Studi Kelayakan Penambahan Kapasitas Transformator...

Page | 1

Studi Kelayakan Penambahan Kapasitas

Transformator dari 80MVA menjadi 100 MVA

pada Pabrik Peleburan Baja PT Ispat Indo

Rendra Budi Prasetya1)

, Ontoseno Penangsang 2)

, Heri Suryo Atmojo 3)

1) Dept.of Electrical Engineering, Institute of Technology Sepuluh Nopember

Campus of ITS, 60111, Surabaya, indonesia

[email protected]

Abstract—Paper tugas akhir ini mempresentasikan tentang

studi kelayakan penambahan kapasitas transformator dari

80MVA menjadi 100MVA pada sistem kelistrikan PT Ispat

Indo, Sidoarjo. Selama ini, Penggunaan Transformator

80MVA tersebut telah mengalami panas berlebih akibat

arus harmonisa beban arc-furnace. acuan yang digunakan

dalam analisa ini yaitu dengan memperhatikan rating K-

faktor dari arus harmonisa yang diakibatkan beban arc-

furnace. Yang mana, rating K-faktor tersebut sangat

penting, karena berpengaruh pada biaya dan keamanan.

Dengan menggunakan metode ini, diharapkan kapasitas

transformator mampu menahan kandungan arus

harmonisa ketika beroperasi. Simulasi dilakukan dengan

menggunakan software ETAP 7.0.0, yaitu dengan

membandingkan antara harmonisa normal dengan

harmonisa terburuk pada penggunaan transformator

80MVA dengan transformator 100MVA K-1 dan dengan

transformator 100MVA K-4. Setelah dilakukan simulasi,

diperoleh bahwa penggunaan transformator 80MVA hanya

mampu mensuplai arc-furnace 75% dengan operasi kerja

transformator hingga 83-88%, transformator 100MVA K-1

mampu mensuplai beban 100% dengan operasi kerja

transformator hingga 85-88% dan transformator 100MVA

K-4 mampu mensuplai beban arc-furnace hingga 100%

dengan operasi kerja hanya 67-74%.

Keywords; Transformer, K-factor, arc-furnace, harmonic.

BAB I. PENDAHULUAN

Transformator merupakan peralatan listrik yang

berfungsi sebagai alat bantu penyedia daya listrik pada

setiap kegiatan sektor bisnis atau industri. Di industri

peleburan baja PT Ispat Indo terdapat beban non-linear

seperti motor induksi, pengaturan kecepatan motor, dan

tungku busur api.

Arus harmonik yang dihasilkan oleh arc furnace dapat

membawa kerugian pada berbagai alat, salah satunya

adalah transformator distribusi, harmonik adalah gejala

pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi

berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan

frekuensi dasarnya [5]. Transformator sangat rentan

terhadap panas yang mengakibatkan kegagalan isolasi .

Untuk melindungi trafo terhadap panas yang disebabkan

oleh harmonisa, desainer dapat menentukan derated

peralatan, yaitu transformer besar yang akan dijalankan

pada kapasitas peringkat mereka, atau spesifikasi K-

faktor transformator dirancang untuk mengakomodasi

arus harmonic [7]. K-faktor transformator lebih disukai

karena mereka memiliki kapasitas termal tambahan,

desain fitur yang meminimalkan kerugian arus

harmonisa, dan sambungan netral dan terminal berukuran

sebesar 200% dari normal [3].

Beban non linier akan memberikan bentuk gelombang

keluaran yang tidak sebanding dengan tegangan dalam

setiap setengah siklus, sehingga bentuk gelombang arus

maupun tegangan keluarannya tidak sama dengan

gelombang masukannya (mengalami distorsi), Fenomena

harmonik yang utama pada PT Ispat Indo yaitu akibat

dari beban arc-furnace. Masalah yang timbul adalah

akibat terdistorsinya tegangan atau arus yang ada pada

sistem akibat jumlah harmonik yang muncul. distorsi

gelombang tegangan tersebut, akan berujung pada unjuk

kerja transformator distribusi, di antaranya temperatur

dan efisiensi.

Untuk menyuplai beban arc-furnace, diperlukan

transformator dengan rating yang besar untuk

menghindari panas berlebih. Transformator yang

mempunyai rating K-faktor digunakan untuk mengurangi

efek pemanasan arus harmonik yang diakibatkan oleh

beban arc-furnace.

Dengan memperhatikan rating K-faktor, diharapkan

kapasitas transformator mampu menahan kandungan

harmonik ketika beroperasi dalam batas temperatur dari

sistem isolasi.

BAB II. K-FAKTOR TRANSFORMATOR

Sebuah transformator standart (K-1)tidak dirancang

pada penggunaan beban non-linear yang mengandung

arus harmonisa. Apabila transfromator standart dipaksa

untuk digunakan pada beban non-linear, maka akan

terjadi panas berlebih dan gagal sebelum waktunya [1].

Dengan alasan tersebut maka untuk mengatasi beban

non-linear telah dirancang transformator khusus untuk

menangani arus harmonisa yang terjadi, yaitu

transformator K-faktor.

K-Faktor transformator berbeda dari standar. Mereka

memiliki kapasitas termal tambahan untuk mentoleransi

efek pemanasan dari arus harmonisa karena memiliki

nilai impedansi yang rendah. Transformator K-faktor

jauh lebih mahal dari transformator standart, karena

transformator jenis ini didesain menggunakan bahan

material yang berkualitas. Penggunaan K-faktor

transformator adalah cara yang baik untuk memastikan

bahwa transformator tidak akan mengalami kegagalan

akibat panas berlebih arus harmonisa.

Menentukan nilai dari rating k-faktor ini sangat

penting, karena berpengaruh pada biaya dan keamanan.

Untuk mendapatkan perhitungan k-faktor yang tepat

maka diperlukan kandungan arus harmonisa yang

mengalir pada sistem kelistrikan. Untuk memaksimalkan

perhitungan rating k-faktor yaitu dengan menggunakan

data harmonisa terburuk yang terjadi pada sistem

kelistrikan.

Dari data arus harmonisa yang diperoleh maka dapat

dilakukan perhitungan rating k-faktor yang mengalir pada

saluran atau transformator. Perhitungan k

menggunakan standart ANSI/IEEE C57.110.

∑ �ih∗h�2�

∑ �� dimana h adalah harmonisa #

Suatu transformator K-faktor mempunyai nilai arus

tambahan yang digunakan untuk mentoleransi aru

harmonisa yang muncul. Tabel 2

hubungan antara kemampuan arus transformator dengan

rating K-faktor, yang diambil dari software ETAP 7.0.0.

Tabel 2.1 Hubungan antara FLA transformator dengan rating K

transformator.

Arus K1 K4 K9 K13 K20

% FLA 100 125 144,7 157,7 180,9

Pada Gambar 2.1 menunjukkan grafik derating

transformator yang diambil dari standart ANSI/IEEE

C57.110. Sebuah transformator 100KVA apabila dialiri

arus harmonisa dengan K-1 mampu bekerja 100% dari

kapasitas totalnya, tetapi hanya mampu bekerja sebagai

transformator 50KVA apabila dialiri arus harmonisa

dengan K-13[1].

Gambar 2.1Grafik Standart Derating Transformator

BAB III. SISTEM KELISTRIKAN DAN

Sistem distribusi yang digunakan di Pabrik Peleburan

Baja PT Ispat Indo terletak di Sepanjang Sidoarjo adalah

radial. Sumber pembangkit utama di PT

adalah dengan menggunakan sumber PLN Waru

Waru II, dengan kapasitas masing-masing 495

Sampai sekarang sistem ini mencukupi untuk melayani

beban – beban yang ada di pabrik untuk menunjang

kegiatan produksi.

Pemodelan Sistem Kelistrikan

Pemodelan sistem kelistrikan PT Ispat Indo yang

dibahas pada tugas akhir ini bertujuan untuk memperoleh

respon aliran daya yang lebih mendekati kondisi

Page | 2

data harmonisa terburuk yang terjadi pada sistem


faktor yang mengalir pada

saluran atau transformator. Perhitungan k-faktor


dimana h adalah harmonisa #

faktor mempunyai nilai arus

tambahan yang digunakan untuk mentoleransi arus

harmonisa yang muncul. Tabel 2.1 menunjukkan

hubungan antara kemampuan arus transformator dengan

faktor, yang diambil dari software ETAP 7.0.0.

transformator dengan rating K-faktor

K20 K30 K40

180,9 223,5 308,2

.1 menunjukkan grafik derating

standart ANSI/IEEE

. Sebuah transformator 100KVA apabila dialiri

1 mampu bekerja 100% dari

kapasitas totalnya, tetapi hanya mampu bekerja sebagai

transformator 50KVA apabila dialiri arus harmonisa

Grafik Standart Derating Transformator

ELISTRIKAN DAN PEMODELAN

Sistem distribusi yang digunakan di Pabrik Peleburan

Baja PT Ispat Indo terletak di Sepanjang Sidoarjo adalah

radial. Sumber pembangkit utama di PT Ispat Indo

adalah dengan menggunakan sumber PLN Waru I dan

masing 495 MVAsc.

Sampai sekarang sistem ini mencukupi untuk melayani

beban yang ada di pabrik untuk menunjang

Pemodelan sistem kelistrikan PT Ispat Indo yang

tugas akhir ini bertujuan untuk memperoleh

aliran daya yang lebih mendekati kondisi

lapangan. Pemodelan sistem kelistrikan PT Ispat Indo

dengan menggunakan software ETAP 7.00.

Selain untuk mendapatkan respon aliran daya juga

dbertujuan untuk memperoleh respon arus harmonisa

yang terjadi, karena dipergunakan untuk melakukan

perhitungan k-faktor transformator yang tepat.

pemodelan sistem kelistrikan di sekitar beban arc

pada tugas akhir ini menggunakan data lapangan Pabrik

peleburan baja PT Ispat Indo yang ditunjukkan pada

gambar 3.1.

Gambar 3.1 Pemodelan Sistem Kelistrikan sekitar beban Arc

Pemodelan Harmonisa Arc-Furnace

Penggunaan beban arc

kandungan arus harmonisa yang tinggi. Pemodelan beban

arc-furnace menggunakan sofware ETAP 7.0.0, yaitu

dengan menggunakan jenis beban statis kemudian

memasukkan spesifikasi arc-furnace pada pabrik ispat

indo. Tabel 3.1 Spesifikasi beban Arc

Tipe

Kapasitas

Tegangan

Power faktor

Arus

Grounding

Tabel 3.2 Data Harmonisa Beban Arc

Orde Kasus Normal

% Fundamental

2

3

4

5

6

7

8

9

17

29

7.5

10

3.5

8

2.5

5

Tabel 3.2 menunjukkan data arus harmonisa

tegangan. Yang mana, Nilai

untuk memodelkan karakteristik harmonisa yang terjadi

pada beban arc-furnace.

lapangan. Pemodelan sistem kelistrikan PT Ispat Indo

dengan menggunakan software ETAP 7.00.

Selain untuk mendapatkan respon aliran daya juga

dbertujuan untuk memperoleh respon arus harmonisa

yang terjadi, karena dipergunakan untuk melakukan

faktor transformator yang tepat. Adapun

di sekitar beban arc-furnace

pada tugas akhir ini menggunakan data lapangan Pabrik

peleburan baja PT Ispat Indo yang ditunjukkan pada

Sistem Kelistrikan sekitar beban Arc-Furnace

Furnace

Penggunaan beban arc-furnace mengakibatkan

harmonisa yang tinggi. Pemodelan beban

furnace menggunakan sofware ETAP 7.0.0, yaitu

dengan menggunakan jenis beban statis kemudian

furnace pada pabrik ispat

Spesifikasi beban Arc-Furnace

Arc-Furnace

80 MVA

0,69 kV

0,85

66939 A

Y

Data Harmonisa Beban Arc-Furnace

Kasus Terburuk

% Fundamental

5

20

3

10

1.5

6

1

3

menunjukkan data arus harmonisa

tegangan. Yang mana, Nilai-nilai tersebut digunakan

untuk memodelkan karakteristik harmonisa yang terjadi

Page | 3

Gambar 3.2 Model Gelombang Arus Harmonisa normal

Gambar 3.3 Model Gelombang Arus Harmonisa terburuk

Pemodelan Transformator

Pemodelan transformator pada software ETAP 7.0.0

menggunakan transformator 2 winding yang berada pada

toolbar ETAP. Untuk pemodelan K-faktor transformator

dipilih rating K-faktor sesuai hasil perhitungan pada

menu harmonisa transformator. Tabel 3.3 menunjukkan

spesifikasi dari transformator 80MVA.

Tabel 3.3 Spesifikasi dari Transformator 80 MVA

Transformator K-1

Kapasitas 80 MVA

Tegangan 33kV – 0,69kV

FLA 1400 A

Type Dry

BAB IV. HASIL SIMULASI DAN ANALISA

Pemodelan sistem kelistrikan PT Ispat Indo dengan

menggunakan software ETAP versi 7.0.0 (Electrical

Transient Analysis Program) terutama pemodelan beban

arc-furnace untuk memperoleh respon arus harmonisa

yang terjadi.

4.1 Simulasi dan Analisa Harmonisa Kondisi

Eksisting.

Pada simulasi harmonisa akan dilakukan dengan dua

kondisi yang berbeda, yaitu harmonisa pada kondisi

normal dengan harmonisa pada kondisi terburuk.

Harmonisa Normal

Pada bagian ini akan disimulasikan sistem kelistrikan

dengan gangguan harmonisa kondisi normal. Pada tabel

4.1 merupakan hasil running dari simulasi harmonisa

pada saluran transformator TR5 80MVA K-1.

Tabel 4.1 Hasil Simulasi Harmonisa pada Saluran Transformator

80MVA K-1

Keterangan Operasi Rating

I rms Primer 1134,2 A 1400 A

I rms Sekunder 51815,18 A 66939,16 A

kV Primer 33,04 kV 33 kV

kV Sekunder 0,69 kV 0,69 kV

% THD Primer 24,83 %

Tabel 4.2 % IHD pada Saluran Transformator 80MVA K-1

Orde 1 2 3 4 5 6 7 8 9

%IHD 100 18 0 6 15 0 5 1 0

Dari hasil simulasi pada harmonisa kondisi normal

dapat dilihat bahwa pada Irms pada sisi primer sebesar

1134,2 A, tegangan 33,04 kV dengan %THD pada

saluran sebesar 24,83%.

Harmonisa Terburuk

Pada bagian ini akan disimulasikan sistem kelistrikan

dengan gangguan harmonisa kondisi terburuk. Pada

gambar 4.4 merupakan hasil running dari simulasi

harmonisa pada saluran transformator TR5 80MVA K-

1dengan kondisi harmonisa terburuk.


80MVA K-1


I rms Primer 1323 A 1400 A

I rms Sekunder 61204,48 A 66939,16 A





Orde 1 2 3 4 5 6 7 8 9

%IHD 100 64 0 16 15 0 6 3 0

Dari hasil simulasi pada harmonisa kondisi terburuk


1323 A, tegangan 33,15 kV dengan %THD pada saluran

sebesar 66,67%.

4.2 Perhitungan Rating K-Faktor


dilakukan perhitungan rating k-faktor yang mengalir pada

saluran atau transformator. Perhitungan k-faktor


∑ �ih∗h�2�

∑ �� dimana h adalah harmonisa #

K-faktor Kondisi Harmonisa Normal Tabel 4.5 menunjukkan perhitungan dari rating k-faktor

dengan kondisi harmonisa normal.

Tabel 4.5 Perhitungan K-faktor pada harmonisa kondisi normal

H Ih ih*h (ih*h)2 (ih)2 K = (ih*h)2 /(ih)2

1 100% 1 1 1

1,795

2 18% 0,38 0,1444 0,0361

3 0 0 0 0

4 6% 0,24 0,0784 0,0049

5 15% 0,75 0,5625 0,0225

6 0 0 0 0

7 5% 0,35 0,1225 0,0025

8 1% 0,08 0,0064 0,0001

9 0 0 0 0

Total 1,9142 1,0661

Page | 4

K-faktor Kondisi Harmonisa Terburuk

Tabel 4.6 berikut merupakan perhitungan dari rating k-

faktor dengan kondisi harmonisa terburuk.

Tabel 4.6 Perhitungan K-faktor pada harmonisa kondisi Terburuk

H ih ih*h (ih*h)2 (ih)2 K = (ih*h)2 /(ih)2

1 100% 1 1 1

2,63

2 64% 1,28 1,6384 0,4096

3 0 0 0 0

4 16% 0,64 0,4096 0,0256

5 15% 0,75 0,5625 0,0225

6 0 0 0 0

7 6% 0,42 0,1764 0,0036

8 3% 0,24 0,0576 0,0009

9 0 0 0 0

Total 3,8445 1,4622

4.3 Analisa Transformator Sesuai Rating K-faktor

Pembebanan Arc-Furnace 75%.

Setelah dilakukan simulasi harmonisa dan dilakukan

perhitungan rating K-faktor, maka dapat dianalisa

kapasitas transformator setelah dipengaruhi arus

harmonisa.

Kondisi Harmonisa Normal

Gambar 4.1 Grafik hubungan k-faktor beban dengan kapasitar TR5

80MVA harmonisa normal.

Dari hasil perhitungan rating K-faktor didapat nilai dari

k-faktor yaitu sebesar 1,79. Dengan rating k-faktor

sebesar 1,79 jika dilihat dari grafik de-rating

transformator, maka transformator TR5 hanya mampu

dibebani sebesar 98% dari kapasitas totalnya.

Kondisi Harmonisa Terburuk

Gambar 4.2 grafik hubungan k-faktor beban dengan kapasitar TR5 80

MVA harmonisa terburuk

Dari hasil perhitungan rating didapat nilai dari k-faktor

yaitu sebesar 2,63. Dengan rating k-faktor sebesar 2,63

jika dilihat dari grafik de-rating transformator, maka

transformator TR5 hanya mampu dibebani sekitar 92%

dari kapasitas totalnya

4.3.1 Analisa Transformator 80MVA K-1 (Eksisting)

Pada bagian ini akan dianalisa kapasitas transformator

80MVA setelah dipengaruhi arus harmonisa.


Tabel 4.7 Menunjukkan kapasitas transformator TR5

80MVA dengan pembebanan arc furnace 75% setelah

dipengaruhi arus harmonisa dengan K-faktor 1,79.

Tabel 4.7 Analisa Kerja Transformator berdasarkan rating K-faktor.

MVA FLA K-

Load

MVA

act

FLA

act

I RMS

A

%

Loading

80 1400 1,79 78 1365 1138 83

Dengan prosentase pembebanan arc-furnace sebesar

75% yaitu sekitar 60MVA yang menghasilkan arus

1134,2 A sedangkan FLA trafo setelah dipengaruhi arus

harmonisa menjadi 1365, maka transformator bekerja

dengan % loading 83%.

Kondisi Harmonisa Terburuk Tabel 4.8 Menunjukkan kapasitas transformator TR5




MVA FLA K-

Load

MVA

act

FLA

act

I RMS

A

%

Loading

80 1400 2,63 73 1288 1323 97


75% yaitu sekitar 60MVA yang menghasilkan arus

1134,2 A sedangkan FLA trafo setelah dipengaruhi arus

harmonisa menjadi 1365, maka transformator bekerja


Transformator umumnya bekerja dengan batasan 80%

dari Kapasitas totalnya, tetapi pada transformator

80MVA K-1 bekerja antara 83–97% dari kapasitasnya.

Hal tersebut akan mengakibatkan transformator

mengalami panas berlebih, jika transformator dipaksakan

untuk beroperasi maka akan beresiko sangat fatal dan

memungkinkan terjadinya kegagalan isolasi.

4.3.2 Analisa Transformator TR5 100MVA K-1 Pada bagian ini akan dianalisa kapasitas transformator

100MVA K-1 setelah dipengaruhi arus harmonisa.

Harmonisa Normal





MVA FLA K-

Load

MVA

act

FLA

act

I RMS

A

%

Loading

100 1750 1,79 98 1715 1138 66


75% yaitu sekitar 60MVA dengan harmonisa normal

Page | 5

menghasilkan arus rms 1138 A sedangkan FLA trafo

setelah dipengaruhi arus harmonisa menjadi 1715, maka

transformator bekerja dengan % loading 66%.

Harmonisa Terburuk





MVA FLA K-

Load

MVA

act I act

I RMS

A

%

Loading

100 1750 2,63 92 1610 1323 82


75% yaitu sekitar 60MVA dengan harmonisa terburuk




4.3.3 Simulasi dan Analisa Transformator TR5

100MVA K-4 (Transformator K-faktor 4) Pada bagian ini akan dianalisa kapasitas transformator

100MVA K-4. Analisa yang dilakukan berbeda dengan

transformator K-1 (Standart) yaitu tanpa melihat grafik

derating, karena transformator ini didesain khusus untuk

penggunaan harmonisa.

Harmonisa Normal

Tabel 4.11 Menunjukkan hasil report dari simulasi

harmonisa untuk penggunaan TR100MVA k_4.


MVA FLA K-

Faktor

FLA

actual

I RMS

A

%

Loading

100 1750 4 2200 1138 51



menghasilkan arus rms 1138 A sedangkan FLA

penggunaan trafo k-faktor dengan rating K-4 menjadi

125% sebesar 2200 A, maka transformator bekerja


Harmonisa Terburuk




MVA FLA K-

Faktor

FLA

act

I RMS

A

%

Loading

100 1750 4 2200 1338 61







4.4 Simulasi dan Analisa Harmonisa Kondisi pada


Setelah dilakukan simulasi dan analisa Penggunaan

transformator 80MVA K-1, ternyata transformator

bekerja pada operasi yang berlebih dan hanya bisa

mensuplai beban arc-furnace 80MVA sebesar 75%.

Dengan penggunaan TR100MVA akan dianalisa apakah

tranformator mampu beban arc-furnace hingga 100% dan

beroperasi secara aman.

Harmonisa Normal Pada tabel 4.13 dan tabel 4.14 merupakan hasil running

dari simulasi harmonisa pada pembebanan arc-furnace

100%.

Tabel 4.13 Hasil Simulasi Harmonisa Pembebanan Arc-Furnace 100%



I rms Sekunder 67292 A 105261 A





Orde 1 2 3 4 5 6 7 8 9

%IHD 100 14 0 5 12 0 4 1 0

Dari hasil simulasi pada harmonisa kondisi normal



sebesar 19,46%.

Harmonisa Terburuk Pada gambar 4.15 merupakan hasil running dari simulasi

harmonisa pada saluran transformator TR5 100MVA

dengan kondisi harmonisa terburuk.


80MVA K-1



I rms Sekunder 75203 A 83674 A





Orde 1 2 3 4 5 6 7 8 9

%IHD 100 49 0 13 12 0 5 2 0

Dari hasil simulasi pada harmonisa kondisi terburuk



sebesar 52,26%.

4.5 Perhitungan Rating K-Faktor beban Arc-Furnace

100%

K-faktor Kondisi Harmonisa Normal


faktor dengan kondisi harmonisa normal.

Tabel 4.17 Perhitungan K-faktor pada harmonisa kondisi normal

H Ih ih*h (ih*h)2 (ih)2 K=∑(ih ∗ h)2 /(ih)2 1 100% 1 1 1

1,5

2 14% 0,28 0,0784 0,0196

3 0 0 0 0

4 5% 0,2 0,04 0,0025

5 12% 0,6 0,36 0,0144

6 0 0 0 0

7 4% 0,28 0,0784 0,0016

8 1% 0,08 0,0064 0,0001

9 0 0 0 0

Total 1,5632 1,0382

Page | 6

K-faktor Kondisi Harmonisa Terburuk


faktor dengan kondisi harmonisa terburuk.

Tabel 4.18 Perhitungan K-faktor pada harmonisa kondisi Terburuk

H Ih ih*h (ih*h)2 (ih)2 K = (ih*h)2 /(ih)2

1 100% 1 1 1

2,15

2 49% 0,98 0,9604 0,2401

3 0 0 0 0

4 13% 0,52 0,2704 0,0169

5 12% 0,6 0,36 0,0144

6 0 0 0 0

7 5% 0,35 0,1225 0,0025

8 2% 0,16 0,0256 0,0004

9 0 0 0 0

Total 2,7389 1,2743

4.6 Analisa Transformator Sesuai Rating K-faktor


Setelah dilakukan simulasi harmonisa dan dilakukan

perhitungan rating K-faktor, maka dapat dianalisa

kapasitas transformator setelah dipengaruhi arus

harmonisa.


Gambar 4.3 grafik hubungan k-faktor beban dengan kapasitar TR5

100Mva beban 100% harmonisa normal.

Dari hasil perhitungan rating K-faktor didapat nilai dari

k-faktor yaitu sebesar 1,5. Dengan rating k-faktor sebesar

1,79 jika dilihat dari grafik de-rating transformator, maka

transformator TR5 K-1 hanya mampu dibebani sebesar

99% dari kapasitas totalnya.

Kondisi Harmonisa Terburuk

Gambar 4.4 grafik hubungan k-faktor beban dengan kapasitar TR5 80

MVA harmonisa terburuk

Dari hasil perhitungan rating didapat nilai dari k-faktor

yaitu sebesar 2,15. Dengan rating k-faktor sebesar 2,15

jika dilihat dari grafik de-rating transformator, maka

transformator TR5 hanya mampu dibebani sekitar 96%

dari kapasitas totalnya.

4.6.1 Analisa Transformator TR5 100MVA K-1

Beban Arc-Furnace 100%


100MVA K-1 setelah dipengaruhi arus harmonisa.

Harmonisa Normal Tabel 4.19 Menunjukkan kapasitas transformator TR5




MVA FLA K-

Load

MVA

act

FLA

act

I RMS

A

%

Loading

100 1750 1,5 99 1732 1474 85






Harmonisa Terburuk Tabel 4.20 Menunjukkan kapasitas transformator TR5




MVA FLA K-

Faktor

MVA

act

FLA

act

I RMS

A

%

Loading

100 1750 2,15 96 1680 1633 88






4.6.2 Simulasi dan Analisa Transformator TR5

100MVA K-4 (Transformator K-faktor 4) Beban Arc-

Furnace 100%


100MVA K-4. Analisa yang dilakukan berbeda dengan

transformator K-1 (Standart) yaitu tanpa melihat grafik

derating, karena transformator ini didesain khusus untuk

penggunaan harmonisa.

Harmonisa Normal




MVA FLA K-

Faktor

FLA

new

I RMS

A

%

Loading

100 1750 4 2200 1474 67




Page | 7




Harmonisa Terburuk




MVA FLA K-

Faktor

FLA

new

I RMS

A

%

Loading

100 1750 4 2200 1633 74





125% FLA yaitu sebesar 2200 A, maka transformator

bekerja dengan % loading 74%.

Maka penggunaan transformator K-faktor 4 daya

100MVA memenuhi kelayakan untuk mensuplai beban

arc-furnace hinggan beroperasi 100% dan transformator

beroperasi dengan aman.

BAB V. KIMPULAN

1. Transformator 80MVA K-1 hanya mampu mensuplai

beban arc-furnace 75%, dengan %Loading

transformator 83-97%.

2. Penggunaan transformator 80MVA K-1 apabila

dipaksakan untuk beroperasi dengan pembebanan

75% akan beresiko terjadi kegagalan isolasi.

3. Penggunaan transformator standart K-1 100MVA

dapat mensuplai beban arc-furnace hingga 100%,

tetapi bekerja pada %loading 85-88%, dan hal itu

akan beresiko untuk terjadinya panas berlebih

selanjutnya kegagalan isolasi. 4. Penggunaan Transformator K-faktor 100MVA K-4

mampu mensuplai beban arc-furnace hingga

beroperasi 100% dengan %Loading 67-74%. 5. Penggunaan Transformator K-faktor akan beroperasi

dengan aman dan jauh dari resiko kegagalan isolasi.

BAB V. REFERENSI

[1] Xitron Teknologies: aplication note k-faktor defined, San

Diego

[2] Copper development association: Harmonics Selection

and Rating of Transformers www.cda.org.uk

[3] Liebert Corporation: K-factor transformaer

www.liebert.com

[4] Devki Energy Concultancy Pvt. Ltd. : Best Practice

Manual Transformer: 2006

[5] Hasyim Asy’ari, “Pengaruh Harmonik pada Transformator

Distribusi dan Penanganannya”, Teknik elektro

Universitas Muhammadyah Surakarta, 2002.

[6] S . R. Mendis, D. A. GonZales. Harmonic and Transient

Overvoltage Analys in arcfurnace Power System, 1992

[7] TEAL Electronics Corporation: Aplication Note

Transformaer Rating, 1995 and 1999

[8] Tsu-Hsun Fu and Chi-Jui Wu, Member, IEEE: Load

Characteristics Analysis of ac and dc Arc Furnaces Using

Various Power Definitions and Statistic Method, 2002.

[9] S. S. Julius, M. Tabrani Yohanes, C. W. Cipta Pengaruh

Harmonisa Pada Gardu Trafo Tiang Daya 100 Kva Di Pln

Apj Surabaya Selatan. Universitas Kristen Petra

[10] CDA Publication 116, Electrical Energy Efficiency, 1997.

[11] S. Mancon, Studi Perkiraan Umur Transformator dengan

Metode Tingkat tahunan, Universitas Sumatra Utara,

2009

[12] Sirait, Suriyati. Analisis Rugi-rugi Daya pada

Transformator Disttribusi Akibat Pengaruh Harmoonisa,

2006.

RIWAYAT PENULIS

Penulis bernama lengkap Rendra Budi

Prasetya dilahirkan pada tanggal 18

Maret 1987 di Surabaya, Jawa Timur.

Tahun 2008 penulis masuk ke Jurusan

Teknik Elektro ITS melalui program

Lintas Jalur pada tahun 2008 dan

mengambil bidang studi Teknik

Sistem Tenaga.

Studi Kelayakan Penambahan Kapasitas Transformator...

Documents

Transcript of Studi Kelayakan Penambahan Kapasitas Transformator...