Makalah Seminar Kerja Praktek

ON LOAD TAP-CHANGING PADA FURNACE TRANSFORMATOR

Oleh: Radiktyo Nindyo S (L2F 005 572)

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro

Abstrak Salah satu peralatan yang termasuk di dalam transformator distribusi adalah On Load Tap Changer

(OLTC). On Load Tap Changer merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk mengubah rasio antara sisi

tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah agar diperoleh tegangan atau arus yang diinginkan. Hal ini dilakukan

dengan cara mengubah perbandingan lilitan pada kumparan primer atau kumparan sekunder. Beberapa

transformator didesain untuk mengubah posisi tap secara otomatis ketika tegangan pada sisi sekunder berada diatas atau dibawah level yang diinginkan.

Pada dasarnya kegunaan dari proses tap-changing transformator ini adalah untuk mendapatkan

tegangan yang diinginkan ketika terjadi fluktuasi tegangan yang tidak diinginkan. Masing-masing tap

mempunyai jumlah lilitan yang berbeda antara tap yang satu dengan tap yang lainnya. Pada umumnya sisi

tegangan atau kumparan yang ditap-changing adalah salah satu dari sisi tegangan tinggi atau sisi tegangan

tendahnya. Semua Transformator Elektric Arc Furnace di Billet Steel Plant PT. Krakatau Steel menggunakan

tap-changing pada sisi tegangan rendah.

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Kerja praktek merupakan sarana bagi

para mahasiswa untuk merealisasikan konsep

link and match antara dunia pendidikan dan dunia kerja. Dengan adanya kerja praktek ini

mahasiswa diharapkan dapat mempraktekkan

atau menerapkan teori yang diperoleh dari

perkuliahan di industri atau instansi terkait. Dengan demikian mahasiswa tidak hanya

memiliki pengetahuan secara teoritis tetapi

juga mendapatkan bekal ketrampilan dan etos kerja yang sesuai dengan tuntutan dunia kerja.

Sejak era globalisasi digelar, kompetisi

menjadi ajang yang harus dihadapi oleh

perusahaan-perusahan dalam bidang manapun. Masing-masing perusahaan memperebutkan

perhatian pelanggan dengan memberikan

kualitas pelayanan dan produk yang terbaik . Inovasi merupakan salah satu faktor

yang dapat dijadikan sebagai nilai lebih sebuah

perusahaan. Dengan didukungnya inovasi-inovasi yang selalu ada setiap saat maka

persaingan akan sedikit lebih ringan karena

kualitas perusahaan berada setingkat lebih

tinggi daripada perusahaan lain. Sebagai negara yang berkembang

indonesia berusaha memajukan sektor

industrinya untuk dapat bersaing dengan negara lainnya, terutama industri logam seperti

industri baja yang saat ini sangat berkembang

pesat, salah satunya adalah PT. KRAKATAU STEEL yang merupakan industri baja terpadu

yang pertama berkembang dan berkualitas di

Indonesia bahkan merupakan salah satu BUMN dalam pengolahan baja terbesar di

kawasan Asia Tenggara.Oleh karena itu PT.

KRAKATAU STEEL merupakan tempat yang

tepat bagi mahasiswa untuk bisa mengaplikasikan ilmu teori yang didapat di

kuliah sesuai dengan tantangan yang dihadapi

perusahaan saat ini. Seiring dengan berjalanya waktu, PT. KRAKATAU STEEL terus

berupaya untuk meningkatkan usahanya

supaya dapat memuaskan konsumen, baik dari segi kuantitas, kualitas, harga maupun

pengolahan lingkungan yang terencana. Oleh

karena itu, PT. KRAKATAU STEEL Cilegon

telah menerapkan ISO sebagai landasan dasar kualitas international. Sehingga produk yang

dihasilkan perusahaan tidak kalah dengan

produk impor.

1.2 Tujuan

Tujuan dari Kerja Praktek di PT. Krakatau

Steel Cilegon adalah : 1. Mempelajari cara-cara membuat baja..

2. Mempelajari peralatan (OLTC), cara

kerja dan fungsi dari infrastruktur OLTC

1.3 Batasan Masalah Batasan masalah yang diambil oleh

penulis pada penulisan laporan kerja praktek

ini adalah

1. On Load Tap Changer pada furnace transformator.

2. Komponen transformator selain OLTC

tidak dibahas secara mendetail.

3. Perawatan media isolasi furnace

transformator. 4. Sistem kelistrikan yang berhubungan

dengan sistem transformator tersebut

tidak dibahas.

II. DASAR TEORI

Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah

energi listrik dari satu atau lebih rangkaian

listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan

prinsip induksi-elektromagnet. Transformator

digunakan secara luas, baik dalam bidang

tenaga listrik maupun elektronika. Pada kumparan primer mengalir arus

bolak-balik yang membangkitkan fluks medan

berubah setiap saat, sehingga padanya terjadi tegangan induksi yang seringkali di simbolkan

sebagai (Ep). Fluks magnet dari kumparan

primer akan mengenai kumparan sekunder juga sehingga pada sisi kumparan sekunder

akan muncul juga tegangan induksi yang

disimbolkan sebagai (Es). Jika rangkaian

sekunder disambungkan dengan beban maka padanya akan mengalirkan arus yang akan

menimbulkan fluks magnet juga. Gabungan

fluks dari sisi primer dan sekunder ini dikenal sebagai fluks bersama.

2.1 Bagian-Bagian Transformator Suatu transformator terdiri atas

beberapa bagian yang mempunyai fungsi

masing-masing:

2.1.1 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”.

2.1.2 Kumparan Transformator 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.

2.1.3 Minyak Transformator

Sebagian besar trafo daya

kumparan-kumparan dan intinya direndam

dalam minyak-trafo, terutama trafo-trafo

daya yang berkapasitas besar, karena

minyak trafo mempunyai sifat sebagai

media pemindah panas (sirkulasi) dan

bersifat pula sebagai isolasi (daya tegangan

tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai

media pendingin dan isolasi.

2.1.4 Bushing

Hubungan antara kumparan trafo ke

jaringan luar melalui sebuah bushing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh

isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai

penyekat antara konduktor tersebut dengan

tangki trafo.

2.1.5 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.

2.1.6 Tap Changer

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.

2.1.7 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.

2.2 Jenis-jenis Transformator

Secara umum transformator dapat

dibedakan berdasarkan lilitan dan fungsinya.

2.2.1 Berdasarkan Lilitannya

Berdasarkan lilitannya dibedakan atas

a. Trafo 1 Belitan

Lilitan primer merupakan bagian dari

lilitan sekunder atau sebaliknya. Trafo 1

belitan ini lebih dikenal dengan autotrafo.

b. Trafo 2 Belitan

Sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan

rendah masing-masing berdiri sendiri.

c. Trafo 3 Belitan

Mempunyai belitan primer, sekunder,

tersier masing-masing berdiri sendiri pada tegangan yang berbeda-beda.

2.2.2 Berdasarkan Fungsinya

a. Trafo Daya Digunakan sebagai pemasok daya

dengan fungsi menaikkan dan menurunkan

tegangan listrik.

b. Trafo Distribusi

Pada dasarnya sama dengan trafo daya

bedanya sisi tegangan rendah pada trafo daya lebih tinggi bila dibandingkan sisi tegangan

tinggi trafo distribusi.

c. Trafo Ukur

Digunakan untuk pengukuran arus atau tegangan listrik. Dibedakan menjadi trafo arus

untuk mengukur arus dan trafo tegangan untuk

mengukur tegangan.

d. Trafo Elektronik

Prinsipnya sama seperti trafo daya tapi

kapasitas dayanya relatif kecil digunakan

dalam rangkaian elektronik.

2.3 Sistem Pendinginan Transformator Pembebanan pada transformator akan

menyebabkan terjadinya panas pada

tranformator. Hal ini harus dibatasi. Untuk menekan dan mengurangi panas yang timbul

pada transformator diperlukan pendinginan

transformator.

Untuk mencegah memburuknya material isolasi dan minyak didalam

transformator.Pendinginan yang cukup dari

kumparan dan inti harus diperhatikan.

Transformator dibawah 200kVA dapat langsung didinginkan oleh aliran alami dari

udara sekitar. Untuk transformator yang lebih

besar juga dibuat dengan prinsip yang sama tetapi dibutuhkan sirkulasi dari air dingin

untuk pendinginannya.

Macam-macam jenis pendinginan pada

transformator antara lain adalah

a. AN (Air Natural Cooling)

Menggunakan sistem pendinginan

alam oleh sirkulasi udara sekitarnya.

b. AB (Air Blast Cooling)

Menggunakan sistem pendinginan oleh

udara langsung yang dihasilkan kipas angin.

c. ON (Oil Immerset Natural Cooling) Menggunakan sistem pendinginan

dengan menggunakan minyak yang disertai

pendinginan alam oleh sirkulasi udara sekitar.

d. OB(Oil Blast Cooling)

Menggunakan sistem pendinginan

dengan menggunakan minyak yang disertai pendinginan alam oleh sirkulasi udara sekitar

yang dilengkapi dengan hembusan udara dari

kipas angin yang dipasang pada dinding

tangki.

e.OFN (Oil Forced Circulation of Air

Natural Cooling)

Menggunakan sistem pendinginan alam oleh sirkulasi udara sekitarnya yang

dilengkapi sirkulasi minyak melalui radiator

dengan menggunakan pompa tetapi tidak memakai kipas angin.

f. OFB (Oil Forced and Air Blast Cooling)

Menggunakan sistem pendinginan

alam oleh sirkulasi udara sekitarnya yang dilengkapi sirkulasi minyak melalui radiator

dengan menggunakan pompa yang dilengkapi

dengan hembusan udara dari kipas angin.

g. OW(Oil and Water Cooling)

Menggunakan sistem pendingin oli dan

air tanpa memakai kipas angin.

2.4 Perawatan Oli Sebagai Media Isolasi

Transformator merupakan aset yang bernilai tinggi. Kerusakan pada transformator

menyebabkan banyak kerugian baik dari sisi

peralatan yang disupply maupun biaya perbaikan transformator itu sendiri. Maka

sebelum terjadi kerusakan sebaiknya berusaha

untuk melindungi/mengisolasi bagian-bagian

transformator tersebut dari hal-hal yang tidak diinginkan.

Oli merupakan bahan isolasi yang paling

banyak digunakan sebagai media isolasi transformator. Setelah beberapa kurun waktu

tertentu,kualitas oli berubah baik sifat fisisnya

(seperti timbulnya endapan) maupun sifat nonfisisnya (seperti viskositas dan warna

cairannya).Perubahan diatas tentunya

menimbulkan ketidaksempurnaan fungsi

sebagai media isolasi transformator. Maka diperlukan usaha untuk mengembalikan

kualitas oli tersebut tanpa harus membeli oli

yang baru yaitu dengan cara reklamasi dan filtrasi.

III. ON LOAD TAP-CHANGING

3.1 Definisi On Load Tap-Changing

On load tap-changing transformator

adalah suatu cara yang digunakan untuk mengubah rasio antara sisi tegangan tinggi dan

sisi tegangan rendah agar diperoleh tegangan

atau arus yang diinginkan. Hal ini dilakukan dengan cara mengubah perbandingan lilitan

pada kumparan primer atau kumparan

sekunder. Beberapa transformator didesign

untuk mengubah posisi tap secara otomatis ketika tegangan pada sisi sekunder berada

diatas atau dibawah level yang diinginkan.

Pada dasarnya kegunaan dari proses tap-changing transformator ini adalah untuk

mendapatkan tegangan yang diinginkan ketika

adanya fluktuasi tegangan yang tidak diinginkan.

Gambaran sederhana tentang

kegunaan tap-changing adalah sebagai berikut:

“ Pada proses peleburan baja di billet steel

plant,tegangan atau arus yang diperlukan untuk

melebur baja tidak hanya menggunakan satu range tegangan atau arus tetapi menggunakan

beberapa range dari tegangan atau arus. Untuk

mempermudah proses perpindahan dari satu

range tegangan ke range tegangan yang lain diperlukan perubahan tap.”

Motor Drive hanya beroperasi pada posisi tap changer 1-13 atau 15-27. Posisi 14

diblok. Susunan Dd0 dan Yd11 tidak dapat

digunakan bersamaan. Pada tap 1-13 mempunyai susunan vektor group Yd11 dan

pada tap 15-27 mempunyai susunan vektor

group Dd0. Transformator tidak dapat

digunakan tanpa dipasang peralatan pendingin.

Pada transformator electric arc

furnace di Billet Steel Plant PT. Krakatau Steel hampir keseluruhannya memakai susunan Dd0.

Hal ini dikarenakan jaringan listrik dari PT.

Krakatau Daya Listrik mempunyai susunan delta dan pada sisi tegangan rendah

transformator dihubungkan dengan elektroda.

Dimana tiap elektroda akan menghasilkan

busur api kearah elektroda lain dengan melewati impedansi (Z) tertentu yang

terbentuk dari jarak antara elektroda dengan

scrap dan sponge. Dengan adanya impedansi (Z) tersebut maka ketiga elektroda tersebut

akan membentuk rangkaian listrik dengan

hubungan delta.

3.2 Prinsip Kerja Tap Changer

Dalam proses tap-changing tersebut,

bagian dari transformator yang paling berperan adalah tap-changer. Tap-changer terdiri dari

motor drive dan selector switch. Namun untuk

transformator yang bertegangan lebih tinggi, suatu tap-changer mempunyai susunan yang

berbeda yaitu motor drive,tap selector, dan

diverter switch.

Selektor switch

Gambar 1 Tipe I

Diverter

switch

Tap

selektor

Gambar 2 Tipe II

Pada gambar 1 merupakan tap-changer

dengan selector switch dan gambar 2 merupakan tap-changer dengan tap selector

dan diverter switch. Perbedaan dari keduanya

adalah konstruksi letak dari tap selektornya. Dimana pada jenis pertama letak tap

selektornya menyatu didalam selector switch

sedangkan pada jenis yang kedua letak tap

selektornya berada dibawah diverter switch. Namun pada kedua jenis ini konstruksi tap

selector dengan selector atau diverter

switchnya masih satu poros.

Pada dasarnya sebuah tap-changer

terdiri dari beberapa komponen besar antara

lain:

3.2.1 Motor Drive

Tap-changer dioperasikan oleh sebuah

motor drive yang dipasang diluar transformator. Dalam motor drive tersedia

semua yang diperlukan dalam tap-changer.

Kontrol dari motor drive menggunakan prinsip tahap demi tahap seperti pengoperasian

penggantian posisi tap transformator.

Bagian-bagian dari motor drive antara

lain: Wadah Pelindung

Swing Frame

Hand Crank Panel Indikasi Tap

Lampu

Gear Transmisi Gear Kontrol

Terminal Kontak

Gambar 3 Penampang Motor Drive

3.2.2 Tap Selektor

Merupakan bagian yang dapat bergerak pada posisi tap yang diinginkan. Bagian ini

adalah bagian yang paling rentan rusak

dibandingkan bagian yang lain. Letak dari tap selector ada yang didalam diverter switch dan

ada pula yang letaknya diluar tepat dibawah

diverter switch.

3.2.3 Diverter Switch

Pada umumnya diverter switch

berbentuk tabung. Dalam tabung tersebut berisi lembaran resistor dan minyak. Bagian ini

merupakan penghubung antara tap selector

dengan kumparan-kumparan pada

transformator karena bagian ini terhubung dengan lubang-lubang dimana kumparan

transformator melekat dengan rasio lilitan

kumparan yang berbeda.

3.2.4 Selektor Switch

Bagian ini merupakan tap selector yang bergabung didalam diverter switch sehingga

membentuk satu kesatuan. Design ini biasanya

digunakan untuk tegangan step

maksimum(rated) dibawah 2000V. Sedangkan untuk design tap-selektor-diverter switch

digunakan pada tegangan step

maksimum(rated) antara 2000V – 5000V.

Di Billet Steel Plant PT. Krakatau Steel,

kontrol dari tap-changer tidak hanya dari motor drive transformator tetapi juga ada kontrol

panel dari dalam masing-masing dapur. Ketika

kontrol panel dalam dapur dioperasikan maka

motor drive yang melekat pada dinding transformator juga beroperasi mengikuti

pengoperasian tap-changer dari dapur. Setelah

motor drive bekerja menyebabkan gear-gear pada tap-charger berputar. Putaran dari gear-

gear tersebut menyebabkan tap selektor

berputar. Enam putaran pada motor drive

sebanding dengan satu step perpindahan pada tap selektor. Kemudian diverter switch

menghubungkan ujung-ujung kumparan

transformator yang dipilih oleh tap selektor.

3. 3 Perawatan Tap Changer 3.3.1 Motor Drive

Bagian ini merupakan bagian yang

jarang mengalami kerusakan. Contoh kerusakan pada bagian ini adalah pada

ketidaktelitian indikator-indikator pada panel

dan ketidaksesuaian kontrol panel dengan

kontrol dari dapur EAF. Perawatan pada

bagian ini kebanyakan hanya sekedar test-test apakah indikator pada panel masih bekerja

dengan baik. Penutup/wadah motor drive harus

diperhatikan. Pemutar manual tap-changer, pengunci wadah, pertukaran udara dalam

wadah, lampu indikator, terminal koneksi, dan

yang lainnya perlu dicek apakah masih layak

untuk digunakan.

3.3.2 Tap Selektor

Bagian ini merupakan bagian yang paling sering rusak jika dibandingkan dengan

motor drive dan diverter switch. Contoh

kerusakan pada tap selektor adalah tap selektor

berhenti tidak tepat pada tap yang dituju atau tap selektor macet tidak bisa digerakkan. Cara

untuk mengatasi hal tersebut dengan memutar

tap changer secara manual. Perawatan pada bagian ini hanya sekedar mengecek apakah

pergeseran dari tap selektor masih lancar dan

mengecek ujung dari tap selektor apakah masih layak. Apabila tap selektor sudah digunakan

lebih dari 1500 kontak maka harus diservice

atau diganti.

3.3.3 Diverter Switch

Bagian ini merupakan bagian yang

jarang mengalami kerusakan tetapi mempunyai umur penggunaan. Contoh kerusakan pada

bagian ini adalah berkurangnya dielektrik

strenght dari minyak/ oli yang ada didalam diverter switch. Hal lain yang mungkin adalah

kerusakan resistor pada diverter switch.

Penanganan dari hal tersebut adalah mengganti

oli maupun resistor dalam diverter switch. Perawatan bagian ini antara lain pengecekan

kekuatan dielektrik strenght dari minyak /oli.

Apabila sudah 45000 kontak,diverter switch harus diganti.

IV. PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat ditarik dari

uraian di atas adalah: 1. Transformator adalah suatu alat listrik

yang dapat memindahkan dan

mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian

listrik yang lain, melalui suatu

gandengan magnet dan berdasarkan

prinsip induksi-elektromagnet.

2. Pembebanan pada transformator akan

menyebabkan terjadinya panas pada transformator. Untuk menekan dan

mengurangi panas yang timbul pada

transformator diperlukan pendinginan transformator.

3. On load tap-changing transformator

adalah suatu cara yang digunakan untuk mengubah rasio antara sisi

tegangan tinggi dan sisi tegangan

rendah agar diperoleh tegangan atau

arus yang diinginkan. 4. Dalam proses tap-changing tersebut,

bagian dari transformator yang paling berperan adalah tap-changer. Tap-

changer terdiri dari motor drive dan

selector switch. Namun untuk

transformator yang bertegangan lebih tinggi, suatu tap-changer terdiri dari

motor drive,tap selector, dan diverter

switch.

4.2 Saran

Berdasarkan hasil kerja praktek di

PT. Krakatau Steel Cilegon, penyusun

memberikan saran sebagai berikut: 1. Perlunya diadakan kunjungan ke

sebuah pembangkit atau pabrik agar mahasiswa tahu peralatan listrik

contohnya transformator, tidak

sesederhana seperti apa yang didapat sewaktu kuliah.

2. Perlunya perawatan peralatan-

peralatan listrik agar umur peralatan

tersebut lebih lama. 3. Perlunya pengecekan studi kelayakan

terhadap suatu peralatan listrik secara

berkala agar tidak menimbulkan kecelakaan kerja.

DAFTAR PUSTAKA

1. Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik

dan Elektronika Daya, Gramedia Jakarta,1991.

2. Myers, A Guide To Transformator

Maintenance, S.D. Myers Inc. Akron Ohio,1986.

3. Manual book Tap Changer

Maschinenfabrik Reinhausen,2001.

BIODATA

RADIKTYO N S (L2F005572) . Lahir di

Surakarta. Menempuh pendidikan di TK

BAKTI KARANGANYAR, SD Negeri 2 KARANGANYAR, SLTP Negeri 1

KARANGANYAR, SMAN 1 SURAKARTA

dan sekarang tercatat sebagai Mahasiswa

Teknik Elektro UNDIP, Angkatan 2005, Konsentrasi KETENAGAAN. Telah

melaksanakan Kerja Praktek di PT.

KRAKATAU STEEL CILEGON BANTEN

Menyetujui

Dosen Pembimbing

Susatyo Handoko, ST, MT

NIP 132 282 683