wadie
TRANSCRIPT
-
8/7/2019 wadie
1/9
PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR DAYA PADA GARDU INDUK
150 kV SRONDOL PT. PLN (PERSERO) P3B JAWA BALI REGION
JAWA TENGAH DAN DIY
UPT SEMARANG
Hadha Alamajibuwono1, Dr. Ir. Hermawan, DEA2
1Mahasiswa dan 2Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
Email :[email protected]
Abstrak
PLN sebagai Perusahaan Listrik Negara berusaha untuk menyuplai energi listrik yang ada
dengan seoptimal mungkin seiring dengan semakin meningkatnya konsumen energi listrik. Agar dapat
memanfaatkan energi listrik yang ada serta menjaga kualitas sistem penyaluran dan kerusakan peralatan,
maka diperlukan suatu sistem pengaman dan sistem pemeliharaan instalasi Gardu Induk. Dalam suatu garduinduk terdapat suatu peralatan yaitu transformator daya yang berfungsi untuk menyalurkan daya listrik dari
tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya (mentransformasikan tegangan).
Pemeliharaan transformator daya dilakukan untuk menjaga efektivitas dan daya tahan peralatan sistem
tenaga listrik, khususnya transformator daya agar dapat bekerja sebagaimana mestinya sehingga kontinuitas
penyaluran tetap terjaga dengan baik. Oleh karena itu diperlukan pemeliharaan secara terjadwal sesuai dengan
buku panduan dari pabrik. Jika terjadi ketidaknormalan dari suatu hasil pemeliharaan transformator maka
perlu dilakukan investigasi lebih lanjut agar tidak terjadi gangguan pada saat transformator beroperasi.
Kata Kunci : Transformator daya, Gardu Induk, Pemeliharaan.
I. PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangGardu Induk merupakan kumpulanperalatan listrik tegangan tinggi yang mempunyai
fungsi dan kegunaan dari masing-masing
peralatan yang satu sama lain saling terkait
sehingga penyaluran energi listrik dapat
terlaksana dengan baik.
Salah satu peralatan utama yang terdapat di
Gardu Induk adalah transformator daya.
Pemeliharaan dan pengoperasian yang tidak
benar terhadap transformator daya akan
memperpendek umur transformator daya dan
akan menimbulkan gangguan gangguan pada
saat beroperasi sehingga kontinuitas penyaluran
menjadi tidak lancar.
1.2 TujuanTujuan penulisan laporan kerja praktek ini
adalah untuk mengetahui pemeliharaan
transformator daya yang terdapat di Gardu Induk
150 kV Srondol.
1.3 Pembatasan MasalahMakalah ini disusun untuk mempelajari
jenis dan bagian-bagian transformator daya yang
terdapat di GI 150 kV Srondol. Untuk
mempersempit masalah, maka hanya dibahas
mengenai pemeliharaan pada transformator daya.
II. DASAR TEORITransformator daya adalah suatu peralatan
tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurkan
daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan
rendah atau sebaliknya (mentransformasikan
tegangan).
Dalam operasi umumnya, trafo trafo
daya ditanahkan pada titik netralnya sesuai
dengan kebutuhan untuk sistem
pengamanan/proteksi, sebagai contoh
transformator 150/70 kV ditanahkan secara
langsung disisi netral 150 kV, dan transformator
70/20 kV ditanahkan dengan tahanan disisi netral
20 kVnya.
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected] -
8/7/2019 wadie
2/9
2.1 Prinsip Kerja
Trafo bekerja atas dasar pembangkit
tegangan induksi bolak-balik di dalam kumparan
yang melingkupi fluksi yang berubah-ubah.
Apabila lilitan primer diberi tegangan bolak-balik
E1 maka akan timbul arus I2 (pada trafo takberbeban : I0) pada belitan primer, yang
kemudian akan membangkitkan fluksi bolak-
balik pada inti trafo. Kemudian fluksi ini
membangkitkan primer dan arus I2 pada
sekunder, bila trafo berbeban.
Gambar 2.1 Lilitan Trafo Daya
Keterangan :
E1 : Tegangan primer
E2 : Tegangan sekunder
I1 : Arus primer
I2 : Arus sekunderN1 : Lilitan primer
N2 : Lilitan sekunder
e1 : Tegangan Induksi Primer
e2 : Tegangan Induksi Sekunder
: Fluksi
2.2 Bagian Bagian dari Transformator
2.2.1 Bagian Utama
a) 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 eddy
(Eddy Current).
b) Kumparan TransformatorTerdiri dari beberapa lilitan
berisolasi yang 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 padakumparan tersebut timbul fluksi. Fluksi ini
akan menginduksikan tegangan, dan bila
pada rangkaian sekunder ditutup (bila ada
rangkaian beban) maka akan menghasilkan
arus pada kumparan ini. Jadi kumparan
sebagai alat transformasi tegangan dan
arus.
c) Minyak TransformatorMinyak transformator disini
berfungsi sebagai pengisolasi (isolator) danpendingin. Minyak sebagai isolator
berfungsi mengisolasi kumparan di dalam
transformator supaya tidak terjadi loncatan
bunga api listrik akibat tegangan tinggi.
Minyak sebagai pendingin berfungsi
mengambil panas yang ditimbulkan saat
transformator berbeban lalu
melepaskannya dan melindungi komponen
di dalamnya terhadap oksidasi dan korosi.
d)
BushingHubungan antara 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
e) Tangki dan KonservatorPada umumnya bagian bagian
transformator yang terendam minyak trafo
ditempatkan di dalam tangki. Untuk
menampung pemuaian minyak trafo,
tangki dilengkapi dengan konservator
2.2.2 Peralatan Bantu
a) PendinginPada inti besi dalam kumparan
kumparan akan timbul panas akibat rugi
besi dan rugi tembaga. Apabila panas
tersebut mengakibatkan kenaikan suhu
yang berlebihan, akan merusak isolasi di
dalam trafo. Untuk mengurangi kenaikan
suhu transformator yang berlebihan, maka
perlu dilengkapi dengan alat
-
8/7/2019 wadie
3/9
pendingin/sistem pendingin untuk
menyalurkan panas keluar transformator.
Media yang dipakai pada pendingin dapat
berupa :
Udara/gas Minyak Air
b) Tap Changer (Perubah Tap)Tap changer adalah alat perubah
perbandingan transformasi untuk
mendapatkan tegangan operasi sekunder
yang diinginkan dari jaringan tegangan
primer yang berubah ubah. Tap changer
yang bisa beroperasi untuk memindahkan
tap transformator dalam keadaan
transformator tidak berbeban disebut OffLoad Tap Changer dan hanya dapat
dioperasikan secara manual. Tap changer
yang dapat beroperasi untuk memindahkan
tap transformator dalam keadaan berbeban
disebut On Load Tap Changer dan dapat
dioperasikan secara manual maupun
otomatis.
c) Alat Pernafasan (Dehydrating Breather)Akibat pernafasan transformator
tersebut maka permukaan minyak akanselalu bersinggungan dengan udara luar.
Udara luar yang lembab akan menurunkan
nilai tegangan tembus minyak
transformator, maka untuk mencegah hal
tersebut pada ujung pipa penghubung
udara luar dilengkapi dengan alat
pernafasan berupa tabung berisi kristal zat
hygroskopis.
d) IndikatorUntuk mengawasi selamatransformator beroperasi, maka perlu
adanya indikator pada transformator
sebagai berikut :
Indikator suhu minyak Indikator permukaan minyak Indikator suhu winding Indikator kedudukan tap
III. PEMELIHARAAN TRANSFORMATORDAYA
Pemeliharaan transformator daya
dilakukan untuk menjaga efektivitas dan daya
tahan peralatan sistem tenaga listrik, khususnya
transformator daya agar dapat bekerjasebagaimana mestinya sehingga kontinuitas
penyaluran tetap terjaga dengan baik.
3.1 Jenis jenis PemeliharaanPemeliharaan dibagi menjadi beberapa jenis
sebagai berikut :
a. Pemeliharaan preventive (Time basemaintenance)
Pemeliharaan preventive adalah
kegiatan pemeliharaan yang dilaksanakan
untuk mencegah terjadinya kerusakan secaratiba-tiba dan untuk mempertahankan unjuk
kerja peralatan yang optimum sesuai umur
teknisnya
b. Pemeliharaan Prediktif (Conditionalmaintenance)
Pemeliharaan prediktif adalah
pemeliharaan yang dilakukan dengan cara
mempredisi kondisi suatu peralatan listrik,
apakah dan kapan kemungkinannya
peralatan listrik tersebut menuju kegagalanc. Pemeliharaan korektif (Corective
maintenance)
Pemeliharaan korektif adalah
pemeliharaan yang dilakukan secara
terencana ketika peralatan listrik mengalami
kelainan atau unjuk kerja rendah pada saat
menjalankan fungsinya dengan tujuan untuk
mengembalikan pada kondisi semula disertai
perbaikan dan penyempurnaan instalasi
d.
Pemeliharaan darurat (Breakdownmaintenance)
Pemeliharaan darurat adalah
pemeliharaan yang dilakukan setelah terjadi
kerusakan mendadak yang waktunya tidak
tertentu dan sifatnya terurai
\
-
8/7/2019 wadie
4/9
3.2Analisa Hasil PemeliharaanTransformator Daya pada GI 150 kV
Srondol
a. Pengujian Tegangan Tembus MinyakPengujian tegangan tembus adalah
suatu pengujian dimana minyak trafo diberitegangan pada frekuensi sistem pada dua
elektroda yang diletakkan didalam minyak
isolasi. Jarak elektroda tergantung pada
standard yang digunakan. Pada banyak
standard jarak yang digunakan adalah 2,5
mm
Gambar 3.1 Alat uji tegangan tembus minyak
Tabel 3.1 Data Pengujian tegangan tembus minyak
isolasi
No
Uraian
Kegiatan
Tegangan
Tembus(kV/2,5 mm)
Warna Minyak
Trafo
1Minyak
bagian atas
75 2
2Minyak
bagian bawah
75 2
3Minyak
OLTC
70.3 2.5
Standar Pengujian SPLN 49 1 : 1982
Tegangan Tembus
0
70 kV : > 30 kV/2,5 mm70 170 kV : > 40 kV/2,5 mm
> 170 kV : > 50 kV/2,5 mm
Warna Minyak Trafo
1 2 : Baik (kuning pucat)
2,5 3 : Cukup Baik (kuning terang)
3,5 5,5 : Sedang (kuning sawo)
6 10 : Tidak Baik(coklat kehitaman)
Dari data hasil pengujian/pengukuran
tegangan tembus minyak di atas maka dapat
disimpulkan bahwa minyak isolasi trafo
masih layak digunakan karena masih dalam
batas yang diijinkan menurut standar
pengujian SPLN 49 1 : 1982. Tidak ada
tegangan tembus minyak isolasi yang berada
di bawah 40 kV/2,5 mm.
b. Pengukuran Tahanan Isolasi BelitanTrafo
Pengukuran tahanan isolasi belitan
trafo ialah proses pengukuran dengan suatu
alat ukur Insulation Tester (megger) untuk
memperoleh hasil (nilai/besaran) tahanan
isolasi belitan / kumparan trafo tenaga antara
bagian yang diberi tegangan (fasa) terhadap
badan (Case) maupun antar belitan primer,
sekunder dan tertier (bila ada).
Pada dasarnya pengukuran tahanan
isolasi belitan trafo adalah untuk mengetahui
besar (nilai) kebocoran arus (leakage current
) yang terjadi pada isolasi belitan atau
kumparan primer, sekunder atau tertier.
Kebocoran arus yang menembus isolasi
peralatan listrik memang tidak dapat
dihindari. Oleh karena itu, salah satu cara
meyakinkan bahwa trafo cukup aman untuk
diberi tegangan adalah dengan mengukurtahanan isolasinya. Kebocoran arus yang
memenuhi ketentuan yang ditetapkan akan
memberikan jaminan bagi trafo itu sendiri
sehingga terhindar dari kegagalan isolasi
Gambar 3.2 Alat ukur tahanan isolasi
-
8/7/2019 wadie
5/9
R10
X 100 % - (Polarization Index).
R 1
Keterangan :
R1 = Nilai tahanan isolasi pengukuranmenit pertama,
R10 = Nilai tahanan isolasi pengukuran pada
menit kesepuluh
Tabel 3.2 Data hasil pengukuran tahanan isolasi
NoKumparan/Belitan
Trafo
Hasil Pengukuran
(M)
1
menit
10
menit
IP
1
Primer Tanah 853 1560 1,82
2Sekunder Tanah 1760 2630 1,49
3Tertier Tanah 1930 5120 2,65
4Primer Sekunder 2140 4420 1,94
5Primer Tertier 4800 7890 1,64
6Sekunder Tersier 2140 6330 2,95
7Primer & Sekunder
Tertier
2400 6800 2,83
Menurut standar VDE (catalouge228/4) minimum besarnya tahanan isolasi
kumparan trafo, pada suhu operasi dihitung
1 kilo Volt = 1 M (Mega Ohm)
Tabel 3.3 Index nilai polarisasi
Dari data hasil pengujian/pengukuran
di atas dapat disimpulkan bahwa tahanan
isolasi belitan trafo cukup aman dan
kebocoran arus masih memenuhi ketentuan
sehingga trafo aman untuk diberi tegangan
dan terhindar dari kegagalan isolasi. Hal ini
disebabkan karena nilai index polarisasi (IP)
dari tahanan isolasi belitan trafo masih
dalam batas kondisi baik yaitu di atas 1,25.
c. Pengujian/Pengukuran Ratio TeganganUntuk mengetahui ratio atau
perbandingan sebenarnya dari alat yang
berfungsi untuk mentranformasikan besaran
listrik, antara lain Transformator tenaga,
Transformator arus dan Potensial
Transformator (Capasitive Voltage
Transformator atau lebih dikenal dengan
sebutan CVT).
Ratio yang akan dibandingkan adalah
nilai awal (nilai desain-nya, factory report
atau site test report) dengan nilai pengujian
terakhir. Sehingga dapat diketahui ratio dari
alat listrik tersebut masih sesuai atau tidak.
Persamaan dasar Transformator adalah :
E2 N2
= = K
E1 N1
Keterangan :
N2 = banyaknya belitan pada sisi sekunder
N1 = banyaknya belitan pada sisi primer
E1 = tegangan pada sisi primer.
E2 = tegangan pada sisi sekunder
K = konstanta Transformator atau ratio
transformator.Jika N2 > N1 atau K > 1 maka trafo
tersebut berfungsi sebagai penaik tegangan
atau step-up transformer, demikian
sebaliknya bila N2 < N1 atau K< 1
berfungsi sebagai trafo penurun tegangan
atau step-down transformator.
Idealnya Transformator mempunyai
daya input sama dengan daya output, dalam
persamaan :
Input VA = Output VAV1 I1 = V2 I2 atau I2 V1 1
= =
I1 V2 K
Kondisi Index Polarisasi
Berbahaya < 1,0
Jelek 1,0 - 1,1
Dipertanyakan 1,1 - 1,25
Baik 1,25 - 2,0
Sangat Baik Di atas 2.0
-
8/7/2019 wadie
6/9
Gambar 3.3 Rangkaian Pengujian ratio tegangan
Tabel 3.4 Data hasil pengukuran ratio tegangan
Sesuai dengan standar SPLN 50
1982 sebagaimana diuraikan juga dalam IEC76(1976), toleransi yang diijinkan untuk
perbedaan ratio tegangan hasil pengukuran
adalah 0,5 % dari rasio tegangan name plate.
Dari data hasil pengukuran di atas
dapat disimpulkan bahwa rata rata nilai
ratio tegangan pada transformator masih
dalam batas toleransi yang diijinkan menurutstandar SPLN 50 1982 sehingga
transformator layak untuk dioperasikan.
d. Hasil Pengujian/Pengukuran TangenDelta
Pengujian tangen delta adalah dengan
melakukan pengukuran kemampuan
dielektrik dari kegagalan (breakdown) dan
pengukuran kerugian dielektrik untuk
mengetahui kualitas isolasi belitan
transformator
Transformator yang diuji diibaratkan
sebagai kapasitor. Apabila sebuah kapasitor
sempurna / ideal diberikan tegangan bolak
balik sinusoida maka arusnya akan
mendahului tegangan dengan 900, seperti
gambar 3.4
Gambar 3.4 Arus mendahului tegangan dengan
sudut 900
Dalam hal ini berlaku hubungan antara arus
Ic dan tegangan V :
Ic = C VOleh karena kehilangan daya
dielektrik, maka I mendahului V dengan
sudut kurang dari 90o, gambar 4.22. Sudut
disebut sudut fasa dari kapasitor dan faktor
dayanya Cos dan
= 90o
-
disebut sudut kehilangan ( loss angle ).
Jadi faktor daya dapat juga dinyatakan
sebagai sin .
Posisi
Tap
Tegangan Name Plate Hasil Pengukuran
Primer
(V)
Sekunder
(V)
Ratio (K) DIFF %
R S T R S T
13L168700 22000 7,693 7,692 7,694 0,32 0,31 0,33
12L167300 22000 7,627 7,627 7,627 0,3 0,3 0,3
11L165900 22000 7,561 7,560 7,562 0,27 0,26 0,28
10L164400 22000 7,495 7,494 7,496 0,31 0,29 0,32
9L163000 22000 7,429 7,428 7,429 0,28 0,26 0,28
8L161500 22000 7,363 7,363 7,363 0,31 0,31 0,31
7L160100 22000 7,298 7,297 7,299 0,28 0,27 0,29
6L
158700 22000 7,231 7,230 7,232 0,24 0,23 0,25
5L157200 22000 7,166 7,165 7,66 0,29 0,27 0,29
4L155800 22000 7,101 7,099 7,099 0,26 0,24 0,24
3L154300 22000 7,038 7,033 7,035 0,29 0,28 0,30
2L152900 22000 6,968 6,966 6,968 0,26 0,24 0,26
1L151400 22000 6,902 6,900 6,902 0,30 0,27 0,30
N150000 22000 6,836 6,835 6,836 0,26 0,24 0,26
13R148600 22000 6,769 6,768 6,769 0,21 0,20 0,21
12R147100 22000 6,704 6,702 6,704 0,26 0,23 0,23
11R145700 22000 6,637 6,635 6,637 0,22 0,20 0,22
10R144200 22000 6,571 6,571 6,572 0,25 0,25 0,26
9R
142800 22000 6,506 6,504 6,507 0,23 0,21 0,24
8R141300 22000 6,440 6,438 6,440 0,27 0,25 0,27
7R139900 22000 6,374 6,373 6,374 0,23 0,21 0,23
6R138500 22000 6,308 6,306 6,308 0,20 0,18 0,20
5R137000 22000 6,243 6,241 6,243 0,25 0,22 0,25
4R135600 22000 6,176 6,175 6,176 0,21 0,18 0,21
3R134100 22000 6,113 6,111 6,112 0,28 0,26 0,27
2R132700 22000 6,046 6,046 6,047 0,23 0,23 0,25
1R131300 22000 5,982 5,979 5,982 0,22 0,18 0,23
CV
Ic
.
V
Ic
I
-
8/7/2019 wadie
7/9
Gambar 3.5 Komponen pada kapasitor yang
tidak sempurna
Dalam kapasitor sempurna / ideal = 900
sehingga = 0. Oleh karena itu kehilangan
daya dielektrik dinyatakan oleh :
PD = I V cos = I V sin
Maka kehilangan daya dalam kapasitor
sempurna adalah Nol. Komponen padakapasitor yang tidak sempurna dijelaskan
pada gambar 3.5. Jadi persamaannya adalah:
Ic = I cos
Sehingga
= Keterangan :
1. Ic = Arus Kapasitor (Ampere)2. Ir = Arus Resistan (Ampere)3. = 2f4. PD = Power Disappear (Watt)5. Tan = Dissipation Factor
Gambar 3.6 Rangkaian pengukuran tangen delta
Beberapa istilah pada pengukuran adalah :
1. UST = Ungrounded Specimen Testartinya objek uji tidak ditanahkan
2. GST = Grounded Specimen Testartinya objek uji ditanahkan
3. CH L = Pengukuran antara kumparanPrimer dan Sekunder
4. CH G = Pengukuran antara kumparanPrimer dengan Ground
5. CL G = Pengukuran antara kumparanSekunder dengan Ground
Tabel 3.5 Hasil Pengujian Tangen Delta
Berdasarkan rekomendasi dari Double
Engineering tahun 1993 (pada 250C),
standar tangen delta adalah :
< 0,5 % = Normal
0,5 1 % = Perlu investigasi
> 1 % = ReklamasiDari data hasil pengujian/pengukuran
tangen delta di atas maka dapat disimpulkan
bahwa kualitas isolasi belitan trafo masih
dalam keadaan baik sehingga trafo masih
layak operasi. Hal ini disebabkan karena rata
- rata hasil pengujian/pengukuran tangen
delta masih dalam batas yang diijinkan yaitu
di bawah 0,5% (normal). Tetapi ada
beberapa yang melebihi batas normal (