i
ANALISIS KINERJA TAP CHANGER TRANSFORMATOR PADA GARDU INDUK TELLO
Skripsi
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana S1 Pada Universitas Muhammadiyah Makassar
Oleh :
NUR YAKIN : 105820071811 BURHANUDDIN : 105820076811
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2016
iii
iv
sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi strata satu (S1) untuk memperoleh gelar sarjana dalam Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
Dalam penyusunan skripsi ini penulis telah mendapat bantuan dorongan, semangat, dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Ayahanda Drs.
Islamuddin dan Ibunda Suhaedah S.Pd. orang tua dari Nur Yakin serta Ayahanda Busra Muhammad Taming dan Ibunda Ramla Semma Una sebagai orang tua dari Burhanuddin pihak yang telah banyak memberi bantuan, baik moril, maupun materi serta tak henti-hentinya memanjatkan doa demi keberhasilan dan kebahagiaan penulis selama penyusunan skripsi ini. Begitu pula penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ir. Hamzah Al Imran, S.T M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar
2. Bapak Umar Katu, S.T. M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Makassar.
3. Ibu Dr. Ir Hafsah Nirwana, M.T. dan Bapak Ir. Abd. Hafid, M.T. Selaku Pembimbing I dan II,
4. Bapak Hasyim selaku manager Tragi Tello, Bapak Idam selaku supervisor Tragi Tello, yang telah banyak memberikan arahan dan bantuan selama Penulis melaksanakan penelitian pada Gardu Induk Tello.
5. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Makassar yang telah memberikan banyak pelajaran kepada penulis selama duduk di bangku perkuliahan.
v
6. Yudha Hamdani Hakim, S.Pd S.T M.T. Nur Asyariah, Azhabul Kahfi
7. Riski Wahyuningsi yang selalu setia mendampingi dan tak henti-hentinya memberikan semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini
8. Rekan-rekan serta sahabat mahasiswa Politeknik Makassar yang sangat berperan penting bagi penyusunan referensi dalam penyusunan skripsi, Serta rekan-rekan seperjuangan Angkatan 2011 teknik elektro Universitas Muhammadiyah Makassar
Penulis menyadari bahwa skripsi ini mungkin masih jauh dari kesempurnaan, karena selama dalam panyusunan laporan ini penulis banyak menemui kesulitan, terutama untuk mendapat data yang diperlukan. Akhirnya besar harapan penulis, semoga ini dapat bermanfaat bagi mereka yang membutuhkannya oleh karena itu kiranya saran dan kritik yang sifatnya membangun, sangat diharapkan penulis dalam penyempurnaan laporan ini kedepannya.
Makassar, November 2016
Penulis
vi
Email: [email protected]
² Jurusan TeknikElektroFakultasTeknikUnismuh Makassar Email: [email protected]
ABSTRAK
Abstrak ; Nur Yakin dan Burhanddin B; (2016) Analisis Kinerja Tap Changer Transformator Pada Gardu Induk Tello dibimbing oleh Ir.Abd Hafid, MT dan Dr.
Ir. Hj. Hafzah Nirwana, M.T. Penelitian ini memahami Analisis Kinerja Tap Changer Transformator pada Gardu Induk Tello jenis penelitian ini adalah penelitian deskripisi kualitatif dengan menggunakan metode pengumpulan data observasi, dan literatur. Mendiskripsikan pengaruh penerapan TAP Changer pada tegangan dengan berbagai variasi beban pada gardu distribusi 150/20 KV dengan mensimulasikannya. Hasil analisa data perhitungan terlihat perbedaan yang sangat menojol pada posisi tap dengan V1 (tegangan masuk pada sisi primer) hal ini dimungkinkan adanya kesalahan pencatatan yang terjadi pada jam 16.00 sampai pada jam 24.00. Pada jam-jam tertentu yaitu pada jam 16.00 sampai dengan 24.00 terjadi beban puncak dan titik tertinggi dari beban puncak pada jam 19.00 sehingga mempengaruhi pemakaian daya yang dikeluarkan pada sisi sekunder mencapai 20,2 KV sampai 20,4 KV dan posisi tap berada pada posisi 9 untuk menyesuaikan tegangan keluaran pada sisi sekunder yaitu 20 KV. Disini peran tap changer sangat penting dalam menstabilkan keluaran pada sisi sekunder. Tapping pada tap changer bekerja pada saat terjadi fluktuasi tegangan yang ada pada sisi primer untuk mempertahankan tegangan pada sisi sekunder yang cenderung konstan (20 KV0). Dalam hal ini tegangan listrik yang diperlukan oleh konsumen adalah konstan sedangkan pada system selalu mengalami perubahan setiap saat, maka untuk mempertahankan nilai /mutu tegangan pelayanan, pada trasformator dipasang TAP changer untuk mendapatkan ratio trasformasi yang efektif. Namun semakin tingginya permintaan konsumen akan energy listrik menyebabkan terjadinya fluktuasi yang sangat cepat, dengan adanya kondisi tersebut, maka diperlukan suatu system pengendali yang dapat membuat tegangan yang keluar pada sisi sekunder tetap konstan, yaitu TAP Changer yang bekerja lebih baik dan efisien. Dan salah satu system pengendali yang dapat melakukannya adalah On Load Tap Changer (OLTC).
Kata kunci : Gardu Induk, Trasformator, On Load Tap Changer (OLTC).
vii DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN SAMPUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
LEMBAR JUDUL ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
ABSTRAK ... vi
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR GRAFIK ... xi
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Rumusan Masalah ... 2
C. Batasan Masalah ... 2
D. Tujuan Penelitian ... 2
E. Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Transformator ... `4
B. Jenis-jenis Transformator ... 4
1. Transformator 1 Fasa dan 3 Fasa ... 4
2. Transformator Daya ( Tenaga ) ... 6
3. Transformator Khusus ... 12
C. TAP Changer ... 14
viii
B. Metode Pengumpulan Data ... 24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. HASIL ... 25
1. Susunan Penempatan OLTC ... 28
2. Jenis-Jenis Pengaman Pada TAP Changer Transformator Gardu Induk Tello ... 29
B. PEMBAHASAN ... 30
1. Pengubah TAP Berbeban (OLTC) ... 30
2. Deskripsi Kerja ... 33
3. Analisa ... 36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ... 45
B. Saran ... 46
DAFTAR PUSTAKA ... 47 LAMPIRAN
ix
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 4.1 Data transformator pada gardu induk tello ... 25 Tabel 4.2 Rasio posisi/TAP transformator 60 MVA 150/20 KV pada
gardu induk tello ... 30 Tabel 4.3 Perubahan jumlah kumparan primer yang akan
mempengaruhi besarnya perpindahan tapping ... 36 Tabel 4.4 Data pengoprasian OLTC gardu induk tello transformator 2
60 MVA 150/20 KV tanggal 31 agustus 2016 ... 37 Tabel 4.5 Hasil analisa data perhitungan ... 39
x
Gambar 2.2 Arus bolak balik mengelilingi inti besi ... 6
Gambar 2.3 Bagian-bagian transformator ... 7
Gambar 2.4 Lambang lilitan transformator step-up ... 8
Gambar 2.5 Lambang lilitan transformator step-down ... 9
Gambar 2.6 Konservator transformator ... 9
Gambar 2.7 Bushing transformator ... 10
Gambar 2.8 Inti besi transformator ... 11
Gambar 2.9 Rangkaian pada transformator arus ... 12
Gambar 2.10 Prinsip kerja trafo tegangan ... 13
Gambar 2.11 Tap changer pada transformator ... 15
Gambar 2.12 Kontak switching pada diverter switch ... 16
Gambar 2.13 Posisi 1 service posisi pada tap 3 ... 18
Gambar 2.14 Posisi 2 proses perpindahan tap 3 ke tap 4 ... 19
Gambar 2.15 Posisi 3 proses perpindahan tap 3 ke tap 4 ... 20
Gambar 2.16 Posisi 4 proses perpindahan tap 3 ke tap 4 (transisi) ... 21
Gambar 2.17 Posisi 5 super posisi... 22
Gambar 2.18 Posisi 6 posisi transisi ... 23
Gambar 3.1 Metode Penelitian ... 24
Gambar 4.1 Penempatan OLTC pada transformator ... 28
Gambar 4.2 Cara kerja TAP Changer tipe V ... 34
xi
DAFTAR GRAFIK
Halaman Grafik 1 Hubungan antara tegangan (KV) terhadap waktu (jam) ... 40 Grafik 2 Grafik hubungan antara TAP terhadap tegangan ... 41 Grafik 3 Hubungan antara tegangan pada sisi primer (KV)
terhadap waktu (jam) ... 42 Grafik 4 Hubungan antara tegangan pada sisi primer (KV)
terhadap tegangan pada sisi sekunder……….. 43
1
Di zaman moderen ini perkembangan di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi cukup menggebirakan. Bidang industri juga tidak ketinggalan, industri berkembang pesat sesuai dengan tuntunan zaman. Banyak perusahaan yang berdiri dengan menawarkan berbagai macam fasilitas khususnya dibidang teknologi sehingga persaingan antara perusahaan pun semakin ketat. Untuk memenangkan persaingan tersebut, maka perlu adanya peningkatan mutu manusianya, hasil produksinya, sistem tenaga listriknya, dan faktor-faktor lain yang menjadi pertimbangan dan menguntungkan.
Pada sistem tenaga listrik banyak perusahaan yang menuntut fasilitas teknologi yang tinggi. Sehingga PT PLN (Persero) Wilayah Sulawesi Selatan dan Tenggara AP2B (Area Penyaluran dan Pengaturan Beban) Sistem Sulawesi Selatan yang merupakan salah satu perusahaan penyadiaan daya listrik di Indonesia khususnya di Makassar tanggap akan hal tersebut yaitu dengan meningkatkan mutu pelayanan pada konsumen, koordinasi pemeliharaan peralatan, optimalisasi daya listrik terpasang serta meningkatkan kehandalan dan mutu tenaga listrik dalam artian energi listrik yang dibutuhkan oleh konsumen selalu tersedia setiap saat.
Upaya untuk pengendalian sistem tenaga listrik dalam rangka memenuhi ketentuan tingkat keamanan (security), mutu (Quality), dan ekonomis (economic) antara lain dilaksanakan melalui tahap-tahap pengaturan tegangan.
Untuk menjaga agar fluktuasi tegangan tidak berpengaruh negatif pada konsumen maka pada transformator dilengkapi dengan suatu alat yang berguna untuk menjaga agar tegangan yang di suplai ke konsumen tetap terjaga dengan baik dan relatif konstan. Tap changer biasanya diletakkan disisi primer
2
tranformator. Cara kerja alat ini cukup sederhana, yaitu jika tegangan pada sisi sekunder berubah, maka tap changer harus bekerja memindahkan posisi tapping pada kumparan primer agar di dapat tegangan yang di inginkan, begitu pula sebaliknya.
Menyikapi masalah sering terjadi fluktuasi tegangan, dan tap changer harus bekerja terus menerus merespon fluktusi teganngan, maka akan lebih baik dan efisien juga dipergunakan sistem kendali yang dapat merespon fluktuasi yang terdapat pada sisi input Gardu, OLTC (On Load Tap Changer) sebagai salah satu pengendali tegangan merupakan salah satu altenatif yang dipakai untuk mengendalikan tegangan pada sisi input gardu induk.
Berdasarkan uraian di atas dipilihlah “Analisis Kinerja Tap Changer Transformator Pada Gardu Induk Tello” sebagai judul tugas akhir ini.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan pada latar belakang masalah yang dijelaskan di atas, dirumuskanlah beberapa masalah berikut ini :
1. Bagaimana cara kerja Tap Changer pada Transformator dengan sistem pengendali (dalam hal ini OLTC).
2. Bagaimana mengetahui keandalan sistem kendali OLTC Tap Changer pada Transformator.
C. Batasan Masalah
Untuk mencapai tujuan penelitian tersebut, maka pembahasan dibatasai pada sistem kendali OLTC pengatur tegangan Tap Changer pada Transformator Gardu Induk Tello.
D. Tujuan Penelitian
Ada dua tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan tugas akhir ini, kedua tujuan yang dimaksudkan adalah sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui cara kerja Tap Changer pada Transformator dengan sistem pengendali (dalam hal ini OLTC).
2. Untuk mengetahui keandalan sistem kendali OLTC Tap Changer pada Transformator.
E. Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan penulisan dan pembahasan selanjutnya, secara sistematis uraian pembahasan dapat ditulis sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini membahas latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Membahas tentang kajian teori lebih spesifik yang berhubungan dengan tap changer pada transformator dengan system pengendali OLTC (On Load Transformator).
BAB III : METODE PENELITIAN
Bab ini membahas tentang tempat penelitian teknik pengumpulan data, dan teknik analisis data.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas tentang deskripsi hasil penelitian tentang pengoprasian tap changer.
BAB V : PENUTUP
Bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran-saran.
4 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA A. Transformator
Transformator merupakan suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya,dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis,dimana perbandingan tegangan antara sisi primer dan sisi sekunder berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan dan berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya.
Prinsip kerja transformator apabila ada arus listrik bolak-balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan mengelilingi magnet, sehingga akan timbul gaya gerak listrik (GGL).
B. Jenis-jenis Transformator
1.
Transformator 1 Fasa dan 3 FasaTransformator 1 fasa adalah transformator yang Frekuensi pada kumparan primer dan kumparan sekunder adalah sama, f
1=f
2
Tegangan dan arus pada kumparan primer dan kumparan sekunder dapat diubah-ubah sesuai dengan yang dikehendaki, pada umumnya transformator 1 fasa digunakan untuk kapasitas yang kecil, Sedangkan.
Transformator 3 fasa adalah suatu peralatan listrik yang digunakan untuk mengubah energi listrik bolak-balik AC dari suatu nilai kenilai tegangan yang lainnya, dalam lingkup system 3 fasa.
a. Prinsip Kerja Transformator 1 Fasa
Apabila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan sumber, maka akan mengalir arus bolak balik I1 pada kumparan tersebut. Oleh karena kumparan menpunyai inti arus I1, menimbulkan Fluks magnet yang juga berubah-ubah, pada intinya.Akibat adanya Fluks magnet yang berubah-ubah, pada kumparan primer akan timbul GGL induksi.
b. Prinsip Kerja Transformator 3 Fasa
Trafo 3 fasa bekerja berdasarkan hukum ampere dan hukum Faraday.
Yaitu arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik, merupakan proses konversi energi elektromagnet.
Pada salah satu sisi kumparan pada trafo dialiri arus AC maka akan timbul arus gaya magnet yang berubah-ubah. Kumparan sekunder yang konstruksinya 1 inti dengan kumparan primer akan dilalui garis-garis gaya magnet dari primer yang besarnya berubah-ubah pula, maka pada sekunder akan timbul beda potensial pada ujung-ujungnya.
Dalam konversi ini jumlah garis gaya yang masuk kumparan sekunder sama dengan Fluks yang keluar dari kumparan primer.
c. Konfigurasi Transformator 3 Fasa
1) Transformator Hubungan Segitiga (Delta)
Gambar 2.1 Hubungan Segitiga (Delta)
6
Ketika transformator dihubungkan secara bintang, yang perlu diperhatikan adalah mencegah penyimpangan dari tegangan line ke netral (fase ke netral). Cara untuk mencegah menyimpangan adalah menghubungkan netral untuk primer ke netral sumber yang biasanya dengan cara ditanahkan (ground).
2. Transformator Daya (Tenaga)
TransformatorDaya/Tenaga merupakan peralatan listrik yang berfungsi untuk menyalurkan daya/tenaga dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya. Transformator menggunakan prinsip hukum induksi faraday dan hukum lorentz dalam menyalurkan daya, dimana arus bolak balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet. Dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda potensial
Gambar 2.2 Arus Bolak Balik Mengelillingi Inti Besi
Arus yang mengalir pada belitan primer akan menginduksi inti besi transformator sehingga didalam inti besi akan mengalir Flux magnet dan Flux magnet ini akan menginduksi belitan sekunder sehingga pada ujung belitan sekunder akan terdapat beda potensial.
a) Prinsip Kerja
Prinsip kerja Transformator Tenaga berdasarkan induksi elektromagnetik, untuk memahami prinsip kerja, dapat dilihat pada gambar 1.2 berikut.
Np Ob
Ns
I1 ep
es I2 U2 Z
Gambar 2.3 Bagian-bagian Transformator Keterangan gambar bagian-bagian dari transformator:
1. U1, tegangan sumber 6. ep.GGL induksi pada kumparan primer 2. U2, tegangan beban 7. Es GGL induksi pada kumparan sekunder 3. I1, arus primer 8. Np. Jumlah lilitan kumparan primer
4. I2, arus beban 9. Ns. Jumlah lilitan kumparan sekunder 5. ɸb, fluks magnet bersama 10. Z, Beban.
Apabila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan, maka akan mengalir arus bolak-balik I1 pada kumparan tersebut, oleh karna kumparan mempunyai inti maka I1 menimbulkan Fluksi magnet yang juga berubah-ubah pada intinya. Hal ini berakibat timbulnya GGL induksi pada kumparan primer.
Besarnya GGL induksi pada kumparan primer adalah :
………( 1 )
Dimana : Ep = GGL induksi pada kumparan primer Np = Jumlah lilitan kumparan primer
dɸ = perubahan garis-garis gaya magnet dalam satuan weber dt = Perubahan waktu dalam satuan detik
Fluks magnet yang menginduksikan GGl induksi Ep juga dialami oleh kumparan sekunder karena merupakan fluks bersama (mutual Fluks). Dengan
Ep = -Np dɸ Dt
8
demikian Fluks tersebut mengindusikan GGL induksi Es pada kumparan sekunder. Besarnya GGL indusi pada kumparan sekunder adalah :
………( 2 )
Dimana : Es = GGL induksi pada kumparan sekunder Ns = Jumlah lilitan kumparan sekunder.
dɸ = perubahan garis-garis gaya magnet dalam satuan weber dt = Perubahan waktu dalam satuan detik
Dari persamaan 1 dan 2 diperoleh perbandingan jumlah lilitan berdasarkan perbandingan GGL induksi yaitu :
………( 3 )
b) Jenis Transformator Tenaga dan Konstruksinya
Berdasarkan fungsinya transformator tenaga dapat dibedakan menjadi:
1) Transformator Step-up
Transformator Step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak dari pada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan untuk menaikkan tegangan pembangkit menjadi tegangan transmisi.
Trasmormator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik teganngan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.
Gambar 2.4 Lambang Lilitan Transformator Step-Up Es = -Np dɸ
Dt
a= Ep
= Np
Es Ns
Lilitan Primer Lilitan Sekunder
2) Transformator Step-down
Transformator Step-dwon memiliki lilitan sekunder lebih sedikit dari pada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan, untuk menurunkan tegangan transmisi menjadi tegangan distribusi. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.
Gambar 2.5 Lambang Lilitan Transformator Step-Dwon c) Konstruksi Transformator Tenaga
1) Tangki Konsevator
Tangki Konservator berfungsi untuk menampung minyak cadangan dan uap/udara akibat pemanasan trafo karena arus beban. Diantara tangki dan trafo dipasangkan relai Bucholzt yang akan meyerap gas produksi akibat kerusakan minyak
Untuk menjaga agar minyak tidak terkontaminasi dengan air, ujung masuk saluran udara melalui saluran pelepasan/venting dilengkapi media penyerap uap air pada udara, sering disebut dengan silicagel dan dia tidak keluar mencemari udara disekitarnya.
Gambar 2.6 Konservator Transformator Lilitan Primer
Lilitan Sekunder
10
2) Bushing
Bushing adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk menghubungkan ujung-ujung kawat dari lilitan dalam tangki Transformator dengan kawat bagian luar (sumber). Selain sebagai penghubung, bushing berfungsi pula sebagai pengaman, yaitu untuk menghindari terjadinya hubungan kawat berteganngan dengan bodi (tangki Trasformator). Alat ini terdiri dari suatu konduktor yang ditempatkan dalam isolasi porselin, kemudian diisi dengan minyak transformator sebagai pendingin.
Gambar 2.7 Bushing Transformator 3) Inti
Inti berfungsi sebagai tempat terjadinya mutual induction kedua kumparan (kumparan primer dan sekunder), dibuat dari lempengan-lempengan feromagnetik tipis yang berguna untuk mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Setiap lapisan dari lempengan-lempengan diberi isolasi kertas yang sangat tipis (0,04 mm). Pelapis setiap inti tersebut dapat memperkecil hysteresis loss sedangkan penggunaan baja sebagai inti dapat mengurangi eddy current loss. Pada umumnya bentuk dari inti ini ada dua macam, yaitu core type dan shell type seperti yang dijelaskan sebelumnya.
Gambar 2.8 Inti Besi Transformator 4) Lilitan
Pada dasarnya Transformator mempunyai dua macam lilitan, yaitu lilitan primer dan sekunder. Lilitan primer dihubungkan dengan sumber tenaga dan sekunder dihubungkan dengan beban.Jumlah lilitan sekunder lebih sedikit dari pada jumlah primer dan sebaliknya untuk Transformator penaik tegangan, jumlah lilitan sekunder lebih banyak dari pada jumlah lilitan primer. Jadi dapat disimpulkan bahwa pengaturan tegangan dapat dilakukan dengan cara memperkecil ataupun memperbesar jumlah lilitan salah satu dari kedua jenis tersebut
5) Minyak Transformator
Minyak transformator merupakan salah satu bahan isolasi cair yang dipergunakan sebagai isolasi dan pendingin pada transformator.
a. Sebagai bagian dari bahan isolasi, minyak harus memiliki kemampuan untuk menahan tegangan tembus, sedangkan
12
b. Sebagai pendingin minyak transformator harus mampu meredam panas yang ditimbulkan,
Sehingga dengan kedua kemampuan ini maka minyak diharapkan akan mampu melindungi transformator dari gangguan.
3. Transformator Khusus a. Transformator Arus
Trafo Arus (Current Transformator) yaitu peralatan yang digunakan untuk melakukan pengukuran besaran arus pada intalasi tenaga listrik disisi primer (TT dan TM) yang berskala besar dengan melakukan transformasi dari besaran arus yang besar menjadi besaran arus yang kecil secara akurat dan teliti untuk keperluan pengukuran dan proteksi.
1) Prinsip Kerja Transformator Arus
Untuk trafo yang dihubung singkat : I1N1 I2N2 Untuk trafo pada kondisi tidak berbeban:
2 1 2 1
N N EE Dimana :
2 1
N a N ,
2
1 I
I sehingga N 1 N2,
1
N jumlah lilitan primer, dan
2
N jumlah lilitan sekunder.
P1
P2
S2
S1
I2
I1
N1 N2
Gambar 2.9 Rangkaian Pada Transformator Arus
2) Fungsi Transformator Arus
Fungsi dari transformator arus adalah:
a) Mengkonversi besaran arus pada sistem tenaga listrik dari besaran primer menjadi besaran sekunder untuk keperluan pengukuran sistem metering dan proteksi
b) Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, sebagai pengamanan terhadap manusia atau operator yang melakukan pengukuran.
c) Standarisasi besaran sekunder, untuk arus nominal 1 Amp dan 5 Amp b. Trasformator Tegangan
Trafo tegangan adalah peralatan yang mentransformasi tegangan sistem yang lebih tinggi ke suatu tegangan sistem yang lebih rendah untuk peralatan indikator, alat ukur / meter dan relai.
3) Prinsip Kerja Transformator Tegangan
Gambar 2.10 Prinsip Kerja Trafo Tegangan N a
N E
E
2 1 2 1
Dimana:
a = perbandingan /rasio transformasi
2
1 N
N
N1 = Jumlah belitan primer N2 = Jumlah belitan sekunder E1 = Tegangan primer
E2 = Tegangan sekunder
14
Trafo tegangan memiliki prinsip kerja yang sama dengan trafo tenaga tetapi rancangan Trafo tegangan berbeda pada :
a. Kapasitasnya kecil (10 – 150 VA), karena digunakan hanya pada alat-alat ukur, relai dan peralatan indikasi yang konsumsi dayanya kecil.
b. Memiliki tingkat ketelitian yang tinggi.
c. Salah satu ujung terminal tegangan tingginya selalu ditanahkan.
4) Fungsi Transformator Tegangan
a. Mentransformasikan besaran tegangan sistem dari yang tinggi ke besaran tegangan listrik yang lebih rendah sehingga dapat digunakan untuk peralatan proteksi dan pengukuran yang lebih aman, akurat dan teliti.
b. Mengisolasi bagian primer yang tegangannya sangat tinggi dengan bagian sekunder yang tegangannya rendah untuk digunakan sebagai sistm proteksi dan pengukuran peralatan dibagian primer.
c. Sebagai standarisasi besaran tegangan sekunder untuk keperluan peralatan sisi sekunder.
C. Tap Changer
Pengubah tap (Tap Changer) merupakan suatu alat yang digunakan pada transformator gardu induk yang fungsinya sebagai penstabil tegangan yang keluar dari trafo, cara kerjanya yaitu dengan pemilihan tap mana yang akan digunakan, tap yang digunakan menentukan banyak lilitan yang akan diaktifkan proses kerjanya yaitu dengan tingkat demi tingkat, berdasarkan prinsip kerjanya ini pengubah tap digunakan sebagai prenstabil tegangan keluaran dari trafo yang merupakan bagian dari peningkatan kualitas sistem pengaturan tenaga listrik, dan pada umumnya tap changer banyak dipasang pada sisi primer.
Tap changer terdiri dari : 1. Selector Switch
2. Diverter Switch
3. Tahanan transisi
Dikarenakan aktifitas Tap Changerlebih dinamis dibanding dengan belitan utama dan inti besi, maka kompartemen antara belitan utama dengan Tap Changerdipisah.
a. Selector switch merupakan rangkaian mekanis yang terdiri dari terminal terminal untuk menentukan posisi tap atau ratio belitan primer.
b. Diverter switch merupakan rangkaian mekanis yang dirancang untuk melakukan kontak atau melepaskan kontak dengan kecepatan yang tinggi.
c. Tahanan transisi merupakan tahanan sementara yang akan dilewati arus primer pada saat perubahan tap.
Gambar 2.11 Tap Changerpada Transformator Keterangan :
1. Kompartemen Diverter Switch 2. Selektor Switch
Media pendingin atau pemadam proses switching pada diverter switch yang dikenal sampai saat ini terdiri dari dua jenis, yaitu media minyak dan media vaccum. Jenis pemadaman dengan media minyak akan menghasilkan energi arcing yang membuat minyak terurai menjadi gas C2H2 dan karbon sehingga perlu dilakukan penggantian minyak pada periode tertentu. Sedangkan dengan
16
metoda pemadam vaccum proses pemadaman arcing pada waktu switching akan dilokalisir dan tidak merusak minyak.
a. b.
Gambar 2.12 Kontak Switching Pada Diverter Switch a. media pemadam arcing menggunakan minyak
b. media pemadam arcing menggunakan kondisi vaccum 1. Sistem Pengendali OLTC (On Load Tap Changer)
Dari namanya sendiri yaitu On Load Tap Changer dapat diartikan mengubah tap dalam keadaan berbeban artinya peralatan ini dapat melakukan perubahan tap untuk menambah atau mengurangi jumlah kumparan (dalam hal ini disebut kumparan bantu) tanpa harus melakukan pemadaman terlebih dahulu, sehingga secara umum On Load Tap Changer atau yang disingkat OLTC merupakan peralatan yang dipasang pada transformator untuk memperbaiki kualitas tegangan pada sisi sekunder dengan memilih rasio tegangan tanpa melakukan pemadaman, dimana rasio tegangan ini ditentukan oleh kumparan tegangan yang dihubungkan dengan tap selector pada OLTC.
Salah satu peralatan yang termasuk di dalam transformator adalah On Load Tap Changer (OLTC). On Load Tap Changer merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk mengubah rasio antara sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah agar diperoleh tegangan atau arus yang diinginkan. Hal ini dilakukan dengan cara mengubah perbandingan lilitan pada kumparan primer atau
kumparan sekunder. Beberapa transformator didesain untuk mengubah posisi tap secara otomatis ketika tegangan pada sisi sekunder berada diatas atau dibawah level yang diinginkan.
Kestabilan tegangan dalam suatu jaringan merupakan salah satu hal yang dinilai sebagai kualitas tegangan. Transformator dituntut memiliki nilai tegangan output yang stabil sedangkan besarnya tegangan input tidak selalu sama. Dengan mengubah banyaknya belitan pada sisi primer diharapkan dapat merubah ratio antara belitan primer dan sekunder dan dengan demikian tegangan output/sekunder pun dapat disesuaikan dengan kebutuhan sistem berapapun tegangan input/primernya. Penyesuaian ratio belitan ini disebut Tap changer.Proses perubahan ratio belitan ini dapat dilakukan pada saat trafo sedang berbeban (On load tap changer) atau saat trafo tidak berbeban (Off load tap changer).
a. Fungsi OLTC
Seperti yang telah diketahui bahwasannya tegangan yang diterima oleh konsumen hendaknya stabil untuk menyalakan peralatan-peralatan yang bekerja oleh energi listrik, hal ini agaknya berbanding terbalik dengan tegangan di sistem yang tidak stabil atau bersifat fluktuatif hal ini selain disebabkan oleh perubahan beban juga dipengaruhi oleh banyaknya daya yang dibangkitkan oleh pembangkit- pembangkit, oleh karena itu diperlukanlah sebuah alat yang dapat mengatasi masalah tersebut, sehingga munculah yang disebut OLTC yang berfungsi untuk memperbaiki tegangan yang disalurkan ke konsumen sehingga tegangan yang sampai ke konsumen stabil, tentunya stabil pada tegangan sistem konsumen.
b. Prinsip Dasar OLTC
Secara umum Prinsip dasar dari OLTC ini yaitu melakukan pengaturan tegangan baik sisi sekunder maupun primer yang dilakukan dengan cara memilih rasio tegangan, dimana untuk memilih rasio yang dikehendaki dilakukan dengan
18
cara menambahkan atau mengurangi jumlah kumparan yang dimana proses tersebut dilakukan oleh tap selector dan diverter switch.
c. Contoh Perpindahan tap pada oltc dari tap 3 ke tap 4
Gambar 2.13 Posisi 1service Posisi Pada Tap 3 a. OLTC beroperasi pada tap 3
b. Kontak C1 // pada terminal 3 c. Kontak C3 // pada terminal A d. arah arus
1
2
3
4
5
6
A A1 B1 B
C1
C2
C3
R1
R2
Gambar 2.14 Posisi 2 Proses Perpindahan Tap 3 Ke Tap 4 a. OLTC masih beroperasi pada tap 3
b. Kontak C1 // pada terminal 3 c. Kontak C3 //pada terminal A
d. Kontak C2 mulai bergerak dari terminal 2 ke terminal 4 e. Arah arus
1
2
3
4
5
6
A A1 B1 B
C1
C2
C3
R1 R2
20
Gambar 2.15 Posisi 3 Proses Perpindahan Tap 3 Ke Tap 4 a. OLTC masih beroperasi pada tap 3
b. Kontak C1 // pada terminal 3
c. Kontak C2 terus bergerak dari terminal 2 berhenti terminal 4
d. Kontak C3 mulai bergerak ke kontak transisi A1 (kontak C3 // terminal A dan A1)
e. Arah arus
1
2
3
4
5
6
A A1
B1 B
C1 C2
C3
R1 R2
Gambar 2.16 Posisi 4 Proses Perpindahan Tap 3 Ke Tap 4 (Transisi) a. OLTC masih beroperasi pada tap 3
b. Kontak C1 // pada terminal 3 c. Kontak C3 // pada terminal A1, d. Kontak C2 // pada terminal 4
e. Arah arus……..> melalui transisi resistor R1
Pada saat kontak C3 meninggalkan terminal Amenuju teminal A1, akan terjadi RecoveryVoltage sebesar I X R1.
1
2
3
C1 4 C2
5
6
A A1
B1 B C3
R1 R2
22
Gambar 2.17 Posisi 5 Super Posisi a. OLTC beroperasi pada tap 3 dan tap 4
b. Kontak C1 // pada terminal 3 c. Kontak C2 // pada terminal 4
d. Kontak C3 // pada terminal A1 dan B1
e. Arah arus……….> melalui transisi resistor R1dan R2.
f. Posisi ini dinamakan dengan Super Posisi
g. Terjadi arus sirkulasi sebesar Ik = Ust / ( R1- R2 ) h. Total arus I beban + I sirkulasi.
1
2
3
4 5
6
A A1
B1 B
C1 C2
C3
R2
R1
Gambar 2.18 Posisi 6 Posisi Transisi a. OLTC beroperasi pada tap 4
b. Kontak C1 // pada terminal 3 c. Kontak C2 // pada terminal 4 d. Kontak C3 // pada terminal B1
e. Arah arus……….> melalui transisi resistor R2.
1
2
3
4
5
6
A A1
B1 B
C1 C2
R1
C3R2
24 BAB III
METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian
1. Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada Gardu Induk Tello.
B. Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Literatur
Yaitu suatu teknik pengumpulan data dengan jalan membaca dan menelusuri literatur yang bekaitan dengan permasalahan. Seperti buku-buku, beberapa jurnal, karya ilmiah maupun dari situs-situs internet yang berkaitan dengan masalah yang dibahas.
2. Observasi
Yaitu suatu teknik pengumpulan data pengoprasian Tap Changer, dengan melakukan pengamatan langsung terhadap objek yang diteliti yaitu Tap Changer Trasformator pada Gardu Induk Tello.
Gambar 3.1 Metode Peneltian
25 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil
Pada Gardu IndukTello terdapat dua buah transformator tenaga dengan out put kapasitas daya masing-masing 20 KV. Gardu induk tersebut berfungsi sebagai sentral perubahan tenaga dari 150 menjadi 20 KV.Sebelum disalurkan ke transformator-transformator distribusi yang berhubungan langsung dengan konsumen. Adapun kapasitas Tranformator satu 30 MVA dan Transformator dua 60 MVA. Tiap-tiap Transformator melayani 4 Penyulang, dan penyulang tersebut dapat dilihat di tabel di bawah ini.
Table 4.1 Data Transformator Pada Gardu Induk Tello Transformator
Tello
Kapasitas (MVA)
RasioTegangan (KV/KVA)
Impedansi (%)
Feeder-feeder keluaran
T1 30 150/20 12 1. Kassi
2. PAM (Manggala) 3. Racing
Center 4. Tamalanrea
T2 60 150/20 12 1. Baruga
2. Kodam 3. Paropo 4. UNHAS Untuk melayani beban yang besar maka transformator dioperasikan secara paralel (Transformator 1 dan Transformator 2) karena memenuhi syarat untuk kerja parallel dalam menyuplai beban. Pada tugas akhir ini akan dibahas adalah sistem pengendali TAP Changer Transformator 2.
Spesifikasi transformator yang digunakan pada gardu induk Tello adalah sebagai berikut :
➢ Spesifikasi Umum
a. Syarat Pelayanan (Service Condition)
26
Transformator sangat baik dioperasikan pada keadaan seperti dibawah ini : 1. Suhu lingkungan maksimum : 40o C
2. Temperature rata-rata tahunan : 30o C
3. Tinggi tempat pemasangan : Tidak melebihi 1000 m diatas permukaan air laut
b. Ratings
1. Kapasitas : 20 MVA
2. Fasa : 3 fasa
3. Frekuensi : 50 Hz
4. Nilai Tegangan : 69 KV (tegangan tinggi) : 20 KV (tegangan rendah)
5. TAP tegangan (70 KV) : 70; +10,5 %; 15 %; 1,5 % per step 6. Metode pendingin : ONAN/ONAF
7. Tipedari TAP Changer : On Load TAP Changer (OLTC)
8. Impedansi : 12,5 %
9. Nilai inti rugi : 14 KW 10. Rugi tembaga pada 75oC : 75 KW c. Motor Drive
Spesifikasi motor penggerak (motor driver) unit MA 9 yang di gunakan pada gardu induk Tello adalah sebagai berikut :
1. Motor ratings : 0,55 KW
2. Power : 0,37 KW
3. Voltage : 220/380, 3
fasa
4. Frekuensi : 50 Hz
5. Current : 1,9/1,1 A
6. Synchronous Speed : 1500 rpm
7. Revolutions of Drive Shaft for Swiching Operation : 2
8. Rated Torque On Drive Shaft : 45 Nm, 70
Nm
9. Revolution of The Hand Crank for Switching Operation : 30
10. Number of Operation Positions : 35
11. Voltage for Control and Heather : 220 VAC
12. Input of The Control Heather : 53 VA
➢ Spesifikasi Tranformator Tenaga 60 MVA 150/20 KV Gardu Induk Tello 150 KV
Pabrik : Unindo
Impedansi tegangan : 12,5%
Daya pengenal : 42/60 MVA (150 KV), 42/60 MVA (20 KV), 14/20 MVA (10 KV)
Arus pengenal : 161.7A/230.9 A (150 KV), 1212.4 A/ 1732.1 A (20 KV), 466.7√3 A/ 666.7√3 A (10 KV)
Sistem pendingin : ONAF/ONAN Vektor group : YNyn0+d Teg.pengenal : 150/20/10 kV Jumlah tap : 18
Nomor seri : P060LEC625-01 (2010)
Tipe : Out door type-continous service Minyak isolasi : Mineral Oil tipe un-inhibited Berat
- Untanking : 50500 kg - Core&coils : 47500 kg
- Tank : 12700 kg
- Oil : 15500 kg
28
- Total : 82500 kg
Current transformer (BCT)
- HV side : 15 VA, class 3, 300/5 A (measurement) - LV side : 15 VA, class 3, 2000/5 A (measurement) Rated lighting impulse withstand voltage 1.2/50 s
- HV : 650 kV (lineside), 95 kV (neutral side) - LV : 125 kV (line side), 125 kV (neutral side) Rated power frequency withstand voltage
- HV : 275 kV (line side), 38 kV (neutral side) - LV : 50 kV (line side), 50kV (neutral side) - Tertiary : 28 kV (line side)
1. Susunan Penempatan OLTC
Penstabilan tegangan sekunder ini, pengubah tap berbeban saling berhubungan dengan peralatan lain yang saling mendukung, berikut ini berhubungan dengan peralatan lain yang saling mendukung, berikut ini merupakan gambar susunan penempatan OLTC pada proses penstabilan tegangan sekunder transformator 60 MVA pada Gardu Induk Tello.
Gambar 4.1 Penempatan OLTC Pada Transformator PROTEKTIVE RELAY
TAP SELECTOR
PENGGERAK MEKANIK
TANGKI
KONSERVATOR
SILICAGEL BATANG
PENGGERAK DIVERTER SWITCH
OLTC
2. Jenis-jenis Pengaman Pada Tap Changer Transformator Gardu Induk Tello
Dalam pengoperasiaannya, tap changer transformator membutuhkann perlengkapan pengaman yang akan menjamin terlaksananya pengaturan tegangan secara baik dan efisien.
Adapunjenis-jenis pengaman yang digunakan pada tap changer adalah sebagai berikut :
1. Relai pengaman RS 2001, rele ini bekerja berdasarkan aliran minyak yang mengalir pada mekanisme rele tersebut, pada saat terjadi gangguan di dalam tangki saklar pengalih maka minyak mengalir melalui mekanisme relai tersebut, kemudian klep penutup mendorong relai dan relai akan mentripkan pemutus tenaga (PMT) yang ada pada transformator.
2. Membran ukuran tekanan, berfungsi sebagai indikator tekanan pada pengubah tap berbeban yang membantu kerja dari relai RS 2001.
Tekanan pentripan 4-5 bar, jika lebih lagi dari 4-5 bar maka membrane ukur tekanan pada pengubah tap berbeban akan bekerja megintripkan pemutus tenaga (PMT) yang ada pada transformator.
2. Keandalan Tap Changer
Tap Changer adalah alat bantu utama dari sebuah transformator yang berfungsi untuk mendapatkan ratio yang efektif dengan cara mengurangi atau menambah jumlahbelitan/winding primer atau sekunder.Dengan adanya nilai tegangan sistemyang tidak stabil,maka diperlukan sebuah alatyang digunakan untuk mengatur nilai teganankeluarannya. Nilai tegangan sistem yangberubah- ubah ini biasanya terjadi pada sisiprimer transformator,sehingga pada sisi primer inilah biasanya dipasang tap changer.Sebagai media untuk mengatur nilai tegangan pada sisi keluaran sekunder. Tap changer tipe out door type-continous
30
serviceter diri dari beberapa tipe yang dapat dipilih sesuai dengan penggunaannya.
Penerapan pemilihan tap changer biasanyatelah disesuaikan dengan windingtransformator.
B. Pembahasan
1. Pengubah TAP Berbeban (OLTC)
Table 4.2 Rasio Posisi/TAP Transformator 60 MVA 150/20 KV Pada gardu Induk Tello
Posis/TAP Primer (Volt) Sekunder (Volt)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
165.750 163.500 161.250 159.000 156.750 154.500 152.250 150.000 147.750 145.500 143.250 141.000 138.750 136.500 134.250 132.000 129.750 121.500
20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000
Tegangan listrik yang diperlukan oleh konsumen adalah konstan sedangkan tegangan pada sistem selalu mengalami perubahan (fluktuasi) setiap saat, maka untuk mempertahankan nilai/mutu tegangan pelayanan, pada trafo
dipasang TAP Changer untuk mendapatkan ratio transformasi yang efektif, dilakukan dengan mengurangi atau menambahkan belitan terhadap kumparan utama.
Pada tugas akhir ini On-Load TAP Changer yang digunakan adalah TAP Changer dengan jumlah tapping sebanyak 18 titik, dimana setiap titik mewakili perubahan tegangan. Untuk titik 8 sampai titik 1 mewakili kondisi kenaikan, tujuannya apabila terjadi kenaikan tegangan, maka tipping harus digeser komposisi 8 sampai pada posisi 1, hingga ditemukan tapping yang sesuai dengan kebutuhan atau yang paling tepat. Titik tapping yang paling tepat dalam hal ini adalah penunjukan satu titik primer yang menyebabkan tegangan sekunder menjadi konstan 20 KV. Pada titik 8 sampai 18 mewakili penurunan tegangan, maksudnya apabila terjadi penurunan tagangan pada sisi sekunder, maka tapping digeser ke titik 8 hingga 18, sampai ditemukan titik yang sesuai atau yang paling tepat.
Pada sistem pemindahan posisi tapping pada On-Load TAP Changer adalah bertahap satu-satu langkah. Perubahan tegangan ditandai dengan pergeseran tapping sebanyak satu titik. Maka apabila penunjukkan tapping pada salah satu titik tertentu belum tepat, sensor akan meresponnya dan mengirimkan informasi ke pengendali, selanjutnya pengendali memberikan perintah agar posisi tapping digeser satu titik lagi, hal ini dilakukan hingga ditemukan titik yang sesuai atau yang paling tepat.
Dengan gambaran sistem perubahan tegangan tersebut, maka penulis menganalisanya dan menggolongkannya kedalam tiga kondisi, kondisi inilah nantinya yang akan mewakili keadaan-keadaan yang berlangsung atau terjadi pada suatu perubahan tegangan transformator tenaga, juga sekaligus mewakili keadaan yang dapat menyebabkan terjadinya perubahan posisi tapping pada transformator tenaga yang ada pada gardu induk Tello.
32
a. Kondisi I (normal)
Pada kondisi ini, posisi tapping berbeda pada titik 8 dan tegangan pada sisi sekunder adalah 20 KV, Jika sensor ( Potensial Transformator ) merasakan perubahan, apakah itu naik atau turun, selama belum melebihi batas toleransi, yaitu ±1,5 % dari tegangan acuan, dengan waktu tunda 2 detik, maka pengendali akan merasakannya sebagai kondisi normal yang tidak perlu ditanggapi dengan perubahan posisi tapping. Waktu tunda 2 detik. Sehingga tidak terjadi pergeseran atau perubahan posisi tapping TAP Changer.
b. Kondisi II (Over)
Kondisi II adalah kondisi dimana telah terjadi kenaikan tegangan pada sisi sekunder dan melebihi batas toleransi yang ditetapkan, yaitu :
Perubahan tegangan >1.5 % tegangan acuan.
Waktu tunda > 2 detik.
Kondisi ini akan menyebabkan perubahan posisi tapping dari TAP Changer, dimana penunjukan TAP Changer akan bergeser sebesar satu titik, dari titik 8 ke titik 7. Ini terjadi karena adanya sensor (potensial transformator) merasakan dan mengatur besarnya perubahan tegangan pada sisi sekunder.
Jika TAP changer telah berubah posisi, dalam hal ini telah berubah dari titik normal (8) sampai titik 7, ternyata tegangan pada sisi sekunder belum mencapai nilai tegangan yang diinginkan, maka kondisi ini akan dirasakan oleh sensor, kemudian sensor mengirimkan sinyal ke pengendali, selanjutnya pengendalilah yang akan membandingkan dan menghitung nilai besaran yang dikirimkan oleh sensor tadi. Apabila nilai hasil pengukuran dianggap besar, dalam hal ini telah melampaui batas toleransi yang ditentukan, maka pengendali akan mengeluarkan sinyal komando agar On Load TAP Changer bergeser satu titik. Begitu seterusnya prinsip kerja kendali TAP Changer ini.
Selalu ada feed back dari sistem, yang menjadi referensi untuk melakukan tindakan sampai ditemukan satu posisi yang betul-betul tepat.
c. Kondisi III (under)
Kondisi III adalah kondisi dimana telah terjadi penurunan tegangan pada sisi sekunder dan telah melampaui batasan yang ditetapkan, seperti yang telah dijelaskan pada kondisi 2 diatas. Kondisi ini akan menyebabkan perubahan posisi tapping dari OLTC dimana penunjukannya akan bergeser satu titik dari titik 8 (normal) ke titik 9. Hal ini terjadi karena sensor merasakan adanya perubahan tegangan pada sisi sekunder.
Apabila TAP Changer telah berubah posisi, yaitu dari titik 8 ke titik 9, dan ternyata tegangan pada sisi sekunder belum mencapai nilai yang diinginkan, maka besarnya kenaikan tegangan dari nilai yang semestinya (20 KV) akan dirasakan oleh sensor, lalu mengirimkan sinyal ke pengendali. Selanjutnya pengendali yang akan melakukan langkah membandingkan, menghitung dan melakukan koreksi terhadap nilai.
2. Deskripsi Kerja
TAP Changer yang digunakan transformator 2 pada gardu induk Tello menggunakan MR 30 tipe V didalam proses pengoperasiannya untuk menstabilkan tegangan sisi sekunder dari transformator tegangan 150/20 KV diturunkan tegangannya dengan transformator tegangan (PT) melalui proses induksi elektromagnetik menjadi 220 Volt, tegangan 220 Volt ini digunakan oleh pengedali untuk mengontrol motor penggerak, pengendali disetting untuk kondisi under voltage atau over voltage, maka pengendali akan memberikan perintah kepada kontaktor magnet untuk mengoperasikan motor penggerak yang akan mengubah posisi kedudukan Tap Changer yang berada pada kumparan primer sesuai dengan jumlah kumparan yang diinginkan untuk mengatasi rugi-rugi tagangan yang terjadi.
34
Motor penggerak didalam memutar posisi kedudukan pengubah TAP secara tahap demi tahap dengan menggunakan batang penggerak ini merupakan rangkaian mekanik yang menggerakkan saklar pengalihan (diverter switch) dan tap selector keduanya bekerja pada potensial tegangan tinggi.
Operasi perpindahan pengubah TAP secara berurutan dari posisi satu ke posisi lain dapat diuraikan dibawah ini.
Konsep pengoperasian TAP Changer tipe V seperti yang terlihat pada gambar berikut:
A B
R 1 2 3
A B
R 1 2 3
A B
R 1 2 3
A B
R 1 2 3
A B
R 1 2 3
A B
R 1
2 3
A B
R 1
2 3
(e) (f) (g)
(c) (d) (a) (b)
Gambar 4.2 cara kerja TAP Changer tipe V
Keadaan (a) adalah keadaan kerja normal, arus kembali (back ward current) mengalir melalui tahanan yang mempunyai TAP di tengah. Kedua bagian kumparan di kedua sisi TAP itu tergulung pada inti besi yang identik, sehingga fluks megnet bersamaan akan meniadakan pengaruh masing-masing, impedansi tahanan itu mendekati nol. Keadaan (b) arus berpindah kesuatu sisi, karna terbukanya saklar pengalih. Sementara itu pada (c) pemilih TAP maju ke TAP berikutnya dan pada (d) saklar pengalih menutup kembali, sekarang ada dua TAP
yang terhubung. Arus sirkulasi karena adanya beda tegangan antara kedua TAP yang terhubung. Arus sirkulasi karena adanya beda tegangan antara kedua TAP dibatasi oleh tahanan. Setelah itu terjadi keadaan (e) dan (f) dimana saklar pengalih dan pemilih TAP dari sisi yang lain bekerja; setelah semua berlangsung, maka selesailah proses perpindahan satu TAP (g).
Proses perpindahan ini, TAP memilih posisi kedudukan TAP sesuai dengan banyaknya kumparan/lilitan pada sisi kumparan primer, berikut ini merupakan contoh perubahan jumlah kumparan primer yang akan mempengaruhi besarnya perpindahan tapping.
Transformator dengan tegangan primer V1 = 440 Volt, V2 = 220 Volt lilitan dan kumparan sekunder N2 = 220 lilitan, sehingga kumparan primer adalah
V1/V2 = N1/N2 V2 = (N2/N1) x V1, Maka ;
N1 = (V1 x N2) / V2 N1 = (440 x 220) / 220 = 440
Dan dengan merubah banyaknya kumparan primer N1 dan V1 turun 380 V, namun tetap mendapatkan tegangan sekunder yang konstan yaitu V2 = 220 Volt dengan merubah tegangan sumber (primer), maka :
V2 = (N2/N1) x V1 Maka ;
N1 = (V1 x N2) / V2 = (380 x 220) / 220 = 380
36
Lihat tabel berikut ini :
Tabel 4.3 Perubahan Jumlah Kumparan Primer Yang Akan Mempengaruhi Basarnya Perpindahan Tapping
TAP V1 (volt) N1 (lilitan) V2 (Volt) N2 (lilitan)
1 440 440 220 220
2 420 420 220 220
3 400 400 220 220
4 380 380 220 220
5 360 360 220 220
6 340 340 220 220
7 320 320 220 220
8 300 300 220 220
Berdasarkan analisis tersebut diatas (tabel) bahwa penambahan ataupun pengurangan jumlah kumparan/lilitan transformator sisi primer maka akan mempengaruhi besarnya tegangan keluar/sekunder dan transformator.
Prinsip inilah yang akan digunakan oleh pengubah TAP berbeban dalam menstabilkan tegangan sekunder dari transformator 2 gardu induk Tello.
3. Analisa
Sebelum dilakukan pengujian maka terlebih dahulu table hasil pengamatan data pengoperasian dapat dilihat dibawah ini :
Table 4.4 Data Pengoperasiaan Oltc Gardu Induk Tello Transformator 2, 60mva 150/20 Kv Tanggal 31 Agustus 2016
Jam TAP
Tello 150 KV
Trafo 60 MVA ( 150/20 KV ) V1
Tegangan masuk pada sisi primer (KV)
V2
Tegangan keluar pada sisi sekunder (KV)
01.00 9 149 20,2
02.00 9 149 20,2
03.00 9 148 20,1
04.00 9 149 20,2
05.00 9 147 20,0
06.00 9 147 20,0
07.00 9 148 20,1
08.00 9 148 20,1
09.00 9 149 20,2
10.00 8 149 19,8
11.00 8 149 19,8
12.00 8 147 19,6
13.00 9 147 20,0
14.00 9 147 20,0
15.00 9 146 19,8
16.00 10 149 20,2
17.00 10 149 20,2
18.00 10 149 20,2
18.30 10 149 20,2
19.00 10 150 20,4
19.30 10 150 20,2
20.00 10 149 20,2
20.30 10 149 20,2
21.00 10 149 20,2
21.30 10 149 20,2
22.00 10 149 20,2
23.00 10 149 20,2
24.00 10 150 20,4
Berdasarkan tabel hasil pengamatan data pengoperasian Tap Changer pada Transformator 60 MVA 150/20 KV, tanggal 31 agustus 2011 diatas, maka penulis
38
mencoba menganalisa data Tap Changer untuk mendapatkan analisa data sebagai berikut :
Dengan mengambil data pada jam 16.00 pada tabel 4.4 diatas, sebagai contoh analisa data yaitu Menggunakan Tap 10 dari rasio posisi Tap Transformator 60 MVA 150/20 KV.
Diketahui :
➢ V1a = 145500 atau Tap = 10 Rasio Tegangan primer Transformator 60 MVA 150/20 KV ( lihat tabel 4.2 )
➢ V2a = 20000 V ( lihat tabel 4.2)Rasio Tegangan sekunder Transformator 60 MVA 150/20 KV
➢ V1b = 149 x 103 V = 149000 V ( lihat tabel 4.4 ) Tegangan masukan pada sisi primer
➢ V2b = 20,2 x 103 V = 20200 V ( lihat tabel 4.4 ) Tegangan keluaran pada sisi sekunder.
Solusi V1a / V1b = V2a / V2b V1a = V1b x V2a / V2b = 149000 x 20000 / 20200 = 147.524 V
Jadi, V1a seharusnya 147.525 V, maka posisi tap berada pada tap 9 ( Lihat Tabel 4.2 pada Tap 9 ) untuk mendapatkan tegangan 20.000 V pada keluaran sisi sekunder Transformator 60 MVA 150/20 KV. Begitu pula pada jam 17.00 sampai jam 24.00 harusnya menggunakan tap 9.
Selanjutnya dengan cara yang sama maka dapat dilihat pada tabel 4.5 hasil analisa data perhitungan sebagai berikut :
Tabel 4.5 Hasil Analisa Data Perhitungan
Jam TAP
Tello 150 KV
Trafo 60 MVA (150/20 KV) V1
Tegangan masuk pada sisi primer (KV)
V2
Tegangan keluar pada sisi sekunder (KV)
01:00 9 149 20,2
02:00 9 149 20,2
03:00 9 148 20,1
04:00 9 149 20,2
05:00 9 147 20,0
06:00 9 147 20,0
07:00 9 148 20,1
08:00 9 148 20,1
09:00 9 149 20,2
10:00 8 149 19,8
11:00 8 149 19,8
12:00 8 147 19,6
13:00 9 147 20,0
14:00 9 147 20,0
15:00 9 146 19,8
16:00 9 149 20
17:00 9 149 20
18:00 9 149 20
18:30 9 149 20
19:00 9 150 20,1
19:30 9 150 20,1
20:00 9 149 20
20:30 9 149 20
21:00 9 149 20
21:30 9 149 20
22:00 9 149 20
23:00 9 149 20
24:00 9 150 20,1
Dengan mengamati tabel 4.5 hasil analisa data perhitungan diatas, maka dapat dibuat grafik hubung antara tegangan keluaran pada sisi sekunder dengan waktu, juga posisi tap terhadap tegangan, hubungan tersebut ditunjukkan pada grafik berikut ini.
40 20.6
20.4 20.2 20.0 19.8 19.6 19.4 20.8
01.00 02.00 03.00 04.00 05.00 06.00 07.00 08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 18.30 19.00 20.00 20.30 21.00 21.30 22.00 23.00 24.00
19.30
19.0 19.2
V (KV)
V (KV)/t (jam)
t (jam)
V (KV)/t (jam)
Grafik. Hubungan Antara Tegangan (KV) Terhadap Waktu (jam)
41 9
8 7 6 5 4 3 10
20.2 20.2 20.1 20.2 20.0 20.0 20.1 20.1 20.2 19.8 19.8 19.6 20.0 20.0 19.8 20.2 20.2 20.1 20.2 20.4 20.1 20.2 20.2 20.2 20.1 20.1 20.4
20.2
1 2
TAP
TAP/V (KV)
V (KV)
V (KV)/t (jam)
Grafik. Hubungan Antara TAP Terhadap Tegangan (KV)
42
43
44
Pada grafik diatas dapat dilihat pada posisi/tap transformator dipengaruhi oleh pemakaian beban konsumen pada jam-jam tertentu, terutama pada jam beban puncak yaitu sekitar jam 16.00 dan titik tertinggi beban puncak pada jam 19.00, sehingga mempengaruhi pemakaian daya yang dikeluarkan. Dalam hal ini fungsi Tap Changer sangat penting dalam mengatur keluaran Tranformator 60 MVA 150/20 KV pada gardu Induk Tello yang tidak stabil karna pemakaian konsumen yang meningkat pada malam hari.
45 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan
Dalam pembahasan yang telah diuraikan pada bab IV, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut.
1. Hasil analisa data perhitungan terlihat perbedaan yang sangat menonjol pada posisi tap dengan V1 (tegangan masuk pada sisi primer) hal ini dimungkinkan adanya kesalahan pencatatan yang terjadi pada jam 16.00 sampai pada jam 24.00.
2. Pada jam-jam tertentu yaitu pada jam 16.00 sampai dengan 24.00 terjadi beban puncak dan titik tertinggi dari beban puncak pada jam 19.00 sehingga mempengaruhi pemakaian daya yang dikeluarkan pada sisi sekunder mencapai 20,2 KV sampai 20,4 KV dan posisi tap berada pada posisi 9 untuk menyesuaikan tegangan keluaran pada sisi sekunder yaitu 20 KV.
Disini peran tap changer sangat penting dalam menstabilkan keluaran pada sisi sekunder.
3. Tapping pada Tap Changer bekerja pada saat terjadi fluktuasi tegangan yang ada pada sisi primer untuk mempertahankan tegangan pada sisi sekunder yang cenderung konstan (20 KV).
4. Tap changer alat bantu utama dari sebuah transformator yang berfungsi untuk mendapatkan ratio yang efektif dengan cara mengurangi atau menambah jumlah belitan/winding primer atau sekunder.
5. Tap Changer sebagai media untuk mengatur nilai tegangan pada sisi keluaran sekunder.
46
B. Saran
Adapun saran yang dapat penulis berikan sehubungan dengan hal ini, adalah:
1. Didalam melaporkan hasil aktivitas pencatatan data pengukuran transformator pada gardu induk tello maka diharapkan untuk memperhatikan variabel-variebel yang dipakai didalam pengukuran yang diamati agar tidak terjadi kesalahan pencatatan.
2. Pada jam-jam beban puncuk harus lebih diprioritaskan pengawasan dan pencatatannya, karna pada jam beban puncak tegangan naik dan mempengaruhi keluaran pada sisi sekunder.
3. Perawatan berkala pada gardu induk tello secara keseluruhan mutlak dibutuhkan guna menunjang kualitas dari pelayanan tenaga listrik pada konsumen.
47
DAFTAR PUSTAKA
Gardu Induk Tello, Buku Petunjuk Transformator Tenaga, Buku Petunjuk Transformator Arus,
Gardu Induk Tello, Data Pengoprasian Tap Changer Transformator 60 MVA 150/20KV.
Kadir, Abdul, Transmisi Tenaga Listrik. Politeknik Negeri Ujung Pandang.
Kadir, Abdul, Transformator, Politeknik Negeri Ujung Pandang.
Zuhal, Ketenagalistrikan Indonesia; PT Ganeca Prima, 1985.
http://Electrical-Dunia, 2010 Transformator.
http://Forum Dunia Listrik, Forum Indeks, OLTC dan AVR.
http://Tanoto, Information Center, 2009, Transformator.
http://Soekadie’s Blog, Transformator.
www.iea.doe.gov; International Energy Outlook 2009 (May 27, 2009).
www.indexmundi.com; World Electricity – consumption (September 17, 2009).
