalnya merk Hipotronics type EP600CD. Cara pengujian:

- bersihkan tempat sample oli dari kotoran dengan mencucinya dengan oli sampai bersih.

- ambil contoh/sample oli yang akan diuji, usahakan pada saat pengambilan sample oli tidak tersentuh tangan atau terlalu lama terkena udara luar karena oli ini sanga sensitive.

- tempatkan sample oli padaalat tetes.

- nyalakan power alat tetes.

- tekan tombol start dan counter akan mencatat secara otomatis sejauh mana kemampuan dielektrik oli tersebut. Setelah counter berhenti dan tombol reset menyala, tekan tombol reset untuk mengembalikan ke posisi semula.

- hasil pengujian tegangan tembus diambil rata-ratanya setelah dilakukan 5 (lima) kali dengan selang waktu 2 menit.