Download - pemeliharanan trafo

16

BAB IV

PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR

4.1 Pengertian Transformator

Transformator adalah suatu alat mengubah menyalurkan daya atau daya dari

tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya (mentransformasikan tegangan

listrik). Karena keberbedaan pusat-pusat pembangkit yang jauh letaknya dari pusat

beban, maka akan berakibat berkurangnya daya listrik. Hal ini disebabkan oleh

panjangnya jaringan transmisi sehingga akan mnyebabkan rugi rugi tegangan yang

sampai ke pusat beban. Untuk menghindari hal tersebut, maka digunakanlah

transformator, untuk mendapakan efisiensi yang tinggi. Dalam operasi umumnya,

transformator-transformator tenaga ditanahkan dapa titik netralnya sesuai dengan

kebutuhan system pengamanan/proteksi, sebagai contoh transformator 150/70 kV

ditanahkan secara langsung disamping sisi netral 150 kV, dan transformator 70/20 kV

ditanahkan sesuai dengan tahanan di sisi netral 20 kV.

4.2 Prinsip Kerja Transformator

Transformator berkerja berdasarkan 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 I1 (pada transformator yang tidak

berbeban : I0), pada belitan primernya. Sehingga akam membangkit kan fluksi bolak

balik pada inti transformator. Kemudian fluksi ini akan membangkitkan primer dan arus

I2 pada sekunder, apabila transformator berbeban.

17

Gambar 3. Skema transformator

Keterangan gambar

V1

E1

E2

I0

N1

N2

Φ

:

:

:

:

:

:

:

Sumber tegangan

Tegangan primer

Tegangan sekunder

Arus primer

Lilitan primer

Lilitan sekunder

Fluksi

4.3 Kontrusi Bagian Transformator

Transformator secara umum terdiri dari :

18

4.3.1. Bagian utama

Bak/body transformator

Bak/body transformator terbuat dari plat besiyang tebal untuk tempat ataupun untuk

perlindungan dari prelengkapan tranformator yang berada di dalam (misalnya : inti besi,

kumparan, minyak, dan sebagainya).

Inti besi

Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluks, 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 pusar atau

arus eddy (eddy current).

Kumparan transformator

Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan, dan kumparan tersebut

diisolasi, baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan menggunakan

isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain.

Pada transformator terdapat kumparan primer dan kumparan sekunder. Jika kumparan

primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut

timbul fluks yang menimbulkan induksi tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup

(rangkaian beban) maka mengalir arus pada kumparan tersebut, sehingga kumparan ini

berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

19

Minyak transformator

Sebagian besar dari transformator tenaga memiliki kumparan-kumparan yang intinya

direndam dalam minyak transformator, terutama pada transformator-transformator

tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak transformator mempunyai sifat

sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan juga berfungsi pula sebagai isolasi

(memiliki daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin

dan isolasi.

Minyak transformator harus memenuhi persyaratan, yaitu:

kekuatan isolasi tinggi

penyalur panas yang baik, berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam

minyak dapat mengendap dengan cepat

viskositas yang rendah, agar lebih mudah bersirkulasi dan memiliki kemampuan

pendinginan menjadi lebih baik

titik nyala yang tinggi dan tidak mudah menguap yang dapat menimbulkan baha

tidak merusak bahan isolasi padat

sifat kimia yang stabil

20

Bushing

Hubungan antara kumparan 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.

Tangki konservator

Pada umumnya bagian-bagian dari transformator yang terendam minyak transformator

berada atau (ditempatkan) di dalam tangki. Untuk menampung pemuaian pada minyak

transformator, pada tangki dilengkapi dengan sebuah konservator.

4.3.2. Peralatan Bantu

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 transformator, maka untuk mengurangi adanya kenaikan suhu yang

berlebihan tersebut pada transformator perlu juga dilengkapi dengan sistem pendingin

yang bergungsi untuk menyalurkan panas keluar transformator. Media yang digunakan

pada sistem pendingin dapat berupa udara, gas, minyak dan air.

Sistem pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara:

• Alamiah (natural)

• Tekanan/paksaan (forced).

21

Tabel Tipe Pendinginan Transformator

keterangan:

A = air (udara)

O = Oil (minyak)

N = Natural (alamiah)

F = Forced (Paksaan / tekanan)

Tap changer

Tap changer adalah alat perubah perbandingan transformasi untuk mendapatkan

tegangan operasi sekunder yang diinginkan dari jaringan tegangan primer yang berubah-

ubah. Tap changer hanya bisa dioperaskan untuk memindahkan tap transformator dalam

keadaan tidak berbeban disebut offload tap changer dan hanya dapat dioperasika secara

manual. Tap changer yang dapat beroperasi untuk memindahkan tap transformator,

dalam keadaan transformator berbeban disebut onload tap changer dilakukan secara

manual dan otomatis.

Transformator yang dipasang dapa gardu induk umumnya menggunakan tap changer

yang dapat dioperasikan dalam keadaan berbeban dan di pasang di sisi primer,

sedangkan transformator penaik tgangan di pembangkit atau pada transformator

kapasitas kecil umumnya menggunakan tap changer yang dioperasikan hanya pada saat

transformator tenaga tanpa beban.

22

Untuk mengisolasi dari bodi transfomator (tanah) dan meredam panas pada saat proses

pemindahan tap, maka OLTC ( on load tap changer) direndam minyak isolasi yang

biasanya terpisah dengan minyak isolasi utama transformator.

OLTC terdiri dari :

• Selector switch

• Diverter switch

• Transition resistor

Alat pernapasan

Karena adanya pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu udara luar,

maka suhu minyak 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 transformator.

Permukaan minyak transformator akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang

menurunkan nilai tegangan tembus pada minyak transformator, maka untuk mencegah

hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat

hygroscopis.

Indikator

Untuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka perlu adanya indicator yang

dipasang pada transformator. Indikator tersebut adalah sebagai berikut:

• indikator suhu minyak

• indikator permukaan minyak

• indikator sistem pendingin

• indikator kedudukan tap.

23

4.4. Jenis Transformator

Transformator yang terpasang di Gardu Induk Tegangan Ekstra Tinggi (GITET)

Ungaran dibedakan menjadi :

4.4.1. Transformator Tenaga

Transformator tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk

menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau

sebaliknya (mentransformasikan tegangan). Dalam operasi umumnya, trafo-trafo tenaga

ditanahkan pada titik netralnya sesuai dengan kebutuhan untuk sistem

pengamanan/proteksi, sebagai contoh transformator 150/70 kV ditanahkan secara

langsung di sisi netral 150 kV, dan transformator 70/20 kV ditanahkan dengan tahanan

di sisi netral 20 kV.

Transformator tenaga dapat diklasifikasikan menjadi 4:

1) Menurut pasangan:

• Pasangan dalam (indoor)

• Pasangan luar (outdoor)

2) Menurut pendingin

• AN (Air Natural)

• AF (Air Forced)

• ONAN (Oil Natural Air Natural)

• ONAF (Oil Natural Air Forced)

• OFAN (Oil Forced Air Natural)

• OFAF (Oil Forced Air Forced)

24

• OFWF (Oil Forced Water Forced)

3) Menurut fungsi

• Transformator Mesin

• Transformator Gardu Induk

• Transformator Distibusi

4) Menurut kapasitas dan tegangan

• Transformator besar

• Transformator sedang

• Transformator kecil

Bagian-bagian utama dari transformator tenaga yaitu:

1) Bak/body transformator

2) Inti besi

3) Kumpuran transformator

4) Bushing

5) Expastion tank

6) Alat pernafasan (Air Breather)

7) Perubah Tap Transformator (tap changer)

Data teknis transformator tenaga pada GITET Ungaran :

Pabrik : ELIN-UNION

25

Vector Group : YNyn 0d1

Merk : XIAN

Type : TEQ-205 R55 F9K-99

Manufacturing : CHINA

Phase/Frequency : 3 tiga / 50Hz

Cooling : ONAN/ANOF

Jenis Minyak : SHELL 4610

Daya Nominal : 166,667 MVA

Standard : IEC 76

Gambar Transformator Tenaga 500/150/66 kV pada GITET Ungaran

26

4.4.2. Transformator Pengukuran

Transformator pengukuran ada dua jenis yaitu :

4.4.2.1. Transformator Arus (Current Transformer)

Transformator arus adalah Transformator yang digunakan untuk menurunkan arus yang

besar pada tegangan tinggi atau menengahmenjadi arus kecil pada tegangan rendahyang

dipakai untuk pengukuran dan proteksi dengan fungsi :

•••• Memperkecil besaran arus system pengukuran dan proteksi

•••• Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer

•••• Memungkinkan standarisasi rating arus untuk peralatan sisi sekunder

Syarat pengukuran

• Akurasi yang diperlukan sampai dengan120 % arus rating

• Level kejenuhan rendah, untuk mengamankan meter pada saat terjadi gangguan

• Pengukuran yang menggunakan arus sekunder CT antara lain :

- Ampere meter

- MW meter

- MVAR meter

- KWH meter

- Cos Φ meter

Syarat sebagai proteksi

• Akurasi yang diperlukan sampai beberapa kali arus rating

27

• Proteksi/pengamanan yang menggunakan arus sekumder CT antara lain:

� Relai jarak (distance relay)

� Relai arus lebih (over current relay)

� Relai berarah (directional relay)

� Relai diferensial (differential relay)

� Relai REF (restricted earth fault)

� Relai SBEF (standart by earth fault)

Relai beban lebih (over load relay)

Data teknis dari transformator arus pada GITET Ungaran :

a) Terpasang pada line arah Mandirancan Selatan, Krian, diameter 1 dan 2 pad sisi 500

kV

Pabrik : BBC

Type : AOK 550 MC

Rated Voltage : 525 KV

Frequency : 50 Hz

Switching Impulse level : 1175 KV

Rated Primary Current : 2000-1000 A

Rated Secondary Current : 1 A

28

b) Terpasang pada interbus transformator 500 MVA sisi 150 KV

Pabrik : BBC

Type : AOK 170 LC


Frequency : 50 Hz


Rated Primary Current : 2000 A


c) erpasang pada setiap ujung SUTT 150 KV

Pabrik : MITSUBISHI

Type : PC 14


Frequency : 50 Hz


Rated Primary Current : 1600 A


29

Gambar Transformator Arus (CT) pada GITET Ungaran

4.4.2.2. Transformator Tegangan (Capasitor Voltage Transformer)

Transformator tegangan berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi menjadi tegangan

rendah untuk keperluan pengukuran dan pengamanan. Nominal tegangan sekundr untuk

besaran ukur adalah sesuai dengan tegangan alat-alat ukur pengaman. Untuk tegangan

primer yang tinggi, transformator tegangan dilengkapi dengan kapasitor yang digunakan

untuk membagi tegangan primer sebelum ditransformasikan.

Dalam penyambungan tranformator harus memperhatikan beberapa hal, yaitu:

� Untuk hubungan Y (bintang)

Salah satu terminal pada setiap lilitan sekunder harus dihubungkan ke badan tangki

dengan menggunakan terminal yang tersedia ke terminal box. Jika hubungan bintang,

maka setiap rangkaian sekunder harus mempunyai sekering, salah satu terletak pada

terminal box transformator tegangan atau dipasang diluar jika diperlukan.

� Untuk hubungan ∆ (segitiga)

30

Semua terminal-teminal sekunder terisolasi kecuali satu per grup pada tiga buah

transformator tegangan yang mana harus dihubungkan ke terminal pertanahan.

Data teknis dai transformator tegangan yang ada di GITET Ungaran:

a) Terpasang pada line arah Mandirancan Selatan, Krian, diameter 1 dan 2 bus 1 dan 2

500 kV

Pabrik : MICAFIL

Type : WE 550 F

Primary Voltage : 500√3 KV

Secondary Voltage : 100√3 KV

Frequency : 50 Hz

b) Terpasang pada interbus transformator 500 MVA sisi 150 KV

Pabrik : MICAFIL

Type : WE 170 F



Frequency : 50 Hz

c) Terpasang pada setiap ujung SUTT 150 KV

Pabrik : MITSUBISHI

Type : PY-2a-14

31



Frequency : 50 Hz

4.4.2.3. Transforamtor Penggunaan Sendiri (PS)

Transformator penggunaan sendiri merupakan transformator yang berguna untuk

menurunkan daya dari jaringan dan digunakan oleh gardu induk itu sendiri, baik untuk

peralatan utama, peralatan bantu dan peralatan pendukung operasional Gardu Induk.

Peralatan GI yang menggunakan daya listrik dari transformator penggunaan sendiri

yaitu :

1) Pengisi batere (charger)

2) Motor kipas pendingin dan sirkulasi minyak transformator

3) Motor OLTC (On Load Tap Changer)

4) Motor Mekanik PMS

5) Penerangan gedung

6) Penerangan panel control

7) Pemanas (heater)

Kapasitas transformator PS ditentukan dengan menmperhatikan factor diversitas yaitu

perbandingan antara jumlah kebutuhan maksimal setiap bagian system dan kebutuhan

maksimal seluruh system.

1) Beban kontinyu (Common service)

2) Beban Terputus-putus (Buse Essential)

32

Transformator PS mendapat supplai daya jaringan, dimana sisi primer 20 KV dipasok

dari transformator melalui rel 1. Jumlah transformator yang terpasang menggunakan 2

transformator PS dengan pertimbangan peningkatan keadaan, yang artinya jika salah

satu transformator ditribusi terganggu maka dapat memindahkan pasokan dari

transformator yang operasi.

Gambar One Line Diagram Instalasi Transformator PS

Gambar Skema catu daya transformator PS

33

Gambar Transformator PS 700 V pada GITET Ungaran

Gambar Transformator PS 800 KV pada GITET Ungaran

4.5. Peralatan Proteksi

Proteksi terhadap peralatan listrik merupakan hal yang paling penting terutama di

sin pada transformator untuk menghindari gangguan yang mungkin terjadi pada

transformator dalam kondisi apapun. Peralatan proteksi pada transformator yaitu :

34

4.5.1. Rele bucholz

Rele bucholz adalah alat untuk mendeteksi dan mengamankan gangguan dari dalam

transformator yang menimbulkan gas. Gas yang timbul diakibatkan oleh:

� Hubung singkat antar lilitan dalam fasa

� Hubung singkat antar fasa

� Hubung singkat antara fasa ke tanah

� Busur api listrik antar laminasi

� Busur api listrik karena kontak kurang baik

4.5.2. Pengaman tekanan lebih (explosive membrane/pressure relief vent)

Alat ini berupa membran yang terbuat dari kaca, plastik, tembahga, atau katup berpegas,

berfungsi sebagai pengaman tangki transformator terhadap kenaikan tekanan gas yang

timbul dai dalam tangki (yang akan pecah pada tekanan tertentu ) dan kekuatannya lebih

rendah dari kekuatan tangi transformator.

4.5.3. Rele tekanan lebih (sudden pressure relay)

Rele tekanan lebih berfungsi hamper sama dengan rele bucholz yaitu pengaman

terhadap gangguan di dalam transformator, bedanya rele ini bekerja oleh kenaikan gas

yang tiba-tiba langsung menjatuhkan PMT.

Gambar sudden pressure relay

35

4.5.4. Rele pengaman tangki

Rele pengaman tangki berfungsi untuk mengamankan transformator bila ada hubung

singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang idak bertegangan pada

transformator.

4.5.5. Rele differensial (differential relay)

Rele differensial berfungsiuntuk mengamankan gangguan di dalam transformator, yaitu

flash over antara kumparan dengan kumpuran, kumparan dengan tangki, belitan dengan

belitan pada kumparan yang sama ataupun berbeda kumparan.

Gambar differential relay

4.5.6. Rele arus lebih (over current relay)

Rele arus lebih berfungsi untuk mengamankan transformator dari arus yang melebihi

yang telah ditentukan dari transformator tersebut. Arus lebih bias terjadi karena beban

lebih atau gangguan hubung singkat.

36

Gambar over current relay

4.5.7. Rele hubung tanah

Rele hubung tanah berfungsi untuk mengamankan transformator apabila terjadi

gangguan antara satu fasa ke tanah.

Gambar ground fault relay

4.5.8. Rele Suhu (thermal relay)

Rele suhu berfungsi untuk mengamankan transformator dari kerusakan isolasi kumparan

akibat adanya panas lebih yang ditimbulkan oleh arus lebih. Beasaran yang diukur oleh

rele ini adalah kenaikan temperature.

37

Gambar Thermal relay

4.5.9. Arrester

Arrester berfungsi sebagai pengaman terhadap tegangan surja pasa terminal alat tersebut

dipasang, perlindungan terhadap arus lebih, meneruskan atau tegangan ke tanah bila ada

surja yang mengalir pada kawat penghantar dan sbagai isolasi arus atau tegangan bila

pada keadaan operasi manual. Bila siostem pad keadaan normal maka arrester bersifat

sebagai isolator (mempunyai tahanan yang besar sekali), dan akan bersifat konduktor

jika system mengalami gangguan kareana tegangan surja.

Terdapat 2 jenis arrester yang umum di pakai pada perencanaan arrester tegangan tinggi,

yang digunakan untuk pengaman terhadap petir, yaitu:

1) Arrester jenis katub

2) Arrester jenis pembuangan

38

Gambar arrester 500 KV GITET Ungaran

4.6. Pemeliharaan Transformator

Pemeliharaan transformator dilakukan untuk menjaga efektifitas dan daya tahan

peralatan listrik, khususnya transformator aga dapat bekerja sebagaimana mestinya.

4.6.1. Jenis-jenis Pemeliharaan Transformator

4.6.1.1 Predictive maintenance

Predictive maintenance adalah pemeliharaan yang dilakukan dengan cara

mmprediksikan kondisi transformator bagaimana kemungkinan transformator tersebut

menuju kegagalan. Dengan memprediksikan tersebut dapat diketahu gelaja kerusakan

sedini mungkin. Cara yang paling sering dipakai adalah memonitori kondisi secara

online, baik pada saat transformator beroperasi maupun tidak beroperasi. Untuk itu

diperlukan peralatan dan personil khusus untuk menganalisanya.

4.6.1.2. Preventive maintenance

Preventive maintenance adalah kegiatan pemeliharaan yang dilaksanakan untuk

mencegah terjadinya kerusakan pada transformator secara tiba-tiba dan untuk

mempertahankan unjuk kerja transformator secara optimal sesuai unsure teknisnya.

Kefiatan ini dilakukan berkala dengan berpedoman kepada instruction manual dari

pabrik, standar-standar yang ada dan pengalaman operasi dilapangan.

39

4.6.1.3. Corrective maintenance

Corrective maintenance adalah pemeliharaan yang dilakukan dengan berebcana pada

waktu tertentu ketika transformator mengalami kelain atau unjuk kerja rendah pada saat

melakukan fungsinya dengan tujuan untuk mengembalikan pada kondisi semula disertai

perbaikan dan penyempurnaan instalasi. Cara ini juga berupa penggantian yang rusak

atau kurang berfungsi yang dilakukan dengan berencana.

4.6.1.4. Breakdown maintenance

Breakdown maintenance adalah pemeliharan yang dilakukan setelah terjadi kerusakan

mendadak yang waktunya tidak tentu dan bersifat darurat.