STUDI PENGGUNAAN SISTEM PENDINGIN UDARA TEKAN UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI TRANSFORMATOR
PADA BEBAN LEBIH
(APLIKASI PADA PLTU LABUHAN ANGIN, SIBOLGA)
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi listrik
OLEH :
NIM: 080402072
YOHANNES ANUGRAH BUTAR-BUTAR
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
STUDI PENGGUNAAN SISTEM PENDINGIN UDARA TEKAN UNTUK
MENINGKATKAN EFISIENSI TRANSFORMATOR PADA BEBAN LEBIH
(APLIKASI PADA PLTU LABUHAN ANGIN, SIBOLGA)
Oleh :
080402072
YOHANNES ANUGRAH BUTAR-BUTAR
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro
Disetujui oleh :
Dosen Pembimbing,
NIP : 19541220 198003 1002 Ir. EDDY WARMAN, MT
Diketahui oleh :
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU
NIP : 19540531 98601 1002 Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Suatu transformator bila dibebani, maka akan timbul rugi tembaga pada belitan transformator dan inti yang diubah menjadi panas. Panas yang ditimbulkan dapat menaikkan temperatur transformator. Semakin besar beban yang diterima, menyebabkan kenaikan temperatur yang semakin tinggi, rugi-rugi menjadi semakin besar, dan efisiensi menjadi turun. Oleh sebab itu diberikan pendinginan dengan pendingin udara tekan yang bertujuan untuk menurunkan temperatur pada transformator.
Pada tugas akhir ini akan dianalisis secara spesifik tentang efisiensi dari transformator. Pembebanan yang bervariasi dapat menyebabkan perubahan temperatur dari transformator. Untuk mendapatkan tingkat efisiensi yang lebih baik, maka dapat dilakukan dengan jalan menurunkan temperatur transformator sehingga rugi-ruginya akan turun dan umur dari transformator menjadi lebih panjang.
Dari hasil analisis didapatkan bahwa rugi-rugi daya transformator menjadi lebih kecil dan temperatur dapat terjaga dibawah batas yang diijinkan saat diberikan pendinginan. Sehingga, efisiensi transformator juga meningkat. Pada saat diberikan pendinginan, didapatkan perbandingan rugi-rugi dan efisiensi transformator: Beban 80% ; Tn = 57,58oC ; Ploss = 4391,936kVA ; η=97,38%; Beban 130% ; Tn = 67,24oC ; Ploss= 11917,448kVA ; η =96,11% ; Beban 150% ; Tn = 77,14oC ; Ploss = 1559,26kVA ; η =95,12%. Dengan menjaga temperatur di bawah batas yang diizinkan, maka transformator dapat dibebani lebih besar, bahkan sanggup lebih dari 150.
KATA PENGANTAR
Segala Puji dan Syukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, oleh karena berkat dan juga kasihNya sehingga penulis diberikan kesempatan untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Adapun judul dari Tugas Akhir ini adalah : “Studi Penggunaan Sistem Pendingin Udara Tekan Untuk Meningkatkan Efisiensi Transformator (Aplikasi pada PLTU Labuhan Angin, Sibolga)”. Dan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat utama agar penulis dapat memperoleh gelar kesarjanaan pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknin Universitas Sumatera Utara.
Tidak lupa Penulis juga ingin menyampaikan rasa hormat, dan juga terima kasih yang sebesar-besarnya untuk orang tua penulis yaitu Drs. K Butar-butar selaku bapak dari Penulis dan juga R. Simanjuntak selaku ibu dari Penulis, yang telah membesarkan, mendidik saya, dan juga kepada abang saya Pendeta Iswandi Butar-butar, STh dan istrinya Ennovrida Dolok Saribu, Spd, abang saya Jepry butar, ST, abang saya Antoni butar, SH, dan adik saya Erwin Butar-butar, AMd yang senantiasa selalu memberikan support secara moral dan juga materil dan juga tidak lupa selalu mendoakan Penulis.
Dalam kesempatan ini juga, Penulis tak lupa ingin mengucapakan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Eddy Warman, MT, selaku Dosen Pebimbing Tugas Akhir, yang dengan ikhlas dan sangat sabar dalam memberikan dukungan, bimbingan, masukan yang sangat membangun, dan juga motivasi dalam penulisan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Rahmad Fauzi, ST.MT, selaku sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara,
5. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan bekal ilmu kepada Penulis selama mengikuti perkuliahan.
6. Terima kasih juga kepada sahabat-sahabat penulis yang telah memberikan dukungan dalam suka dan duka, kepada Bang Marthin Tarigan yang selalu mensupport moril, dan teman-teman seperjuangan Angkatan 2008, Johannes Sibarani, Louis Sirait, Parulian Sandy, Basofi Simanjuntak, dan teman-teman seperjuangan DOTA dan futsal angkatan 2008,dan teman-teman maen futsal dan jongkok, Oloni Simanjuntak, Kevin Pinem, Dea Silalahi, Samuel, Nuzul, James Purba, dan bang Pane, dan teman-teman di elektro yang tidak dapat Penulis sebutkan satu per satu, semoga hubungan kekerabatan kita terus terjaga.
7. Teman-teman mahasiswa dan semua pihak yang tidak dapat Penulis sebutkan satu persatu.
Medan, 26 Maret 2013 Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL ... vii
BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penulisan Tugas Akhir ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 3
1.5 Metodologi Penulisan ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Transformator ... 5
2.2 Prinsip Kerja Transformator ... 6
2.3 Konstruksi Transformator ... 7
2.4 Polaritas Transformator ... 16
2.5 Pendingin Transformator ... 17
2.5.1 Trafo Minyak dengan Pendingin Sendiri ... 19
2.5.2 Trafo Minyak dengan Pendingin Udara secara Paksaan .... 19
2.5.3 Trafo Minyak dengan Pendingin Air ... 19
2.6 Trafo Ideal ... 20
BAB III. SISTEM PENDINGINAN TRANSFORMATOR 3.1 Metode Pendinginan dan Klarifikasi dari Peralatan ... 35
3.2 Sistem Pendingin pada Transformator ... 37
3.3 Metode Konstruksi dan Karakteristik Operasi Trafo ... 37
3.4 Kontrol Pendinginan ... 39
3.5 Kipas Pendingin ... 40
4.7 Kenaikan Temperatur terhadap Perubahan Beban dalam .... 44
BAB IV. ANALISIS PERHITUNGAN DATA TRAFO 4.1 Umum ... 46
4.2 Data Percobaan Transformator ... 47
4.3 Analisa dari Rangkaian Ekivalen Transformator ... 49
4.4 Nilai Tahanan dari Transformator saat Berbeban Penuh ... 52
4.5 Pengoperasian Sebelum memakai Media Pendingin ... 53
4.5.1 Rugi-rugi dan Efisiensi Trafo saat Berbeban Penuh ... 53
4.5.2 Perubahan Temperatur terhadap Beban Variabel ... 55
4.5.3 Rugi-rugi dan Efisiensi pada Beban tertentu saat Operasi Normal ... 59
4.6 Pengoperasian saat memakai Media Pendinginan ... 65
4.6.1 Penyalaan Kipas Grup Pertama ... 66
4.6.2 Penyalaan Kipas Grup Kedua ... 73
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 79
5.2 Saran ... 80
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bagan dari Transformator ... 6
Gambar 2.2 Rangkaian Pengganti Transformator ... 7
Gambar 2.3 Trafo (a) Tipe Inti dan (b) Tipe Cangkang ... 8
Gambar 2.4 Pendingin Sirip dan Kipas ... 13
Gambar 2.5 Polaritas Trafo ... 16
Gambar 2.6 Trafo Ideal dalam Keadaan Tidak Berbeban ... 21
Gambar 2.7 Trafo Ideal dalam Keadaan Berbeban ... 22
Gambar 2.8 Loop Histerisis dari Trafo Tidak Ideal ... 24
Gambar 2.9 Rangkaian Ekivalen Transformator ... 25
Gambar 2.10 Diagram Tes Hubungan Terbuka (a) Rangkaian Untuk Tes (b) Rangkaian Ekivalen untuk Hubungan Terbuka ... 31
Gambar 2.11 Diagram Tes Hubungan Tertutup (a) Rangkaian Untuk Tes (b) Rangkaian Ekivalen untuk Hubungan Tertutup ... 33
Gambar 2.12 Rangkaian Ekivalen untuk Hubungan Tertutup ... 34
Gambar 3.1 Kipas Pendingin... 40
Gambar 4.1 Main Transformator Unit 1 PLTU Labuhan Angin, Sibolga ... 46
Gambar 4.2 Diagram untuk Tes Hubungan Terbuka:(a).Rangkaian untuk Tes (b). Rangkaian Ekivalen untuk Hubungan Terbuka ... 49
Gambar 4.3 Diagram untuk Tes Hubungan Tertutup: (a) Rangkaian untuk Tes (b) Rangkaian Ekivalen untuk Hubungan Tertutup ... 50
Gambar 4.5 Grafik rugi-rugi Satu Fasa dari Transformator terhadap Beban
Variabel ... 57 Gambar 4.6 Grafik Kenaikan Temperatur Transformator terhadap Beban
Variabel ... 57 Gambar 4.7 Grafik Pengaruh Pembebanan terhadap Rugi Daya Transformator 64 Gambar 4.8 Grafik Pengaruh Pembebanan terhadap Efisiensi Transformator . 64 Gambar 4.9 Grafik Perbedaan Rugi-rugi saat Sebelum dan Sesudah diberikan
Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama ... 72 Gambar 4.10 Grafik Perbedaan Efisiensi saat Sebelum dan Sesudah diberikan
Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama ... 72 Gambar 4.11 Grafik Perbedaan Rugi-rugi saat Sebelum dan Sesudah diberikan
Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama dan Kedua ... 76 Gambar 4.12 Grafik Perbedaan Efisiensi saat Sebelum dan Sesudah diberikan
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Klasifikasi Metode Pendinginan Transformator ... 35
Tabel 3.2 Rating Sistem Isolasi Transformator ... 37
Tabel 3.3 Koefisien Temperatur dan Resistansi pada Material Kondukto ... 43
Tabel 4.1 Name Plate Transformator ... 46
Tabel 4.2 Urutan Tap changer Gardu Induk PLTU Labuhan Angin, Sibolga ... 47
Tabel 4.3 Data Tes Tanpa Beban dan Tes Hubung Singkat Transformator ... 48
Tabel 4.4 Data rugi-rugi transformator ... 48
Tabel 4.5 Kenaikan Temperatur Trafo Terhadap Beban Variabel ... 56
Tabel 4.6 Perubahan Resistansi saat Beban Berubah-ubah ... 60
Tabel 4.7 Perubahan Arus terhadap Beban Variabel ... 61
Tabel 4.8 Rugi-rugi pada Kumparan dan Besi Transformator ... 62
Tabel 4.9 Rugi daya total dan Efisiensi Transformator ... 63
Tabel 4.10 Resistansi pada Beban Bervariasi dengan diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama ... 70
Tabel 4.11 Rugi-rugi di Kumparan dan Besi Trafo saat diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama ... 70
Tabel 4.12 Rugi Daya Total dan Efisiensi Trafo saat diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama ... 71
Tabel 4.13 Resistansi pada Beban Bervariasi dengan diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Kedua ... 75
Tabel 4.15 Rugi Daya Total dan Efisiensi Trafo saat diberikan Pendinginan oleh
