Makalah Seminar Kerja Praktek
ON LOAD TAP-CHANGING PADA FURNACE TRANSFORMATOR
Oleh: Radiktyo Nindyo S (L2F 005 572)Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
Abstrak
Salah satu peralatan yang termasuk di dalam transformator distribusi 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.
Pada dasarnya kegunaan dari proses tap-changing transformator ini adalah untuk mendapatkan tegangan yang diinginkan ketika terjadi fluktuasi tegangan yang tidak diinginkan. Masing-masing tap mempunyai jumlah lilitan yang berbeda antara tap yang satu dengan tap yang lainnya. Pada umumnya sisi tegangan atau kumparan yang ditap-changing adalah salah satu dari sisi tegangan tinggi atau sisi tegangan tendahnya. Semua Transformator Elektric Arc Furnace di Billet Steel Plant PT. Krakatau Steel menggunakan tap-changing pada sisi tegangan rendah.
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kerja praktek merupakan sarana bagi para mahasiswa untuk merealisasikan konsep link and match antara dunia pendidikan dan dunia kerja. Dengan adanya kerja praktek ini mahasiswa diharapkan dapat mempraktekkan atau menerapkan teori yang diperoleh dari perkuliahan di industri atau instansi terkait. Dengan demikian mahasiswa tidak hanya memiliki pengetahuan secara teoritis tetapi juga mendapatkan bekal ketrampilan dan etos kerja yang sesuai dengan tuntutan dunia kerja.
Sejak era globalisasi digelar, kompetisi menjadi ajang yang harus dihadapi oleh perusahaan-perusahan dalam bidang manapun. Masing-masing perusahaan memperebutkan perhatian pelanggan dengan memberikan kualitas pelayanan dan produk yang terbaik .
Inovasi merupakan salah satu faktor yang dapat dijadikan sebagai nilai lebih sebuah perusahaan. Dengan didukungnya inovasi-inovasi yang selalu ada setiap saat maka persaingan akan sedikit lebih ringan karena kualitas perusahaan berada setingkat lebih tinggi daripada perusahaan lain.
Sebagai negara yang berkembang indonesia berusaha memajukan sektor industrinya untuk dapat bersaing dengan negara lainnya, terutama industri logam seperti industri baja yang saat ini sangat berkembang pesat, salah satunya adalah PT. KRAKATAU STEEL yang merupakan industri baja terpadu yang pertama berkembang dan berkualitas di
Indonesia bahkan merupakan salah satu BUMN dalam pengolahan baja terbesar di kawasan Asia Tenggara.Oleh karena itu PT. KRAKATAU STEEL merupakan tempat yang tepat bagi mahasiswa untuk bisa mengaplikasikan ilmu teori yang didapat di kuliah sesuai dengan tantangan yang dihadapi perusahaan saat ini. Seiring dengan berjalanya waktu, PT. KRAKATAU STEEL terus berupaya untuk meningkatkan usahanya supaya dapat memuaskan konsumen, baik dari segi kuantitas, kualitas, harga maupun pengolahan lingkungan yang terencana. Oleh karena itu, PT. KRAKATAU STEEL Cilegon telah menerapkan ISO sebagai landasan dasar kualitas international. Sehingga produk yang dihasilkan perusahaan tidak kalah dengan produk impor.
1.2 Tujuan
Tujuan dari Kerja Praktek di PT. Krakatau Steel Cilegon adalah :
1. Mempelajari cara-cara membuat baja.. 2. Mempelajari peralatan (OLTC), cara
kerja dan fungsi dari infrastruktur OLTC
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah yang diambil oleh penulis pada penulisan laporan kerja praktek ini adalah
1. On Load Tap Changer pada furnace
transformator.
2. Komponen transformator selain OLTC tidak dibahas secara mendetail.
3. Perawatan media isolasi furnace transformator.
4. Sistem kelistrikan yang berhubungan dengan sistem transformator tersebut tidak dibahas.
II. DASAR TEORI
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika.
Pada kumparan primer mengalir arus bolak-balik yang membangkitkan fluks medan berubah setiap saat, sehingga padanya terjadi tegangan induksi yang seringkali di simbolkan sebagai (Ep). Fluks magnet dari kumparan primer akan mengenai kumparan sekunder juga sehingga pada sisi kumparan sekunder akan muncul juga tegangan induksi yang disimbolkan sebagai (Es). Jika rangkaian sekunder disambungkan dengan beban maka padanya akan mengalirkan arus yang akan menimbulkan fluks magnet juga. Gabungan fluks dari sisi primer dan sekunder ini dikenal sebagai fluks bersama.
2.1 Bagian-Bagian Transformator
Suatu transformator terdiri atas beberapa bagian yang mempunyai fungsi masing-masing:
2.1.1 Inti Besi
Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, 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 “Eddy Current”.
2.1.2 Kumparan Transformator
Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain. Umumnya pada trafo terdapat kumparan primer dan sekunder. Bila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluksi yang menginduksikan tegangan, bila pada
rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada kumparan ini. Jadi kumparan sebagai alat transformasi tegangan dan arus.
2.1.3 Minyak Transformator
Sebagian
besar
trafo
daya
kumparan-kumparan dan intinya direndam
dalam minyak-trafo, terutama trafo-trafo
daya yang berkapasitas besar, karena
minyak trafo mempunyai sifat sebagai
media pemindah panas (sirkulasi) dan
bersifat pula sebagai isolasi (daya tegangan
tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai
media pendingin dan isolasi.
2.1.4 Bushing
Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah bushing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki trafo.
2.1.5 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 di dalam trafo, maka untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebihan tersebut trafo perlu dilengkapi dengan sistem pendingin untuk menyalurkan panas keluar trafo. Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa: udara/gas, minyak dan air.
2.1.6 Tap Changer
Tap Changer adalah perubah perbandingan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder sesuai yang diinginkan dari tegangan jaringan/primer yang berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load), tergantung jenisnya.
2.1.7 Alat Pernapasan
Karena pengaruh naik turunnya
beban trafo maupun suhu udara luar, maka suhu minyakpun akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari dalamtangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki. Kedua proses di atas disebut pernapasan trafo.
2.2 Jenis-jenis Transformator
Secara umum transformator dapat dibedakan berdasarkan lilitan dan fungsinya. 2.2.1 Berdasarkan Lilitannya
Berdasarkan lilitannya dibedakan atas a. Trafo 1 Belitan
Lilitan primer merupakan bagian dari lilitan sekunder atau sebaliknya. Trafo 1 belitan ini lebih dikenal dengan autotrafo. b. Trafo 2 Belitan
Sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah masing-masing berdiri sendiri.
c. Trafo 3 Belitan
Mempunyai belitan primer, sekunder, tersier masing-masing berdiri sendiri pada tegangan yang berbeda-beda.
2.2.2 Berdasarkan Fungsinya a. Trafo Daya
Digunakan sebagai pemasok daya dengan fungsi menaikkan dan menurunkan tegangan listrik.
b. Trafo Distribusi
Pada dasarnya sama dengan trafo daya bedanya sisi tegangan rendah pada trafo daya lebih tinggi bila dibandingkan sisi tegangan tinggi trafo distribusi.
c. Trafo Ukur
Digunakan untuk pengukuran arus atau tegangan listrik. Dibedakan menjadi trafo arus untuk mengukur arus dan trafo tegangan untuk mengukur tegangan.
d. Trafo Elektronik
Prinsipnya sama seperti trafo daya tapi kapasitas dayanya relatif kecil digunakan dalam rangkaian elektronik.
2.3 Sistem Pendinginan Transformator Pembebanan pada transformator akan menyebabkan terjadinya panas pada tranformator. Hal ini harus dibatasi. Untuk menekan dan mengurangi panas yang timbul pada transformator diperlukan pendinginan transformator.
Untuk mencegah memburuknya material isolasi dan minyak didalam transformator.Pendinginan yang cukup dari
kumparan dan inti harus diperhatikan. Transformator dibawah 200kVA dapat langsung didinginkan oleh aliran alami dari udara sekitar. Untuk transformator yang lebih besar juga dibuat dengan prinsip yang sama tetapi dibutuhkan sirkulasi dari air dingin untuk pendinginannya.
Macam-macam jenis pendinginan pada transformator antara lain adalah
a. AN (Air Natural Cooling)
Menggunakan sistem pendinginan alam oleh sirkulasi udara sekitarnya.
b. AB (Air Blast Cooling)
Menggunakan sistem pendinginan oleh udara langsung yang dihasilkan kipas angin. c. ON (Oil Immerset Natural Cooling)
Menggunakan sistem pendinginan dengan menggunakan minyak yang disertai pendinginan alam oleh sirkulasi udara sekitar. d. OB(Oil Blast Cooling)
Menggunakan sistem pendinginan dengan menggunakan minyak yang disertai pendinginan alam oleh sirkulasi udara sekitar yang dilengkapi dengan hembusan udara dari kipas angin yang dipasang pada dinding tangki.
e.OFN (Oil Forced Circulation of Air Natural Cooling)
Menggunakan sistem pendinginan alam oleh sirkulasi udara sekitarnya yang dilengkapi sirkulasi minyak melalui radiator dengan menggunakan pompa tetapi tidak memakai kipas angin.
f. OFB (Oil Forced and Air Blast Cooling) Menggunakan sistem pendinginan alam oleh sirkulasi udara sekitarnya yang dilengkapi sirkulasi minyak melalui radiator dengan menggunakan pompa yang dilengkapi dengan hembusan udara dari kipas angin. g. OW(Oil and Water Cooling)
Menggunakan sistem pendingin oli dan air tanpa memakai kipas angin.
2.4 Perawatan Oli Sebagai Media Isolasi Transformator merupakan aset yang bernilai tinggi. Kerusakan pada transformator menyebabkan banyak kerugian baik dari sisi peralatan yang disupply maupun biaya perbaikan transformator itu sendiri. Maka sebelum terjadi kerusakan sebaiknya berusaha untuk melindungi/mengisolasi bagian-bagian transformator tersebut dari hal-hal yang tidak diinginkan.
Oli merupakan bahan isolasi yang paling banyak digunakan sebagai media isolasi transformator. Setelah beberapa kurun waktu tertentu,kualitas oli berubah baik sifat fisisnya (seperti timbulnya endapan) maupun sifat nonfisisnya (seperti viskositas dan warna cairannya).Perubahan diatas tentunya menimbulkan ketidaksempurnaan fungsi sebagai media isolasi transformator. Maka diperlukan usaha untuk mengembalikan kualitas oli tersebut tanpa harus membeli oli yang baru yaitu dengan cara reklamasi dan filtrasi.
III.
ON LOAD TAP-CHANGING
3.1 Definisi On Load Tap-ChangingOn load tap-changing transformator adalah suatu cara 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 didesign untuk mengubah posisi tap secara otomatis ketika tegangan pada sisi sekunder berada diatas atau dibawah level yang diinginkan.
Pada dasarnya kegunaan dari proses tap-changing transformator ini adalah untuk mendapatkan tegangan yang diinginkan ketika adanya fluktuasi tegangan yang tidak diinginkan.
Gambaran sederhana tentang kegunaan tap-changing adalah sebagai berikut: “ Pada proses peleburan baja di billet steel plant,tegangan atau arus yang diperlukan untuk melebur baja tidak hanya menggunakan satu range tegangan atau arus tetapi menggunakan beberapa range dari tegangan atau arus. Untuk mempermudah proses perpindahan dari satu range tegangan ke range tegangan yang lain diperlukan perubahan tap.”
Motor Drive hanya beroperasi pada posisi tap changer 1-13 atau 15-27. Posisi 14 diblok. Susunan Dd0 dan Yd11 tidak dapat digunakan bersamaan. Pada tap 1-13 mempunyai susunan vektor group Yd11 dan pada tap 15-27 mempunyai susunan vektor group Dd0. Transformator tidak dapat digunakan tanpa dipasang peralatan pendingin.
Pada transformator electric arc furnace di Billet Steel Plant PT. Krakatau Steel hampir keseluruhannya memakai susunan Dd0. Hal ini dikarenakan jaringan listrik dari PT. Krakatau Daya Listrik mempunyai susunan delta dan pada sisi tegangan rendah transformator dihubungkan dengan elektroda. Dimana tiap elektroda akan menghasilkan busur api kearah elektroda lain dengan melewati impedansi (Z) tertentu yang terbentuk dari jarak antara elektroda dengan scrap dan sponge. Dengan adanya impedansi (Z) tersebut maka ketiga elektroda tersebut akan membentuk rangkaian listrik dengan hubungan delta.
3.2 Prinsip Kerja Tap Changer
Dalam proses tap-changing tersebut, bagian dari transformator yang paling berperan adalah tap-changer. Tap-changer terdiri dari motor drive dan selector switch. Namun untuk transformator yang bertegangan lebih tinggi, suatu tap-changer mempunyai susunan yang berbeda yaitu motor drive,tap selector, dan diverter switch. Selektor switch Gambar 1 Tipe I Diverter switch Tap selektor Gambar 2 Tipe II
Pada gambar 1 merupakan tap-changer dengan selector switch dan gambar 2 merupakan tap-changer dengan tap selector dan diverter switch. Perbedaan dari keduanya adalah konstruksi letak dari tap selektornya. Dimana pada jenis pertama letak tap selektornya menyatu didalam selector switch sedangkan pada jenis yang kedua letak tap selektornya berada dibawah diverter switch. Namun pada kedua jenis ini konstruksi tap selector dengan selector atau diverter switchnya masih satu poros.
Pada dasarnya sebuah tap-changer terdiri dari beberapa komponen besar antara lain:
3.2.1 Motor Drive
Tap-changer dioperasikan oleh sebuah motor drive yang dipasang diluar transformator. Dalam motor drive tersedia semua yang diperlukan dalam tap-changer. Kontrol dari motor drive menggunakan prinsip tahap demi tahap seperti pengoperasian penggantian posisi tap transformator.
Bagian-bagian dari motor drive antara lain:
Wadah Pelindung Swing Frame Hand Crank Panel Indikasi Tap Lampu
Gear Transmisi Gear Kontrol Terminal Kontak
Gambar 3 Penampang Motor Drive
3.2.2 Tap Selektor
Merupakan bagian yang dapat bergerak pada posisi tap yang diinginkan. Bagian ini adalah bagian yang paling rentan rusak dibandingkan bagian yang lain. Letak dari tap selector ada yang didalam diverter switch dan ada pula yang letaknya diluar tepat dibawah diverter switch.
3.2.3 Diverter Switch
Pada umumnya diverter switch berbentuk tabung. Dalam tabung tersebut berisi lembaran resistor dan minyak. Bagian ini merupakan penghubung antara tap selector dengan kumparan-kumparan pada transformator karena bagian ini terhubung dengan lubang-lubang dimana kumparan transformator melekat dengan rasio lilitan kumparan yang berbeda.
3.2.4 Selektor Switch
Bagian ini merupakan tap selector yang bergabung didalam diverter switch sehingga membentuk satu kesatuan. Design ini biasanya digunakan untuk tegangan step maksimum(rated) dibawah 2000V. Sedangkan untuk design tap-selektor-diverter switch digunakan pada tegangan step maksimum(rated) antara 2000V – 5000V.
Di Billet Steel Plant PT. Krakatau Steel, kontrol dari tap-changer tidak hanya dari motor drive transformator tetapi juga ada kontrol panel dari dalam masing-masing dapur. Ketika kontrol panel dalam dapur dioperasikan maka motor drive yang melekat pada dinding transformator juga beroperasi mengikuti pengoperasian tap-changer dari dapur. Setelah motor drive bekerja menyebabkan gear-gear pada tap-charger berputar. Putaran dari gear-gear tersebut menyebabkan tap selektor berputar. Enam putaran pada motor drive sebanding dengan satu step perpindahan pada tap selektor. Kemudian diverter switch menghubungkan ujung-ujung kumparan transformator yang dipilih oleh tap selektor.
3. 3
Perawatan Tap Changer
3.3.1 Motor DriveBagian ini merupakan bagian yang jarang mengalami kerusakan. Contoh kerusakan pada bagian ini adalah pada ketidaktelitian indikator-indikator pada panel dan ketidaksesuaian kontrol panel dengan
kontrol dari dapur EAF. Perawatan pada bagian ini kebanyakan hanya sekedar test-test apakah indikator pada panel masih bekerja dengan baik. Penutup/wadah motor drive harus diperhatikan. Pemutar manual tap-changer, pengunci wadah, pertukaran udara dalam wadah, lampu indikator, terminal koneksi, dan yang lainnya perlu dicek apakah masih layak untuk digunakan.
3.3.2 Tap Selektor
Bagian ini merupakan bagian yang paling sering rusak jika dibandingkan dengan motor drive dan diverter switch. Contoh kerusakan pada tap selektor adalah tap selektor berhenti tidak tepat pada tap yang dituju atau tap selektor macet tidak bisa digerakkan. Cara untuk mengatasi hal tersebut dengan memutar tap changer secara manual. Perawatan pada bagian ini hanya sekedar mengecek apakah pergeseran dari tap selektor masih lancar dan mengecek ujung dari tap selektor apakah masih layak. Apabila tap selektor sudah digunakan lebih dari 1500 kontak maka harus diservice atau diganti.
3.3.3 Diverter Switch
Bagian ini merupakan bagian yang jarang mengalami kerusakan tetapi mempunyai umur penggunaan. Contoh kerusakan pada bagian ini adalah berkurangnya dielektrik strenght dari minyak/ oli yang ada didalam diverter switch. Hal lain yang mungkin adalah kerusakan resistor pada diverter switch. Penanganan dari hal tersebut adalah mengganti oli maupun resistor dalam diverter switch. Perawatan bagian ini antara lain pengecekan kekuatan dielektrik strenght dari minyak /oli. Apabila sudah 45000 kontak,diverter switch harus diganti.
IV.
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat ditarik dari
uraian di atas adalah:
1. Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet.
2. Pembebanan pada transformator akan menyebabkan terjadinya panas pada transformator. Untuk menekan dan mengurangi panas yang timbul pada transformator diperlukan pendinginan transformator.
3.
On load tap-changing transformator adalah suatu cara yang digunakan untuk mengubah rasio antara sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah agar diperoleh tegangan atau arus yang diinginkan.4. Dalam proses tap-changing tersebut, bagian dari transformator yang paling berperan adalah tap-changer. Tap-changer terdiri dari motor drive dan selector switch. Namun untuk transformator yang bertegangan lebih tinggi, suatu tap-changer terdiri dari motor drive,tap selector, dan diverter switch.
4.2
Saran
Berdasarkan hasil kerja praktek di
PT. Krakatau Steel Cilegon, penyusunmemberikan saran sebagai berikut:
1. Perlunya diadakan kunjungan ke sebuah pembangkit atau pabrik agar mahasiswa tahu peralatan listrik contohnya transformator, tidak sesederhana seperti apa yang didapat sewaktu kuliah.
2. Perlunya perawatan peralatan-peralatan listrik agar umur peralatan-peralatan tersebut lebih lama.
3. Perlunya pengecekan studi kelayakan terhadap suatu peralatan listrik secara berkala agar tidak menimbulkan kecelakaan kerja.
DAFTAR PUSTAKA
1. Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Gramedia Jakarta,1991.
2. Myers, A Guide To Transformator Maintenance, S.D. Myers Inc. Akron Ohio,1986.
3.
Manual
book
Tap
Changer
Maschinenfabrik Reinhausen,2001.
BIODATA
RADIKTYO N S (L2F005572) . Lahir di Surakarta. Menempuh pendidikan di TK BAKTI KARANGANYAR, SD Negeri 2 KARANGANYAR, SLTP Negeri 1 KARANGANYAR, SMAN 1 SURAKARTA dan sekarang tercatat sebagai Mahasiswa Teknik Elektro UNDIP, Angkatan 2005, Konsentrasi KETENAGAAN. Telah melaksanakan Kerja Praktek di PT. KRAKATAU STEEL CILEGON BANTEN
Menyetujui Dosen Pembimbing
