Transformator Daya

I. PendahuluanI. Pendahuluan

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Transformator daya dlm sistem tenaga listrik

1Transformator (disingkat trafo) merupakan peralatan konversi energi listrik yang bekerja berdasarkan prinsip gandengan/kopling magnetik.

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Transformator daya dlm sistem tenaga listrik

Transformator merupakan sebuah peralatan listrik yang memegang peranan penting dalam sebuah sistem tenaga listrik (pembangkitan transmisi distribusi) untuk mengubah (menaikkan/menurunkan) nilai tegangan sesuai dengan tegangan yang digunakan dalam sistem tenaga listrik tsb.

2

Klasifikasi daya (kVA) Transformator satu-fasa: 1, 2, 3, 5, 7, 13,

20, 35, 50, 70.

Tankertanker Design

20, 35, 50, 70. Tranformator tiga-fasa: 5, 10, 20, 30, 50,

75, 100, 125, 160, 200, 250, 325, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000, 10000, dst.

Klasifikasi tegangan (kV) Tegangan rendah: 125 V, 220 V, 380 V,

dan 500 V. Tegangan tinggi (kV): 3, 5, 6, 10, 15, 20,

25, 30, 60, 110, 220, dan 380.

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Transformator daya dlm sistem tenaga listrik

Sejarah perkembangan 1831, Michael Faraday mendemonstrasikan sebuah koil dapat

menghasilkan tegangan dari koil lain. 1832, Joseph Henry menemukan bahwa perubahan flux yang cepat

dapat menghasilkan tegangan koil yang cukup tinggi. 1836, Nicholas Callan memodifikasi penemuan Henry dengan dua

3

Tankertanker Design

1836, Nicholas Callan memodifikasi penemuan Henry dengan duakoil.

1850 1884, era penemuan generator arus bolak-balik (ac) danpenggunaan jaringan listrik ac sbg pengganti jaringan listrik arussearah (dc).

1885, Georges Westinghouse & William Stanley mengembangkantransformator berdasarkan konsep generator ac.

1889, Mikhail Dolivo-Dobrovolski mengembangkan transformatortiga-fasa yang pertama.

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Transformator daya dlm sistem tenaga listrik

3

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

1Berdasarkan media isolasi Transformator dry-type (kering)Transformator liquid-filled (minyak)

Transformator dry-type (kering) Umumnya merupakan transformator

Tankertanker Design

Umumnya merupakan transformator berpendingin udara dengan kelas isolasi belitan A, B, C, atau H.

Terdapat dua jenis ransformator dry-type (kering) yaitu self-cooled dan forced air cooled.

self-cooled Panas yg dihasilkan belitan dan inti

transformator didinginkan oleh udara yg bersirkulasi secara alami.

Dapat digunakan untuk trafo dg rating daya hingga 1,5 MVA

Istilah kelas pendingin: AA

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

forced air cooled Udara yg digunakan untuk

menyerap panas yg dibangkitkan oleh inti dan belitan transformator disirkulasikan secara sengaja menggunakan kipas.

Rating daya dpt ditingkatkan, berkisar 130% - 140% dari ratingdaya transformator self-cooled .

Istilah kelas pendingin: FA atau AFA.

Tankertanker Design

AFA.

Media pendingin transformator dry-type yg lain (selain udara) adalah gas yang ditempatkan dlm sebuah tangki tertutup.

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

Transformator liquid-filled (minyak) Transformator daya berkapasitas besar umumnya merupakan jenis transformator liquid

filled. Belitan dan inti transformator terendam sepenuhnya dlm cairan (minyak) didalam sebuah

tangki. Panas yg dihasilkan belitan dan inti transformator dipindahkan/diserap oleh minyak yg

merendamnya dan dikonduksikan ke dinding tangki (yg umumnya memiliki sirip untuk memperluas bidang/permukaan perpindahan panas tangki) untuk selanjutnya dibuang melalui proses radiasi atau konveksi..

Tankertanker Design

Minyak transformator berfungsi sbg media isolasi belitan dan pendingin (coolant) untuk menyerap panas dari belitan dan inti transformator.

Penggunaan minyak, alih-alih udara, sebagai coolant memiliki keuntungan sbb: Konduksi panas yang lebih baik Memiliki koefisien konduksi lebih tinggi minyak dapat bersirkulasi secara alami.

Syarat-syarat minyak trafo meliputi: Memiliki ketahanan isolasi tinggi ( >10kV/mm ) Memiliki berat jenis kecil partikel-partikel inert dlm minyak dpt mengendap dgn cepat. Viskositas rendah lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan lebih baik. Titik nyala tinggi tidak mudah menguap yg dapat membahayakan Tidak merusak bahan isolasi padat

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

Transformator liquid-filled (minyak) Jenis minyak yg umum dipakai: mineral oil dan polychlorinated biphenyls (PCB)

atau askarel. Askarel banyak digunakan untuk indoor transformers krn bersifat sbg isolasi non-flammable. Tetapi krn askarel beracun dan bersifat non-biodegradable maka untuk selanjutnya diganti dg silicone, RTemp, Wecosal, dan Alpha-1.

Beberapa metode pendinginan untuk minyak transformator antara lain meliputi: self cooled, forced air cooled, forced oil-air natural cooled, forced oil-forced air cooled, oil natural-forced water cooled, forced oil-forced water cooled.

self-cooled

Tankertanker Design

self-cooled Panas yang dihasilkan inti dan belitan dipindahkan ke minyak

secara konduksi. Minyak yg bersentuhan langsung dengan permukaan inti dan

belitan akan menjadi panas dan bergerak naik, digantikan oleh minyak yg lebih dingin yg bergerak dari bawah.

Minyak yg telah menyerap panas memindahkannya ke permukaan tangki melalui proses konveksi untuk kemudian dibuang melalui konveksi dan radiasi ke udara sekelilingnya.

Umum digunakan pada transformator dg kapasitas hingga 30 MVA .

Laju disipasi panas dapat ditingkatkan melalui penggunaan sirip, pipa, dan radiator pada tangki.

Istilah kelas pendingin: oil natural, air natural (OA) atau ONAN

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

self-cooled

Tankertanker Design

forced air cooled Minyak yg menyerap panas dari inti dan

belitan transformator kemudian mentransfernya ke tangki transformator. Dgn menggunakan kipas, udara dihembuskan ke tangki transformator.

Kemampuan pendinginan transformator meningkat 5 6 kali dibandingkan metode yang menggunakan aliran udara alami.

Istilah kelas pendingin: OA/FA atau ONAF.

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

forced oil forced air cooled Prinsipnya adalah minyak transformator

didinginkan pada suatu unit pendingin yg menggunakan udara yg dihembuskan oleh kipas.

Kipas tidak selalu digunakan. Pada beban pendinginan rendah, kipas OFF sistemnya mirip dg OFAN.

Tankertanker Design

Pada beban pendinginan tinggi, kipas ON sistemnya menjadi oil forced air forced(OFAF).

ON OFF kipas dpt diotomatisasi dg menggunakan sensor temperatur yang di-setting nilainya pada temperatur tertentu.

Dapat digunakan untuk transformator dg kapasitas daya diatas 30MVA

Istilah kelas pendingin: OA/FA/FOA atau OFAF

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

water cooled Menggunakan air (alih-alih udara) untuk

pendinginan minyak transformator. Sistem pendinginan menggunakan prinsip

pertukaran panas dimana air dipompa ke pipa-pipa yang terdapat di dalam atau di luar tangki minyak transformator.

Kelas pendingin: FOW atau OFWF.

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

Berdasarkan konstruksi Transformator tangki (tank construction), dimaksudkan untuk

mencegah paparan langsung cairan/minyak transformator ke udara.Transformator inti (core construction)

Transformator tangki, dimaksudkan untuk mencegah paparan langsung cairan/minyak transformator ke udara/atmosfir. Terdapat beberapa jenis

2

Tankertanker Design

cairan/minyak transformator ke udara/atmosfir. Terdapat beberapa jenis konstruksi transformator tangki yg berbeda yaitu:1. Free breathing2. Conservator/expansion tank3. Sealed tank4. Gas-oil sealed5. Vaporization

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

Transformator tangki jenis free breathing, cairan/minyak transformatorterpapar langsung dengan rongga udara yang ada diatasnya yang memilikitekanan sama dengan tekanan atmosfir/udara luar. Transformator bernafasseiring dengan perubahan tekanan dan temperatur udara di luar tangki.Beberapa jenis transformator free breathing ini kadangkala dilengkapi puladengan senyawa kimia dehydrating.

Transformator tangki jenis conservator/expansion-tank, transformator inidilengkapi dengan expansion tank kecil yang diletakkan diatas tangki

Tankertanker Design

dilengkapi dengan expansion tank kecil yang diletakkan diatas tangkitransformator. Tangki transformator penuh terisi cairan/minyak sehingga tidakada rongga udara di dalamnya. Transformator bernafas melalui expansiontank ini yang umumnya telah dilengkapi juga dg senyawa kimia dehydrating.Fungsi utama expansion tank adalah mencegah paparan minyaktransformator dg atmosfir/udara luar, mengurangi oksidasi dan mengurangipembentukan endapan kotoran minyak.

Transformator tangki jenis sealed tank: transformator ini dilengakpidengan gas inert (gas yang tidak dapat bereaksi secara kimia, contohnyanitrogen), bertekanan. Umurnya kisaran tekanan yang digunakan adalah 8sampai dengan 8 lb/in2.

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

Transformator tangki jenis gas-oil sealed: transformator ini memilikisebuah tangki bantu tambahan (auxiliary tank) untuk mengisolasi secarapenuh tangki dalam (interior tank) yang berisi minyak transformator dariudara luar/atmosfir.

Transformator tangki jenis vaporization: transformator ini menggunakancairan isolasi non-flammable khusus, contohnya florocarbon (GeneralElectric R-113), serta sebuah kondenser khusus yg diletakkan di atas tangkitransformator. Tranformator ini menggunakan teknik sprayed liquid on core

Tankertanker Design

transformator. Tranformator ini menggunakan teknik sprayed liquid on coreand coil assembly (yaitu teknik pendingin vaporization pool boiling). Fungsikondenser adalah mendinginkan boiling vapor menjadi cairan untuk sirkulasiberikutnya.

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

Transformator inti 1. Core type2. Shell type

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

Berdasarkan aplikasi dan penggunaannya Transformator distribusi Transformator network Transformator arc-furnace Transformator rectifier

3

Tankertanker Design

Transformator pembangkit/transmisi Transformator radio Transformator pengukuran

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

Transformator distribusi, transformator distribusi memiliki rating daya antara 3sampai dengan 500 kVA. Terdapat berbagai jenis transformator distribusibergantung pada media pendingin dan isolasinya, aplikasi serta metodemounting-nya. Transformator distribusi dapat memiliki rating tegangan hingga34,5 kV. Umumnya transformator distribusi menggunakan metode pendingin self-cooled.

Transformator network, berdasarkan standar NEMA (National ElectricalManufacturers Association) transformator network digolongkan sebagaitransformator distribusi dan memiliki karakteristik mirip dengan transformator

Tankertanker Design

transformator distribusi dan memiliki karakteristik mirip dengan transformatordistribusi. Namun, aplikasinya berbeda misalnya untuk ventilasi dan ygmemenuhi persayaratan vault size, submersibility, dan short-circuit.Transformator network dapat memiliki rating daya dan tegangan masing-masinghingga 500 kVA dan 23 kV.

Transformator arc-furnace, merupakan transformator khusus untuk kebutuhanproses industri. Transformator ini memiliki tegangan yang cukup rendah tetapiarus sangat tinggi. Transformator ini dirancang khusus agar mampu menahanstres mekanik yang diakibatkan oleh fluktuasi arus. Transformator ini memilikiisolasi belitan tambahan karena arus yang mengalir memiliki tingkat harmonisasangat tinggi.

Tankertanker Design

Tankertanker Design

Klasifikasi (penggolongan) transformator

Transformator rectifier, juga merupakan transformator khusus yang digunakanuntuk aplikasi proses penyearahan daya arus bolak-balik (AC) menjadi daya arussearah (DC) dalam proses industri. Transformator ini juga dirancang khususagar mampu menahan stres mekanik akibat arus yang tinggi.

Transformator daya, transformator daya umumnya memiliki kisaran ratingdaya lebih besar daripada 500 kVA. Transformator daya utamanyadigunakan untuk menjembatani konversi energi antara gardu pembangkitdengan saluran transmisi, saluran transmisi dan gardu distribusi, ataupun

Tankertanker Design

dengan saluran transmisi, saluran transmisi dan gardu distribusi, ataupunsaluran layanan utilitas dan gardu distribusi.

4TERIMA KASIH