SISTEM OPERASI TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
PADA JARINGAN LISTRIK
PT. PLN (PERSERO) P3B JAWA BALI AREA PELAKSANA
PEMELIHARAAN SALATIGA GARDU INDUK 150KV
GEJAYAN
LAPORAN
PRAKTEK KERJA NYATA I
Disusun Oleh :
Dimas Wahyu Sasongko
No. Mahasiswa
: 121.041.018
Jurusan
: Teknik Elektro
Program Studi
: Teknik Elektro
Konsentrasi
: Ketenagaan
Jenjang
: Strata-1
Fakultas
: Teknologi Industri
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
LEMBAR PENGESAHAN
SISTEM OPERASI TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
PADA JARINGAN LISTRIK
PT. PLN (PERSERO) P3B JAWA BALI AREA PELAKSANA
PEMELIHARAAN SALATIGA GARDU INDUK 150KV
GEJAYAN
Praktek Kerja Nyata I merupakan salah satu syarat untuk memenuhi kurikulum Strata-1 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri
Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
Disusun Oleh :
Dimas Wahyu Sasongko
No. Mahasiswa : 121.041.018 Jurusan : Teknik Elektro Program Studi : Teknik Elektro Jenjang : Strata-1
Fakultas : Teknologi Industri Telah diperiksa dan disetujui oleh;
Yogyakarta , Juni 2015 Ketua Jurusan Teknik Elektro Dosen Pembimbing
(Ir. Muhammad Suyanto,M.T) (Mujiman. ST., MT) NIK : 89.0760.378.E NIK : 84.0754.323.E
SPV JARGI KENTUNGAN DAN GEJAYAN
NURKHOLIS
LEMBAR PENGESAHAN
SISTEM OPERASI TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
PADA JARINGAN LISTRIK
PT. PLN (PERSERO) P3B JAWA BALI AREA PELAKSANA
PEMELIHARAAN SALATIGA GARDU INDUK 150KV
GEJAYAN
Praktek Kerja Nyata I merupakan salah satu syarat untuk memenuhi kurikulum Strata-1 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri
Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta. Disusun Oleh :
Dimas Wahyu Sasongko
No. Mahasiswa : 121.041.018 Jurusan : Teknik Elektro Program Studi : Teknik Elektro Jenjang : Strata-1
Fakultas : Teknologi Industri Telah Disahkan Oleh :
ASMAN HASET BC YOGYAKARTA
SUHARDI
MANAJER
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, karunia serta izin-Nya lah penulis berhasil menyelesaikan laporan Praktek Kerja Nyata (PKN) yang penulis beri judul “ Sistem Operasi Transformator
Distribusi Pada Jaringan Listrik PT. PLN (Persero) P3B Jawa Bali Area
Pelaksana Pemeliharaan Salatiga Gardu Induk 150KV Gejayan”.
Praktek Kerja nyata ini penulis laksanakan selama kurang lebih satu bulan terhitung tanggal 4 Mei 2015 sampai 29 Mei 2015. Praktek kerja nyata merupakan salah satun syarat yang harus dipenuhi untuk memenuhi persyaratan Akademik di Jurusan Teknik Elektro Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta. Kegiatan ini dapat menjadi media pembelajaran bagi penulis untuk dapat menerapkan ilmunya dibangku perkuliahan.
Selama proses pelaksanaan Kerja Praktek, tidak lupa penulis sampaikan penghargaan dan rasa terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu penulisan dalam melaksanakan kerja praktek dan menyusun laporan ini sehingga dapat terselesaikan dengan baik. Oleh sebab itu perkenankanlah penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Sudarsono, MT. Selaku Rektor Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
2. Bapak Muhammad sholeh, S.T., M.T selaku Dekan Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
3. Bapak Ir. Muhammad Suyanto, MT. selaku ketua Jurusan Teknik Elektro dan Pembimbing Praktek Kerja Nyata. Terima kasih atas dukungan dan bimbingan yang diberikan kepada saya.
4. Bapak Mujiman ST, MT selaku Dosen Pembimbing Kerja Praktek Nyata, Institut Sains & Teknologi Akprind Yogyakarta.
5. Bapak Budi Santoso selaku Manajer APP Salatiga yang telah memberikan ijin untuk melaksanakan kerja praktek di APP Salatiga.
6. Bapak Nurkholis selaku pembimbing lapangan kerja praktek yang senantiasa memberikan pengarahan tentang teknis pelaksanaan kerja praktek
7. Seluruh Staf dan karyawan PT. PLN (PERSERO) P3B Jawa Bali Area Pelaksana Pemeliharaan Salatiga Gardu Induk 150 KV Gejayan Yogyakarta atas kesediaan dan kerja samanya selama pelaksanaan kerja praktek .
8. Kepada kedua orang tua saya yang telah membesarkan dan memberikan motivasi kuat dalam melaksankan kerja praktek ini.
9. Rekan-rekan mahasiswa yang melaksanakan kerja praktek yang juga merupakan teman sekelompok selama pelaksanaan kerja praktek
10. Kepada seseorang yang saya cintai yang selalu memberikan petunjuk sekaligus motivasi kepada penulis baik sebelum, selama, ataupun sesudah pelaksanakan kerja praktek
11. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Institut Sains & Teknologi Akprind Yogyakarta yang telah memberikan masukan-masukan dalam penyusunan laporan ini
12. Semua pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan maupun pembuatan laporan Kerja Praktek ini, walaupun tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari laporan ini masih jauh dari sempurna dan sudah barang tentu masih banyak kekurangannya baik segi teknik, penyajian dan bahasa. Oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk perbaikan dimasa yang akan datang. Dan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua
Yogyakarta, Juni 2015
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR LAMPIRAN ... x
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Maksud dan Tujuan ... 2
1.4 Waktu dan Tempat Pelaksanaan ... 3
1.5 Batasan Masalah... 4
BAB II TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN 2.1 Sejarah PT.PLN (Persero) ... 5
2.2 Visi, Misi dan Motto Perusahaan ... 6
BAB III METODE PENGAMBILAN DATA 3.1 Metode Pengumpulan Data ... 10
BAB IV LANDASAN
4.1 Umum ... 16
4.2 Sistem Jaringan Listrik ... 19
4.3 Struktur Distribusi Tenaga Listrik Gardu Induk ... 19
4.4 Gardu Hubung(Switch Substation) ... 20
4.5 Gardu Distribusi ... 21
4.6 Gangguan ... 21
4.7 Konsep Dasar Keandalan Sistem Distribusi ... 22
4.8 Penertian Relay Differensial ... 38
4.9 Gas Insulated Switchger ... 41
BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan ... 49
5.2 Saran ... 50
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Struktur Organisasi PT.PLN (Persero) APP Salatiga... 9
Gambar 3.1. Konfigurasi Gardu Induk Gejayan. ... 15
Gamabr 4.1. Konfigurasi Saluran Distribusi Secara Umum Gardu Induk ... 17
Gambar 4.2. Struktur Distribusi GI 150KV Gejayan ... 20
Gambar 4.3. Transformator Merk Starlite... 23
Gambar 4.4. Transformator Distribusi Merk XIAN SFZ 60000 ... 24
Gambar 4.5. Contoh Transformator 3 phasa ... 25
Gambar 4.6. Transformator Tipe Conventional Beradiator ... 30
Gambar 4.7. Prinsip Hukum Kirchoff ... 39
Gambar 4.8. Pengawatan Dasar Relay Differensial ... 39
Gambar 4.9. Sistem Pengaman Relay Differensial ... 40
Gambar 4.10. GIS Indoor PLN 150KV GI Gejayan ... 41
Gambar 4.11. Molekul Sulfur Heksa Fluorida(SF6) ... 44
Gambar 4.12. Single Line Diagram Gardu Induk Single Busbar ... 46
Gambar 4.13. Single Line Diagram Gardu Induk Sistem Double Busbar ... 47
DAFTAR TABEL
Halaman
Table 3.1. Data Pengukuran Transformator 150 KV ... 10
Table 3.2. Data Pengukuran Belitan Transformator I 20KV ... 11
Tabel 3.3. Pengukuran Pada Transformator II 150KV Merek XIAN SFZ 150KV/20KV ... 11
Table 3.4. Data Pengukuran Belitan Transformator II 20KV ... 12
Tabel 3.5. Pengukuran Saluran Kabel Tegangan Tinggi 150 KV GI Gejayan ... 13
Tabel 4.1. Spesifikasi Minyak Isolasi Baru ... 28
Tabel 4.2. Spesifikasi Minyak Isolasi Pakai ... 28
Tabel 4.3. Tipe Pendinginan Transformator ... 31
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Sistem keterandalan pada jaringan distribusi sangat besar peranannya untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik pada setiap konsumen. Oleh karena peranannya yang sangat penting bagi konsumen maka penyaluran listrik PT. PLN tidak boleh terputus selama 24 jam. Hal ini akan mengakibatkan kerugian yang sangat besar bagi konsumen. Bagian dari sistem tenaga listrik yang paling dekat dengan pelanggan adalah sistem distribusi. Sistem distribusi merupakan hal yang banyak mengalami gangguan, sehingga masalah dalam operasi sistem distribusi adalah mengatasi gangguan, jumlah gangguan dalam sistem distribusi relatif banyak dibandingkan dengan jumlah gangguan pada bagian sistem yang lain seperti pada unit pembangkit, saluran transmisi dan transformator gardu induk.
Sistem distribusi tenaga listrik merupakan suatu sistem penyalur energi listrik dari pusat pembangkit tenaga listrik (power station) pada tingkat tegangan yang diperlukan, pada umumnya terdiri dari beberapa bagian yaitu: Gardu induk, Jaringan Distribusi Primer, Gardu Distribusi, Jaringan Distribusi Sekunder. Populasi penduduk yang semakin tahun terus bertambah mengakibatkan kebutuhan akan energi listrik juga semakin bertambah.
1.2 Rumusan Masalah
Agar dapat dicapainya sasaran yang diharapkan, penulis menetapkan rumusan masalah dalam penyusunan laporan kerja praktek ini antaranya:
1. Bagaimana cara operasi Transformator distribusi pada jaringan 150KV? 2. Bagaimana sistem pemodelan beban dan keadaan trafo distribusi
150KV?
3. Bagaimana cara perawatan dan pemeliharaan Trafo GIS di gardu induk 150 KV agar gardu bekerja dengan stabil serta melindungi baik gangguan Pada jaringan listrik?
1.3 Tujuan dan Manfaat Praktek Kerja Nyata
a. Tujuan :
untuk memenuhi salah satu syarat dalam penyusunan tugas akhir yang ada pada Jurusan Teknik Elektro , Fakultas Teknologi Industri, Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
Untuk meningkatkan keprofesionalan khusunya pada bidang keahlian teknologi bagi mahasisawa dan memenuhui tuntutan peningkatan mutu profesional dan sumber daya manusia (SDM) yang handal memenuhi kebutuhan sub – sektor industri,
Untuk memperdalam pengalaman/ wawasan sesuai dengan bidang yang dipraktekkan serta untuk melatih kemampuan berfikir mengungkapkan pendapat dan menyusun suatu laporan.
Untuk mendapatkan gambaran yang sebenarnya tentang pekerjaan yang ada, sebagai bekal setelah selesai kuliah.
Manfaat Bagi Mahasiswa :
a. Memperoleh pengetahuan dan pengalaman tentang dunia kerja yang sesungguhnya, khususnya di PT. PLN (Persero) P3B Jawa - Bali Area Pelaksana Pemeliharaan Salatiga Gardu Induk 150KV Gejayan. sehingga dapat mempersiapkan langkah-langkah yang perlu diambil untuk menyesuaikan diri dalam lingkungan kerjanya pada masa yang akan datang.
b. Meningkatkan dan mengembangkan kemampuan dalam mengumpulkan, menganalisa dan menyimpulkan suatu permasalahan teknik.
1.4 Waktu Dan Tempat Pelaksanaan
Adapun tempat dan waktu pelaksanaan praktek kerja nyata adalah : Tempat : PT. PLN GIS 150 KV Gejayan
Jln. Gejayan Yogyakarta Waktu : 04 Mei s/d 29 Mei 2015
1. Jadwal Kegiatan Kegiatan Minggu I II III IV I. Pengenalan a. Mengetahui gambaran umum perusahaan b. Mengetahui sejarah dan perkembangan c. Mengetahui struktur organisasi II. Pengamatan Mempelajari peralatan/ subyek sesuai dengan tema yang diambil III. Permasalahan a. Studi kasus b. Diskusi, konsultasi, dan evaluasi c. Interpretasi hasil dan analisis data IV. Penyusunan a. Konsultasi b. Penyusunan laporan 1.5 Batasan Masalah
Dalam laporan Praktek Kerja Nyata di Sistem Operasi Transformator Distribusi Pada Jaringan Listrik PT. PLN (Persero) P3B Jawa - Bali Area Pelaksana Pemeliharaan Salatiga Gardu Induk 150kv Gejayan ini penulisan menjelaskan mengenai jaringan listrik pada Trafo Tenaga di Gardu khususnya dikota Yogyakarta.
BAB II
TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN
2.1 Profil Perusahaan PT. PLN (Persero) APP SALATIGA P3B – JB
Sejarah APP Salatiga
PT. PLN (Persero) APP Salatiga merupakan salah satu unit dari PT. PLN (Persero) P3B Jawa Bali dimana dibentuk berdasarkan SK Direktur No. 1466.K/DIR/2011 tanggal 13 Desember 2011. Proses Bisnis APP Salatiga adalah Pelaksana Pemeliharaan. Tugas utama PT. PLN (Persero) APP Salatiga adalah mengelola transmisi dan transaksi tenaga listrik di wilayah sistem Salatiga, Yogyakarta, Surakarta secara unggul, andal, terpercaya.
Wilayah Kerja PT. PLN (Persero) APP Salatiga adalah meliputi 3 (tiga) daerah atau Basecamp yaitu Basecamp Salatiga, Yogyakarta dan Surakarta dengan jumlah gardu induk yang dikelola sebanyak 31 (tiga puluh satu), dimana terdapat 62 Trafo IBT Dan Trafo Distribusi (3638 MVA) serta panjang transmisi 2101,702 kms .
Jumlah aset di APP Salatiga Dalam menjalankan fungsinya sebagai pengelola dan pemeliharaan, APP Salatiga memiliki aset yang terpasang dan tersebar di seluruh wilayah Salatiga, Surakarta dan Yogyakarta. Jumlah aset yang dimiliki APP Salatiga s.d tahun 2012 adalah Rp 3,935 Triliun. Jumlah Gardu Induk yang dikelola APP Salatiga saat ini berjumlah 31 unit, baik GIS maupun GI Konvensional baik di Grid 500 KV maupun 150 KV.
2.2 VISI DAN MISI PT. PLN (Persero)
VISI:
Diakui sebagai Perusahaan Kelas Dunia yang Bertumbuh kembang, Unggul dan Terpercaya dengan bertumpu pada potensi Insani.
MISI UTAMA:
Melakukan dan mengelola penyaluran tenaga listrik Menjalankan bisnis kelistrikan dan bidang lain yang terkait, berorientasi pada kepuasan pelanggan, anggota perusahaan, dan pemegang saham.
Menjadikan tenaga listrik sebagai media untuk meningkatkan kualitas kehidupan masyarakat.
Mengupayakan agar tenaga listrik menjadi pendorong kegiatan ekonomi. Menjalankan kegiatan usaha yang berwawasan lingkungan.
VISI DAN MISI PT PLN (Persero) P3B Jawa-Bali APP Salatiga
VISI:
Menjadi unit pengelola transmisi dan transaksi tenaga listrik yang Unggul, Andal dan Terpercaya berkelas dunia.
MISI UTAMA:
Melakukan dan mengelola penyaluran tenaga listrik tegangan tinggi secara efisien, andal, dan akrab lingkungan;
Program Unggulan PT. PLN (Persero) APP Salatiga
1. Manajemen Aset
Manajemen Aset (Asset Management/AM) merupakan bagian dari program Metamorfosa yang sedang dikembangkan PLN Pusat. Penjabaran AM tersebut bertujuan untuk mencapai efektivitas pembiayaan investasi (cost effectiveness of investment) dan memaksimalkan keuntungan jangka panjang.
2. Pembentukan Tim Verifikasi Operasi Sistem Penyaluran
Sehubungan dengan terjadinya gangguan pada system penyaluran di wilayah kerja APP Salatiga, maka perlu dilakukan verifikasi gangguan operasi system dengan tujuan untuk mengetahui penyebab gangguan.
3. Remapping SDM
Remapping SDM merupakan langkah yang dilakukan manajemen untuk mengoptimalkan fungsi SDM untuk mencapai target dan tujuan perusahaan
4. Code Of Conduct & Good Corporate Government
Code of conduct (tata nilai) adalah kaidah‐kaidah yang menjadi landasan bagi kita dalam bertindak dan mengambil keputusan. Perjalanan mewujudkan Visi melalui Misi menuntut perilaku tertentu dari para pegawai APP Salatiga. Perilaku yang diharapkan dari setiap pegawai diwujudkan melalui core values yang perlu dijunjung tinggi oleh setiap anggota organisasi.
5. Penyempurnaan proses bisnis
Proses bisnis merupakan sekumpulan tugas atau aktivitas untuk mencapai tujuan yang diselesaikan baik secara berturut atau paralel oleh manusia atau sistem baik diluar ataupun didalam organisasi, juga merupakan sebuah abstraksi yang
menggambarkan cara orang‐orang atau pihak‐pihak saling berinteraksi di dalam sistem, untuk menangani permintaan bisnis yang dijelaskan dalam cara tertentu. 6. SMK3
Bertujuan menciptakan suatu sistem Keselamatan dan Kesehatan Kerja (K3) di tempat kerja dengan melibatkan unsur manajemen, tenaga kerja/ pegawai, kondisi dan lingkungan kerja yang terintegrasi dalam rangka mencegah dan mengurangi kecelakaan dan penyakit akibat kerja serta terciptanya tempat kerja yang aman (Safe), efisien dan produktif.
Struktur Organisasi PT. PLN (Persero) APP Salatiga
BAB III
METODE PENGUMPULAN DATA
3.1 Metode Pengumpulan Data
Dalam pelaksanaan penelitian / pengambilan data untuk transformator 150/20 kV di PLN GIS 150KV Gejayan Yogyakarta dilakukan dalam kurung waktu 3 minggu, sbb:
1. Minggu pertama pengenalan pada perusahaan dan melihat kondisi lapangan, serta menentukan daerah bagian yang mau diambil datanya.
2. Minggu kedua Melakukan pengukuran transformator distribusi pada jaringan listrik pada pukul 10:00 wib dan 19:00 wib Transformator adalah XIAN SFZ 150KV/20KV. Dan kondisi Transformator
Tabel 3.2. Data Pengukuran Belitan Transformator I 20KV
Tabel 3.3. Pengukuran Pada Transformator II 150KV Merek XIAN SFZ 150KV/20KV
Hari ke SUHU POSISI
TAB
COUNTER OLTC
SISI 20KV IN 1732 AMPER
OIL WIND .P WIND.S KV R S T
1. 56 66 66 13 96934 20.4 1232 1180 1225 59 70 70 15 96938 20.4 1361 1365 1355 2. 58 68 68 12 96949 20.6 1315 1265 1305 58 69 69 16 - 20.8 1307 1251 1297 3. - - - 14 - 20.7 - - - 59 71 71 - 96969 - 1299 1191 1231 4. - - - - 60 68 69 14 96974 21 1214 1145 1191 5. 58 68 68 16 96984 20.6 1060 1045 1085 - - - 14 - 20.7 1227 1219 1221 6. 55 67 66 13 96997 20.5 1115 1086 1095 - - - 21 1220 1190 1226 7. 56 68 68 14 97010 20.9 1260 1290 1260 - - 15 - 20.7 1211 1167 1197
Hari ke SISI 150 KV IN : 230,9 AMPER
PUKUL KV R S T MW MVAR 1 10:00 145 150 140 135 33 30 19:00 143 165 160 150 35 31 2 10:00 147 180 170 165 39 34 19:00 143 162 150 150 35 30 3 10:00 - - - - 19:00 145 150 140 135 34 27 4 10:00 - - - - 19:00 145 143 137 133 31 27 5 10:00 144 125 225 220 49 42
Tabel 3.4. Pengkuran Belitan Transformator II 20KV
3. Minggu ketiga melakukan pengukuran saluran kabel tegangan tinggi 150KV pukul 10.00 wib dan 19.00 Wib, dengan mengambil data berupa tegangan dan arus yang ada pada SKTT KENTUNGAN 1, SKTT Kentungan 2 Dan Koppel.
19:00 146 160 155 155 37 32
6 10:00 145 217 206 201 47 41
19:00 145 151 144 140 32 29
7 10:00 145 190 180 175 42 32
19:00 143 105 155 160 36 30
Hari ke SUHU POSISI
TAB
COUNTER OLTC
SISI20KV IN 1732 AMPER
OIL WIND .P WIND.S KV R S T
1. 55 65 65 13 97228 20.7 975 985 965 57 68 68 15 97293 20.7 1163 1137 1121 2. 57 66 66 13 97288 20.6 1160 1165 1155 57 67 68 14 - 20.8 1132 1127 1131 3. - - - 14 - 20.8 - - - 58 68 68 - 97299 - 993 979 971 4. - - - - 63 66 65 14 97315 21 897 961 919 5. 59 71 71 16 97326 20.6 1495 1500 1475 - - - 14 - 20.6 1131 1119 1121 6. 61 70 71 14 97347 20.7 1393 1418 1410 - - - 20.6 993 980 970 7. 58 69 69 14 97358 20.5 1240 1255 1235 - - 15 - 20.6 1153 1135 1141
Tabel 3.5. Pengukuran Saluran Kabel Bawah Tanah Tegangan Tinggi 150 KV GI Gejayan
Hari ke
Waktu Sktt kentungan in 500 A Sktt kentungan II in 500A Koppel in 2000A kv A MW MVAR KV A MW MVAR KV A KV 1 10:00 150 120 -30 2 150 130 -30 -10 150 0 150 19:00 147 118 -30 - 147 118 -30 -10 147 0 147 2 10:00 - - - - 19:00 150 148 -35 0 150 153 -35 -12 150 0 150 3 10:00 - - - - 19:00 148 150 -35 -2 148 180 -35 -12 148 0 148 4 10:00 140 180 -40 -10 140 200 -30 -20 140 0 140 19:00 146 155 -35 -2 146 163 -34 -15 146 0 146 5 10:00 149 165 -40 -5 149 175 -38 -18 144 0 149 19:00 145 162 -36 -3 145 170 -36 -15 145 0 145 6 10:00 145 175 -40 -10 145 193 -40 -20 145 0 145 19:00 145 170 -35 -5 145 180 -40 -18 145 0 145 7 10:00 146 180 -40 -8 146 190 -40 -18 146 0 146 19:00 144 170 -35 -5 144 180 -40 -15 144 0 144
3.2 Metode Analisis Data
Untuk mendapatkan arus perbandingan yang sama besar rasio CT antara primer dan sekunder transformator harus disesuaikan dengan rasio transformator itu sendiri. Misalkan Transformator 42 MVA, 150 kV/20kV dengan hubungan YNyn0, maka rasio CTnya :
Arus nominal sisi primer transformator adalah
Ip = 420 00 𝐾𝑉𝐴
150 𝐾𝑉 √3 = 161,66 𝐴
Maka primer CT dipilih = 161, 66 * √3 = 280𝐴 Arus nominal sisi sekunder transformator adalah
IS =
42000 𝐾𝑉𝐴
Maka primer CT dipilih = 1212,4 x √3 = 2099 𝐴𝑚𝑝
Sedangkan untuk pengenal sekunder CT 1, 2 dan 5 A. Sehingga rasio CT sisi primer dapat dipilih 300/5 dan rasio CT sisi sekunder 2000/5. Karena arus primer tidak sama dengan arus sekunder serta arus primer belum tentu sefasa dengan arus sekunder ( tergantung vector groupnya ) maka secara umum diperlukan trafo arus bantu atau Aux CT.
Aux. CT berfungsi untuk :
1. Menyesuaikan arus yang akan masuk ke relay differential.
2. Menyesuaikan pergeseran sudut fasa yang akan masuk ke relay differential. Pemasangan Aux. CT
3. Jika berfungsi untuk menyesuaikan pergeseran fasa selalu dipasang pada sisi Y transformator dayanya, dan disisi lainnya dapat dipasang atau tidak. 4. jika berfungsi hanya penyesuaian arus dapat dipasang disisi primer maupun
sekunder, atau kedua – duanya.
5. bila CT disisi primer mempunyai sekunder 1 A dan disisi sekunder 5 A, umumnya Aux. CT dipasang dikedua sisi.
Dari contoh di atas maka arus yang masuk ke relay adalah sebesar : Sisi 150 kV : I primer = 5 . 162 𝐴
300
I primer = 2,7 A Maka arus yang masuk ke relay adalah :
I primer = 2,7 . √3 I primer = 4,67 A
Sisi 20 kV : I skunder = 5 . 1212 𝐴
2000
I skunder = 3,03 A Maka arus yang masuk ke relay adalah :
I skunder = 3,03 . √3 I skunder = 5,24 A
Fasilitas tap changer yang berfungsi untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder yang lebih baik (diinginkan) dari tegangan jaringan yang berubah-ubah. Arus sisi sekunder CT dapat dibuat macth hanya pada satu titik dari rentang pengubahan tap. Pada posisi lain akan timbul arus beda.
BAB IV
LANDASAN TEORI
4.1 Umum
Transformator tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik, dalam operasi penyaluran tenaga listrik transformator dapat dikatakan sebagai jantung dari transmisi dan distribusi. Sistem distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik. Sistem distribusi ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar (bulk power source) sampai ke konsumen. Jadi fungsi distribusi listrik adalah: Pembagian atau penyaluran tenaga listrik ke beberapa tempat (pelanggan). Merupakan sub sistem tenaga listrik yang langsung berhubungan dengan pelanggan, karena catu daya pada pusat-pusat beban (pelanggan) dilayani langsung melalui jaringan distribusi.
Tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik besar dengan tegangan dari 11 KV sampai 24 KV dinaikkan tegangannya oleh gardu induk dengan transformator penaik tegangan menjadi 70 KV, 154 KV, 220 KV atau 500 KV kemudian disalurkan melalui saluran transmisi. Tujuan menaikkan tegangan adalah untuk memperkecil kerugian daya listrik pada saluran transmisi, dimana dalam hal ini kerugian daya adalah sebanding dengan kuadrat arus yang mengalir. Dengan daya yang sama bila nilai tegangannya diperbesar, maka arus yang mengalir semakin kecil sehingga kerugian daya juga akan kecil pula.
Dari saluran transmisi, tegangan diturunkan lagi menjadi 20 KV dengan transformator penurun tegangan pada gardu induk distribusi, kemudian dengan
sistem tegangan tersebut penyaluran tenaga listrik dilakukan oleh saluran distribusi primer. Dari saluran distribusi primer inilah gardu-gardu distribusi mengambil tegangan untuk diturunkan tegangannya dengan trafo distribusi menjadi sistem tegangan rendah, yaitu 220/380 Volt. Selanjutnya disalurkan oleh saluran distribusi sekunder ke konsumen-konsumen. Dengan ini jelas bahwa sistem distribusi merupakan bagian yang penting dalam sistem tenaga listrik secara keseluruhan. Konfigurasi sistem tenaga listrik dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 4.1 Konfigurasi Saluran Distribusi Secara Umum Pada Gardu Induk
Berdasarkan gambar di atas, maka dapat dikelompokkan dalam beberapa pembagian sebagai berikut:
1. Daerah I :Bagian pembangkitan (Generation).
2. Daerah II :Bagian penyaluran (Transmission) bertegangan tinggi (HV, UHV, dan EHV).
3. Daerah III :Bagian distribusi primer bertegangan menengah (6, 12, atau 20 KV).
4. Daerah IV :Bagian distribusi sekunder bertegangan rendah.
Berdasarkan pembagian tersebut, maka diketahui bahwa sistem distribusi listrik terdapat pada daerah III dan IV, yang pada dasarnya dapat diklasifikasikan menurut beberapa cara, bergantung dari segi apa klasifikasi itu dibuat. Dengan demikian ruang lingkup jaringan distribusi adalah sebagai berikut:
1. SUTM, terdiri dari tiang dan peralatan kelengkapannya, konduktor dan peralatan perlengkapannya, serta peralatan pengaman dan pemutus.
2. SKTM, terdiri dari kabel tanah, terminasi dalam dan luar ruangan, dan lain-lain.
3. Gardu Trafo, terdiri dari Transformator, tiang, pondasi tiang, rangka tempat Trafo, panel, pipa-pipa pelindung, arrester, kabel-kabel, pengikat Transformator, peralatan pertanahan, dan lain-lain.
4. SUTR dan SKTR, sama dengan perlengkapan/material pada SUTM dan SKTM, yang membedakan hanya dimensinya.
4.2 Sistem Jaringan Distribusi
Sistem distribusi tenaga listrik adalah penyaluran energi listrik dari gardu induk (GI) tenaga listrik hingga sampai kepada konsumen pada tingkat tegangan
yang diperlukan. Jaringan distribusi terdiri atas dua bagian, yang pertama adalah jaringan tengah menengah / primer (JTM), yang menggunakan tiga kawat atau empat kawat untuk tiga fasa. Jaringan distribusi primer berada antara gardu induk dan transformator distribusi. Jaringan yang kedua adalah jaringan tegangan rendah (JTR) dengan tegangan 380/220 Volt.
4.3 Struktur Distribusi Tenaga Listrik Gardu Induk GIS 150 KV Gejayan
Gardu induk berisikan ujung-ujung dari saluran transmisi / sub transmisi, transformator, peralatan proteksi, control dan pangkal saluran distribusi. Gardu induk memberikan suplai tenaga listrik ke jaringan distribusi. Tegangan suplai gardu induk adalah berupa tegangan menengah, gardu induk berfungsi sebagai:
1. Mentransformasikan tenaga listrik dari tegangan tinggi yang satu ke tegangan tinggi lainnya, atau ke tegangan menengah.
2. Pengukuran, pengawasan operasi serta pengaturan dan pengamanan sistem tenaga listrik.
Gambar 4.2 Struktur Distribusi GI 150 KV Gejayan
4.4 Gardu Hubung (Switch Substation)
Gardu hubung merupakan gardu penghubung antara gardu induk dengan gardu Trafo distribusi. Gardu ini tidak berisikan Transformator, tetapi hanya perlengkapan hubung-bagi (Switcgear) dan bisanya rel-rel (busbars). Gardu hubung ini terdiri dari gardu hubung spindel yang memiliki maksimum 7 unit penyulang dan gardu hubung non-spindel yang memiliki 3 unit penyulang.
4.5 Gardu Distribusi
Gardu Distribusi adalah gardu yang berisikan trafo distribusi dan merupakan daerah / titik pertemuan antara jaringan primer dan jaringan sekunder karena pada gardu ini tegangan menengah (TM) diubah ketegangan rendah (TR).
4.6 Gangguan
Gangguan pada peralatan ketenaga listrikan sudah menjadi bagian dari pengoperasian peralatan tenaga listrik. Mulai dari pembangkit, transmisi hingga pusat-pusat beban tidak pernah lepas dari berbagai macam gangguan. Bagian dari peralatan tenaga listrik yang sering mengalami gangguan adalah kawat transmisinya (kira-kira 70-80% dari seluruh gangguan).
Hal ini disebabkan luas dan panjang kawat transmisi yang terbentang dan yang beroperasi pada kondisi udara yang berbeda-beda dimana pada umumnya yang lewat udara (diatas tanah) lebih rentan terhadap gangguan dari pada yang ditaruh dalam tanah (underground).
Akibat-akibat yang timbulkan oleh gangguan
a. Menginterupsi kontinuitas pelayanan daya kepada para konsumen apabila gangguan itu sampai menyebabkan terputusnya suatu rangkaian atau menyebabkan rusaknya suatu unit pembangkit.
b. Penurunan tegangan yang cukup besar menyebabkan rendahnya kualitas tenaga listrik dan merintangi kerja normal pada peralatan konsumen. c. Pengurangan stabilitas sistem dan menyebabkan jatuhnya generator.
d. Merusak peralatan pada daerah terjadinya gangguan itu.
4.7 Konsep Dasar Keandalan Sistem Distribusi
Definisi klasik dari keandalan adalah peluang berfungsinya suatu alat atau sistem secara memuaskan pada keadaan tertentu dan dalam periode waktu tertentu pula. Dapat juga dikatakan kemungkinan atau tingkat kepastian suatu alat atau sistem akan berfungsi secara memuaskan pada keadaan tertentu dalam periode waktu tertentu pula. Dalam pengertian ini, tidak hanya peluang dari kegagalan tetapi juga banyaknya, lamanya dan frekuensinya juga penting. Kemungkinan atau tingkat kepastian sedemikian itu tidak dapat diduga dengan pasti, tetapi dapat dianalisa atas dasar logika ilmiah.
Keandalan yaitu kemampuan dari sistem pengiriman kekuatan untuk membuat tegangan listrik yang siap secara terus-menerus dan cukup dengan mutu kepuasan, untuk memenuhi kebutuhannya konsumen.
Metodologi Tentang Life Time Transformator Pada dasarnya perhitungan yang tepat serta management yang baik dari Trafo Distribusi akan meningkatkan keandalan sistem tenaga listrik sehingga kontinuitas pelayanan listrik ke konsumen terjamin. Trafo Distribusi merupakan komponen yang sangat penting dalam mendistribusikan tenaga listrik kekonsumen, jadi ada beberapa faktor yang mempengaruhi keandalan dan lama waktu pakai trafo jaringan distribusi.
1. Klasifikasi Transformator Tenaga
1) Data Trafo PS(Pemakaian Sendiri) 200 KVA:
Kapasitas 200KVA frekuensi 50 HzTransformator 3 fase tahun buat 1995
Hubungan P. Bintang dan S. Z n 5 ; Arus nominal 5.77 A , 288,6 A
Perbandingan dengan minyak Diala B ; Jumlah berat 1080kg
Low voltage – terminal 2V – 2V – 2W – 2N Volt : 20000 ; ampere 1732.1 ; MVA : 60
Tertiary – Terminal Volt : 16079 ; Ampere : 414.6 x V3 ; MVA : 20
Gambar 4.3 Transformator Merk Starlite 2) Transformator Distribusi 60 MVA Merk XIAN SFZ 60000
Serial number A95007 – 4 . Power Tranformator 3 fase
Standart IEC 1976, Year of Manuf 1995
Cooling ONAN / ONAF 70/100%
Insulation LI 650 AC 27 ; LEVEL LI – AC 381; LI 125 AC 50; LI – AC 38
Connection symbol YN yn O+d
Altitude Average Wind 58k
Gambar 4.4 Transformator Distribusi 60 MVA Merk XIAN SFZ 60000
Menurut Pendinginan, menurut cara pendinginannya dapat dibedakan sebagai berikut:
a. Berdasarkan Fungsi dan pemakaian:
Transformator mesin (untuk mesin-mesin listrik)
Transformator Gardu Induk
Transformator Distribusi
b. Berdasarkan Kapasitas dan Tegangan Kerja: Contoh transformator 3 phasa dengan tegangan kerja di atas 1100 kV dan daya di atas 1000 MVA.
Gambar 4.5. Contoh Transformator 3 Phasa dengan Tegangan Kerja >1100 kV dan Daya >1000 MVA.
Dalam usaha mempermudah pengawasan dalam operasi, Transformator dapat dibagi menjadi: Transformator besar, Transformator sedang, dan Transformator kecil. Cara Kerja dan Fungsi Bagian-Bagian Transformator Suatu Transformator terdiri atas beberapa bagian, yaitu:
Bagian utama transformator
Peralatan Bantu
Peralatan Proteksi
Setiap bagian tersebut memiliki fungsi masing-masing, dan untuk detailnya anda juga dapat membaca laporan mengenai komponen-komponen Transformator di sini Bagian utama transformator, terdiri dari:
a) Inti besi
Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluks, 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 arus pusar atau arus eddy (eddy current).
b) Kumparan transformator
Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan, dan kumparan tersebut diisolasi, baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan menggunakan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain. Pada transformator terdapat kumparan primer dan kumparan sekunder. Jika kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluks yang menimbulkan induksi tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka mengalir arus pada kumparan tersebut, sehingga kumparan ini berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus.
c) Kumparan tertier
Fungsi kumparan tertier diperlukan adalah untuk memperoleh tegangan tertier atau untuk kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tertier selalu dihubungkan delta atau segitiga. Kumparan tertier sering digunakan juga untuk penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reaktor shunt, namun demikian tidak semua Transformator daya mempunyai kumparan tertier.
d) Minyak Transformator
Sebagian besar dari Transformator tenaga memiliki kumparan-kumparan yang intinya direndam dalam minyak transformator, terutama pada Transformator tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak Transformator mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan juga berfungsi pula sebagai isolasi (memiliki daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.
Minyak transformator harus memenuhi persyaratan, yaitu:
Kekuatan isolasi tinggi
Penyalur panas yang baik, berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat
Viskositas yang rendah, agar lebih mudah bersirkulasi dan memiliki kemampuan pendinginan menjadi lebih baik
Titik nyala yang tinggi dan tidak mudah menguap yang dapat menimbulkan baha
Tidak merusak bahan isolasi padat
Sifat kimia yang stabil
Minyak transformator baru harus memiliki spesifikasi seperti tampak pada Tabel di bawah ini Untuk minyak isolasi pakai. berlaku untuk transformator berkapasitas > 1 MVA atau bertegangan > 30 kV
Tabel 4.1. Spesifikasi Minyak Isolasi Baru.
Tabel 4.2. Spesifikasi Minyak Isolasi Pakai. NO. Sifat Minyak Isolasi Tegangan
Peralatan
Batas yang diperbolahkan
Metode Uji Tempat Uji
1. Tegangan tembus >170KV 50KV/2.5mm IEC 156 Di Tempat
2. Kandungan air <70KV >170KV <170KV >30KV/2.5mm <20mg/L <30 mg/L IEC 250 (90o) IEC 93 LAB
3. faktor All Voltage <0.2 – 2.0 IEC 93 & 274 LAB
4. Dielektrik Tahanan Jenis
All Voltage G/mm IEC 93 & 274 LAB
5. Angka Kenetralan All Voltage <0.5mg/KOH IEC 296 LAB
6. Sedimen - Tidak terukur
penurunan
IEC 296 LAB
7. Titik Nyala - Maximum 15oC IEC 296 LAB
8. Tegangan permukaan >170KV >15x100nm-1 Sedang
dikerjakan IEC
Sedang Dikerjakan IEC
9. Kandungan Gas - - Sedang
dikerjakan IEC
Sedang Dikerjakan IEC
e) Bushing
Hubungan antara kumparan transformator ke jaringan luar melalui sebuah bushing, yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang
NO. Sifat Minyak
Isolasi
Satuan Klas V / Klas II Metode Uji Tempat uji
1. Kejernihan - Jernih IEC 296 Di Tempat
2. Massa jenis(20o) g/cm3 <0.895 IEC 296 LAB
3. Vikositas (20o) cSt <40 < 25 IEC 296 LAB
Kinematic (15o) cSt <800 IEC 296 LAB
Kinematik (30o) cSt <1800 IEC 296 LAB
4. Titik Nyata oC >140 >100 IEC 296A LAB
5. Titik Tuang oC <30 < 40 IEC 296A LAB
6. Angka Kenetralan mgKOH/g <0.03 IEC 296 LAB
7. Koreksi Belerang - Tidak Korosit IEC 296 Di tempat
8. Tegangan Tembus KV/3.5 mm >30 > 50 IEC 156 Di tempat
9. Faktor Kebocoran Dielektrik - <0.05 IEC 250/IEC 274 LAB 10. Ketahanan Oksidasi a. angka kenetralan b. kotoran mgKOH/ 9% <0.40 <0.10 IEC 74 LAB
sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki Transformator.
f) Tangki Dan Konservator
Pada umumnya bagian-bagian dari Transformator yang terendam minyak Transformator berada atau (ditempatkan) di dalam tangki. Untuk menampung pemuaian pada minyak Transformator, pada tangki dilengkapi dengan sebuah konservator. Terdapat beberapa jenis tangki, diantaranya adalah:
Jenis sirip (tank corrugated) Badan tangki terbuat dari pelat baja bercanai dingin yang menjalani penekukan, pemotongan dan proses pengelasan otomatis, untuk membentuk badan tangki bersirip dengan siripnya berfungsi sebagai radiator pendingin dan alat bernapas pada saat yang sama. Tutup dan dasar tangki terbuat dari plat baja bercanai panas yang kemudian dilas sambung kepada badan tangki bersirip membentuk tangki corrugated ini. Umumnya transformator di bawah 4000 kVA dibuat dengan bentuk tangki corrugated.
Jenis tangki Conventional Beradiator, Jenis tangki terdiri dar badan tangki dan tutup yang terbuat dari mild steel plate (plat baja bercanai panas) ditekuk dan dilas untuk dibangun sesuai dimensi yang diinginkan, sedang radiator jenis panel terbuat dari pelat baja bercanai dingin (cold rolled steel sheets). Transformator ini
umumnya dilengkapi dengan konservator dan digunakan untuk 25.000,00 kVA, yang ditunjukkan pada Gambar dibawah ini.
Gambar 4.6. Transformator Tipe Conventional Beradiator (Sumber Trafindo, 2005)
Hermatically Sealed Tank With N2 Cushined, Tipe tangki ini sama dengan jenis conventional tetapi di atas permukaan minyak terdapat gas nitrogen untuk mencegah kontak antara minyak dengan udara luar.
2. Peralatan Bantu
a) Pendingin
rugi-rugi besi dan rugi-rugi-rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi transformator, maka untuk mengurangi adanya kenaikan suhu yang berlebihan tersebut pada transformator perlu juga dilengkapi dengan sistem pendingin yang bergungsi untuk menyalurkan panas keluar transformator. Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa udara, gas, minyak dan air.
Sistem pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara:
Alamiah (natural)
Tekanan/paksaan (forced).
Tabel 4.3. Tipe Pendinginan Transformator
NO. Macam
Sistem Pendingin
Media
Didalam Transformator Diluar transformator Sirkulasi Alami Sirkulasi Paksa Sirkulasi Alami Sirkulasi Paksa 1. AN - - Udara - 2. AF - - - Udara
3. ONAN Minyak - Udara -
4. ONAF Minyak - - Udara
5. OFAN - Minyak Udara -
6. OFAF - Minyak - Udara
7. OFWF - Minyak - Air
8. ONAN/ONAF Kombinasi 3 Dan 4
9. ONAN/OFAN Kombinasi 3 Dan 5
10. ONAN/OFAF Kombinasi 3 Dan 6
11. ONAN/OFWF Kombinasi 3 Dan 7
keterangan: A = air (udara), O = Oil (minyak), N = Natural (alamiah), F = Forced (Paksaan / tekanan)
b) Tap Changer (perubah tap)
Tap Changer adalah perubah perbandingan belitan 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), dan tergantung jenisnya. c) Alat pernapasan Karena adanya pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu udara luar, maka suhu minyak akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari dalam tangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki. Kedua proses di atas disebut pernapasan transformator. Permukaan minyak transformator akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang menurunkan nilai tegangan tembus pada minyak transformator, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat hygroscopis.
d) Indikator
Untuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka perlu adanya indikator yang dipasang pada Transformator. Indikator tersebut adalah sebagai berikut:
Indikator suhu minyak
Indikator permukaan minyak
Indikator sistem pendingin indikator kedudukan tap, dan sebagainya.
Penuaan Isolasi Transformator
Secara disain, biasanya umur trafo berkisar 30-40 tahun. Namun demikian, trafo yang dipasang tahun 1940 – 1950-an banyak yang sekarang masih beroperasi dengan normal. Ada fakta-fakta yang harus kita ketahui, misalnya bahwa isolasi trafo mengalami penuaan, belitan trafo harus diisolasi dari turn ke turn dan dari coil ke coil, ada berbagai bahan material yang bisa dipakai untuk isolasi ini.
Untuk trafo daya, bahan isolasi yang biasa dipakai adalah kertas Kraft (kertas isolasi selulosa). Sekarang juga mulai banyak bahan kertas sintetik yang dipakai, yang bisa beroperasi pada temperatur kerja tinggi (isolasi hybrid), yang dikenal sebagai kertas Aramid. Gardu Induk yang menggunakan isolasi udara :
1. Gardu induk yang menggunakan gas SF 6 sebagai isolasi antara bagian yang bertegangan yang satu dengan bagian lain yang bertegangan, maupun antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan. 2. Gardu induk ini disebut Gas Insulated Substation atau Gas Insulated
Switchgear (GIS), yang memerlukan tempat yang sempit.
Di awal abad ke-20 bahan isolasi yang dipakai adalah asbestos, low grade pressboard, kertas shellac impregnated. Kemudian dikembangkan kertas resin impregnated, lalu kertas isolasi dengan selulosa high sulfate. Kertas, pressboard,
transformer board dari selulosa adalah bahan isolasi yang paling banyak digunakan. Minyak hidrokarbon juga merupakan bagian dari isolasi.
Isolasi solid seperti kertas, press board dan transformer board terbuat dari selulosa tumbuhan. Sumber utama serat selulosa adalah kayu. Kayu mengandung 40 sampai 50% selulosa, 20 sampai 30% lignin dan 10 sampai 30% hemi selulosa. Selulosa sendiri adalah polimer linier yang unit-unit glukosa-nya terhubung pada atom Karbon yang pertama dan ke-4. Selulosa dalam keadaan baru mempunyai 1000 sampai 3000 rantai glukosa.
Kertas Kraft mengandung polimer selulosa dengan berat molekul tinggi sekitar 75 sampai 90%, hemi selulosa dengan berat molekul rendah 10 sampai 20% dan lignin 0 sampai 5%. Selulosa adalah polimer linier yang terdiri dari unit-unit glukosa anhydrous tunggal yang terhubung pada atom-atom Karbon pertama dan keempat melalui ikatan glukosidik. Jumlah unit monomer dalam polimer disebut sebagai degree of polymerisation. Sering kali, kualitas selulosa diukur dari tingkat polimerisasi (DP) dengan metode viskometrik rata- rata. Panjang rantai selulosa yang diukur dari tingkat polimerisasi rata-rata berdasarkan metode viskositas dinyatakan oleh DP. Kekuatan isolasi bergantung pada:
1. Komposisi kimia 2. Berat molekul polimer 3. Morfologi polimer
Pada isolasi padat, pengeringan dan impregnasi minyak sangat penting untuk menjaga kekuatan isolasi kertas. Kadang-kadang kapas juga dipakai sebagai isolasi. Kertas yang telah diupgrade secara thermal disebut kertas Aramid yang
terbuat 100% dari serat polyamide aromatik. Penggunaan kertas Aramid tidak terlalu umum karena mahal. Minyak trafo modern mempunyai ketahanan dielektrik yang tinggi, viskositas rendah, bebas dari sludging, hambatannya bagus terhadap listrik statis. Minyak trafo terdiri dari senyawa campuran hidrokarbon. Kandungan utamanya adalah Parafin, Iso Parafin, Naphtene dan Aromatic. Cairan Silicone lebih baik dari pada minyak mineral namun lebih mahal.
Aplikasi pada trafo distribusi kecil dan trafo daya besar dibedakan. Pada trafo kecil sampai dengan beberapa MVA, variasi isolasinya biasanya tidak banyak atau sistemnya konvensional, contohnya trafo jenis kering, trafo yang diisi minyak silicone dan trafo yang diisolasi gas dan didinginkan uap air. Untuk trafo yang bekerja pada suhu tinggi, serat Aramid merupakan alternatif yang bagus.
Pengertian Over Eksitasi
Over eksitasi pada transformator merupakan suatu kejadian dimana inti transformator mengalami saturasi karena fluks magnetik yang mengalir di inti meningkat sehingga meningkatkan arus eksitasi yang melebihi batas desain peralatan. Seringkali tanpa disadari suatu transformator yang beroperasi pada jaringan mengalami over eksitasi. Oleh karena itu perlu diketahui penyebab terjadinya over eksitasi pada transformator. Penyebab Terjadinya Over Eksitasi Dalam jaringan, seringkali jarak antara IBT 500/150 kV dengan transformator 150/20 kV sangat jauh hingga ratusan kilometer. Keadaan ini tentu saja menyebabkan tegangan suplai ke transformator 150/20 kV menjadi turun, bernilai lebih rendah, dibawah tegangan nominalnya bahkan hingga batas toleransi
minimum yang diperbolehkan, sehingga tegangan di sisi sekunder (penyulang) pun akan ikut turun, berada di bawah tegangan nominalnya. Begitu juga saat suatu transformator dari keadaan tidak berbeban, kemudian menjadi berbeban, maka tegangan di sisi sekunder akan turun dibandingkan tegangan ratingnya (mengalami voltage drop).
Untuk menjaga kualitas ke sisi konsumen, transformator-transfomator ke sisi penyulang ini harus dinaikkan kembali tegangannya agar kualitas tegangan yang disyaratkan terpenuhi. Hal ini biasanya dilakukan dengan pengoperasian OLTC (On Load Tap Changer) pada posisi tap tertentu sehingga diperoleh nilai tegangan sekunder yang sesuai.
Akibat Over Eksitasi Pada Transformator menyebabkan kenaikan temperatur inti transformator dan meningkatkan temperatur minyak transformator sebagai media pendingin transformator, meningkatkan tingkat kebisingan (noise) dan getaran (vibration) pada transformator. Beberapa transformator yang mengalami over eksitasi mengalami stress termal yang lebih besar dibandingkan dengan transformator sejenis pada beban yang sama jika tanpa over eksitasi.
Over eksitasi dapat menyebabkan kerusakan permanen pada belitan dan inti transformator akibat panas yang disebabkan oleh arus eksitasi yang tinggi yang mengalir ketika tegangan meningkat tajam ke level saturasi. Transformator akan menuju ke kondisi over eksitasi ketika tegangan sistem berubah, ketika beban berubah dan/atau faktor daya (PF) berubah, atau ketika kombinasi antara tegangan sistem dan kondisi beban .
Peningkatan over eksitasi juga dapat menyebabkan penurunan kemampuan menyuplai daya pada transformator. Walaupun penurunan ini tidak terlalu besar, hot spot akan meningkat dan menyebabkan terjadinya penuaan pada isolasi transformator sehingga terjadi penurunan masa hidup (lifetime) isolasi transformator yang cukup mengkhawatirkan.
Over eksitasi pada transformator dapat menyebabkan kerusakan termal pada inti akibat fluks besar yang berlebihan pada rangkaian magnetik. Fluks yang berlebih ini membuat inti besi mengalami saturasi dan mengalir ke dalam struktur yang berdekatan, menyebabkan tingginya rugi-rugi arus Eddy pada inti dan material konduktor yang berdekatan.
4.8 Pengertian Relay Differensial
Relay Differensial merupakan pengaman utama pada generator, Transformator dan bus-bar, sangat selektif , cepat bekerja tidak perlu berkoordinasi dengan relay lain dan tidak dapat digunakan sebagai pengaman cadangan untuk seksi atau daerah berikutnya.
Relay Differensial mengamankan peralatan tersebut diatas dari gangguan hubung singkat yang terjadi di dalam generator ataupun transformator, antara lain hubung singkat antara kumparan dengan kumparan atau antara kumparan dengan tangki. Relay ini harus bekerja kalau terjadi gangguan di daerah pengamanan, dan tidak boleh bekerja dalam keadaan normal atau gangguan di luar daerah pengamanan. Ini juga merupakan unit pengamanan dan mempunyai selektifitas
mutlak. Penggunaan Relay Differensial sebagai Relay pengaman, antara lain pada generator, Transformator daya, bus bar, dan saluran transmisi. Relay Differensial digunakan sebagai pengaman utama (main protection) pada transformator daya yang berguna untuk mengamankan belitan Transformator bila terjadi suatu gangguan. Relay ini sangat selektif dan sistem kerjanya sangat cepat.
Prinsip Kerja Relay Differensial
Relay Differensial prinsip kerjanya berdasarkan hukum kirchoff, dimana arus yang masuk pada suatu titik, sama dengan arus yang keluar dari titik tersebut seperti gambar dibawah..
I
1I2 I1 = I2
Gambar 4.7 Prinsip Hukum Kirchoff
Sebagaimana disebutkan diatas, Relay differensial adalah suatu alat proteksi yang sangat cepat bekerjanya dan sangat selektif berdasarkan keseimbangan (balance) yaitu perbandingan arus yang mengalir pada kedua sisi trafo daya melalui suatu perantara yaitu trafo arus (CT). Dalam kondisi normal, arus mengalir melalui peralatan listrik yang diamankan (generator, transformator dan lain-lainnya). Arus-arus sekunder transformator Arus-arus, yaitu I1 dan I2 bersikulasi melalui jalur IA. Jika
relay pengaman dipasang antara terminal 1 dan 2, maka dalam kondisi normal tidak akan ada arus yang mengalir melaluinya.
Gambar 4.8 Pengawatan Dasar Relay Differensial
Jika terjadi gangguan diluar peralatan listrik peralatan listrik yang diamankan (external fault), maka arus yang mengalir akan bertambah besar, akan tetapi sirkulasinya akan tetap sama dengan pada kondisi normal, sehingga relay pengaman tidak akan bekerja untuk gangguan luar tersebut. Jika gangguan terjadi didalam (internal fault), maka arah sirkulasi arus disalah satu sisi akan terbalik, menyebabkan keseimbangan pada kondisi normal terganggu, akibatnya arus ID akan
mengalir melalui relay pengaman dari terminal 1 menuju ke terminal 2. Selama arus-arus sekunder transformator arus sama besar, maka tidak akan ada arus yang mengalir melalui kumparan kerja (operating coil) relay pengaman, tetapi setiap gangguan (antar fasa atau ke tanah) yang mengakibatkan sistem keseimbangan terganggu, akan menyebabkan arus mengalir melalui Operating Coil relay pengaman, maka relai pengaman akan bekerja dan memberikan perintah putus (tripping) kepada circuit breaker (CB) sehingga peralatan atau instalasi listrik yang terganggu dapat diisolir dari sistem tenaga listrik. Seperti gambar dibawah ini :
Gambar 4.9 Sistem Pengaman Relay Diferensial
4.9 GAS INSULATED SWITCHGEAR
1. Gas Insulated Switchgear
Gas Insulated Switchgear atau Gas Insulated Substation biasa disebut dengan istilah GIS, merupakan sebuah sistem penghubung dan pemutus jaringan listrik yang dikemas dengan menggunakan gas SF6 bertekanan sebagai material isolasi
elektrik dan pemadaman busur api.
GIS sendiri merupakan salah satu klasifikasi gardu induk yang menggunakan isolasi Gas. Berdasarkan lokasi peletakannya, GIS terbagi menjadi dua, yaitu di dalam ruangan (indoor) dan di luar ruangan (outdoor). GIS biasa ditempatkan pada perkotaan karena luas wilayah yang terpakai lebih kecil dibandingkan dengan yang konvensional.
Gambar 4.10. GIS Indoor PLN 150 KV GI Gejayan
Pada GIS terdapat bermacam jenis peralatan seperti pemutus tenaga, busbar, pemisah, pemisah tanah, trafo arus dan trafo tegangan yang ditempatkan didalam kompartemen yang terpisah – pisah dan diisi gas SF6. Kekuatan dielektrik
Gas SF6 yang lebih tinggi dari pada udara, menyebabkan jarak konduktor yang
diperlukan akan lebih kecil. Maka ukuran setiap peralatan dapat dikurangi, yang menyebabkan ukuran secara keseluruhan menjadi lebih kecil.
Berdasarkan hasil kajian PLN dan mengacu pada hasil kajian Konwledge Sharing and Research (KSANDR) Belanda, GIS dibagi menjadi 5 subsistem berdasarkan fungsinya, yaitu:
1. Subsistem Primary
Subsistem primary berfungsi untuk menyalurkan energi listrik dengan nilai losses yang masih diijinkan.
2. Subsistem Secondary
Subsistem secondary berfungsi men-trigger subsistem driving untuk mengaktifkan subsistem mechanical pada waktu tepat.
Subsistem dielectric berfungsi untuk memadamkan busur api dan mengisolasikan active part.
4. Subsistem Driving mechanism
Subsistem driving mechanism adalah mekanik penggerak yang menyimpan energi untuk menggerakkan kontak utama (PMT, PMS) pada waktu yang diperlukan. Jenis – jenis driving mechanism terdiri dari :
Pneumatic : Merupakan penggerak yang menggunakan tenaga udara bertekanan.
Hydraulic : Merupakan penggerak yang menggunakan tenaga minyak hidrolik bertekanan.
Spring : Merupakan penggerak yang menggunakan energi yang disimpan oleh pegas.
5. Subsistem Mechanical
Subsistem mechanical adalah peralatan penggerak yang menghubungkan subsistem driving mechanism dengan kontak utama peralatan PMT dan PMS untuk mentransfer driving energy menjadi gerakan pada waktu yang diperlukan.
2. Sulfur Hexafluoride (SF6)
Isolasi berfungsi untuk memisahkan bagian – bagianyang mempunyai beda potenstial agar diantara bagian – bagiantersebut tidak terjadi lompatan listrik atau percikan. Sulfur Hexafluoride (SF6) merupakan sebuah bahan isolasi berwujud gas
yang terbentuk antara sulphur dan fluorine dengan reaksi eksotermis seperti persamaan berikut :
S + 3 F2à SF6 + 262 kKal
Secara umum sulfur heksa fluorida (SF6) murni adalahsenyawa yang tidak
berwarna, tidak berbau, tidak berasa, dan tidak beracun serta memiliki kerapatan lima kali lipat dari udara. Molekul SF6 memiliki enam atom fluorine dan terdapat sebuah atom sulphur di tengah molekulnya. Molekul SF6ditunjukkan seperti gambar berikut :
Gambar 4.11. Molekul sulfur heksa fluorida (SF6) 2.1 Sifat Gas SF6
Hingga saat ini sebanyak 80% gas SF6 dari yang diproduksi di seluruh dunia
dipakai sebagai media isolasi dalam sistem kelistrikan. Hal ini disebabkan sifat-sifat sebagai berikut
a. Hanya memerlukan energi yang rendah untuk memadamkan arc (busur api). Pada prinsipnya, SF6 sebagai pemadam busur api tidak memerlukan energi
untuk mengkompresikannya, namun karena pengaruh panas busur api yang terjadi.
b. Tekanan SF6 sebagai pemadam busur api maupun sebagai pengisolasi dapat
dengan mudah dideteksi
c. Penguraian pada waktu memadamkan busur api maupun pembentukannya kembali setelah pemadaman adalah menyeluruh
d. Isolasi yang baik, karena relatif mudah terionisasi sehingga membuat konduktivitas tetap rendah. Hal ini mengurangi kemungkinan busur api tidak stabil, dengan demikian pemotongan arus dapat terjadi.
e. Karakteristik gas SF6 adalah elektronegatif sehingga penguraiannya
menjadikan dielektriknya naik secara bertahap
f. Memiliki viskositas yang rendah sehingga dapat mengisi volume dari perangkat secara menyeluruh, stabil (tidak mudah bereaksi) dan penghantar panas yang baik.
2.2 Karakteristik dan Spesifikasi Gas SF6
Sebagai bahan isolasi,gas SF6 memiliki karakteristik yang dapat dilihat pada
tabel berikut :
Tabel 4.4. Karakteristik Gas SF6
No. Indikator Nilai
1. Konstanta Thermal 500 oC
2. GWP (Global Warming Potential) 23.900 3. Lifetime di atmosphere 3500 Tahun
4. Tegangan Tembus 75 kV/cm
Pada aplikasinya sebagai isolasi, spesifikasi gas SF6 terbagi menjadi dua
berdasarkan gas yang telah digunakan dan gas yang belum pernah digunakan, yaitu Gas SF6 baru (New-SF6) dan Gas SF6 yang digunakan (SF6-Used).Dikatakan
spesifikasi New-SF6 , karena speksifikasi tersebut merupakan spesifikasi yang akan
digunakan pertama kali pada suatu perangkat, sedangkan spesifikasi SF6-Used
merupakan spesifikasi gas SF6 saat gas tersebut digunakan. 2.3 Berdasarkan Sistem Rel (Busbar)
Rel (busbar) merupakan titik hubungan pertemuan (connecting) antara transformator daya, SUTT/ SKTT dengan komponen listrik lainnya, untuk menerima dan menyalurkan tenaga listrik. Berdasarkan sistem rel (busbar), gardu induk dibagi menjadi beberapa jenis, sebagaimana tersebut di bawah ini :
1. Gardu Induk sistem ring busbar adalah gardu induk yang busbarnya berbentuk ring. Pada gardu induk jenis ini, semua rel (busbar) yang ada, tersambung (terhubung) satu dengan lainnya dan membentuk ring (cincin). 2. Gardu Induk sistem single busbar adalah gardu induk yang mempunyai satu (single) busbar. Pada umumnya gardu dengan sistem ini adalah gardu induk yang berada pada ujung (akhir) dari suatu sistem transmisi. Single line diagram gardu sistem single busbar, lihat gambar 4.12.
Gambar 4.12.Single Line Diagram Gardu Induk Single Busbar
3. Gardu Induk sistem double busbar adalah gardu induk yang mempunyai dua (double) busbar. Gardu induk sistem double busbar sangat efektif untuk mengurangi terjadinya pemadaman beban, khususnya pada saat melakukan perubahan sistem (manuver sistem). Jenis gardu induk ini pada umumnya yang banyak digunakan. Single line diagram gardu induk sistem double busbar lihat gambar 4.13.
4. Gardu Induk sistem satu setengah (on half) busbar adalah gardu induk yang mempunyai dua (double) busbar. Pada umumnya gardu induk jenis ini dipasang pada gardu induk di pembangkit tenaga listrik atau gardu induk yang berkapasitas besar. Dalam segi operasional, gardu induk ini sangat efektif, karena dapat mengurangi pemadaman beban pada saat dilakukan perubahan sistem (manuver system). Sistem ini menggunakan 3 buah PMT dalam satu diagonal yang terpasang secara deret (seri). Single line diagram, lihat gambar 4.14.
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan.
Pada pelaksanaan penelitian ini dengan melakukan pengambilan data di PLN GIS 150KV GEJAYAN Yogyakarta, maka dari hasil yang dicapai dapat diambil beberapa kesimpulan:
1. Jika beban yang disuplai oleh transformator pada jaringan semakin besar, maka digunakan transformator dengan kapasitas yang besar pula untuk menyuplai beban yang besar tersebut, jika tidak sedemikian rupa, maka transformator akan mengalami Over Load yang dapat mengakibatkan transformator terbakar.
2. Semakin besar nilai arus pada beban maka akan semakin besar pula daya reaktif yang dibangkitkan pada transformator baik trafo merk XIAN SFZ maupun merk Starlite 20 kV.
3. GIS sendiri merupakan salah satu klasifikasi gardu induk yang menggunakan isolasi Gas. Berdasarkan lokasi peletakannya, GIS biasa ditempatkan pada perkotaan karena luas wilayah yang terpakai lebih kecil dibandingkan dengan yang konvensional.
4. Pada dasarnya sistem proteksi di gardu induk menggunakan dua atau tiga relai yang dipasang sebgai pengaman, dan pemasangannya pun dibuat saling terikat satu sama yang lain, adapun jika salah satu relai pada sistem
proteksi tersebut mengalami kerusakan maka relai yang lain akan menggantikan relai yang tidak berfungsi.
5.2 Saran
Dalam laporan ini , penulis mencoba memberikan saran pada PT. PLN (Persero) APP Salatiga:
1. Bisa meningkatkan Penggunaan Energi Baru dan Terbarukan, Melakukan Pengawasan (Monitoring) Terhadap Peralatan saluran distribusi yang Kerap Terjadi Trip/bocor Pada Gardu Induk Gejayan. 2. Agar Dapat Mengoptimalkan Kualitas dan Kuantitas Kerja Sumber
Daya Manusia-nya, Memberlakukan Sistem Keterbukaan Informasi Publik tentang sosialisasi penggunaan listrik pintar hemat energi.
DAFTAR PUSTAKA
Brown, E. Richard. 2002, Electric Power Distribution Reliability, New York. Basel : Marcel Dekker, Inc.
Dedy Widhianto Adisuwito. 2008, Simulasi dan analisa ketidak seimbangan beban transformator distribusi untuk identifikasi beban lebih dan estimasi rugi – rugi pada jaringan tegangan rendah pada PLN UJ Darmo Permai APJ Surabaya selatan, Surabaya.
Marsudi, Djiteng. 2005, Pembangkitan Energi Listrik, Jakarta: Penerbit Erlangga. Morhel Mubarak. 2008, Studi Keterandalan Sistem Jaringan Distribusi udara 20
kV pada Gardu hubung kandis kota Padang, Padang.
Momoh, A. James. 2008, Electric Power Distribution, Automation, Protection, And Control, CRC Press Taylor & Francis Group Boca Raton London New Yok. Pabla, A.S. 2007, Electric Power Distribution fifth Editon, Tata McGraw-Hill
Publishing Company Limited. New Delhi.
Taufiq. 2009, Studi pengaruh penempatan arrester terhadap efektivitas proteksi transformator distribusi 20 kV pada gadu transformator tiang. http://one.indokripsi.com/node/8473
PT. PLN (Persero) P3B Suplemen SE. 032/PST/1984, 2000, Uraian kegiatan Pemeliharaan Listrik, Jakarta.
