perencanaan kontruksi jtm dan gardu trafo distribusi

8/11/2019 Perencanaan Kontruksi JTM Dan Gardu Trafo Distribusi

1/21

Perencanaan Kontruksi JTM dan Gardu Trafo Distribusi

PERENCANAAN KONTRUKSI JTM DAN GARDUTRAFO DISTRIBUSI

Disusun Untuk Memenuhi Mata Kuliah Distribusi Tenaga Listrik

Oleh :

Kelompok VII Desi Jayantri Pidelis Purba

Lodien Hutapea

Horas Sinaga

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

2012

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah ini .

Judul makalah ini adalah Perencanaan Kontruksi JTM , Gardu Trafo Distribusi . Makalah ini disusun sebagai Tugas kelompok mata kuliah Distribusi Tenaga Listrik.Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu,

kami dari kelompok VII mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhir katakami mengucapkan terima kasih.


2/21

Medan, 5 Maret 2012Penulis,

Kelompok VII

DAFTAR ISI

Halaman KATA PENGANTAR ................................................................................ iDAFTAR ISI ............................................................................................... ii BAB I PENDAHULUAN ....................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................ 11.2 Tujuan ..................................................................................... 1BAB II PEMBAHASAN ......................................................................... 2

2.1 Jaringan tegangan Menengah................................................... 22.2 Jenis Gardu JTM...................................................................... 5........2.3 Gardu Trafo Distribusi............................................................. 92.4 Pemasangan Trafo Distribusi................................................. 192.5 Gangguan Pada Gardu Trafo Distribusi................................ 21

BAB III PENUTUP ................................................................................. 27 3.1 Kesimpulan ........................................................................... 27

DAFTAR PUSTAKA................................................................................ 28

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang Sistem distribusi dibedakan atas jaringan distribusi primer dan sekunder. Jaringan

distribusi primer adalah jaringan dari trafo gardu induk (GI) ke gardu distribusi, sedangkansekunder adalah jaringan saluran dari trafo gardu ditribusi hingga konsumen atau beban. Jaringandistribusi primer lebih dikenal dengan jaringan tegangan menengah (JTM 20kV) sedangkandistribusi sekunder adalah jaringan tegangan rendah ( JTR 220/380V ). Jaringan distribusimerupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang terdekat dengan pelanggan atau bebandibanding dengan jaringan transmisi. Salah satu peralatan utama jaringan distribusi yaitu trafodistribusi, trafo distribusi adalah peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menurunkantegangan tinggi ke tegangan rendah, agar tegangan yang dipakai sesuai dengan rating peralatanlistrik pelanggan atau beban pada umumnya. Untuk mencapai performa yang maksimal,keandalan trafo distribusi harus tetap dijaga dengan maintenance berkala dan memiliki sistem

proteksi yang baik.


3/21

1.2.Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah : Untuk memenuhi tugas kelompok matakuliah Distribusi Tenaga listrik mengenai Perencanaan

Konstruksi JTM dan Gardu Trafo Distribusi.

Mahasiswa mampu mengidentifikasi perencanaan kontruksi JTM, gardu trafo distribusi. Mahasiswa mampu merencanakan rancangan JTM gardu trafo distribusi.

BAB II

PERENCANAAN KONTRUKSI JTM GARDU TRAFO DISTRIBUSI

2.1. Jaringan Tegangan Menengah Jaringan tegangan menengah berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik dari

pembangkit atau gardu induk ke gardu distribusi. Jaringan ini dikenal dengan feeder atau penyulang. Tegangan menengah yang digunakan PT. PLN adalah 12 kv dan 20 kv antar fasa (V L-L).

A. Kontruksi Jaringan Tegangan Menengah (JTM) Konstruksi JTM terdiri dari :a. Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM)

SUTM merupakan jaringan kawat tidak berisolasi dan berisolasi. Bagian

utamanya adalah tiang (beton, besi), Cross arm dan konduktor. Konduktor yangdigunakan adalah aluminium (AAAC), berukuran 240 mm 2, 150 mm 2, 70 mm 2 dan35 mm 2.

Beberapa keuntungan dan kerugian sistem hantaran udara :a) Keuntungan :

Pemasangan lebih mudah dibandingkan dengan sistem hantaran kabel bawahtanah.

Pemeliharaan jaringan lebih mudah dibandingkan dengan sistem kabel bawahtanah.

Biaya pemasangan jauh lebih murah. Lokasi gangguan langsung dapat dideteksi. Mudah untuk perluasan jaringan.

b) Kerugian Mudah mendapat gangguan Pencurian melalui jaringan mudah dilakukan.

Beberapa keuntungan dan kerugian hantaran bawah tanah:a) Keuntungan :

Tidak mudah mengalami gangguan.


4/21

Faktor keindahan lingkungan tidak terganggu. Tidak mudah dipengaruhi keadaan cuaca, seperti : cuaca buruk, taufan, hujan

angin, bahaya petir dan sebagainya. Faktor terhadap keselamatan jiwa terjamin.

b) Kerugian : Biaya pembuatan mahal. Gangguan biasanya bersifat permanent. Pencarian lokasi gangguan jauh lebih sulit dibandingkan menggunakan sistem

hantaran udara.

b. Saluran Kabel Tegangan Menegah (SKTM)Kabel yang digunakan adalah berisolasi XLPE. Kabel ini ditanam

langsung di tanah pada kedalaman tertentu dan diberi pelindung terhadap pengaruhmekanis dari luar. Kabel tanah ini memiliki isolasi sedemikian rupa sehinggamampu menahan tegangan tembus yang ditimbulkan. Dibandingkan dengan kawat

pada SUTM maka kabel tanah banyak memiliki keuntungan diantaranya : Tidak mudah mengalami gangguan baik oleh cuaca dan binatang. Tidak merusak estetika (keindahan) kota. Pemeliharaannya hampir tidak ada.

1. Peralatan Kontruksi Untuk SKTM Kabel

Jenis kabel tegangan menengah adalah :a. Poly Vinil Chlorida (PVC)

Digunakan untuk tegangan rendah dan tegangan menengah sampai 12KV.

b. Poly Ethylene (PE)Digunakan untuk tegangan diatas 10 KV.Contoh : CPT dan VIC

c. X Cross Linked Poly Ethylene (XLPE)Contoh : CVC5ZV

Jointing Termination Sepatu kabel (Schoen cable) Instalasi Pembumian

2. Peralatan Konstruksi Untuk SUTM a. Tiang Listrik

Tiang listrik untuk SUTM biasanya terdiri dari tiang tunggal, kecuali untuk gardutiang memakai tiang ganda. Pemasangan tiang biasanya dipasang di tepi jalan baik jalanraya maupun gang. Pemasangan tiang dapat dikurangi dengan pemakaian sistem saluran

bawah tanah pada sistem distribusi. Tiang listrik biasanya berupa pipa makin ke atas makinkecil diameternya, jadi tiang bawah mempunyai diameter besar. Tiang besi berangsur-angsur diganti dengan tiang beton.


5/21

Perencanaan material dan ukuran tiang listrik ditentukan oleh faktor-faktor mekanisseperti momen, kecepatan angin, kekuatan tanah, besar beban penghantar, kekuatan tiangdan sebagainya. Jenis tiang listrik menurut kegunaanya :

Tiang awal / akhir Tiang penyangga Tiang sudut Tiang Peregang / tiang tarik Tiang Topang

b. Cross Arm (Lengan Tiang)Cross Arm dipakai untuk menjaga penghantar dan peralatan yang perlu dipasang

diatas tiang. Material Cross Arm terbuat dari besi. Cross Arm dipasang pada tiang.Pemasangan dapat dengan memasang klem-klem, disekrup dengan baut dan mursecara langsung. Pada Cross Arm dipasang baut-baut penyangga isolator dan peralatanlainnya, biasanya Cross Arm ini dibor terlebih dahulu untuk membuat lubang-lubang

baut.c. Isolator

Isolator adalah alat untuk mengisolasi penghantar dari tiang listrik atau CrossArm. Jenis-jenis isolator yang digunakan biasanya dipakai untuk SUTM adalahisolator tumpu. Isolator tarik biasanya dipasang di tiang tarik atau akhir dan isolatortumpu biasanya dipasang pada tiang penyangga.

2.2. Jenis Gardu Yang Digunakan Untuk Tegangan Menegah

a. Gardu Hubung (GH) Gardu hubung ini berfungsi sebagai penyalur daya dari gardu induk ke gardu distribusi

tanpa penurunan tegangan. Untuik membagi feeder menjadi beberapa jurusan dan bias jugauntuk pertemuan beberapa feeder dimana dapat digunakan manuver jaringan apabiladiperlukan.

b. Gardu Distribusi (GD) Gardu Distribusi pada dasarnya adalah transformator atau trafo yang berfungsi sebagai

pengubah tegangan. Trafo ini dapat berupa trafo satu fasa atau tiga fasa dengan kapasitasantara 400 5000 KVA. Selain trafo terdapat juga peralatan penunjang lainnya., yaituarrester, fuse (pelebur) serta panel tegangan rendah.Ada tiga jenis Gardu Distribusi, yaitu : Gardu Tiang

Sesuai namanya, gardu tiang merupakan gardu distribusi yang dipasang di tiang pada jaringan distribusi. Gardu tiang ini ada dua macam, yaitu :

Gardu Cantol yang dicantolkan pada tiang Gardu yang menggunakan PlatformTrafo pada Gardu Cantol dapat berupa trafo satu fasa atau 1 buah trafo 3 fasa. Pada

gardu distribusi yang menggunakan trafo satu fasa, gardu jenis ini telah dilengkapi pengaman yang berupa pelebur (fuse) TM dan pemutus (circuit Breaker) TR. Gardu Tiangsangat cocok digunakan untuk beban-beban daerah yang sangat padat seperti perumahan-

perumahan, pertokoan, dan lain-lain.Kapasitas Gardu Tiang lebih kecil dibandingkan dengan Gardu Beton maupun Gardu

Metal Clad. Kapasitas Gardu Tiang biasanya dibatasi sampai 250 kVA. Pembangunan


6/21

Gardu Tiang lebih cepat, mudah dan biayanya lebih murah dibandingkan Gardu Beton danGardu Metal Clad.

b. Gardu Beton

Gardu Distribusi jenis beton merupakan peralatan Gardu Distribusi yang dipasangdalam bangunan dari beton. Gardu beton memiliki kapasitas lebih besar dari GarduTiang dan gardu Metal Clad dan dapat juga dikembangkan sesuai dengan kebutuhan.

Kerugian Gardu Beton ini adalah memerlukan tempat yang luas dan biaya lebihmahal serta pembangunannya yang lebih mahal. Gardu ini pada umumnya digunakanuntuk daya yang besar, sehingga pada Gardu Beton ini dapat diletakkan beberapa trafo.Keuntungannya adalah peralatan yang ada didalamnya terlindungi dari cuaca dan

pengamanannya lebih mudah.

Gambar : gardu beton

Keterangan :

1. Kabel masuk-pemisah atau sakelar beban (load break)

2. Kabel keluar-sakelar beban (load break)

3. Pengaman transformator-sakelar beban+pengaman lebur.

4. Sakelar beban sisi TR.

5. Rak TR dengan 4 sirkit bekan.

6. Pengaman lebur TM (HRC-Fuse)

7. Pengaman lebur TR (NH - Fuse)8. Transformator

Ketentuan teknis komponen gardu beton, komponen tegangan menengah (contoh

rujukan PHB tegangan menengah), yaitu; a) Tegangan perencanaan 25 kV; b) Power frekuensi

withstand voltage 50 kV untuk 1 menit; c) Impulse withstand voltage 125 kV; d) Arus nominal


7/21

400A; e) Arus nominal transformator 50A; f) Arus hubung singkat dalam 1 detik 12,5 kA; g)

Short circuit making current 31,5 kA.

Gambar 3.20 Bagan Satu Garis Gardu Beton

Komponen tegangan rendah (contoh rujukan PHB tegangan rendah), yaitu;

a) Tegangan perencanaan 414 Volt(fasa-fasa);

b) Power frekuensi withstand 3 kV untuk 1 menit test fasa-fasa;

c) Impulse withstand voltage 20 kV;

d) Arus perencanaan rel/busbar 800 A, 1.200 A, 1.800 A;

e) Arus perencanaan sirkit keluar 400A;

f) Test ketahanan tegangan rendah.

Tabel 3.1 Perhitungan Harga Efektif (RMS)

Harga Efektif (RMS)

Rel (Waktu 0.5 detik) Peak

800A 16 kA 32 kA

1200A 25 kA 52 kA

1800A 32 kA 72 kA

c. Gardu Metal Clad (MC)Gardu Metal Clad (MC) sebagian besar kontruksinya terbuat dari plat besi dengan

bentuk menyerupai kios. Pembuatan gardu MC lebih cepat dibandingkan gardu Betondan peralatannya merupakan satuan set lengkap.


8/21

Gambar :gardu metal

clat2.3.GarduTrafoDistribusi

Gardu Trafo adalah gardu yang akan berfungsi untuk membagikan energi listrik pada konsumen

yang memerlukan tegangan rendah. Dengan demikian pada gardu trafo dipasang/ditempatkansatu atau dua trafo distribusi yang dipergunakan untuk merubah tegangan menengah menjaditegangan rendah selain dari peralatan hubungnya untuk melayani konsumen tegangan rendah.

Gardu trafo distribusi berlokasi dekat dengan konsumen. Transformator dipasang padatiang listrik dan menyatu dengan jaringan listrik. Untuk mengamankan transformator dansistemnya, gardu dilengkapi dengan unit-unit pengaman. Karena tegangan yang masih tinggi

belum dapat digunakan untuk mencatu beban secara langsung, kecuali pada beban yang didisainkhusus, maka digunakan transformator penurun tegangan ( step down) yang berfungsi untukmenurunkan tegangan menengah 20kV ke tegangan rendah 400/230Volt.

Gardu trafo, terdiri dari : Transformator, tiang, pondasi tiang, rangka tempat trafo, LV panel, pipa-pipa pelindung, Arrester, kabel-kabel, transformer band, peralatan grounding, danlain-lain.

Gardu trafo distribusi ini terdiri dari dua sisi, yaitu : sisi primer dan sisi sekunder. Sisi primer merupakan saluran yang akan mensuplay ke bagian sisi sekunder. Unit peralatan yangtermasuk sisi primer adalah :a. Saluran sambungan dari SUTM ke unit transformator (primer trafo).

b. Fuse cut out.c. Ligthning arrester.


9/21

1. Komponen Utama GTT Secara umum komponen utama GTT adalah sebagai berikut

a) Transformator : berfungsi sebagai trafo daya merubah tegangan menengah (20 kV)menjadi tegangan rendah (380/200) Volt.

b) Fuse Cut Out (CO) : sebagai pengaman penyulang, bila terjadi gangguan di gardu(trafo) dan melokalisir gangguan di trafo agar peralatan tersebut tidak rusak. CO di

pasang pada sisi tegangan menengah (20 kV).c) Arrester : sebagai pengaman trafo terhadap tegangan lebih yang disebabkan oleh

samabaran petir dan switching (SPLN se.002/PST/73).d) NH Fuse : sebagai pengaman trafo terhadap arus lebih yang terpasang di sisi tegangan

rendah (220 Volt), untuk melindungi trafo terhadap gangguan arus lebih yangdisebabkan karena hubung singkat dijaringan tegangan rendah maupun karena bebanlebih.

e) Grounding Arrester : untuk menyelurkan arus ketanah yang disebabkan oleh teganganlebih karena sambaran petir dan switching.


10/21

f) Graunding Trafo : untuk menghindari terjadi tegangan lebih pada phasa yang sehat bilaterjadi gangguan satu fasa ketanah mauoun yang disebutkan oleh beban tidak seimbang.

g) Grounding LV Panel : sebagai pengaman bila terjadi arus bocor yang mengalir di LV panel.

a. Transformator Distribusi Tujuan dari penggunaan transformator distribusi adalah untuk mengurangi tegangan

utama dari sistem distribusi listrik untuk tegangan pemanfaatan penggunaankonsumen.Transformator distribusi yang umum digunakan adalah transformator step-down20kV/400V. Tegangan fasa ke fasa sistem jaringan tegangan rendah adalah 380 V. Karenaterjadi drop tegangan, maka pada tegangan rendahnya dibuat diatas 380V agar tegangan padaujung penerima tidak lebih kecil dari 380V. Sebuah transformator distribusi perangkat statisyang dibangun dengan dua atau lebih gulungan digunakan untuk mentransfer daya listrik arus
http://3.bp.blogspot.com/_9NevJlX_Adg/SUEHJBYHD4I/AAAAAAAAAkg/W08mWmmmLQM/s1600-h/GTT.jpg


11/21

bolak-balik oleh induksi elektromagnetik dari satu sirkuit ke yang lain pada frekuensi yang samatetapi dengan nilai-nilai yang berbeda tegangan dan arusnya. Transformator distribusi yangterpasang pada tiang dapat dikategorikan menjadi :

Transformator konvensional (Conventional transformers). Transformator lengkap dengan pengaman sendiri (Completely self-protecting ( CSP )

transformers). Transformator lengkap dengan pengaman pada sisi sekunder (Completely self-protecting for

secondary banking ( CSPB ) transformers).

Conventional transformers tidak memiliki peralatan proteksi terintegrasi terhadap petir,gangguan dan beban lebih sebagai bagian dari trafo. Oleh karena itu dibutuhkan fuse cutoutuntuk menghubungkan conventional transformers dengan jaringan distribusi primer. Lightningarrester juga perlu ditambahkan untuk trafo jenis ini.

Completely self-protecting ( CSP ) transformers memiliki peralatan proteksi terintegrasiterhadap petir, baban lebih, dan hubung singkat. Lightning arrester terpasang langsung padatangki trafo sebagai proteksi terhadap petir. Untuk proteksi terhadap beban lebih, digunakan fuse

yang dipasang di dalam tangki. Fuse ini disebut weak link. Proteksi trafo terhadap gangguaninternal menggunakan hubungan proteksi internal yang dipasang antara beliran primer dengan bushing primer.Completely self-protecting for secondary banking ( CSPB ) transformers miripdengan CSP transformers, tetapi pada trafo jenis ini terdapat sebuah circuit breaker pada sisisekunder, circuit breaker ini akan membuka sebelum weak link melebur.Ada beberapa Macam-macam transformator distribusi yaitu :

Trafo yang umum dipakai distribusi yaitu trafo 3 fasa dan trafo satu fasa. Trafo tiga fasa paling banyak pemakaiannya karena:

a. Tidak memerlukan ruangan yang besar b. Lebih murah

c. Pemeliharaan persatuan barang lebih mudah dan lebih murah.

Transformator 1 Fasa dan 3 Fasa Transformator distribusi 3 fasa dapat juga dibangun di antara3 pilihan, yaitu :

3 x 1 fasa, dimana terdiri dari 3 transformator 1 fasa identik 1 x 3 fasa, terdiri dari satu transformator konstruksi 3 fasa 2 x 1 fasa, terdiri dari konstruksi 2 transformator satu fasa yang identik

Transformator 3 x 1 fasa mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :a) Kumparan primer dan sekunder dapat dibuat beberapa vektor grup dan angka lonceng sesuai

dengan yang diinginkan.

b) Ketiga transformator tersebut dapat juga dioperasikan ke beban menjadi satu fasa, yaitudihubungkan paralel (karena ketiga transformator tersebut identik)c) Dengan daya yang sama untuk ketiga fasa, maka fasa untuk 3 x 1 fasa dibanding dengan 1 x 3

fasa lebih berat dan lebih mahal.d) Tegangan-tegangan untuk ketiga fasanya, primer dan sekunder bener-benar seimbang.

Sedangkan transformator 1 x 3 fasa mempunyai cirri-ciri yaitu :a) Konstruksinya sudah di rancang permanen dari pabrik pembuatnya


12/21

b) Dapat digunakan untuk mensuplai beban satu fasa, maka tiap fasa maksimal beban yang dapatditanggungnya hanya sepertiga dari daya tiga fasa.

c) Transformator ini lebih ringan, sehingga lebih murah karena bahan.materialnya lebih kecil.d) Keseimbangan tegangan antara ketiga fasanya, primer dan sekunder tidak terlalu simetris.

Transformator. 1) Pemilihan tipe dan kapasitas.a) Tipe transformador dapat dipakai:

Konvensional tiga fasa CSP (completly self protection), tiga fasa Tegangan primer 20 kV antar fasa dan 11,54 kV fasanetral, tegangan sekunder

380 V antara fasa dan 220 V fasa-netral. Model cantol, yaitu dicantolkan/digantungkan pada tiang SUTM.

b) Kapasitas trafo tiga fasa. Secara umum mulai dari : 25, 50, 100, 160, 200, 250kVA.

2) Papan bagi dan perlengkapan.

(a) Papan bagi Pada trafo CSP fasa tiga tidak diperlukan papan bagi, SUTR langsung

dihubungkan dengan terminal TR dari Trafo. Hal ini dimungkinkan karena padaCSP trafo sudah dilengkapi dengan saklar pengaman arus lebih.

Tidak demikian halnya pada konvensional trafo, diperlukan pengaman arus lebihtegangan rendah berupa fuse/pengaman lebur, atau pemutus tegangan rendah(LVCB/low voltage circuit breaker) sehingga diperlukan almari fuse, sekaligussebagai papan bagi untuk keluaran lebih dari satu penyulang.

Menyesuaikan dengan penyebaran konsumen, dapat dipilih papan bagi 2 groupdan 4 group.

(b) Pengaman untuk trafo konvensional Pemisah lebur 20 kV / Fuse Cut Out, dengan rating arus kontinyu 100A, dan

kawat lebur disesuaikan dengan kapasitas trafo. Arrester 24 kV, 5 kA. Pentanahan, terpisah antara pentanahan arrester dan pentanahan trafo. Pemutus daya tegangan rendah (LVCB) untuk trafo sampai dengan dengan 50

kVA.

b. Konstruksi Transformator Transformator merupakan alat listrik statis yang digunakan untuk memindahkan daya

dari satu rangkaian ke rangkaian yang lain dengan mengubah tegangan, tanpa mengubah dayadan frekuensi. Transformator terdiri dari dua kumparan yang saling berinduksi ( mutualinductance ). Kumparan ini terdiri dari lilitan konduktor berisolasi sehingga kedua kumparantersebut terisolasi secara elektrik antara yang satu dengan yang lain. Ratio perubahan tegangantergantung dari ratio perbandingan jumlah lilitan kedua kumparan itu. Kumparan yang menerimadaya listrik disebut kumparan primer sedangkan kumparan yang terhubung ke beban disebutkumparan sekunder. Kedua kumparan itu dililitkan pada suatu inti yang terbuat dari laminasilembaran baja yang kemudian dimasukkan ke dalam tangki berisi minyak trafo. Apabilakumparan primer dialiri arus listrik bolak balik, maka akan timbul fluks magnetik bolak balik


13/21

sepanjang inti yang akan menginduksi kumparan sekunder sehingga kumparan sekunder akanmenghasilkan tegangan. Konstruksi dasar transformator ditunjukkan pada Gambar dibawah ini.

Gambar : Kontruksi dasar transformator

Apabila trafo diasumsi sebagai trafo ideal dimana tidak terjadi rugi-rugi daya pada trafo, makadaya pada kumparan primer (P1) sama dengan daya pada kumparan sekunder (P2). Besartegangan dan arus pada kumparan sekunder diatur menggunakan perbandingan banyaknya lilitanantara kumparan primer dan kumparan sekunder berdasarkan rumus :

dimana : Np = Banyaknya lilitan kumparan sisi primer Ns = Banyaknya lilitan kumparan sisi sekunder

Vp = Tegangan sisi primer (V)Vs = Tegangan sisi sekunder (V)Ip = Arus sisi primer (Amp)Is = Arus sisi sekunder (Amp)

c. Prinsip Kerja Transformator Transformator miliki dua kumparan yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder, dan

kedua kumparan ini bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektris namun berhubungan secara magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi ( reluctance ) rendah.Apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik maka fluks bolak-

balik akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk jaringan

tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di kumparan primer maka dikumparan primer terjadi induksi ( self induction ) dan terjadi pula induksi di kumparan sekunderkarena pengaruh induksi dari kumparan primer atau disebut sebagai induksi bersama ( mutualinduction ) yang menyebabkan timbulnya fluksmagnet di kumparan sekunder, maka mengalirlaharus sekunder jika rangkaian sekunder dibebani, sehingga energi listrik dapat ditransferkeseluruhan.


14/21

dimana :e = Gaya gerak listrik (Volt)

N = Banyaknya lilitan= Perubahan fluks magnetik (weber/sec)

Tujuan utama menggunakan inti pada transformator adalah untuk mengurangi reluktansi(tahanan magnetis) dari rangkaian magnetis (common magnetic circuit).

d. Inti Transformator Secara umum inti transformator dibedakan menjadi dua jenis, yaitu tipe inti (core type),

dan tipe cangkang (shell type). Tipe inti dibentuk dari lapisan besi berisolasi berbentuk persegi panjang dan kumparan transformatornya dibelitkan pada dua sisi persegi. Sedangkan tipecangkang dibentuk dari lapisan inti berisolasi dan kumparan transformatornya di belitkan di

pusat inti. Transformator dengan tipe konstruksi shell memiliki kehandalan yang lebih tinggi dari pada tipe konstruksi core dalam menghadapi tekanan mekanis yang kuat pada saat terjadi hubungsingkat. Kedua tipe inti transformator ini ditunjukkan pada Gambar dibawah ini.

Gambar : Inti Transformator

e. Minyak Transformator Minyak transformator memegang peranan penting dalam sistem isolasi trafo dan juga

berfungsi sebagai pendingin untuk menghilangkan panas akibat rugi-rugi daya pada trafo.Kandungan utama minyak trafo adalah naftalin, paraffin dan aromatik. Keuntungan minyak trafosebagai isolator dalam trafo adalah :

Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas, sehinggamemiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi.

Isolasi cairakan mengisicelah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak melalui proseskonversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi daya.

Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi pelepasanmuatan (discharge).

Kekuatan dielektrik adalah ukuran kemampuan elektrik suatu material sebagai isolator.Kekuatan dielektrik didefenisikan sebagai tegangan maksimum yang dibutuhkan untukmengakibatkan dielectric breakdown pada material yang dinyatakan dalam satuan Volt/m.Semakin tinggi kekuatan dielektrik minyak trafo, maka semakin bagus kualitas minyak tersebutsebagai isolator. Hasil uji kekuatan dielektrik yang rendah, menunjukkan adanya benda-benda

pengotor minyak seperti air atau partikel penghantar dalam minyak. Sebaliknya, apabila hasil ujikekuatan dielektrik tinggi, bukan berarti bahwa tidak terjadi pengotoran dalam minyak tersebut.Untuk mencegah kemungkinan timbulnya kebakaran pada peralatan, perlu dipilih minyakdengan titik nyala yang tinggi. Titik nyala minyak baru tidak boleh lebih kecil dari 135 C,sedangkan untuk minyak bekas tidak boleh kurang dari 130 C. Menurut SNI 04 - 6954.2 - 2004


15/21

batas kenaikan suhu minyak bagian atas yang diperbolehkan adalah 60 K pada suhu lingkungansekitar normal ( 25C sampai 40C ).

f. Bushing Transformator Untuk tujuan keamanan, konduktor tegangan tinggi dilewatkan menerobos suatu bidang

yang dibumikan melalui suatu lubang terbuka yang dibuat sekecil mungkin dan biasanyamembutuhkan suatu pengikat padu yang disebut bushing.Konstruksi suatu bushing sederhanaditunjukkan pada Gambar dibawah ini :

Gambar : Konstruksi Suatu

Bushing Sederhana Bagian utama suatubushingterdiri dari inti atau konduktor, bahan dielektrik dan flans

yang terbuat dari logam. Inti berfungsi untuk menyalurkan arus dari bagian dalam peralatan keterminal luar dan bekerja pada tegangan tinggi. Dengan bantuan flans, isolator diikatkan pada

badan peralatan yang dibumikan.

g. Sistem Pendingin Transformator Sistem pendinginan trafo dapat dikelompokkan sebagai berikut :

1. ONAN ( Oil Natural Air Natural )Sistem pendingin ini menggunakan sirkulasi minyak dan sirkulasi udarasecara alamiah.

Sirkulasi minyak yang terjadi disebabkan oleh perbedaan berat jenis antara minyak yang dingindengan minyak yang panas.2. ONAF ( Oil Natural Air Force )

Sistem pendingin ini menggunakan sirkulasi minyak secara alami sedangkan sirkulasiudaranya secara buatan, yaitu dengan menggunakan hembusan kipas angin yang digerakkan olehmotor listrik. Pada umumnya operasi trafo dimulai dengan ONAN atau dengan ONAF tetapihanya sebagian kipas angin yang berputar. Apabila suhu trafo sudah semakin meningkat, makakipas angin yang lainnya akan berputar secara bertahap.3. OFAF ( Oil Force Air Force )

Pada sistem ini, sirkulasi minyak digerakkan dengan menggunakan kekuatan pompa,sedangkan sirkulasi udara mengunakan kipas angin.

2.4. Pemasangan Transformator Distribusi 1. pemasangan dari luar

Transformator dapat dipasang dari luar dengan salah satu cara antara lain : Pemasangan langsung

Langsung diklem dengan klem yang cocok pada tiang . cara ini cukup baik untuktransformator kecil sampai 25 KVA saja.

Pemasangan pada tiang H


16/21

Transformator dipasang dengan lengan silang yang dipasang di antara dua tiang dandiikat erat terhadapnya. Cara ini cocok untuk transformator berkapasitas sampai 200KVA.

Pemasangan pada platformSebuah platform dibuat pada suatu struktur terdiri dari empat tiang untuk

menempatkan transformator . cara ini dianjurkan bagi tempat tempat yang berbahaya bila menempatkan transformator diatas tanah. Pemasangan dilantai

Cara ini cocok untuk semua ukuran transformator . permukaan lantai harus lebihtinggi dari sekelilingnya guna mengatasi banjir . sebiknya dibuat pondasi dari beton.Jika jumlah transformator ditempatkan berdekatan sekali , harus dibuat dinding

pemisah yang tahan api untuk mengurangi kerusakan yang timbul jika terjadikecelakaan atas salah satu transformator berikut. Disekeliling transformator yangterpasang dilantai harus direncanakan adanya aliran udara bebas pada semuatransformator. Jika mungkin transformator yang terpasang diluar harus dilindungiterhadap sinar matahari secara langsung. Hal ini akan meningkatkan umur cat dan

juga memperpanjang umur transformator . untuk menjaga agar tidak terjadi gerakan jika ada badai roda roda transformator harus diganjal sesudah dipasang ditempatyang tetap.

2. pemasangan di dalamBangunan untuk rumas transformator harus cukup luas agar dapat bebas masuk dari

setiap sisi dan cukup tinggi agar dapat membuka transformator tersebut. Jarak miimum berikutini dari sisi dinding dianggap memuaskan.

Jarak minimum dari

sisi dinding (m)

Dinding pada satu sisi saja 1,25

Dinding pada dua sisi 0,75

Dinding pada tiga sisi 1,00

Dinding pada empat sisi(dalam ruang tertutup) 1,25

Jalan dan pintu harus cukup lebar sehingga transformator yang paling besar dapat dengnmudah dipindahkan untuk perbaikan dan lain lain. Transformator yang terpasang didalamruangan harus dilengkapi dengan ventilasi yang baik, karena hal ini sangat vital.

Aliran udara bebas pada semua sisi transformator dan didalam gedung harus terjamin.Lubang pemasukan udara harus ditempatkan sedekat mungkin dari lantai, sedangkan lubang

pembuang udara setinggi mungkin agar udara panas dapat keluar. Menurut aturan ibu jari luasventilasi untuk pembuangan paling sedikit dua meter persegi dan satu meter persegi untuk pemasukan udara, bagi setiap kapasitas transformator 1000 KVA. Bila hal ini tidak mungkin ,harus menggunakan kipas angin untuk memaksa aliran udara. Lubang masuk dan keluarnyaudara harus dilindungi terhadap percikan air hujan , burung , dan lain lain.

2.5. Gangguan Pada Gardu Trafo Distribusi


17/21

A. Gangguan Sambaran Petir Gangguan sambaran petir dibagi atas dua, yaitu sambaran langsung dan sambaran tidak

langsung. Sambaran langsung adalah sambaran petir dari awan yang langsung menyambar jaringan sehingga menyebabkan naiknya tegangan dengan cepat. Daerah yang terkena sambarandapat terjadi pada tower dan juga kawat penghantar. Besarnya tegangan dan arus akibat

sambaran ini tergantung pada besar arus kilat, waktu muka, dan jenis tiang saluran. Sambarantidak langsung atau sambaran induksi adalah sambaran petir ke bumi atau sambaran petir dariawan ke awan di dekat saluran sehingga menyebabkan timbulnya muatan induksi pada jaringan.Pada saluran udara tegangan menengah (SUTM), gangguan akibat sambaran tidak langsung initidak boleh diabaikan. Gangguan akibat sambaran tidak langsung ini pada umumnya lebih

banyak terjadi dibandingkan akibat sambaran langsung, dikarenakan luasnya daerah sambaraninduksi. Spesifikasi gelombang petir ditunjukkan pada Gambar dibawah ini :

Gambar : Spesifikasi Gelombang Petir

Spesifikasi dari suatu gelombang petir :

a) Puncak (crest) gelombang, E (kV), yaitu amplitudo maksimum dari gelombang. b) Muka (front) gelombang, t1 (mikrodetik), yaitu waktu dari permulaan sampai puncak. Inidiambil dari 10% E sampai 90% E.

c) Ekor (tril) gelombang, yaitu bagian belakang puncak. Panjang gelombang, t2 (mikrodetik), yaituwaktu dari permulaan sampai titik 50% E pada ekor gelombang.

B. Gangguan Hubung Singkat Hubung singkat dapat terjadi melalui dua atau tiga saluran fasa sistem distribusi. Arus lebih

yang dihasilkan hubung singkat tergantung pada besar kapasitas daya penyulang, besar tegangan,dan besar impedansi rangkaian yang mengalami gangguan. Hubung singkat menghasilkan panasyang cukup tinggi pada sisi primer trafo sebagai akibat dari naiknya rugi-rugi tembaga sebagai

perbandingan dari kuadrat arus gangguan. Arus gangguan yang besar ini mengakibatkan tekananmekanik (mechanical stress) yang tinggi pada trafo. Arus hubung singkat pada trafo dapatdihitung dengan menggunakan persamaan :

dimana :S = Daya trafo (kVA)


18/21

%Z = Impedansi trafo dalam persenV = Tegangan fasa-fasa pada sisi tegangan rendah (kV)

Dari rumus

maka dapat diperoleh

dimana,

If3 = Arus gangguan 3 fasa (A)IfL-L = Arus gangguan fasa ke fasa (A)VL-N = Tegangan fasa ke netral (V)Z1 = Impedansi total urutan positif () Arus beban penuh dapat diketahui dengan menggunakan persamaan :

dimana,

S = Daya trafo 3 fasa (VA)V = Tegangan fasa-fasa pada sisi tegangan rendah (V)

C. Gangguan Kegagalan Minyak Transformator Kegagalan isolasi (insulation breakdown) minyak trafo disebabkan oleh beberapa hal antara

lain minyak trafo tersebut sudah lama dipakai, berkurangnya kekuatan dielektrik dankarenaisolasi tersebut dikenakan tegangan lebih. Pada prinsipnya tegangan pada isolator merupakansuatu tarikan atau tekanan (stress) yang harus dilawan oleh gaya dalam isolator itu sendiri agarisolator tersebut tidak gagal. Dalam struktur molekul material isolator, elektron-elektron terikaterat pada molekulnya, dan ikatan ini mengadakan perlawanan terhadap tekanan yang disebabkanoleh adanya tegangan. Bila ikatan ini putus pada suatu tempat maka sifat isolasi pada tempat itu

akan hilang. Bila pada bahan isolasi tersebut diberikan tegangan akan terjadi perpindahanelektron-elektron dari suatu molekul ke molekul lainnya sehingga timbul arus konduksi atau arus bocor. Karakteristik isolator akan berubah bila material kemasukan suatu ketidakmurnian(impurity) seperti adanya arang atau kelembaban dalam isolasi yang dapat menurunkan tegangantembus.

Oksigen yang terdapat di udara yang berhubungan dengan minyak yang panas dapatmengakibatkan terjadinya oksidasi dan terbentuknya bahan asam dan endapan. Kadar asam yangterdapat pada minyak trafo merupakan suatu ukuran taraf deteriorasi dan kecenderungan untuk


19/21

membentuk endapan. Endapan ini sangat mengganggu karena melekat pada semua permukaantrafo dan mempersulit proses pendinginan. Endapan ini juga akan meningkatkan kemungkinanterjadinya bunga api antara bagian-bagian trafo yang terbuka. Suatu endapan setelah mencapaitebal 0,2 mm sampai 0,4 mm pada inti dan kumparan akan dapat meningkatkan suhu sampai10C sampai 15C. Bila dalam minyak terdapat kelembaban, maka kelembaban tersebut dapat

membentuk jalur-jalur yang membuka jalan terhadap terjadinya hubung singkat. Kelembabantidak saja menurunkan daya isolasi minyak, melainkan kelembaban itu dapat pula diserap oleh bahan isolasi lainnya, sehingga seluruh trafo menjadi terancam.

D. Proteksi Pada Gardu Trafo Distribusi

a) Fuse Fuse adalah peralatan proteksi arus lebih yang bekerja dengan menggunakan prinsip melebur.

Terdapat dua tipe fuse berdasarkan kecepatan melebur elemen fusenya (fuse link), yaitu tipe K(cepat) dan tipe T (lambat). Fuse yang didesain untuk digunakan pada tegangan diatas 600Vdikategorikan sebagai fuse cutout. Fuse cutoutjenis ekspulsi (expulsion type) adalah jenis yang

paling sering digunakan pada sistem distribusi saluran udara. Fuse jenis inimenggunakan elemenfuse yang relatif pendek yang dipasang di dalam fuse catridge. Pada umumnya fuse cutoutdipasang antara trafo distribusi dengan saluran distribusi primer. Pada saat terjadi gangguan,elemen fuse akan melebur dan memutuskan rangkaian sehingga akan melindungi trafo distribusidari kerusakan akibat gangguan dan arus lebih pada saluran primer, atau sebaliknya memutuskansaluran primer dari trafo distribusi apabila terjadi gangguan pada trafo atau jaringan sisi sekundersehingga akan mencegah terjadinya pemadaman pada seluruh jaringan primer.

b) Lightning Arrester Penggunaan lightning arrester pada sistem distribusi adalah untuk melindungi peralatan dari

gangguan akibat sambaran petir. Arrester juga dipergunakan untuk melindungi saluran distribusidari flashover. Arrester dipasang pada peralatan yang dihubungkan dari fasa konduktor ke tanah.Agar perlindungan saluran menjadi lebih efektif, arrester harus dipasang pada setiap fasa padatiap tiang. Pada saat sistem bekerja keadaan normal, arrester memiliki sifat sebagai isolator.Apabila terjadi sambaran petir, arrester akan berubah menjadi konduktor dan membuat jalan

pintas (bypass) ke tanah yang mudah dilalui oleh arus petir, sehingga tidak menimbulkantegangan lebih yang tinggi pada trafo. Jalur ke tanah tersebut harus sedemikian rupa sehinggatidak akan mengganggu aliran daya normal. Setelah petir hilang, arrester harus menutup dengancepat kembali menjadi isolator, sehingga tidak mengakibatkan pemutus daya terbuka. Padakondisi operasi normal, arus bocor pada arrester tidak boleh melebihi 2 mA. Apabila arus bocormelebihi angka tersebut, kemungkinan besararrester mengalami kerusakan. Pada saluran distribusi, arrester yang biasanya digunakan adalaharrester jenis katub (valve type). Arrester jenis katub terdiri dari sela percik dan sela seri yangterhubung dengan elemen tahanan yang mempunyai karakteristik tidak linier.

Tegangan frekuensi dasar tidak dapat menimbulkan tembus pada sela seri. Apabila selaseri tembus pada saat tibanya suatu surja yang cukup tinggi, sela tersebut berfungsi menjadi

penghantar. Sela seri tidak bisa memutuskan arus susulan. Dalam hal ini sela seri dibantu olehtahanan non linier yang mempunyai karakteristik tahanan kecil untuk arus besar dan tahanan


20/21

besar untuk arus susulan dari frekuensi dasar. Lightning arrester jenis katub ditunjukkan padaGambar dibawah ini :

Gambar : Lightning Arrester Jenis Katub

c) Pembumian ( Grounding ) Pembumian adalah penghubungan suatu bagian dari rangkaian listrik atau bagian yang

bersifat konduktor tetapi bukan bagian dari rangkaian listrik yang pada keadaan normal tidak bertegangan ke bumi. Tujuan dari pembumian adalah :

Mengurangi tegangan kejut listrik pada peralatan. Memberi jalan bagi arus gangguan, baik akibat terjadinya arus hubung singkat ke tanah maupun

akibat terjadinya sambaran petir. Untuk membatasi tegangan pada fasa yang tidak mengalami gangguan.

Sesuai dengan SNI 04-0225-2000 Pasal 3.13.2.10 dan Pasal 3.19.1.4, nilai tahanan

pembumian seluruh sistem tidak boleh lebih besar dari 5 dan jarak antar elektroda pembumia nminimal 2 kali panjang elektroda. Resistivitas tanah dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

dimana, = Resistivitas tanah (m) a = Jarak antara elektroda (m)R = Tahanan ()

d) Tiang

Pada umumnya tiang listrik yang sekarang pada Saluran Udara Tegangan Menengah ( SUTM) 20 kV terbuat dari beton bertulang dan tiang besi. Pemakaian tiang kayu sudah jarangdigunakan karena daya tahannya ( umurnya ) relatif pendek dan memerlukan pemeliharaankhusus. Dilihat dari fungsinya, tiang listrik dibedakan menjadi dua yaitu tiang pemikul dan tiangtarik. Tiang pemikul berfungsi untuk memikul konduktor dan isolator,sedangkan tiang tarik

berfungsi untuk menarik konduktor. Pada SUTM 20 kV, jarak antar tiang ditetapkan sebesar 40meter, tetapi jarak tersebut perlu disesuaikan dengan kondisi wilayah sehingga diberi standar


21/21

perencanaan kontruksi jtm dan gardu trafo distribusi

Documents