BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN PENGAMAN PRIMER TRAFO DISTRIBUSI

(1)

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN PENGAMAN PRIMER TRAFO DISTRIBUSI

4.1 Gambaran Umum

Seperti yang telah dijelaskan pada Bab sebelumnya yang menjadi latar belakang masalah kajian standar pengaman primer trafo distribusi adalah pembebanan yang selalu berubah-ubah dan terus meningkat mengakibatkan beban sulit untuk dikontrol sehingga bila pembebanan yang berubah-ubah dan terus meningkat tersebut lama tidak di cek/ tidak diketahui sampai pada batas maksimal/ beban penuh, maka hal tersebut akan merusak trafo distribusi.

Kerusakan trafo distribusi tidak hanya terjadi karena pembebanan saja tetapi juga terjadi karena kurangnya pemeliharaan dan adanya gangguan-gangguan. Kurangnya pemeliharaan merupakan salah satu sebab sering terjadinya kerusakan trafo distribusi, karena begitu banyaknya trafo distribusi yang terpasang dan membutuhkan banyak tenaga pemelihara. Selain itu dari data PT. PLN (Persero) AJ Gambir, trafo distribusi rusak karena adanya gangguan-gangguan, seperti: gangguan alam (karena petir, angin, badai, dll), gangguan mekanis (FCO putus, bushing pecah, JTR putus, trafo over load, kurangnya perawatan, sampai gangguan yang tidak diketahui, dll). Dari jenis gangguan yang ada, seharusnya hal tersebut mempengaruhi fungsi pengaman pada trafo, tetapi pengaman pada trafo tidak berfungsi sehingga banyak trafo yang rusak. Dengan adanya permasalahan tersebut diatas, akan dievaluasi setting pengaman masing-masing jenis trafo (1 phasa dan 3 phasa) dan dilihat data gangguan yang pernah terjadi pada trafo distribusi, sehingga diharapkan mendapat setting peralatan pengaman yang lebih baik.

(2)

4.2 Masalah-masalah yang Sering Dihadapi

Dari data gangguan yang terjadi dari bulan Januari 2009 sampai Maret 2010, kami telah pengelompokan data-data permasalahan yang sering dihadapi di PT. PLN (Persero) AJ Gambir, lihat tabel 4.1 dibawah ini.

Tabel 4.1 Permasalahan yang sering dihadapi

Bagian yang rusak Penyebab

spool primer terbakar  karena petir

 bushing primer pecah

 kabel power lengket

 kontak body

 JTR kerobohan pohon

spool sekunder terbakar  bushing sekunder phasa kemasukan air hujan

 karena petir

 jamper trafo ngepong

 trafo over load

 jaringan kerobohan pohon

spool primer putus  minyak terbakar

 karena petir

 tertimpa pohon

 tutup berlubang kemasukan air

spool sekunder putus  minyak terbakar

spool primer rusak  trafo keluar oli

 jaringan lengket kejatuhan pohon

 JTR putus

 kontak body

 karena hujan angin & petir

 bushing pecah tertimpa pohon

(3)

spool sekunder rusak

 minyak jelek

 JTR tertimpa pohon

minyak/ oli keluar  JTR primer putus

 tutup melayang

bushing pecah  kabel power lengket

sekunder kontak body  trafo meledak

bak trafo melendung  kawat TM putus

body trafo bocor  trafo over load

breaker trafo rusak  karena dol lepas

breaker terbakar  kawat JSR terbakar

trafo meledak/ terbakar  kerobohan pohon

4.3 Evaluasi Koordinasi Pengaman Primer Trafo Distribusi

Berdasarkan data yang ada, kapasitas untuk trafo 1 phasa yang terpasang pada jaringan distribusi adalah 5, 10, 15, 25, 50 KVA. Kapasitas trafo tersebut di pasang disesuaikan dengan besarnya permintaan beban dan perkiraan permintaan, yang mana perkiraan permintaan dimaksudkan untuk penghematan biaya pembelian trafo baru dan biaya bongkar-pasang trafo jika ada tambahan permintaan beban baru. Sehingga dari alasan tersebut, banyak terpasang trafo 1 phasa dengan kapasitas 25 KVA dan 50 KVA.

Untuk trafo 3 phasa, kapasitas trafo yang terpasang pada jaringan distribusi adalah 50, 100, 160, 250, 400, 630 KVA, tetapi kapasitas trafo yang banyak terpasang adalah 50,100, 160, 250 KVA, karena seperti halnya pada trafo 1 phasa, dimaksudkan untuk penghematan biaya pembelian trafo baru dan biaya bongkar-pasang trafo jika ada tambahan permintaan beban baru selain itu juga untuk penghematan peralatan. Penghematan peralatan di sini maksudnya adalah semakin besar kapasitas trafo, semakin banyak jumlah pelanggan (pemakai beban) maka semakin besar rating pengaman yang di pakai sehingga semakin mahal pula harga peralatan pengamannya selain itu jika trafo mengalami kerusakan akan

(4)

mengganggu banyak pelanggan. Biasanya trafo dengan kapasitas di atas 400 KVA di pakai untuk satu pelanggan seperti perusahaan, perkantoran, swalayan, mall, kampus dan lain sebagainya.

4.3.1 Trafo 1 Phasa

Sesuai kenyataan yang ada, untuk trafo 1 phasa memakai jenis CSP

(Complety Self Protected) yaitu jenis pengamanan sendiri, pihak PLN membeli

langsung dari perusahaan pembuat trafo sehingga setting pengamannya sesuai dengan desain perusahaan. Sebagai contoh pada trafo 25 KVA, setting pengaman primer (sekring) adalah 3 ampere dan setting pengaman sekunder (CB) adalah 50 ampere. Jika digambar koordinasi pengaman pada kurva waktu-kerjanya adalah seperti pada gambar 4.1 dibawah ini.

Gambar 4.1 Koordinasi kurva waktu-kerja sekring 3 A dengan CB 50 A, skala arus mengikuti seting IFL trafo, dimana 1 sama dengan 54,11 A

W akt u (de ti k) Arus (ampere) x IFL TRAFO 1 PHASA 25 KVA

Total Clearing 3 A tipe K Minimum Mealting 3 A tipe K CB 50 A

Ansi Trafo 5-500 KVA 1 phasa Skala arus 1 = 54,11 A

(5)

Pada trafo 50 KVA, setting pengaman primer (sekring) adalah 6 ampere dan setting pengaman sekunder (CB) adalah 100 ampere. Jika digambar koordinasi pengaman pada kurva waktu-kerjanya adalah seperti pada gambar 4.2 berikut ini.

4.3.2 Trafo 3 Phasa

Sesuai dengan hasil survei, untuk data setting pengaman primer (FCO) pada trafo 3 phasa 100 KVA adalah 3 ampere dan pengaman sekunder (LVCB) untuk MCCB (Molded Case Circuit Breaker) adalah 500 ampere dengan NT-Fuse terbesar 160 ampere. Tetapi banyak juga MCCB yang tidak terpasang pada trafo-trafo yang berkapasitas kecil dengan alasan harga MCCB yang mahal, biasanya trafo tersebut untuk mensuplai satu pelanggan, jadi sebagai pengaman primer di

W akt u ( de ti k) Arus (ampere) x IFL

TRAFO 1 PHASA 50 KVA

(6)

sisi sekundernya memakai NT-Fuse. Untuk setting NT-Fuse disesuaikan dengan besarnya arus beban yang melaluinya karena NT-Fuse hanya berfungsi sebagai pembatas arus. Jumlah NT-Fuse yang terpasang tergantung dari banyaknya pembagian saluran beban. Namun demikian banyak juga di pasang MCCB dan NT-Fuse yang tersusun seri. Dimana MCCB sebagai pengaman primer di sisi sekunder trafo dan NT-Fuse sebagai pengaman di sisi beban. Jadi dari data tersebut, jika digambar koordinasi pengaman pada kurva waktu-kerjanya adalah seperti pada gambar 4.3 dibawah ini.

Gambar 4.3Koordinasi kurva waktu-kerja FCO 3 A dengan MCCB 500 A, skala arus mengikuti seting IFL trafo, dimana 1 sama dengan 151,93 A

W akt u ( de ti k) Arus (Ampere) x IFL

Total Clearing 3 A tipe K Minimum Mealting 3 A tipe K MCCB 500 A

Ansi Trafo 15-500 KVA 3 phasa NT Fuse 160 A

(7)

Pada trafo 160 KVA, setting pengaman primer (FCO) adalah 6 ampere dan setting pengaman sekunder (MCCB) adalah 250 ampere. Jika digambar koordinasi pengaman pada kurva waktu-kerjanya seperti pada gambar 4.4.

Gambar 4.4 Koordinasi kurva waktu-kerja FCO 6 A dengan MCCB 250 A, skala arus mengikuti seting IFL trafo, dimana 1 sama dengan 243,09 A, NT Fuse 250 A

dan 400 A. W akt u (de ti k)

NT Fuse 250 A Skala arus 1 = 243,09 A

(8)

Pada trafo 250 KVA, setting pengaman primer (FCO) adalah 8 ampere dan setting pengaman sekunder (MCCB) adalah 630 ampere. Jika digambar koordinasi pengaman pada kurva waktu-kerjanya seperti pada gambar 4.5.

Gambar 4.5 Koordinasi kurva waktu-kerja FCO 8 A dengan MCCB 630 A, skala arus mengikuti seting IFL trafo, dimana 1 sama dengan 379,8 A, NT Fuse 250 A

Ansi Trafo 15-500 KVA 3 phasa NT Fuse 250 A Skala arus 1 = 379,8 A Arus (ampere) x IFL W akt u (de ti k)

(9)

4.4 Perhitungan Koordinasi Pengaman Primer Trafo Distribusi

4.4.1 Untuk trafo 1 phasa

Untuk trafo 1 phasa dengan kapasitas 25 KVA, impedansi 2,63 %. Contoh gambar satu garisnya dapat dilihat pada gambar 4.6.

F1 JTR Jaringan Distribusi 20 KV Trafo 1Ø 25 KVA CB 20 KV 380/ 220 V Feeder JTM 150 KV

Gambar 4.6 Diagram satu garis trafo 1 phasa 25 KVA

1. Arus beban lebih (full load) dan arus hubung singkat trafo di sisi primer IFL primer = = 2,165 A Ihs primer = = = 82,319 A

2. Arus beban lebih (full load) dan arus hubung singkat trafo di sisi sekunder IFL sekunder = = 113,95 A Ihs sekunder = =

(10)

= 4332,7 A 3. Rating sekring

Irating minimum = IFL primer

= 2,165 A Irating maksimum = 3 x IFL primer

= 3 x 2,165 A = 6,495 A Dipilih rating sekring 3 A 4. Rating CB

Irating minimum = IFL sekunder

= 113,95 A Irating maksimum = 2,5 x IFL sekunder

= 2,5 x 113,95 A = 284,875 A dipilih rating CB 125 A 5. Arus ANSI pada trafo

IANSI = 16,6 x IFL primer = 16,6 x 2,165 A = 35,939 A pada 20 KV Atau IANSI = 16,6 x IFL sekunder = 16,6 x 113,95 A = 1891,57 A pada 380 V 6. Arus Inrush pada trafo

IInrush = 8 x IFL primer untuk 0,1 detik

= 8 x 2,165 A

= 17,32 A pada 20 KV atau

IInrush = 8 x IFL sekunder untuk 0,1 detik

= 8 x 113,95 A

(11)

Kurva sekring harus terletak diatas inrush-point tersebut. Jika digambar kurva waktu-kerja sekring 3 A dengan CB 125 A, skala arus mengikuti seting IFL trafo,

dimana 1 sama dengan 113,95 A dapat dilihat pada gambar 4.7.

Iinrus h Arus (ampere) x IFL W akt u ( de ti k)

TRAFO 1 PHASA 25 KVA Keterangan:

Total Clearing 3 A, Tipe K Minimum Mealting 3 A, Tipe K CB 125 A

Ansi Trafo 5-500 KVA 1 phasa 1 IFL Trafo

2 Ir CB

3 IFL Trafo yang diijinkan

4 Ir Fuse 20 KV

5 Arus pemutusan terendah fuse 6 Batas maksimum arus yang diamankan

oleh sekring 7 IMAX ANSI 8 Ihs di sisi sekunder 9 Ir pemutusan CB 10 Ir pemutusan fuse 2 1 8 6 3 4 5 7 9 10

(12)

Untuk trafo 1 phasa dengan kapasitas 50 KVA, impedansi 2,63 %. Diagram satu garis dapat dilihat pada gambar 4.8.

F1 JTR Jaringan Distribusi 20 KV Trafo 1Ø 50 KVA CB 20 KV 380/ 220 V Feeder JTM 150 KV

2. Arus beban lebih (full load) dan arus hubung singkat trafo di sisi sekunder IFL sekunder = = 227,9 A Ihs sekunder = = = 8665,399 A

(13)

3. Rating sekring

Irating minimum = IFL primer

= 3 x 4,33 A = 12,99 A Dipilih rating sekring 6 A 4. Rating CB

= 2,5 x 227,9 A = 569,75 A dipilih rating CB 250 A 5. Arus ANSI pada trafo

= 8 x 4,33 A

= 8 x 227,9 A

= 1823,2 A pada 380 V

(14)

Jika digambar koordinasi kurva waktu-kerja sekring 6 A dengan CB 250 A dapat dilihat pada gambar 4.9.

Gambar 4.9 koordinasi kurva waktu-kerja sekring 6 A dengan CB 250 A, skala arus mengikuti seting IFL trafo, dimana 1 sama dengan 227,9 A

W

akt

u (de

ti

k)

Total Clearing 6 A, Tipe K Minimum Mealting 6 A, Tipe K MCCB 250 A

Ansi Trafo 5-500 KVA 1 phasa 1 IFL Trafo

2 Ir CB

4 Ir Fuse 20 KV

5 IMAX ANSI

oleh sekring 8 Ihs di sisi sekunder 9 Ir pemutusan CB 10 Ir pemutusan fuse 2 1 8 6 3 4 5 7 9 Arus (ampere) x IFL 10

(15)

4.4.2 Untuk trafo 3 phasa

Untuk trafo 3 phasa dengan kapasitas 100 KVA, impedansi 4 %. Diagram satu garisnya dapat dilihat pada gambar 4.10.

FCO JTR Trafo 3Ø 100 KVA MCCB 20 KV 380/ 220 V Feeder JTM 150 KV LVCB NT Fuse

1. Arus beban lebih (full load) dan arus hubung singkat trafo di sisi primer IFL primer = = 2,88 A Ihs primer = = = 72 A

(16)

3. Rating sekring (FCO) Irating minimum = IFL primer

= 3 x 2,88 A = 8,64 A Dipilih rating sekring 3 A

4. Rating MCCB

= 2,5 x 151,93 A = 379,825 A dipilih rating MCCB 160 A 5. Arus ANSI pada trafo

= 8 x 2,88 A

= 8 x 151,93 A

(17)

Kurva sekring (FCO) harus terletak diatas inrush-point tersebut. Jika digambar koordinasi kurva waktu-kerja sekring (FCO) 3 A dengan MCCB 160 A dapat dilihat pada gambar 4.11.

Gambar 4.11 Koordinasi kurva waktu-kerja sekring (FCO) 3 A dengan MCCB 160 A, skala arus mengikuti seting IFL trafo, dimana 1 sama dengan 151,93 A

W akt u ( de ti k) Arus (Ampere) x IFL

1 IFL Trafo

2 Ir CB

4 Ir Fuse 20 KV

5 Arus pemutusan terendah fuse 6 IMAX ANSI

7 Batas maksimum arus yang diamankan oleh sekring 8 Ihs di sisi sekunder 9 Ir pemutusan CB 10 Ir pemutusan fuse 2 1 8 6 3 4 5 7 9 10 Iinrush

(18)

Untuk trafo 3 phasa dengan kapasitas 160 KVA, impedansi 4 %. Diagram satu garisnya dapat dilihat pada gambar 4.12.

(19)

= 4,62 A

Irating maksimum = 3 x IFL primer

= 3 x 4,62 A = 13,86 A

Dipilih rating sekring 6 A

4. Rating MCCB

= 243,09 A

Irating maksimum = 2,5 x IFL sekunder

= 2,5 x 243,09 A = 607,725 A

dipilih rating CB 250 A 5. Arus ANSI pada trafo

= 8 x 4,62 A

= 8 x 243,09 A

= 1944,72 A pada 380 V

(20)

Jika digambar koordinasi kurva waktu-kerja sekring (FCO) 6 A dengan MCCB 250 A dilihat pada gambar 4.13.

W akt u ( de ti k) Arus (Ampere) x IFL Iinrush 2 1 8 6 3 4 5 7 9 10

Total Clearing 3 A, Tipe K Minimum Mealting 3 A, Tipe K

1 IFL Trafo

2 Ir CB

4 Ir Fuse 20 KV

5 Arus pemutusan terendah fuse 6 IMAX ANSI

7 Batas maksimum arus yang diamankan oleh FCO 8 Ihs di sisi sekunder

9 Ir pemutusan CB

(21)

Untuk trafo 3 phasa dengan kapasitas 250 KVA, impedansi 4 %. Diagram satu garisnya ditunjukan pada gambar 4.14.

(22)

= 7,216 A

Irating maksimum = 3 x IFL primer

= 3 x 7,216 A = 21,648 A

Dipilih rating sekring 8 A

4. Rating MCCB

= 379,835 A

Irating maksimum = 2,5 x IFL sekunder

= 2,5 x 379,835 A = 949,5875 A

dipilih rating CB 400 A 5. Arus ANSI pada trafo

= 8 x 7,216 A

= 8 x 379,835 A

= 3038,68 A pada 380 V

(23)

Jika digambar koordinasi kurva waktu-kerja sekring (FCO) 8 A dengan MCCB 400 A, dapat di lihat pada gambar 4.15.

4.5 Pembahasan Evaluasi dan Perhitungan Koordinasi Pengaman Primer Trafo Distribusi

4.5.1 Trafo 1 Phasa

Untuk trafo 1 phasa 25 KVA, dari data yang ada (lihat gambar 4.1), gambar telah ditransformasikan ke sisi sekunder dan skala arus mengikuti setting IFL trafo dimana 1 sama dengan 54,11 A. Koordinasi antara CB 50 A dengan

W a kt u (d et ik) 2 1 ₈ 6 3 ₄ 5 7 9 10 Iinrush

NT Fuse 160 A 1 IFL Trafo

2 Ir CB

4 Ir Fuse 20 KV

5 IMAX ANSI

oleh sekring 8 Ihs di sisi sekunder

9 Ir pemutusan CB

10 Ir pemutusan fuse

(24)

sekring 3 A tipe K jika dibandingkan dengan hasil perhitungan (lihat gambar 4.7), sudah memenuhi standar pengaman trafo, karena kurva sekring tidak sampai membelah kurva CB walaupun masih memotong kurva CB. Perpotongan tersebut masih dapat di toleransi kerena hanya memotong sedikit kurva CB pada keadaan trip dingin (cold trip) yaitu keadaan untuk waktu start bila dibebani beban normal. Untuk trafo 1 phasa 50 KVA, dari data yang ada (lihat gambar 4.2), gambar telah ditransformasikan ke sisi sekunder dan skala arus mengikuti setting IFL trafo dimana 1 sama dengan 108,2 A. Koordinasi antara CB 100 A dengan

sekring 6 A tipe K jika dibandingkan dengan hasil perhitungan (lihat gambar 4.9), sudah memenuhi standar pengaman trafo, karena kurva sekring tidak sampai membelah dan memotong kurva CB. Untuk kurva hasil perhitungan (gambar 4.9), koordinasi pengamannya sudah memenuhi standar tetapi jika terjadi gangguan kerusakan CB pada arus 11 sampai 13 ampere x IFL, trafo tidak ada pengamannya.

Sehingga diusulkan untuk seting FCO-nya 3 A dan CB 250 A agar pengaman trafo lebih selektif, maka gambar koordinasi kurva waktu-kerjanya dapat dilihat pada gambar 4.16 dibawah ini.

(25)

4.5.2 Trafo 3 Phasa

Untuk trafo 3 phasa 100 KVA, dari data yang ada (lihat gambar 4.3), gambar telah ditransformasikan ke sisi sekunder dan skala arus mengikuti setting IFL trafo dimana 1 sama dengan 151,93 A. Koordinasi antara MCCB 500 A

dengan sekring 3 A tipe K, tidak memenuhi standar pengaman trafo, karena kurva sekring membelah dan memotong kurva MCCB. Perpotongan tersebut tidak dapat di toleransi kerena FCO akan sering putus. Jika dibandingkan dengan hasil perhitungan (lihat gambar 4.11), koordinasi antara MCCB 250 A dengan sekring 3 A tipe K, sudah memenuhi standar pengaman trafo, walaupun masih memotong kurva MCCB tetapi tidak sampai membelah kurva MCCB. Perpotongan tersebut

(26)

masih dapat di toleransi karena hanya memotong sedikit kurva MCCB pada keadaan trip dingin (cold trip) yaitu keadaan untuk waktu start bila dibebani beban normal.

dengan sekring 6 A tipe K dan NT fuse 400 A dan 250 A, sudah memenuhi standar pengaman trafo, tetapi jika terjadi gangguan kerusakan MCCB pada pada arus 10 sampai 13 ampere x IFL, trafo tidak ada pengamannya. Dan untuk seting

NT fuse, tidak memenuhi standar karena besarnya melebihi seting arus MCCB, ini tidak dapat di toleransi kerena MCCB akan sering putus. Jika dibandingkan dengan hasil perhitungan (lihat gambar 4.13), koordinasi antara MCCB 250 A dengan sekring 6 A tipe K, sudah memenuhi standar pengaman trafo, tetapi jika terjadi gangguan kerusakan MCCB pada arus 10 sampai 13 ampere x IFL, trafo

tidak ada pengamannya. Sehingga diusulkan untuk seting FCO-nya 3 A dan CB 250 A agar pengaman trafo lebih selektif, maka gambar koordinasi kurva waktu-kerjanya (lihat gambar 4.13) untuk kurva FCO 3 A.

dengan sekring 8 A tipe K dan NT fuse 250 A, tidak memenuhi standar pengaman trafo karena kurva ketahanan trafo berada di dalam kurva MCCB, ini tidak diperbolehkan. Dan untuk seting NT fuse, sudah memenuhi standar karena besarnya tidak melebihi seting arus MCCB. Jika dibandingkan dengan hasil perhitungan (lihat gambar 4.15), koordinasi antara MCCB 400 A dengan sekring 8 A tipe K, sudah memenuhi standar pengaman trafo, tetapi jika terjadi gangguan kerusakan MCCB pada arus 10 sampai 16 ampere x IFL, trafo tidak ada

pengamannya. Sehingga diusulkan untuk seting FCO-nya 6 A dan CB 400 A agar pengaman trafo lebih selektif, maka gambar koordinasi kurva waktu-kerjanya menjadi (lihat gambar 4.17):

(27)