Komponen transformator terdiri dari dua bagian, yaitu peralatan utama dan peralatan bantu. Peralatan utama transformator terdiri dari:
Gambar 4.1 Transformator
1. Kumparan Trafo
kumparan trafo terdiri dari beberapa lilitan kawat tembaga yang dilapisi dengan bahan isolasi (karton, pertinax, dll) untuk mengisolasi baik terhadap inti besi maupun kumparan lain. . Untuk trafo dengan daya besar lilitan dimasukkan dalam minyak trafo sebagai media pendingin. Banyaknya lilitan akan menentukan besar tegangan dan arus yang ada pada sisi sekunder.Kadang kala transformator memiliki kumparan tertier. Kumparan tertier diperlukan untuk memperoleh tegangan tertier atau untuk kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tertier selalu dihubungkan delta. Kumparan tertier sering juga untuk dipergunakan penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt.
Gambar 4.2 Kumparan Trafo
2. Inti Besi
dibuat dari lempengan-lempengan feromagnetik tipis yang berguna untuk mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Inti besi ini juga diberi isolasi untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh arus eddy “Eddy Current”.
Gambar 4.3 Inti Besi
3. Oli Trafo
Oli Trafo berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. Minyak trafo mempunyai sifat media pemindah panas (disirkulasi) dan mempunyai daya tegangan tembus tinggi.
Pada power transformator, terutama yang berkapasitas besar, kumparan-kumparan dan inti besi transformator direndam dalam minyak-trafo. Syarat suatu cairan bisa dijadikan sebagai oli trafo adalah sebagai berikut:
1. Ketahanan isolasi harus tinggi ( >10kV/mm )
2. Berat jenis harus kecil, sehingga partikel-partikel inert di dalam minyak dapat mengendap dengan cepat
3. Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan menjadi lebih baik
4. Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan 5. Tidak merusak bahan isolasi padat
6. Sifat kimia yang stabil
Table 4.1ket. Minyak Trafo
4. Bushing
Bushing sebuah konduktor (porselin) yang menghubungkan kumparan transformator dengan jaringan luar. Bushing diselubungi dengan suatu isolator dan berfungsi sebagai konduktor tersebut dengan tangki transformator. Selain itu juga bushing juga berfungsi sebagai pengaman hubung singkat antara kawat yang bertegangan dengan tangki trafo.
Gambar 4.5 Bushing
5. Tangki Dan Konservator
Tangki trafo (khusus untuk transformator basah); pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo ditempatkan di dalam tangki baja. Tangki trafo-trafo distribusi umumnya dilengkapi dengan sirip-sirip pendingin ( cooling fin ) yang berfungsi memperluas permukaan dinding tangki, sehingga penyaluran panas minyak pada saat konveksi menjadi semakin baik dan efektif untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator.
4.2. Pengujian Transformator
Pengujian transformator dilaksanakan menurut SPLN’50-1982 dengan melalui tiga macam pengujian, sebagaimana diuraikan juga dalam IEC 76 (1976), yaitu :
1. Pengujian Rutin
Pengujian rutin adalah pengujian yang dilakukan terhadap setiap transformator, meliputi:
2. pengujian tahanan isolasi 3. pengujian tahanan kumparan
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).
2. Pengujian Jenis
Pengujian jenis adalah pengujian yang dilaksanakan terhadap sebuah trafo yang mewakili trafo lainnya yang sejenis, guna menunjukkan bahwa semua trafo jenis ini memenuhi persyaratan yang belum diliput oleh pengujian rutin Pengujian meliputi :
1. pengujian kenaikan suhu 2. pengujian impedansi
3. Pengujian khusus
Pengujian khusus adalah pengujian yang lain dari uji rutin dan jenis, dilaksanakan atas persetujuan pabrik denga pmbeli dan hanya dilaksanakan terhadap satu atau lebih trafo dari sejumlah trafo yang dipesan dalam suatu kontrak Pengujian khusus meliputi:
1. pengujian dielektrik
2. pengujian impedansi urutan nol pada trafo tiga phasa 3. pengujian hubung singkat
4. pengujian harmonik pada arus beban kosong 5. pengujian tingkat bunyi akuistik
6. pengukuran daya yang diambil oleh motor-motor kipas dan pompa minyak. 7. Pengujian Rutin
4.3. Pengukuran Tahanan Isolasi
Pengukuran tahanan isolasi dilakukan pada awal pengujian dimaksudkan untuk mengetahui secara dini kondisi isolasi trafo, untuk menghindari kegagalan yang fatal dan pengujian selanjutnya, pengukuran dilakukan antara:
1. sisi HV – LV 2. sisi HV – Ground 3. sisi LV- Groud
4. X1/X2-X3/X4 (trafo 1 fasa) 5. X1-X2 dan X3-X
4.4. Pengukuran Tahanan Kumparan
Pengukuran tahanan kumparan adalah untuk mengetahui berapa nilai tahanan listrik pada kumparan yang akan menimbulkan panas bila kumparan tersebut dialiri arus.
Nilai tahanan belitan dipakai untuk perhitungan rugi-rugi tembaga trafo, Pada saat melakukan pengukuran yang perlu diperhatikan adalah suhu belitan pada saat pengukuran yang diusahakan sama dengan suhu udara sekitar, oleh karenanya diusahakan arus pengukuran kecil.
Peralatan yang digunakan untuk pengukuran tahanan di atas 1 ohm adalah Wheatstone Bridge, sedangkan untuk tahanan yang lebih kecil dari 1 ohm digunakan Precition Double Bridge.
Pengukuran dilakukan pada setiap fasa trafo, yaitu antara terminal: 1. Untuk terminal tegangan tinggi:
a. Trafo 3 fasa -fasaA - 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 2. `Untuk sisi tegangan rendah
a. Trafo 3 fasa - fasa a - fasa b - fasa b - fasa c - fasa c - fasa a b. Trafo 1 fasa
4.5. Maintenance Transformator
Agar selalu beroperasi dengan baik, trafo anda sebaiknya selalu dirawat dengan teratur.Harus ada perhatian khusus jika trafo beroperasi dengan bebanpenuh atau di kondisi-kondisi tertentu yang berbahaya Sebelum dilakukan pekerjaan, trafo harus dilepaskan dari rangkaian eksternal dan harus ditanahkan dengan baik
1. General Checking dan Cleaning Elektrical Parts 2. Matikan Supply dan pasang danger tag
3. Check kondisi cilicagel.(visual)
4. Check kondisi, Kebocoran, Level dan temperatur oli trafo 5. Bersihkan isolator bushing HV dan LV, Body Dan sirip trafo 6. Check kekerasan baut connetion HV dan LV
7. Check kebersihan ruang trafo dan penerangan Test Protection Transformer
a. Check temperatur dan bucholz warning b. Check over cureent dan short circuit trip
4.6. Pemeriksaan Oli Transfomer
Pemeriksaan tegangan tembus oli transformer berguna untuk mengisolasi tegangan antara winding dan core, body antara bagian-bagian yang bertegangan lainnya.( isolator ) dan Oli juga berfungsi untuk memindahkan panas yang
ditimbulkan oleh core dan winding keperalatan pendingin ( pendingin ) Oli dalam tansformer lambat laun akan mengalami pencemaran sesuai dengan umur
pakainya. Penyebabnya adalah, oli akan beroksidasi bila terjadi hubungan langsung dengan udara dan prosesnya akan dipercepat dengan kenaikan
temperature( kondensasi ). sedangkan kontak dengan metal didalam tangki akan menimbulkan percampuran dengan logam tembaga, besi, kertas dan larutan varnis.
Menghindarkan hubungan langsung oli dengan udara. untuk itu dibuat konservator yang berfungsi mencegah kontak langsung antara oli dengan udara luar Uap air juga mencemari. oli transformer, oleh sebab itu dipasang dehydrating
breather yang diisi silicagel. Tangki yang tertutup rapat ( hermetically sealed) dan diisi dengan nitrogen.tangki yang tertutup rapat dan diisi oli sampai penuh ( totally filled). Karena pentingnya oli transformer, maka perlu dilakukan pemeriksaan secara berkala, IEC-156 (SPLN -1/1982), tegangan tembus (dielectric strength) untuk :
1. Oli transformer sebelum diolah > 30 KV / 2,5 mm 2. Oli yang telah diolah > 50 KV / 2,5 mm
3. Oli yang telah digunakan > 30 KV / 2,5 mm
Pengukuran tingkat isolasi oli transformer (tegangan tembus)
Pengukuran ini di anjurkan untuk dilakukan rutin setiap tahun sekali, dengan langkah sebagai berikut : bukalah kran yang berada dibagian bawah dasar tangki, setelah mengalir keluar 1 atau 2 liter segera ditutup, kemudian dari sini diambil contoh secukupnya untuk memenuhi tester, tester yang dimaksud mempunyai elektroda-elektroda bulat dengan diameter 12,5 mm dan terpisah satu sama lain dalam jarak 2,5 mm Harga rata-rata, dari beberapa kali test tersebut diambil hasilnya. Harga ini harus serendah-rendahnya (30KV/2,5 mm). Jika dibawah harga ini maka oli tersebut harus di lakukan PURIFIYING/ TREATMENT atau kalau oil trafo sudah lebih dari 10 tahun beroperasi dan warna oil trafo sudah coklat kehitaman, maka di anjurkan untuk segera di ganti dengan yang baru. Proses purifikasi oli trafo bertujuan untuk meningkatkan nilai tegangan tembus oli transformer.
4.7. Ruang lingkup pengujian
Tabel 4.2 Pengujian Oli trafo
Kimia Fisika kelistrikan
Keasaman Kadar air Ketahanan oksidasi Korosi lempengan Tembaga Viskositas Densitas Titik nyala
Tegangan antar muka Titik tuang
Tegangan tembus Tahanan jenis
Faktor kebocoran dielektrik, tan delta
Tabel 4.3 Batasan Oli Isolasi Baru IEC 60296-2003
N
o. Parameter uji Batasan
1 . Fungsi 1 .1 Viskositas pada 40 oC Max. 12 cSt 1
.2 Titik tuang Max. – 40
oC
1
.3 Kadar air Max. 30 mg/kg
1 .4
Tegangan tembus : - Sebelum treatment - Setelah treatment Min. 30 kV /2.5mm Min. 70 kV /2.5mm 1 .5 Densitas pada 20 oC Max. 0,895 g/ml 1 .6
Faktor kebocoran dielektrik,
tan d pada 90oC Max. 0,0005
2
. Stabilitas
2
.1 Keasaman Max. 0,01 mg KOH/kg
2
2
.3 Korosif sulfur Tidak korosif
2
.4 Kadar sulfur Tidak disyaratkan
2
.5 Aditif anti oksidan
U: Tidak terdedeksi T: Max. 0,08 % I: 0,08 % - 0,4 %.
2
.6 Kadar furfural Max. 0,1 mg/kg
3
. Unjuk kerja
3 .1
Ketahanan oksidasi : - Sedimen - Keasaman - DDF at 90oC Max. 0,8 % Max. 1,2 mg KOH/g Max. 0,500 3
.2 Gassing tendency Tidak disyaratkan
4
. Keamanan
4
.1 Titik nyala Min. 135 oC
4
.2 PCA Max. 3 %
4
Tabel 4.4 Batasan Oli Isolasi Bekas Pakai IEC 422:1989 N o. Parameter Batasan 1 Tegangan tembus -50 kV untuk tegangan > 170 kV -40 kV untuk teg. 70 – 170 kV -30 kV untuk tegangan < 70 kV 2
Kadar air < 20 mg/kg untuk > 170 kV < 30 mg/kg untuk < 170 kV
3
Angka kenetralan (keasaman) 0,5 mgKOH/g
4
Sedimen Tidak terukur ( > 0,02% )
5
Tahanan jenis Min. 1 G Ω.m
N
o. Parameter Batasan
6
Faktor kebocoran dielektrik Tg delta pada 90 oC
Max. 0,2 untuk tegangan > 170 kV Max. 1,0 untuk tegangan < 170 kV
7
Tegangan permukaan Min. 15 dyne/cm
8
Kandungan gas IEC 577 dan IEC 599
9
Titik nyala Max. penurunan 15 oC
4.7. Pengujian Oli
1. Uji Viskositas
Viskositas adalah suatu ukuran dari besarnya perlawanan yang diberikan oleh minyak untuk mengalir, atau ukuran dari besarnya tekanan geser bagian dalam dari suatu bahan cair. Bila suhu naik maka viskositas akan turun. Uji viskositas hanya dilakukan untuk minyak isolasi baru. Metoda yang dipakai mengacu pada ISO 3104.
2. Uji Densitas
Densitas adalah berat masa minyak per satuan volume (kg/l) pada suhu 20oC. Uji ini dilakukan hanya untuk minyak minyak isolasi baru. Metode uji
densitas mengacu ke standar ISO 3675 3. Uji titik nyala
Titik nyala adalah adalah suhu terendah dimana uap minyak mulai menyala. Metoda ini dipakai untuk mendeteksi kontaminasi minyak yang berupa bahan bahan yang mudah menguap. Titik nyala rendah mengindikasikan terdapat kandungan yang bersifat volatile combustible. Titik nyala diuji dengan sistem Closed Cup dan mengacu pada standar ISO 2719
4. Uji tegangan antar muka
Metode ini mencakup pengukuran pada kondisi ketidak seimbangan tegangan antara permukaan minyak mineral yang berlawanan dengan air. Indikasinya ditunjukkan dengan adanya kontaminasi hasil dari oksidasi minyak. Pengujian mengacu pada standar ISO 6295.
5. Uji warna
Warna adalah banyaknya intensitas sinar yang diteruskan dan dinyatakan dengan angkan yang berdasarkan perbandingan terhadap sederetan standar warna. Bertambahnya intensitas warna menunjukkan bahwa minyak telah terkontaminasi. Metode uji yan dipakai adalah ASTM D 1500.
6. Uji titik tuang
Titik tuang adalah suhu terendah dimana minyak dapat mengalir pada saat didinginkan dan kondisi suhu tertentu. Sesuai standar pengujian mengacu ke standar ISO 3016.
7. Uji keasaman (angka kenetralan)
Keasaman (angka kenetralan) dalam minyak isolasi menunjukkan adanya kontaminan hasil oksidasi yang bersifat asam. Uji ini sangat dibutuhkan untuk suatu penggantian minyak. Pengujian mengacu ke standar IEC 296:1982 dan 296: 2003
Sedimen merupakan kontaminan pada minyak pakai dan terjadi karena proses oksidasi, pengujian mengacu ke standar IEC 422.
9. Uji Kadar air
Kandungan air dalam minyak isolasi berasal dari udara (atmosfir), diuji dengan metoda Karl Fisher Coulometric dan mengacu pada standar IEC 814.
10. Uji oksidasi
Uji ketahanan oksidasi adalah peristiwa oksidasi minyak dengan kondisi dan waktu tertentu atau ukuran baik tidaknya (ketahanan) suatu minyak trafo baru terhadap oksidasi. Dalam proses ini akan menghasilkan sedimen dan asam. Pengujian mengacu kestandar IEC 74.
11. Uji korosi kepingan tembaga
Uji korosi kepingan tembaga adalah suatu uji kemampuan minyak isolasi untuk mengakibatkan korosi pada kepingan tembaga dengan waktu dan suhu tertentu. Dengan adanya korosif senyawa sulfur yang merugikan akan menghasilkan deteriosasi pada logam yang besarnya tergantung pada jumlah dan tipe korosif, waktu dan suhu. Pengujian mengacu ke standar ASTM 1275 B.
12. Uji tegangan tembus
Tegangan tembus adalah tegangan dalam kV yang diperlukan untuk menembus lapisan minyak setebal 1 cm diantara 2 buah elektroda dan dinyatakan dalam kv/cm dalam kondisi suhu kamar. Tegangan tembus yang rendah menunjukkan adanya kontaminasi seperti air, kotoran atau partikel yang tidak dikehendaki. Metode uji yang dipakai adalah standar IEC 156.
13. Uji DGA (Dissolved Gas Analysis)
Metode ini mencakup ekstraksi dan pengukuran gas-gas terlarut dalam oli isolasi. Gas-gas tersebut dihasilkan dari hasil oksidasi yang berasal dari minyak isolasi dan kertas (selulosa) seperti hidrogen, metan, etan, etilen, asetilen, karbon monoksida, karbon dioksida. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi dan gangguan (fault) yang terjadi pada operasional trafo.
Gangguan yang terjadi pada trafo yaitu :
a. Thermal fault < 300oC, 300 – 700oC dan > 700oC b. Electrical fault ( partial discharge, low energi discharge/
sparking & high energy discharge/ arcing ). Standar acuan : ASTM 3612 & IEEE C 57
uji faktor kebocoran dielektrik tan d pada 90oc dan tahanan jenis pada
90oc
Faktor kebocoran dielektrik sangat terpengaruh oleh adanya kontaminan,dan sedimen hasil oksidasi atau koloid. Pengujian dilakukan pada suhu 90oC pada oli baru ataupun oli pakai dan mengacu pada standar IEC 247.
Gambar 4.6 pengujian Oli Trafo
Di dalam transformator yang digunakan disweat gear, terdapat oli trafo yang berfungsi untuk memisahkan secara listrik kumparan primer dengan kumparan skundernya agar tidak terjadi tegangan tembus. Oli trafo ini memiliki tingkat isolasi yang lebih baik jika dibandingkan dengan udara bebas. Salah satu parameter yang dapat menunjukan baik buruknya tingkat isolasi suatu bahan adalah tegangan tembusnya.
Untuk memastikan kelayakan tegangan tembus dari oli trafo tersebut, harus dilakukan pengujian. Pengujian tegangan tembus minyak ini dilakukan dengan memberi tegangan tinggi AC. Untuk membangkitkan tegangan tinggi arus bolak balik, trafo uji yang digunakan adalah trafo satu fasa. Hal ini disebabkan karena pengujian biasanya dilakukan setiap fasanya
Gambar 4.8 Alat Pengujian Oli
Suatu bahan dielektrik tidak mempunyai elektron-elektron bebas, melainkan elektron-elektron yang terikat dengan inti atom unsur dielektrik tersebut. Misalnya suatu dielektrik ditempatkan diantara dua elektroda kemudian elektroda dibeikan tegangan, maka akan timbul medan listrik didalam dielektrik medan listrik ini akan memberi gaya kepada elektron-elektron agar terlepas dari ikatanya dan menjari elektron bebas. Maka dapat dikatakan bahwa medan listrik merupakan suatu beban yang menekan dielektrik agar berubah sifat menjadi konduktor.
Beban yang dipikul dielektrik tersebut juga terpaan medan listrik. Setiap dielektrik mempunyai batas kekuatan untuk memikul terpaan listrik. Jika terpaan listrik yang dipikulnya melebihi batas tersebut dan terpaan tersebut berlangsung lama, maka dielektrik akan menghantarkan arus atau gagal melaksanakan fungsinya sebagai isolator. Dalam hal ini dielektrik mengalami tembus atau “breakdown”.
4.8 Jenis oli trafo
Jenis-jenis oli yang dapat digunakan untuk bahan isolasi terdiri dari bahan minyak bumi :
1. Oli isolasi mineral
Oli isolasi mineral adalah oli yang berasal dari minyak bumi yang diproses secara fraksinasi dan destilasi. Biasanya digunakan pada peralatan tegangan tinggi seperti trafo daya, kapasitor daya, kabel daya dan circuit breaker(pemutus daya). Oli ini berfungsi sebagai bahan dielektrik dan media pemadaman busur api.
2. Oli isolasi sintetis
Oli sintetis adalah oli isolator yang diproses secara kimia untuk mendapatkan karakteristik yang lebih baik dari oli isolasi sintetis adalah askaret cair, fluorinasi cair, ester sintetis.
Oli isolasi dari bahan olahan nabati, contohnya 1. Minyak jarak
2. Minyak kelapa murni 3. Minyak kelapa sawit 4. Minyak kedelai 5. Minyak jagung
4.9. Uji standarisasi
Untuk mengetahui sampel oli masih dalam keadaan baik maka dibutuhkan perbandingan hasil uji dengan suatu standarisasi. Standarisasi yang digunakan untuk oli trafo adalah standar IEC 156 yang dapat dilihat tabel dibawah ini
Tabel 4.5 Batas Tegangan Tembus
Standar yang biasa digunakan dilapangan adalah untuk trafo yang sudah dipakai adalah 30KV/2,5mm dan oli baru adalah 50KV/2,5mm.
Diagram alir pengujian tegangan tembus oli
Tabel 4.6 Diagram Air Pengujian
4.10. Persamaan Tegangan Tembus Oli
Berikut adalah persamaan untuk tegangan tembus oli
...4.1 Dimana
D = panjang ruang celah (mm)
N = konstanta yang nilainya kurang dari 1
4.11. Hasil Pengetesan Oli Transformator
Tabel 4.7 Tabel Hasil Tegangan Tembus
1. Indentifikasi Masalah
Data hasil pengujian oli isolasi travo H 22-C18 WRM didapat nilai rata-rata dari 5x sampel – pengujian tegangan tembus oli sebesar : 76,36 KV
2. Analisa Data
Mengacu standar IEC 156 dan PLN 49-1-1982, tegangan tembus yang diizinkan untuk oli transformator < 70 KV adalah : > 30 KV sementara nilai rata-rata hasil sampel oli trafo H.22-C.18 = 76,36 KV
3. Kesimpulan
Nilai tegangan tembus oli trafo – DAPAT memenuhi standar yang diizinkan 4. Saran
Oli trafo H.22 – C 18 masih layak pakai Dilakukan pengujian ulang BDV trafo H.22-C.18 untuk 1 tahun kedepan
4.12. Pengujian Dissolved Gas Analysis
Dissolved Gas Concentrations IEEE Standard C57.104-1991 (revision for IEE C57.104-1978)
Tabel 4.8 Kondisi Gas Oli
STATUS
Dissolved Key Gas Concentration Limits (ppm)
H2 C H4 C 2H2 C 2H4 C 2H6 C O CO2 TDCG kondisi 1 100 120 3 5 6 5 6 5 3 50 2500 720 kondisi 2 101-700 21-400 3 6-50 6 6-100 6 6-100 3 51-570 2500-4000 721-1920 kondisi 3 701-1800 401-1000 5 1-80 1 01-150 1 01-150 5 71-1400 4001-10000 1921-4630 kondisi 4 >1800 >1000 >80 >150 >150 >400 >10000 4630
Kondisi 1 : Continue normal operation Kondisi 2 : Exercise caution
Kondisi 3 : Exercise extreme caution Monitoring Individual gases Monitoring Loding
Plan Outage
Advise manufacturing Kondisi 4 : Exercise extreme caution
Monitoring Individual gases Condiser removal from service Advise manufacturing
4.12.1. Hasil Pengujian Gas
Tabel 4.9 Hasil Gas Oli
Detail Summary Trend(ppm)
Hydrogen condition 1
Carbon dioxide condition 3 Carbon monoxide condition 1
Ethylene condition 4
Methane condition 1
Acetylene condition 4
TDCG condition 4
Komentar :
Evaluasi data sesuai standar IEEE standard C57.104-1991
Kondisi CO2 memasuki kondisi 3, Ethylene kondisi 4, Ethane kondisi 4, Methane kondisi 4 dan kondisi tersebut akan mengindikasi OHO(overheating of oil) & OHC(overheting of cellulose) yang diakibatkan karena pemakaian trafo yang berlebih sehingga menghasilkan panas diatas 700 C
Saran
1. Dilakukan monitoring beban di trafo 2. Dilakukan monitoring operasional trafo 3. Dilakukan separator
