Transformer Presentation

TRAININGTRANSFORMATOR August 2002TRAFINDOTransformer & CTVT

TRANSFORMATOR DISTRIBUSI TEGANGAN MENENGAH( T R A F O )Disajikan oleh : GB Kurniawan ST

Alat untuk mempertahankan mutu daya listrik siap kirim ke pemakai adalah TRANSFORMATOR - TRANSFORMER atau yang disebut umum : TRAFO.

Apakah Listrik itu ?Teknologi telah menciptakan manusia menjadi perilaku berbeda terutama setelah ditemukannya listrik sebagai salah satu sumber tenaga. Listrik sangat fleksibel dibanding tenaga lainnya walaupun sulit dimengerti dan dihayati oleh orang awam, sebab yang dilihat hanya hasilnya, seperti lampu menyala. Bila ada pertanyaan apakah itu listrik, jawabannya kadang kala tidak lain identik dengan lampu.Para ahli listrik atau yang pernah belajar listrikpun tanpa disadari mungkin cukup bingung untuk memberikan penjelasan, kenapa hal tersebut terjadi seperti hal diatas. Padahal Listrik itu adalah salah satu sumber energi.

Apakah Trafo itu ?Daya listrik buatan umumnya bersumber dari generator, medan magnit yang dipotong oleh sejumlah gulungan kawat secara periodik.Setelah tercipta daya listrik tentunya bila digunakan untuk orang banyak dan jarak yang jauh maka mutu daya listrik itu berkurang, misal sinar lampu menjadi berkedip-kedip/redup.Alat untuk mempertahankan mutu daya listrik siap kirim kepemakai adalah TRANSFORMATOR atau yang disebut umum : TRAFO.

Kenapa Tegangan Diubah ?Tegangan listrik bermacam ragam timbul sebagai akibat dari jarak kirim yang hendak dicapai dengan mutu yang baik atau penggunaan kawat transmisi dengan diameter tertentu.

TEORI TRANSFORMATOR

Teori TransformatorPengertian Transformator adalah suatu alat magnetoelektrik yang mentransfer energi dengan merubah tegangan bolak-balik dari satu tingkat ke tingkat yang lain.fluk

Persamaan Dasar TrafoV1/N1=V2/N2 I1/I2=N2/N1

N1N2Sisi Primer adalah sisi dimana trafo terhubung dengan sumbertegangan.Sisi sekunder adalah sisi dimana trafo terhubung dengan beban

Kondisi Trafo saat beban nolRangkaian tanpa bebanJika trafo telah terhubung dengan sumber (energized) maka akantimbul arus I0 yaitu arus magnetisasi sehingga rugi besi padasaat kondisi tersebut telah dibangkitkan.

Kondisi trafo saat berbebanV1I0Rangkaian ListrikI1I2V2Dalam kondisi berbeban akan mengalir arus I1 dan I2, , secaraempiris maka terjadi drop tegangan V2 dan terjadi rugi besi dan tembaga di trafo.

Trafo Tiga PhasePemilihan hubungan untuk kumparan trafo 3 phase didasarkan atas operasi sistem kelistrikan, misalnya:kerja paralel dengan trafo yg sudah adaPerlu tidaknya titik netralAda tiga macam hubungan trafo:BintangDeltaZig-zag

Tipe HubunganRangkaian Listrik- Hubungan Bintang, simbol: Y, yHubungan bintang biasanya dipakai ketika sistem perlu titik netral untuk pembebanan, atau untuk sistem tegangan tinggi > 70 kVbisa dipakai tingkat isolasi bertingkat dan penyadapan on load tap changer dari netral

Hubungan Delta, simbol: D, dHubungan delta biasanya dipakai untuk sistem dengan arus tinggi.

Hubungan Zig-zag, simbol: Z, zHubungan zig-zag dipakai untuk trafo distribusi yang kecil

Macam Hubungan/Vector GroupHubungan trafo menandakan bagaimana sebuah trafo kumparan-kumparan saling dihubungkan. Untuk penetapan hubungan ini dipergunakan tiga jenis tanda atau kode, yaitu:tanda hubungan untuk sisi tegangan tinggi terdiri atas I, D, Y, ZTanda hubungan untuk sisi tegangan rendah terdiri atas I, d, y, zAngka jam yang menyatakan bagaimana kumparan pada sisi teg. rendah terletak terhadap sisi teg. tinggi

Hubungan menurut VDEVector group yg lazim dipakai:Dyn5YNyn6YNyn0Yzn-5Dyn1Dyn11YNd5YNd11YNd1

PEMBUATAN/PRODUKSI TRAFOPelajaran secara teori sangatlah mudah karena Trafo dibuat dengan prinsip menggulung kawat pada sebuah inti/batangan baja silikon, dimana jumlah tegangan dapat diatur dengan perbandingan jumlah gulungan saja. Apakah yang terjadi bila daya yang dibutuhkan besar, ternyata banyak hal-hal yang cukup merepotkan dalam perencanaan pembuatan sebuah Trafo.

Daya yang cukup besar tentunya mempunyai energi yang diubah menjadi panas cukup besar, berupa kerugian daya dalam proses perubahan besarnya tegangan listrik. Gulungan/Coil yang berisi kawat berisolasi butuh pendinginan yaitu antara lain dicelup dalam minyak isolasi untuk jenis trafo bertegangan menengah.

Minyak isolasi ditempatkan dalam sebuah tanki dan juga dimasukkan Coil yang telah menyatu dengan intinya. Sifat fisika mengatakan minyak isolasi bila mengalami pemanasan tentunya akan memuai dan berarti tanki harus sanggup pula menampung pertambahan volume akibat pemuaian tersebut.

Tipe TrafoTrafo berpendingin minyak/basahn Conservator/Conventional, terbuka.n Hermetically sealed, pengisian minyak penuh.n Hermetically sealed, dengan lapisan kedap pada tabung konservator.n Hermetically sealed, dengan bantalan gas Nitrogen.n Air sealed.

CORE Inti TrafoBahannya : BAJA SILICON

Bentuknya : Lembaran Sheet

Asal : Jepang

C O R E

ElektrikPemotongan Core & Penyusunan Core

Coil - KAWATBahannya :TEMBAGA CuAluminium Al

Bentuknya :Bulat RoundPersegi RectangularLembaran Sheet

Asal : Lokal, Jerman, Taiwan

Insulation Material

TANKI BADAN TRAFOBahan :Plat Baja , Besi HitamPlat Putih, SPCCBesi Kanal, U Type atau Flat H TypePlat Putih : Khusus RadiatorAsal : Lokal / Impor

PendinginTrafo berdaya mampu besar kVA/MVACoilnya panas akibat energi yang Pindahkan secara elektro magnit.

Pendinginnya : MinyakHarus mempunyai sifat ;Isolasi tidak korsluitingEncer mendekati airBerumur Panjang, tidak melarutkan bahan Trafo.

Oli transformatorBerfungsi sebagai pendingin dan isolasiType: Mineral OilSpec: Comply with IEC 296 class IElectrical breakdown: >50 kV/2.5 mmMinimum standard : 30 kV/2.5 mmInsulation : Class A (105 Deg C)

STANDARD DI INDONESIA :KELAS A : FLASH POINT = 105 DEG. CELCIUSKenaikan temperatur akibat beban dengan ruang/cuaca max . 40 deg. Celcius maka :temperaturKelas A = 105 deg.CFaktor keamanan = 5 deg.CTemp. Ruang = 40 deg.CKenaikan temperatur = 60 deg.C

Penunjukan thermometer dapat disimpulkan.85 deg.C ~ 100 deg.C

Bahan - bahan Isolasi ( Insulation Materials )Kelas A : 105 deg. CPresphan - Transformer board - Leatheroid - Kraft paper Kelas E : 120 deg. CCellisol - Mylarcellite

Kelas B : 130 deg. CPolyester Film and non wovens - Semiconductive

Kelas F : 155 deg. CTercron 100 % saturated - Thermex - Tedlar

Kelas H : 180 deg. CNokamex - Nomex - Kapton - Teflon - Epoxy -Silicon

TRANSFORMER

INSULATION RESISTANCE TEST

APPLIED POTENTIAL TEST

INDUCED POTENTIAL TEST

WINDING RESISTANCE TEST

% Z DROP AND LOAD LOSS TEST

NO LOAD CURRENT AND LOSS TEST

VOLTAGE RATIO TEST

FINISH

POLARITY AND VECTOR GROUP TEST

*Tujuan dilakukan test ini adalah untuk mengetahui nilai resistansi dari isolasi trafo dalam megaohm. Dengan melakukan pengukuran resistansi ini, maka dapat diketahui integritas isolasi trafo.

Pengetesan ini dilakukan dengan cara mengaplikasikan tegangan DC pada setiap winding ke winding yang lain dan ke ground selama masing-masing 1 menit.

* Primary winding ke earth* Secondary winding ke earth* Primary winding ke secondary winding

INSULATION RESISTANCE TEST (MEGGER)

Standard minimal nilai meger di oilAlat yang digunakan: 1000 V - 2000Mohm

*Pengujian Isolasi antara winding yang di uji dan winding yang lain lain serta ground. test voltage di terapkan pada setiap selama 60 second dengan 50 c/s frequency

acceptance kriterianya adalah Transformer harus tahan 60 second tanpa collapse voltage and current injection

APPLIED POTENTIAL TEST

Rated withstand voltage Highest Voltage Um < 300 kV

IEC STANDARDANSI STANDARDInsulation ClassBasic Impuls Level (BIL)Applied VoltageInsulation ClassBasic Impuls Level (BIL)Applied Voltage(kV)(kV)(kV)(kV)(kV)(kV)1.1--31.245103.62040102.560157.240602057519126075288.7952617.57595381511034249512550181254036145170702515050522509534.52007072.53251404625095603001206935014092450185

*INDUCED POTENTIAL TEST Penerapan tegangan uji pada terminal winding tegangan rendah dengan high frequency generator untuk menghindari excessive excitation current. Voltage yang di terapkan dua kali rated voltage dengan waktu uji (T)

Transformer selama test dengan dua kali voltage selama 18 detik tidak collapse voltage and current injection

*Tujuan dilakukannya tes ini adalah untuk mengetahui nilai resistansi belitan dari primary winding dan secondary winding. Pengetesan ini dilakukan dengan cara mengaplikasikan arus pada primary winding atau secondary winding, sehingga diperoleh nilai resistansi belitan trafo dengan metode bridge atau drop tegangan

acceptance kriterianya adalah nilai dari masing-masing resistansi antar phasanya masih masuk dalam toleransi 3% dari rata-ratanya. WINDING RESISTANCE TEST

*Pengukuran impedance voltage dan load loss pada rated frequency and dengan menerapkan rated current di principal tap ke winding tegangan tinggi dengan low voltage winding short-circuited. Nilai hasil test di koreksi ke reference temperature 75C

acceptance kriterianya adalah hasil uji Load Losses (W) dan Impedance voltage (%) harus sesuai dengan specification dan standard toleranceSHORT CIRCUIT IMPEDANCE (PRINCIPAL TAPPING) AND LOAD LOSS TEST

TOLERANSIOleh karena perbedaan - perbedaan dari bahan dasar danvariasi pada pembuatan tidak dapat dihindarkan, sepertihalnya kesalahan pengukuran/pembacaan, maka nilai yangdiperoleh pada pengujian mungkin berbeda dari nilai perhitungannya; oleh karena itu diperlukan toleransi padanilai garansinya.Suatu Trafo dapat dikatakan memenuhi standar ( IEC 60076-1 ) ,bilamana besaran yang diberi toleransi, nilainyatidak melebihi toleransi sebagai disebut pada tabel ini.

Toleransi Rugi - Rugi TrafoRUGI - RUGI (LOSSES), NO LOAD LOSSES & LOAD LOSSES. + 10 % RUGI TOTAL (NO LOAD + LOAD).

+ 15 % PADA MASING-MASING RUGI-RUGI, ASALKAN TOLERANSI RUGI TOTAL TIDAK DILAMPAUI.

COPPER LOSSESdaya aktif diserap pada rated frekuensi dan suhu referensi ketika rated arus mengalir melalui salah satu winding terminal, sementara winding lain hubung singkat.

kalkulasi Copper Losses dapat disederhanakan : PL = I x R, where :I = rated current (A)R = Resistance (Ohm)

Toleransi Impedansi Impedansi pada tegangan pengenal sadapan utama, biasanya pada sadapan tengah.

+ 10 % dari Impedansi yang digaransi nilainya. Untuk tegangan lainnya akan mengikuti dan tidak boleh melebihi + 15 %.

Efek Impedansi Tidak samaJIKA Z% TIDAK SAMA MAKA PEMBEBANAN TRAFO TIDAK SAMA

Impedansi terkecil menanggung beban besar

Kesimpulan : Z kecil lebih cepat rusak pada feeder yang sama

*Test ini dilakukan pada rated frequency dan rated voltage diterapkan pada terminal winding low voltage dan high voltage winding terminal open circuit

acceptance kriterianya adalah hasil uji No Load Losses (W) and Exciting Current (%) harus memenuhi specifikasi dan standard toleranceNO LOAD LOSS AND NO LOAD CURRENT TEST

CORE LOSSES

losses yang timbul pada inti trafo

Wfe (core losses) dapat di hitung sebagai berikut : d x e, where :d = watt/Kg (based on core material)e = weight of core (Kg)

RUMUS - RUMUS TRAFOArus Short Circuit Isc = In/ (Z %) x 100

Dengan :Isc: Arus Short CircuitIn: Arus nominalZ %: Impedance dalam %

Inrush CurrentPada saat tegangan tinggi trafo masuk ke jaringan (switch on) maka dalam waktu 1 detik arus yang sangat besar akan timbul dan menurun secara exponensial sampai nilai exciting currentnya (I0), kejadian ini disebuat inrush current.Inrush current tidak bisa dihindarkan waktu pengoperasian trafo namun bisa ditangani dengan mensetting relay dan time delaynya.

INRUSH CURRENTThe basic formula for inrush current is

Icoil = Irms =

Ratio =

I inrush = Ratio x InDuration of peak = 0.2 second and Duration until steady state = 1 second

Where :Imax : Peak value of inrush current in the most unfavourable condition (ampere)L : Height of HV coil (m)N1 : Principle turn of HV coilA1 : Cross section area of HV coil (m2)Afe : Cross section area of core leg (m2)Bm : Max flux density of the core (tesla)Br : Remanent density of the core (tesla) = 0.9 x Bmo : 4 x x 10-7 = 1.256 x 10-6

INRUSH CURRENT CURVE

Maintenance TransformatorTujuanMenjaga trafo tetap bekerja sesuai performansi dan tindakan preventive maintenance.Melakukan record yang diperlukan untuk tindakan pencegahan dan keefektifan bekerjanya trafo.Pengecekan berkala tiap tahun/annual maintenance.Deteksi dini bila ada kerusakan trafo.Mengoptimalkan umur trafo yang dipengaruhi oleh umur isolasi kertas.

Metode MaintenancePreventive MaintenancePredictive Maintenance

Metode MaintenancePemeriksaan Berkala 1 Tahun- Memeriksa sambungan ulir, baut- Memeriksa keadaan minyak trafo apakah penuh atau sudah berkurang dilihat dari indicator DGPT/DMCR.- Memeriksa sambungan kabel/konduktor pada terminal bushing dan pengetanahan.- Membersihkan isolator terminal plug in bushing dan LV bushing, DMCR, dengan kain kering. Jika basah dipakai alkohol.- Pembersihan radiator dengan udara bertekanan- Pengecatan bagian yang berkarat terutama radiator- Memeriksa kontak point relay DMCR apakah berfungsi dengan baik.

Metode MaintenancePemeriksaan Berkala 4 Tahun - Melakukan pemeriksaan tahunan tersebut diatas- Memeriksa keadaan kualitas minyak trafo (test BDV oli) - Melakukan pembersihan tahunan seperti diatasBila kualitas minyak telah dibawah standard

Alat Kerja MaintenanceTightening Torque Megger/Insulation Tester BDV Oil Thermal Cam Infrared

Megger/Insulation ResistanceAdalah test tahanan isolasi antara HV-LV ; HV-G ; LV-GNilai minimum :400 V: 32 MOhm6 kV: 150 MOhm24 kV: 670 MOhmNote: Megger hanya mengetahui apakah short antar kumparan dengan ground, bukan mengetahui insulation antar belitan dalam winding.

Breakdown Voltage Oil (BDV)Mengetahui tegangan tembus oli trafo.Standard minimum (terlepas dari berapa tegangan kerja trafo) adalah 30 kV/2.5 mmBila nilai BDV dibawah standard disarankan untuk difilter.

Predictive MaintenanceDGA testPower factor/Tangen Delta testFuranic Test (power trafo)Degree of Polimerization (DP) power trafo

DGA Dissolved Gas AnalysisMengetahui kadar zat terlarut dalam oli yaitu:H2, C2H2, C2H4 Kadar zat terlarut ini menandakan apakah terjadi gassing karena penuaan isolasi, partial discharge, flash over

Maintenance TransformatorI.PENGECEKAN / ANALISA KONDISI TRAFO :Pengecekan yang dimaksudkan adalah pengecekan kondisi awal trafo (terutama Elektrik / Winding) melalui analisa oli pada trafo tersebut.Hal ini perlu dilakukan setiap 1 s/d 3 tahun .

Ada beberapa tempat / lokasi untuk pengambilan sample oli tersebut (tergantung type dari trafo tersebut) yaitu : 1. Main Tank bagian bawah2. Main Tank bagian atas3. OLTC4. Conservator

Tempat untuk pengambilan sample harus bersih, kering dan berwarnagelap atau setelah pengambilan sample, tempat tersebut dibungkusdengan pembungkus yang tidak tembus cahaya (matahari).

Pada saat pengambilan tidak boleh ada gelembung udara yang ikutmasuk dan oli harus penuh sehingga tidak ada udara didalam tempatsample tersebut.

Setelah pengambilan sample harus segera dilakukan pengetesan jangan menunggu sampai beberapa hari, hal ini akan menyebabkan hasil pengetesan kurang sesuai dengan kondisi sebenarnya pada trafo tersebut.

Maintenance Transformator

Pengecekan / Pengetesan terhadap oli dibagi menjadi 2 tahap yaitu :

Pengecekan Kualitas / chemical oli adalah untuk menentukan apakah olitersebut masih dapat digunakan tanpa treatment atau harus di-treatment atauharus diganti baru. Pengecekan tersebut meliputi :a- Dielektrik Strength / Tegangan Tembus Olib- Particlesc- Water contentd- Oil OxidationBila hasil diatas (a,b,c,d) menunjukkan jelek, maka oli tersebut harus di Treatmente- Colourf- Acidityg- Interfacial Strengthh- Tangent DeltaBila hasil diatas (e,f,g,h) menunjukkan jelek, maka oli tersebut harus diganti baru


Pengecekan Kandungan Gas yang terjadi : Adalah untuk mengetahui kondisi dari Part Aktif trafo tersebut berdasarkan kenaikan Gas yang terjadi di dalam Oli.

Analisa oli untuk kandungan Gas sesuai dengan Standard IEC 567 dan untukmenentukan kondisi trafo tersebut sesuai dengan hasil Gas yang terjadi dapatdilihat pada IEC 599 dan IEEE Std C57.104 1991. Uraian Gas yang diperlukan untuk menentukan kondisi dari Trafo :1. Hydrogen ( H2 )2. Methane (CH4 )3. Carbon Monoxide( CO )4. Acetylene( C2H2 )5. Ethylene( C2H4 )6. Ethane( C2H6 )Total kandungan Gas diatas atau disebut TDCG (Total Dissolved Combustible Gas) untuk kondisi trafo yang masih dinyatakan normal adalah < 720 ppm,namun perlu dipertimbangkan juga prosentase dari gas tersebut diatas.


Untuk mengetahui kondisi trafo berdasarkan hasil analisa kandungan Gas,dapat dilihat pada table berikut :TABEL 1 Dissolved Gas ConcentrationsIEEE STANDARD C57. 104 1991 (Revision of IEEE C57. 104 1978) Maintenance Transformator

TABEL 2GAS RATIO METHODCode for examining analysis of gas dissolved in mineral oilIEC STANDARD 599 1978 Maintenance Transformator

TABEL 3Suggested Diagnosis from Gas Ratios Rogers Ratio Method Maintenance Transformator

TABEL 4Dissolved Gases (Gas Extracted from Oil)Domenberg MethodMaintenance Transformator

TABEL 5Maintenance Transformator

Power Factor testMengetahui kondisi isolasi trafoHarus di cek rutin karena menggunakan metode perbandinganBila nilai makin besar, menandakan kondisi insulasi yang menurunMaintenance Transformator

Furanic TestMengetahui kondisi isolasi yang telah bereaksi dengan oli yang tidak dilengkapi sample paperKadar selulosa isolasi: kertas, pressboard, cotton band yaitu:- 2 furaldehide- 2 acetilfuran- 5 metyl-furaldehideMaintenance Transformator

DP test Mengetahui kondisi isolasi yang telah bereaksi dengan oli yang dilengkapi sample paper Nilai DP akan semakin turun karena trafo beroperasi Standard minimum 950


CORNER GROUNDED DELTA SYSTEM12

Advantage :Stabilize voltage of the ungrounded phase to groundReduce the generation of the transient over voltagesProvide a methode for protecting electrical distribution system when used in combination with equipment grounding.

Ref: IEEE142, 2007, grounding

Disadvantages :The system is unable to supply dual voltage service for lighting and power load.It requires a positive identification of the grounded phase throughout the system.Fault switching (opening) is much more severe for the clearing device and rating may be greathly reduces.

Ref: IEEE142, 2007, grounding

Terima kasih

*****************************

Transformer Presentation

Documents

Transcript of Transformer Presentation