BAB IV
PERHITUNGAN SUSUT UMUR EKONOMIS
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
4.1 Ambient Temperature pada Gardu Beton Tanpa Exhaust Fan
Dalam studi mengenai analisis pengkondisian ambient temperature pada gardu beton terhadap susut umur ekonomis trafo khususnya pada gardu beton untuk mengetahui tingkat perbedaan suhu antara gardu beton yang dipasang exhaust fan dengan gardu yang tidak dipasang exhaust fan. Pengukuran suhu di dalam gardu beton ini dilakukan dengan menggunakan termometer ruangan yang rutin dilakukan saat inspeksi.
Dari data ambient temperature yang diperoleh bisa didapatkan besarnya suhu hot spot temperature dan nilai relatif umur trafo dengan menggunakan persamaan 3.1 dan persamaan 3.4, dengan contoh perhitungan pada gardu KLP yang dioperasikan dalam 1 hari (24 jam) dengan asumsi ambient temperature (a) konstan sebesar 41 0C adalah sebagai berikut :
c = a + b + wo c = 41 + 50 + (55-40)x1.1
c = 107.5 0C
Setelah diperoleh nilai hot spot temperature, dapat diperhitungkan nilai relatif umur trafo dengan menggunakan persamaan 3.4, sebagaimana perhitungan dibawah untuk gardu KLP yang dioperasikan 1 hari (24 jam) :
V = 10 (c-98)/19.93 V = 10 (107.5-98)/19.93 V = 3 p.u/hari
Maka besarnya nilai umur relatif trafo dalam 1 hari (24 jam) sebesar :
V = 3 p.u/hari x 24 jam = 72 jam/hari
Nilai relatif umur trafo sebesar 3 p.u/hari sama artinya dalam 1 hari atau 24 jam operasi sama dengan trafo beroperasi selama 72 jam operasi. Sebagaimana hasil perhitungan pada Tabel 4.1 dibawah untuk beberapa gardu beton yang belum dipasang exhaust fan.
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Nilai Umur Relatif pada Gardu Beton yang Belum Dipasang Exhaust Fan.
No Nama Gardu Ambient Temperature ( 0C ) Hot Spot Temperature ( 0C ) Nilai Umur Relatif (p.u/hari) 1 STMA 42 108.5 3.36 2 PLKB 42 108.5 3.36 3 KLP 41 107.5 3 4 TDSB 41 107.5 3 5 PTMA 41 107.5 3 6 BRGE 38 104.5 2.11 7 KKW 38 104.5 2.11
NB : Pengukuran Dilakukan Saat Temperatur Udara Luar 330c.
Dari tabel diatas terlihat bahwa ambient temperature pada gardu beton yang belum dipasang exhaust fan menunjukkan suhu yang sangat tinggi dan melebihi toleransi yang telah diatur dalam SPLN D3 002-1 2007 bahwa transformator distribusi 3 fase di desain untuk beroperasi pada temperature 300C dengan toleransi ambient temperature tidak boleh melebihi 400C.
Selain itu dari tabel 4.1 diatas juga terlihat bahwa hot spot
temperature dari gardu beton yang tidak dipasang exhaust fan
ditentukan pada SPLN D3 002-1 2007 yaitu sebesar 980C, dimana hal ini akan menyebabkan laju thermal ageing akan semakin cepat sehingga umur ekonomis trafo akan berkurang. Hal ini terlihat dari nilai umur relatif, sebagai contoh pada gardu STMA dengan ambient temperature dan hot
spot temperature masing-masing sebesar 420C dan 108.50C mempunyai nilai umur relatif sebesar 3.36 p.u/hari.
Secara praktis trafo memilki umur antara 30-50 tahun (Sumber:
Electric Power Transformer-Loading and Thermal Perfomance-Robert F.Tillman Jr) dan merujuk pada SPLN D3 002-1 2007 umur ekonomis
trafo pada kondisi normal (ambient dan hot spot temperature sebesar 300C dan 980C) adalah 40 tahun (kondisi nomor 4 pada Tabel 4.2). Namun pada kenyataanya, karena trafo beroperasi pada suhu diatas suhu normal yang diiizinkan, maka trafo akan mengalami penurunan umur.
Dari besarnya nilai ambient dan hot spot temperature dapat diperhitungkan nilai umur relatif serta umur ekonomis trafo dalam pengoperasiannya untuk masing-masing kondisi. Dalam hal ini Standart
Umur Ekonomis Trafo (N0) yang digunakan sesuai dengan SPLN D3
002-1 2007 yaitu 40 tahun operasi, dalam artian trafo beroperasi dalam 002-1 hari murni selama 24 jam atau V1 = 1 p.u/hari. Sebagai contoh perhitungan
kondisi nomor 5 pada tabel 4.2 untuk gardu dengan ambient temperature (a) sebesar 360C maka diperoleh nilai umur relatif (V2) sebesar 2 p.u/hari,
untuk perhitungan umur ekonomis trafo yang berada pada kondisi gardu seperti dimaksud dimana diketahui :
(a) = 360C
V2 = 2 p.u/hari = 48 jam/hari = 17520 jam/tahun
V1 = 1 p.u/hari = 24 jam/hari = 8760 jam/tahun
N1 = 40 tahun Maka : N2 = (V1 x N1 ) (4.1) V2 N2 = (8760 jam/tahun x 40 tahun ) 17520 jam/tahun N2 = 20 tahun
Seperti pada Tabel 4.2 dibawah ini menyatakan hubungan antara
ambient temperature terhadap nilai umur relatif dan umur ekonomis trafo.
Tabel 4.2 Hubungan Kondisi Ambient Temperature Terhadap Nilai Umur Relatif dan Umur Ekonomis Trafo pada Gardu Beton.
No Ambient Temperature ( 0C ) Hot spot Temperature ( 0C )
Nilai Umur Relatif (p.u/hari) Umur Ekonomis (tahun) 1 12 80 0.125 320 2 18 86 0.25 160 3 24 92 0.5 80 4 30 98 1 40 5 36 104 2 20
6 38 104.5 2.11 19 7 41 107.5 3 13 8 42 108.5 3.36 12 9 48 116 8 5 10 54 122 16 2.5 11 60 128 32 1.25 12 66 134 64 0.625 13 72 140 128 0.3
NB: Pada kondisi normal yaitu ambient temperature 300C dan hot spot
temperature 980C maka umur ekonomis trafo adalah 40 tahun.
Dari Tabel diatas terlihat bahwa setiap kenaikan suhu 6 0C, maka terjadi penyusutan umur ekonomis trafo menjadi setengah kalinya, dan begitu juga sebaliknya. Hal ini berlaku untuk temperatur hot spot
temperatura antara 80 0C - 140 0C sesuai persamaan Montsinger. Mengacu pada Tabel 4.2 dan persamaan Montsinger diatas maka dapat kita tentukan besarnya penyusutan umur ekonomis trafo, serta perkiraan umur operasi
4.2 Ambient Temperature pada Gardu Beton yang Dipasang Exhaust Fan
Di wilayah Unit Pelayanan Jaringan (UPJ) Tambun ada beberapa gardu beton yang dipasangan exhaust fan untuk mengkondisikan ambient
temperatura tidak terlalu tinggi di dalam gardu. Sebagai hasil contoh
dengan asumsi ambient temperature (a) konstan sebesar 34 0C adalah sebagai berikut :
c = a + b + wo c = 34 + 50 + (55-40)x1.1
c = 100.5 0C
Setelah diperoleh nilai hot spot temperature, dapat diperhitungkan nilai relatif umur trafo dengan menggunakan persamaan 3.4, sebagaimana perhitungan dibawah untuk gardu KRK yang dioperasikan 1 hari (24 jam):
V = 10 (c-98)/19.93 V = 10 (100.5-98)/19.93 V = 1.33 p.u/hari
Maka besarnya nilai umur relatif trafo dalam 1 hari (24 jam) sebesar :
V = 1.33 p.u/hari x 24 jam = 32 jam/hari
Nilai relatif umur trafo sebesar 1.33 p.u/hari sama artinya dalam 1 hari atau 24 jam operasi sama dengan trafo beroperasi selama 32 jam operasi. Sebagaimana hasil perhitungan pada Tabel 4.3 dibawah untuk beberapa gardu beton yang sudah dipasang exhaust fan.
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Nilai Umur Relatif pada Gardu Beton yang Sudah Dipasang Exhaust Fan
No Nama Gardu Ambient Temperature ( 0C ) Hot Spot Temperature ( 0C )
Nilai Umur Relatif (p.u/hari)
1 PTME 33.5 100 1,26
2 KRK 34 100.5 1.33
3 PMT 34 10.5 1.33
NB : Pengukuran Dilakukan Saat Temperatur Udara Luar 330c.
Dengan membandingkan Tabel 4.1 dan 4.3 diatas terlihat bahwa pada gardu beton yang telah dipasang exhaust fan mempunyai ambient temperature dan nilai susut umur yang lebih rendah dibandingkan dengan gardu beton tanpa
exhaust fan. Dengan kembali merujuk pada Standart Umur Ekonomis Trafo (N0)
yang digunakan sesuai dengan SPLN D3 002-1 2007 yaitu 40 tahun operasi, dalam artian trafo beroperasi dalam 1 hari murni selama 24 jam atau V1 = 1
p.u/hari, dapat diperoleh hasil perhitungan seperti pada Tabel 4.4 dibawah.
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Umur Ekonomis Trafo Gardu Beton yang Sudah Dipasang Exhaust Fan
No Nama Gardu Ambient Temperature ( 0C ) Nilai Umur Relatif (p.u/hari) Umur Ekonomis (Tahun) 1 PTME 33.5 1.26 31
2 KRK 34 1.33 30
3 PMT 34 1.33 30
Dari Tabel 4.1 - 4.4 maka dapat kita buat perbandingan seperti pada tabel 4.5 untuk gardu beton yang sudah dilakukan pemasangan
exhaust fan dengan yang belum dipasang exhaust fan yang ditinjau dari
beberapa aspek sebagai berikut:
Tabel 4.5. Perbandingan Gardu Beton yang Sudah dan Belum Dipasang Exhaust
Fan No Aspek Dengan exhaust fan Tanpa exhaust fan Persen Deviasi (%) 1 Ambient Temperature rata-rata (0C) 33.8 40 18.34 2
Hot Spot Temperature rata-rata (0C) 100 106.5 6.5
3 Nilai Umur Relatif rata-rata (V) 1.31 2.67 103.8
Berdasarkan Tabel 4.5 diatas dapat diperoleh beberapa informasi tentang benefit pemasangan exhaust fan pada gardu beton, keuntungan yang paling jelas terlihat pada pemasangan exhaust fan adalah suhu rata-rata di dalam gardu yang lebih rendah sehingga nilai umur relatifnya juga
lebih kecil, dengan perbedaan sebesar 103.8% dibanding gardu beton tanpa exhaust fan.
4.3 Analisis Benefit Pengkondisian Ambient Temperature pada Gardu
Beton Dengan Pemasangan Exhaust Fan
Pada analisis benefit pengkondisian ambient temperatura dengan pemasangan exhaust fan ini digunakan studi kasus perbandingan kondisi temperatur di dalam gardu PTME sebelum dan sesudah pemasangan
exhaust fan, dengan perbandingan kondisi sebagai berikut:
Tabel 4.6 Perbandingan Ambient Temperature Sebelum dan Sesudah Pemasangan
Exhaust Fan Nama Gardu Jam Operasi Durasi Operasi Temperatur ambient ( 0C ) Sebelum Pemasangan Exhaust Fan Sesudah Pemasangan Exhaust Fan PTME 10.00-20.00 10 Jam 40 33.5 20.00-10.00 14 Jam 34 30
Selanjutnya akan dihitung besarnya selisih umur ekonomis trafo 2 kondisi tersebut, yaitu sebelum dan sesudah pemasangan exhaust fan sebagai berikut :
a) Sebelum pemasangan exhaust fan
Temperatur hot spot pada masing-masing waktu dapat dihitung dengan persamaan 3.1 (dengan nilai kenaikan suhu belitan, kenaikan suhu atas minyak masing-masing adalah: 550C dan 500C).
10.00-20.00 (10 Jam Operasi) dengan ambient temperature 400
C
c = a + b + wo c = 40 + 50 + (55-40)x1.1
c = 106.5 0C
maka nilai relatif umur trafo yang dioperasikan per jam :
V1 = 10 ( c-98)/19.93 V1 = 10 (106.5-98)/19.93 V1 = 2,67 p.u/hari V1 = 2,67 p.u/hari : 24 jam/hari V1 = 0,11 p.u/jam
20.00-10.00 (14 Jam Operasi) dengan ambient temperature 340
C
c = a + b + wo c = 34 + 50 + (55-40)x1.1
maka nilai relatif umur trafo yang dioperasikan per jam : V2 = 10 ( c-98)/19.93 V2 = 10 (100.5-98)/19.93 V2 = 1,33 p.u/hari : 24 jam/hari V2 = 0.06 p.u/jam
Sehingga besarnya nilai umur relatif trafo dalam 1 hari (24 jam) sebesar :
V = (V1 x 10 jam) + (V2 x 14 jam)
V = ((0.11p.u/jam x 10 jam) + (0.06 p.u/jam x 14 jam)) p.u/hari V = (1.1+0.84) p.u/hari
V = 1,94 p.u/hari
V = 1,94 p.u/hari x 24 jam = 46.56 jam/hari
Sama dengan 16994,4 jam/tahun (estimasi 1 tahun = 365 hari) Dengan merujuk pada Standar PLN D3 002-1 2007 yaitu 40 tahun operasi (trafo beroperasi dalam 1 hari murni selama 24 jam atau V1 = 1 p.u/hari) umur ekonomis trafo dapat dihitung sebagai berikut :
N2 = (V1 x N1 )
V2
N2 = (8760 jam/tahun x 40 tahun )
16994,4 jam/tahun
Dengan menggunakan hubungan Montsinger didapatkan bahwa umur ekonomis trafo pada kondisi belum dipasang exhaust fan adalah 20,6 tahun dengan susut umur ekonomis sebesar 19,4 tahun jika dibandingkan dengan Standar PLN D3 002-1 2007 yaitu 40 tahun operasi (trafo beroperasi dalam 1 hari murni selama 24 jam atau V1 =
1 p.u/hari).
b) Sesudah pemasangan exhaust fan
Temperatur hot spot pada masing-masing waktu dapat dihitung dengan persamaan 3.1 (dengan nilai kenaikan suhu belitan, kenaikan suhu atas minyak masing-masing adalah: 550C dan 500C).
10.00-20.00 (10 Jam Operasi) dengan ambient temperature 340
C
c = a + b + wo c = 34 + 50 + (55-40)x1.1
c = 100.5 0C
maka nilai relatif umur trafo yang dioperasikan per jam :
V1 = 10 ( c-98)/19.93 V1 = 10 (100.5-98)/19.93 V1 = 1,33 p.u/hari V1 = 1,33 p.u/hari : 24 jam/hari V1 = 0,06 p.u/jam
20.00-10.00 (14 Jam Operasi) dengan ambient temperature 300
C
c = a + b + wo c = 30+ 50 + (55-40)x1.1
c = 96.5 0C
maka nilai relatif umur trafo yang dioperasikan per jam :
V2 = 10 (
c-98)/19.93
V2 = 10 (96.5-98)/19.93
V2 = 0,84 p.u/hari : 24 jam/hari V2 = 0.035 p.u/jam
Sehingga besarnya nilai umur relatif trafo dalam 1 hari (24 jam) sebesar :
V = (V1 x 10 jam) + (V2 x 14 jam)
V = ((0.06p.u/jam x 10 jam) + (0,035 p.u/jam x 14 jam)) p.u/hari V = (0,6+0,49) p.u/hari
V = 1,09 p.u/hari
V = 1,09 p.u/hari x 24 jam = 26,16 jam/hari
Sama dengan 9548,4 jam/tahun (estimasi 1 tahun = 365 hari) Selanjutnya dengan merujuk pada Standar PLN D3 002-1 2007 yaitu 40 tahun operasi (trafo beroperasi dalam 1 hari murni selama 24 jam atau V1 = 1 p.u/hari) umur ekonomis trafo dapat
N2 = (V1 x N1 )
V2
N2 = (8760 jam/tahun x 40 tahun )
9548,4 jam/tahun
N2 = 36,6 tahun
Dengan menggunakan hubungan Montsinger didapatkan bahwa umur ekonomis trafo pada kondisi belum dipasang exhaust fan adalah 20 tahun dengan susut umur ekonomis sebesar 20 tahun jika dibandingkan dengan Standar PLN D3 002-1 2007 yaitu 40 tahun operasi (trafo beroperasi dalam 1 hari murni selama 24 jam atau V1 =
1 p.u/hari).
Dengan demikian apabila dibandingkan selisih umur ekonomis trafo antara gardu beton yang dipasang exhaust fan dengan gardu yang tidak dipasang exhaust fan adalah 15 tahun atau dengan kata lain terjadi deviasi sebesar 40,98 %.
4.3 Cara Pemasangan Exhaust Fan pada Gardu Beton
Di dalam pemasangan exhaust fan kita perlu memperhatikan beberapa hal, yaitu:
1. Exhaust fan dipasang pada level yang tinggi pada gardu (bagian atas).
2. Intake Grill ventilasi dibuat pada level yang rendah pada gardu yang berseberangan dengan posisi Exhaust Fan.
4. Pasang pengahalang seperti kawat strimin pada bagian luar exhaust fan dan intake grill ventilasi dengan tujuan agar terhindar dari binatang yang masuk ke dalam gardu (contoh: tikus, burung, ular).
