CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY Any use of this material without specific permission of Pertamina is strictly prohibited

(1)

CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY

Any use of this material without specific permission of Pertamina is strictly prohibited

Trafo Tenaga

Balikpapan, Juli 2013

(2)

1 1

1. Prinsip Dasar Trafo

2. Bagian-bagian Trafo

3. Relay Proteksi Trafo

4. Konstruksi Trafo

5. Macam-macam Jenis Trafo

6. Penyebab Gangguan Trafo

7. Pengujian Trafo

8. Pemeliharaan Trafo

9. Daftar Pustaka

(3)

2 2 2

(4)

3 3

Trafo merupakan suatu alat magneto elektrik yang andal dan efisien untuk mengubah tegangan arus bolak balik dari suatu tingkat ke tingkat yang lain.

Trafo tenaga adalah peralatan listrik yang berfungsi sebagai pengkonversi daya listrik dari suatu nilai menjadi nilai yang lainnya

Trafo adalah alat yang digunakan untuk memindahkan energi listrik arus bolak-balik dari satu rangkaian ke rangkaian yang lain dengan prinsip kopel magnetik. Tegangan yang dihasilkan dapat lebih besar atau lebih kecil dengan frekuensi yang sama

(5)

4 4

Hukum utama trafo adalah Hukum Induksi Faraday, suatu gaya listrik melalui garis lengkung yang tertutup, adalah berbanding lurus dengan perubahan persatuan waktu dari pada arus induksi atau flux yang dilingkari oleh garis lengkung tsb.

(6)

5 5

Hukum Lorenz, apabila arus listrik bolak balik mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet, dan apabila magnet tersebut dikelilingi suatu belitan maka pada kefua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan

(7)

6 6

…. dan apabila magnet tersebut dikelilingi suatu belitan maka pada kefua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan

(8)

7 7

…. dan apabila magnet tersebut dikelilingi suatu belitan maka pada kefua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan

(9)

8 8

E₁ = E_p = EMF (GGL) atau tegangan induksi yang dibangkitkan oleh belitan primer:

E₁=E_p=4,44 x f x N_p x ø_mm x 10-8 _volt

E1 = Tegangan Primer E2 = Tegangan Sekunder N1 = Belitan Primer

N2 = Belitan Sekunder I1 = Arus Primer

(10)

9 9

Keterangan rumus

N₁ = N_p = banyaknya lilitan primer

N₂ = N_s = banyaknya lilitan sekunder

Ø_mm = Fluks maksimum dalam besaran Maxwell

Ø_{mv =}Fluks maksimum dalam besaran Weber

f = frekuensi arus dan tegangan sistem

V₁ = V_p = tegangan sumber yang masuk di primer

(11)

10 10

Fluks maksimum dalam besaran Maxwell dan Fluks maksimum dalam besaran Weber akan mengikuti persamaan berikut:

ø_mm = ø_mv = B_m x A

dengan:

B_m = Kerapatan Fluks maksimum

A = Luas Penampang dari inti dalam m2

Pada Transformator ideal

V₁= E₁= V_p= E_p

(12)

11 11₁ 1

(13)

12 12

A. Bagian Utama

1. Inti Besi

2. Kumparan Trafo 3. Minyak Trafo 4. Bushing

5. Tangki konservator

B. Peralatan Bantu

1. Pendingin 2. Tap Changer 3. Alat Pernapasan 4. Indikator indikator

C. Peralatan Proteksi

1. Rele Bucholtz

2. Pengaman Tekanan Lebih 3. Rele Sudden Pressure 4. Rele Pengaman Tanki

D. Peralatan Tambahan

(14)

13 13

Inti Besi

• Berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi yang di timbulkan oleh arus

listrik yang melalui kumparan.

• Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk

(15)

14 14

Kumparan Trafo

• Adalah beberapa lilitan kawat berisolasi yang membentuk suatu kumparan.

• Terdiri dari kumparan primer dan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti

besi maupun terhadap antar kumparan dengan isolasi padat seperti karton, pertinak dll.

(16)

15 15

Minyak Trafo

• Adalah bahan isolasi cair yang dipergunakan sebagai isolasi dan pendingin

• Sebagai pendingin harus mampu meredam panas yang ditimbulkan

• Sebagai bahan isolasi harus memiliki kemampuan untuk menahan tegangan

(17)

16 16

Syarat minyak trafo yang baik

• Kekuatan isolasi tinggi

• Penyalur panas yang baik dan berat jenis kecil, sehingga partikel-partikel dalam

minyak dapat mengendap dengan cepat.

• Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan punya kemampuan

pendinginan lebih baik

• Titik nyala tinggi, tidak mudah menguap

• Tidak merusak bahan isolasi padat

• Sifat kimia stabil

Minyak Trafo

• Dalam penggunaannya minyak trafo dipakai untuk merendam trafo baik

kumparan maupun intinya, karena minyak trafo ini berfungsi sebagai media

pemindah panas dan (disirkulasi) dan bersifat pula sebagai isolasi (daya

(18)

17 17

Bushing Trafo

• Adalah sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolasi

• Pada bushing dilengkapi dengan fasilitas untuk pengujian kondisi bushing

yang sering disebut center tap

(19)

18 18

Tangki Konservator Trafo

• Berfungsi untuk menampung minyak cadangan dan uap/udara akibat

pemanasan trafo karena arus beban.

• Untuk menjaga agar minyak tidak terkontaminasi dengan air, ujung masuk

saluran udara melalui saluran pelepasan dan masuknya udra di lengkapi dengan media penyerap air

• Diantara tangki dan trafo dipasangkan rele bucholz yang akan menyerap gas

(20)

19 19

Peralatan Bantu Pendinginan Trafo

• Untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebihan perlu di lengkapi dengan

alat atau sistem pendingin untuk menyalurkan panas keluar trafo

• Pendinginan secara alamiah trafo dilengkapi dengan sirip-sirip (radiator)

• Media pendingin dapat berupa udara / gas, minyak dan air

• Untuk mempercepat pendinginan dapat juga dilengkapi dengan pompa

(21)

20 20

Peralatan Bantu Pendinginan Trafo

(22)

21 21

Tap Changer ( On Load Tap Changer )

• Adalah alat untuk mengatur tegangan agar selalu pada kondisi yang

diinginkan, konstan dan kontinue pada saat terjadi perubahan tegangan pada sisi input.

• Disebut juga sebagai sadapan pengatur tegangan tanpa terjadi pemutusan

beban atau disebut On Load Tap Changer (OLTC)

• Umumnya OLTC tersambung pada sisi primer dan jumlahnya tergantung

(23)

22 22

Alat Pernapasan (Dehydrating Breather)

• Sebagai media penghisab kelembaban udara yang masuk ke tanki

konservator

• Biasanya digunakan silicagel

• Sebagai alat pernapasan trafo, untuk mengeluarkan gas / udara dan

(24)

23 23

Indikator-indikator

• Alat ini berfungsi untuk mengukur tingkat panas dari trafo baik panasnya

kumparan primer dan sekunder juga minyak.

• Beberapa thermoneter dikombinasikan dengan panas dari resistor khusus

yang tersambung dengan transformator arus yang terpasang pada salah satu fasa (fasa tengah) dengan demikian penunjukan adalah relatif terhadap kebenaran dari panas yang terjadi

(25)

24 24

Indikator-indikator

• Alat ini berfungsi untuk menunjukkan tinggi permukaan minyak yang ada

pada konservator.

• Penunjukan langsung dengan cara memasang gelas penduga pada salah

(26)

25 25

Peralatan Proteksi Internal

• Untuk mengamankan gangguan trafo seperti ; arching, partial discharge,

over heating yang umumnya menghasilkan gas.

• Gas gas tersebut dikumpulkan pada ruang rele dan akan mengerjakan kontak

kontak alarm Rele Bucholz

• Rele sejenis tapi digunakan pada OLTC dengan prinsip kerja yang sama di

(27)

26 26

• Alat ini berfungsi untuk pengaman tekanan lebih (Explosive Membrane) /

Bursting Plate yang bekerja karena tekanan lebih akibat gangguan di dalam tranfo.

Jansen Membran

• Karena tekanan melebihi kemampuan membran yang terpasang, maka

(28)

27 27

• Untuk mengamankan tanki konservator akibat suatu flash over atau hubung

singkat di dalam trafo yang mengakibatkan kenaikan tekanan mendadak pada tangki trafo.

(29)

28 28

• Biasanya di pasang pada trafo yang tidak dilengkapi trafo arus di sisi primer

dan biasanya pada trafo dengan kapasitas kecil Rele Pengaman Tangki

• Bekerja sebagai pengaman pengganti rele diiferensial jika terjadi arus bocor

(30)

29 29

• Adalah tahanan yang dipasang antara titik neutral trafo dengan pentanahan

yang berfungsi untuk memperkecil arus gangguan Neutral Grounding Resistance

(31)

30 30

Peralatan Tambahan untuk Pengaman Trafo

• Dengan sistem mengurangi minyak secara otomatis dan digantikan dengan

gas pemadam api (pemisah oksigen). Pemadam Kebakaran (untuk trafo besar)

• Pembuangan minyak secara gravitasi atau dengan menggunakan motor

(32)

31 31₃ 1

(33)

32 32

1. Rele Over Current

2. Rele Difrensial

(34)

33 33₃ 3

(35)

34 34

A. Konstruksi berdasarkan letak kumparan terhadap inti

(36)

35 35

(37)

36 36

B. Konstruksi berdasarkan perbandingan transformasi

konstruksi ini didasarkan atas perbandingan jumlah lilitan primer dan lilitan sekunder

C. Konstruksi berdasarkan bentuk inti trafo

(38)

37 37

D. Konstruksi berdasarkan jenis fase tegangan

jenis fase tegangannya ada dua yaitu satu fase dan tiga fase

(39)

38 38

Transformator dengan 2 lilitan dan berinti besi.

Transformator dengan 3 lilitan, tanda titik menunjukkan batasan antar lilitan

Transformator step up dan transformator step down, Walau pun perbandingan lilitan tidak sesuai kenyataan

Transformator dengan layar elektrostatik, yang mencegah gaya elektrostatik antar lilitan.

(40)

39 39₃ 9

(41)

40 40

A. Trafo daya

•

Biasa digunakan di Gardu Induk (GI), memiliki kapasitas daya yang besar.

•

Digunakan untuk menaikkan tegangan ke tegangan transmisi / tinggi

(42)

41 41

B. Trafo Distribusi

•

Digunakan untuk menurunkan tegangan menengah (11,6/20KV) menjadi

tegangan rendah (220/380 Volt)

(43)

42 42

C. Trafo Tegangan (Potensial Trafo)

•

Trafo yang digunakan untuk mengambil input data masukan berupa besaran

tegangan dengan cara perbandingan belitan pada primer dan sekunder.

(44)

43 43

D. Trafo Arus (Current Trafo)

•

Trafo yang digunakan untuk mengambil input data masukan berupa besaran

Arus dengan cara perbandingan belitan pada primer dan sekunder.

(45)

44 44₄ 4

(46)

45 45

A. Tegangan Lebih Akibat Petir

•

Gangguan akibat sambaran petir mengenai kawat phasa, sehingga

menimbulkan gelombang berjalan yang merambat melalui kawat phasa dan

dapat menimbulkan gangguan pada trafo

•

Jika tegangan lebih tersebut mengalir ke trafo dan melebihi kemampuan

isolasi trafo maka akan merusak kumparan dan mengakibatkan hubungan

singkat antar belitan

•

Hal ini dapat terjadi karena arrester tidak berfungsi dengan baik

•

Pada kondisi normal arrester akan mengalirkan arus bertegangan akibat

(47)

46 46

B. Overload dan Beban Tidak Seimbang

•

Beban melebihi kapasitas maksimum trafo, arus beban melebihi arus beban

penuh (full load).

•

Overload menyebabkan trafo menjadi panas yang dapat merusak isolasi lilitan

pada kumparan trafo

C. Loss Contact Pada Terminal Bushing

•

Diakibatkan kelonggaran antara hubungan kabel phasa (kabel schoen)

dengan terminal bushing.

•

Aliran listrik menjadi tidak stabil dan dapat menimbulkan panas yang dapat

(48)

47 47

D. Isolator Bocor / Bushing Pecah

1.

Flash Over, akibat sambaran petir yang melebihi ketahanan impuls isolator

maka kemungkinan akan terjadi flash over pada bushing.

2.

Bushing Kotor, terbentuknya lapisan penghantar pada permukaan bushing

yang dapat mengakibatkan jalannya arus melalui permukaan bushing

sehingga mencapai body trafo. Umumnya kotoran ini menjadi penghantar saat

basah karena hujan.

(49)

48 48

E. Kegagalan Isolasi Minyak Trafo / Packing Bocor

1.

Packing Bocor, sehingga air masuk dan volume minyak trafo berkurang

2.

Umur minyak trafo sudah tua

Kegagalan isolasi minyak trafo dapat terjadi akibat penurunan kualitas minyak

(50)

49 49₄ 9

(51)

50 50

•

Pengujian Rutin

•

Pengujian Jenis

(52)

51 51

A. Pengujian Rutin

1.

pengujian tahanan isolasi

2.

pengujian tahanan kumparan

3.

pengujian perbandingan belitan

4.

Pengujian vector group

5.

pengujian rugi besi dan arus beban kosong

6.

pengujian rugi tembaga dan impedansi

7.

pengujian tegangan terapan (Withstand Test)

8.

pengujian tegangan induksi (Induce Test).

(53)

52 52

1. Pengukuran tahanan isolasi

Dilakukan pada awal pengujian untuk mengetahui secara dini kondisi isolasi

trafo.

Pengukuran dilakukan antara:

•

sisi HV - LV

•

sisi HV - Ground

•

sisi LV- Ground

•

X1/X2-X3/X4 (trafo 1 fasa)

(54)

53 53

2.

Pengukuran tahanan kumparan

untuk mengetahui berapa nilai tahanan listrik pada kumparan yang akan menimbulkan panas bila kumparan tersebut dialiri arus.

Untuk terminal tegangan tinggi: Untuk sisi tegangan rendah:

a. Trafo 3 fasa - fasa A - fasa B - fasa B - fasa C - fasa C - fasa A

b. Trafo 1 fasa

- terminal H1-H2 untuk trafo double bushing

- terminal H1-Ground untuk trafo single bushing

(55)

54 54

3. Pengukuran perbandingan belitan

Untuk mengetahui perbandingan jumlah kumparan sisi tegangan tinggi dan sisi

tegangan rendah pada setiap tapping, sehingga tegangan output yang dihasilkan

sesuai dengan toleransi yang diijinkan, yaitu:

a. 0,5 % dari rasio tegangan atau

b. 1/10 dari persentase impedansi pada tapping nominal.

Pengukuran perbandingan belitan dilakukan pada saat semi assembling yaitu setelah

(56)

55 55

4. Pemeriksaan Vector Group.

Pemeriksaan vector group bertujuan untuk mengetahui apakah polaritas

terminal-terminal trafo positif atau negatif. Standar dari notasi yang dipakai adalah

ADDITIVE dan SUBTRACTIVE.

5. Pengukuran rugi dan arus beban kosong.

Untuk mengetahui berapa daya yang hilang yang disebabkan oleh rugi histerisis

dan eddy current dari inti besi (core) dan besarnya arus yang ditimbulkan oleh

kerugian tersebut.

Pengukuran dilakukan dengan memberikan tegangan nominal pada salah satu sisi

(57)

56 56

6. Pengukuran rugi tembaga dan impedansi.

Untuk mengetahui besarnya daya yang hilang pada saat trafo beroperasi akibat dari

tembaga (Wcu) dan strey loss (Ws) trafo yang digunakan.

Pengukuran dilakukan dengan memberi arus nominal pada salah satu sisi dan pada

sisi yang lain dihubung-singkat, dengan demikian akan terbangkit juga arus

(58)

57 57

7. Pengujian tegangan terapan (Withstand Test).

-

Pengujian ini dimaksudkan untuk menguji kekuatan isolasi antara kumparan dan body

tangki.

-

Pengujian dilakukan dengan memberi tegangan uji sesuai dengan standar uji dan

dilakukan pada:

• sisi tegangan tinggi terhadap sisi tegangan rendah dan body yang di ke

tanahkan

• sisi tegangan rendah terhadap sisi tegangan tinggi dan body yang diground

(59)

58 58

8. Pengujian tegangan induksi.

Bertujuan untuk mengetahui kekuatan isolasi antara layer dari tiap-tiap belitan

dan kekuatan isolasi antara belitan trafo.

Pengujian dilakukan dengan memberi tegangan supply dua kali tegangan

nominal pada salah satu sisi dan sisi lainnya dibiarkan terbuka.

Untuk mengatasi kejenuhan pada inti besi (core) maka frekuensi yang

digunakan harus dinaikkan sesuai dengan kebutuhan.

(60)

59 59

9. Pengujian kebocoran tangki.

Pengujian dilakukan untuk mengetahui kekuatan dan kondisi paking dan las trafo.

Pengujian dilakukan dengan memberikan tekanan nitrogen (N2) sebesar kurang lebih 5

psi dan dilakukan pengamatan pada bagian-bagian las dan paking dengan memberikan

cairan sabun pada bagian tersebut.

(61)

60 60

B. Pengujian Jenis (Type Test)

1.

Pengujian kenaikan suhu

2.

Pengujian tegangan impulse

(62)

61 61

1. Pengujian kenaikan suhu

untuk mengetahui berapa kenaikan suhu oli dan kumparan trafo yang disebabkan oleh

rugi-rugi trafo apabila trafo dibebani

bertujuan untuk melihat apakah penyebab panas trafo sudah cukup effisien atau belum.

Pengujian kenaikan suhu sama dengan pengujian beban penuh, pengujian dilakukan

dengan memberikan arus trafo sedemikian hingga membangkitkan rugi-rugi trafo, yaitu

(63)

62 62

2.

Pengujian tegangan impulse

Untuk mengetahui kemampuan dielektrik dari sistem isolasi trafo terhadap tegangan

surja petir.

Digunakan memberi tegangan lebih sesaat dengan bentuk gelombang tertentu.

Bila trafo mengalami tegangan lebih, maka tegangan tersebut hampir didistribusikan

melalui effek kapasitansi yang terdapat pada :

- antar lilitan trafo

- antar layer trafo

(64)

63 63

3. Pengujian tegangan tembus oli

untuk mengetahui kemampuan dielektrik oli. Hal ini dilakukan karena selain berfungsi

sebagai pendingin dari trafo, oli juga berfungsi sebagai isolasi.

Persyaratan yang ditentukan adalah sesuai denga standart SPLN 49 - 1 : 1982, IEC

158 dan IEC 296 yaitu:

- > = 30 KV/2,5 mm sebelum purifying

(65)

64 64₆ 4

(66)

65 65

A. Pemeriksaan Nameplate Trafo

Sebelum pekerjaan pemeliharaan trafo dilaksanakan, prosedur pelaksanaan

pekerjaan yangpertama dilakukan adalah mendata spesifikasi teknis dari

(67)

66 66

B. Pemeriksaan Secara Visual

Pemeriksaan secara visual meliputi :

1. Pemeriksaan kondisi tanki dari kebocoran

2. Pemeriksaan kondisi baut pengikat bushing

3. Pemeriksaan kondisi bushing primer dan sekundeer

4. Pemeriksaan valve tekanan udara

5. Pemeriksaan thermometer

(68)

67 67

C. Pengukuran Nilai Tahanan Isolasi

Pengukuran tahanan isolasi menggunakan megger (primer – body, sekunder

– body dan primer – sekunder).

Contoh hasil megger dengan megger 5000 Volt

Primer - Body Sekunder - Body Primer - Sekunder

(69)

68 68

D. Pembongkaran Trafo

Selanjutnya adalah pembongkaran kumparan trafo dari tangki / casing trafo,

dengan memperhatikan :

1. Arah lilitan kumparan

2. Ukuran diameter penampang

3. Hitung jumlah lilitan

E. Pengujian Ohm Meter

Pengujian untuk mengetahui apakah ada sambungan belitan yang putus

pada kumparan primer / sekunder.

(70)

69 69

F. Pengukuran Tegangan Tembus Minyak Trafo

Sangat penting untuk mengukur kemampuan menahan listrik tanpa

mengalami kerusakan.

(71)

70 70₇ 0

(72)

71 71

PT PLN (PERSERO) APJ SEMARANG, Perencanaan Jaringan Distribusi.

Boggas L. Tobing. 2003. Peralatan Tegangan Tinggi. Jakarta PT Gramedia