teori trafo distribusi.ppt

1 2

2

3

4

5

2

6

7 7

8

8

9

10

14

15

12

12

7

1. Inti besi2. Klem inti besi3. Belitan sekunder4. Belitan primer5. Penyangga belitan

6. Konservator7. radiator8. Busing primer9. Busing sekunder10.Tap changer

11.Breather12.Pembatas tekanan13.Gelas penduga14.Roda15.Kuping pengangkat

4

Gambar 1: Core type

Gambar 2: Shell type 6

a) Stacked type b) Wound type

Bila terminal transformator terhubung dengan sumber tegangan, pada inti besi akan timbul rugi besi akibat perubahan siklus pada magnetik besi (rugi histerisis) dan mengalirnya arus eddy pada laminasi inti besi. Rugi-rugi ini disebut dengan rugi tanpa beban karena selalu timbul walaupun transformator tidak sedang memasok beban.

7

Rugi besi dapat direduksi dengan mengurangi tebal pelat, memperbaiki permeabilitas atau menggunakan bahan dengan resistans magnetik yang lebih kecil.

8

Tahun (sekitar) Material inti

Tebal [mm]

Rugi-rugi (W/kg pada 50Hz) Nomenklatur

1950 Cold rolled CGO 0,35 1,11 (1,5T) M6x



1970 Cold rolled HiB 0,30 0,8 (1,5T) M0H

1975 Amorphous metal 0,025 0,2 (1,3T)

1980 Cold rolled CGO

Cold rolled HiB

0,23

0,23

0,75 (1,5T)

0,70 (1,5T)

M3x

M0H

1983 Laser treated HiB 0,23 0,6 (1,5T) ZDKH


1987 Plasma treated HiB 0,23 0,6 (1,5T) Plasma PJ

1991 Chem. Etched HiB 0,23 0,6 (1,5T) PDR

9

A. Klem inti dari baja kanal U B. Klem inti dari kayu transformator

Rugi tanpa beban dipengaruhi oleh kualitas susunan pelat inti besi (kerapatan dan penyambungan antar pelat). Untuk menjaga kestabilan, rakitan inti besi diikat dengan klem, agar getaran dan gaya mekanik saat transportasi dan operasi tidak menyebabkan berubahnya kerapatan pelat dan sambungan.

10

Jalur minyak pada lapisan belitan

Belitan dibentuk dari lilitan-lilitan konduktor berinsulasi. Lilitan tersebut dapat terdiri dari beberapa lapis (layer) yang dipisahkan satu dengan lainnya dengan kertas insulasi. Setiap beberapa lapisan diberi jalur untuk melintasnya minyak pendingin

11

Bahan untuk konduktor belitan adalah tembaga atau aluminium.Tembaga merupakan material yang paling banyak digunakan, sedangkan aluminium muncul lebih belakangan sebagai material alternatif, dan umumnya digunakan pada belitan tegangan rendah.Resistivitas aluminium lebih tinggi dibandingkan tembaga, sehingga untuk mendapatkan rugi-rugi yang setara harus dikompensasi dengan luas penampang yang lebih besar.

12

Material konduktor untuk belitan primer yang paling banyak digunakan adalah enamelled round copper wire dengan varnish jenis PVF (polyvinil formal) dengan kelas suhu 105°C. Dibandingkan varnish lain yang digunakan pada enamelled wire, seperti polyurethane, polyester, dll, kelas suhu PVF lebih rendah, namun varnish ini cocok digunakan dalam rendaman minyak.

Untuk belitan sekunder, material konduktor adalah tembaga atau aluminium.Bentuk konduktor berbentuk segi-empat (rectangular wire) atau lembaran (metal foil) yang diinsulasi dengan kertas. Kertas digunakan karena perpaduannya dengan minyak mempunyai ketahanan tegangan yang cukup tinggi. Metal foil, yang dikombinasikan dengan epoxy dotted paper sebagai insulasi antar-foil, mempunyai ketahanan hubung-singkat yang lebih baik dibandingkan bentuk konduktor segi-empat.

13

Belitan metal foil dan proses penggulungannya

Pada saat transformator memasok beban akan timbul rugi-rugi (disebut rugi berbeban), yang terdiri dari rugi I²R dan rugi sasar.

Rugi I²R disebabkan oleh mengalirnya arus pada konduktor belitan, sedangkan rugi sasar akibat arus eddy pada belitan dan bagian-bagian logam konstruksi transformator yang terpapar fluks magnetik.

Rugi berbeban kuadratis terhadap arus beban dan proporsional terhadap suhu operasi belitan.

14

Fungsi penyangga belitan adalah menjaga kestabilan belitan, terutama pada saat terjadi gangguan pada sisi eksternal transformator.

Bahan yang digunakan adalah kayu transformator atau kayu alam. Sebelum digunakan, kayu alam perlu melalui proses pengeringan terlebih

dahulu untuk memastikan kandungan airnya tidak berlebihan sehingga mempengaruhi mutu dielektrik minyak insulasi.

konstruksi penyangga belitan tidak dibuat rapat. Bagian yang terbuka dipersiapkan sebagai jalur bagi minyak pendingin dalam membasuh lapisan-lapisan belitan. 15

Panas yang ditimbulkan oleh rugi-rugi transformator berpotensi merusak ketahanan komponen-komponen dari sistem insulasi (kertas atau enameled wire) transformator.

Untuk menjaga agar suhu pada semua bagian insulasi selalu berada di bawah batas ketahanan termalnya, diperlukan pendinginan.

Sistem pendinginan yang umum digunakan adalah ONAN. Dua huruf awal menggambarkan metode pendinginan internal, sedangkan dua huruf terakhir untuk metode eksternal.

Medium internal yang kontak dengan belitan

O Minyak mineral atau sintetik dengan titik bakar ≤ 300 °C

Mekanisme sirkulasi dari medium pendingin internal

N Aliran natural melalui belitan

Medium pendinginan eksternal A Udara

Mekanisme sirkulasi dari medium eksternal

N Konveksi natural

16

Pemeran utama di bagian internal adalah minyak isolasi.

Kemampuan minyak untuk fungsi ini dipengaruhi oleh kualitas heat transfernya dan bagaimana minyak dapat secara efektif mengalir (membasuh) pada setiap celah dari susunan belitan.

Pada bagian eksternal, pemeran utamanya adalah suhu dan aliran udara di sekitar transformator serta luas permukaan sirip-sirip pendingin.

17

Sirip pendingin merupakan bagian pendinginan eksternal transformator. Luas permukaan sirip-sirip pendingin yang akan berinteraksi dengan udara

luar merupakan faktor yang menentukan efektifitas pendinginan. Jumlah dan ukuran sirip pendingin didesain sehingga mampu mendisipasi

suhu yang timbul saat transformator dioperasikan. Aliran udara akan melakukan pertukaran panas melalui sirip-sirip

pendingin. Luas permukaan sirip pendingin akan menentukan kualitas pendinginan.

Untuk transformator dengan kelas suhu A, seperti halnya kebanyakan transformator distribusi, desain ketahanan termal ditentukan pada suhu ruang maksimum 40°C.

Suhu pada bagian-bagian transformator dibedakan menjadi suhu rata-rata dan suhu titik terpanas (hot spot).

Suhu panas pada bagian selain belitan dapat terjadi pada bagian konstruksi klem inti besi yang dibuat dari bahan logam magnetik dan bagian tutup tangi di sekitar busing.

Untuk mengurangi pengaruh arus eddy, pada sebagian bidang pelat tutup tangki diganti dengan bahan logam non-magnetik.

18

Minyak transformator adalah minyak berbasis mineral yang digunakan karena keunggulan sifat kimia dan kekuatan dielektrik.

Minyak berfungsi sebagai isolasi dan sekaligus media pendingin. Kualitas minyak akan mempengaruhi sifat insulasi dan pendingin.

Sepanjang waktu pengoperasian transformator, kualitas minyak akan terdegradasi sehingga potensi gangguan pada transformator membesar. Kelembaban, sedimen dan partikel konduktif merupakan faktor yang cenderung mereduksi kuat dielektrik minyak.

Oksidasi adalah asam (acid) yang terbentuk dari minyak yang terjadi bila kontak dengan udara. Keasaman akan membentuk sludge yang mendiami belitan transformator mereduksi disipasi panas. Belitan akan lebih panas dengan semakin besarnya sludge, sehingga transformator lebih panas.

Kadar keasaman tinggi dan peningkatan suhu akan mengakselerasi pemburukan kualitas minyak.

Kontaminasi yang terdapat pada minyak transformator umumnya mengandung air dan partikel. Keberadaan salah satu dari kontaminan akan mereduksi kualitas insulasi.

19

Bila tingkat keasaman tinggi perlu kewaspadaan. Sludge yang terbentuk oleh keasaman harus dibersihkan dengan minyak panas untuk menghilangkan sedimen.

Lebih ekonomis bila dilakukan saat tingkat keasaman lebih dini saat keasaman mulai terbentuk, sebelum sludge terbentuk, sehingga minyak akan tetap bertahan kualitasnya selama kondisi operasi normal.

Minyak transformator dapat menahan partikel air bergantung pada suhu minyak. Jika minyak pada titik jenuhnya, free water pada bagian bawah transformator.

Kekuatan dielektrik akan menurun dengan hadirnya air pada minyak dan direkomendasi untuk dilakukan degasifikasi.

Jika kadar air tinggi mengalirkan keluar minyak panas perlu dipertimbangkan walau lebih mahal daripada degasifikasi, karena mengeluarkan juga minyak pada inti besi dan rakitan belitan.

Pada penggantian minyak sebaiknya dilakukan pada kondisi vakum. Jika tangki tidak tahan vakum minyak harus didegasifikasi dan disirkulasi melalui degasifier 3 kali dari volume tangki untuk membantu menghilangkan lembab pada insulasi transformator.

Kerusakan disebabkan level uap air yang masuk ke dalam tangki. humiditas yang rendah 20

No Parameter Baik Cukup Buruk

1 Warna dan penampakan Clear - Gelap

2Tegangan tembus [kV/2,5 mm]

> 40 30 - 40 < 30

3Kadar air pada 20°C [mg /kg]

< 10 10 - 25 > 25

4 Keasaman [mgKOH/g] < 0,15 0,15 - 0,30 > 0,30

5 tan δ pada 90 oC <0,1 0,1 – 0,5 0,5

6Tahanan jenis pada 90 oC [GΩ.m]

> 3 0,2 - 3 < 0,2

7 Sedimen [% berat] < O,02

8Tegangan antar muka [mN/m]

> 28 22 - 28 < 22

9 Titik nyala [oC] Maks penurunan 13°C

Karakteristik minyak trafo berdasarkan IEC 60422:2005

21

Pengubah sadapan (tap changer) merupakan lengkapan untuk pengaturan tegangan keluaran transformator.

Pengaturan ini diperlukan untuk mengkompensasi jatuh tegangan pada saluran JTM yang memasok suatu transformator distribusi.

Melalui pengubah sadapan, nilai tegangan pelayanan dapat dicapai dengan cara menempatkan posisi sadapan yang sesuai dengan tegangan aktual pada JTM di lokasi terpasang.

Prinsip dasar pengubah sadapan adalah pengaturan jumlah lilitan dari belitan sisi primer.

Jenis pengubah sadapan yang digunakan adalah off-circuit, sehingga untuk merubah posisi sadapan, transformator harus dalam kondisi tidak bertegangan (tidak enerjais).

Posisi sadapan yang ditempatkan oleh pabrikan adalah pada sadapan utama 3.

22

Posisi sadapan utama (nomor sadapan yang bersesuaian dengan tegangan nominal sisi primer) pada transformator desain SPLN adalah sebagai berikut:

No. SPLN 1 2 3 4 5 6 7

SPLN 50 : 1982 21 20,5 20 19,5 19 - -

SPLN 50 : 1997 22 21 20 19 18 - -

21 20 19 - - - -

SPLN D3.002-1 : 2007 21 20,5 20 19,5 19 18,5 18

21 20,5 20 19,5 19 - -

23

Lead belitan primer dan sekunder (yang bertegangan) harus dapat dikeluarkan dari tangki dengan aman agar dapat dihubungkan dengan sumber dan beban.

Busing digunakan untuk meminimalkan stress tegangan pada titik ini dan menyediakan fasilitas untuk kemudahan koneksi.

Busing didesain untuk menginsulasi konduktor lead yang melewati tutup atau dinding tangki dan juga menjaga integritas seal tangki agar mencegah masuknya air, udara dan kontaminan lain ke dalam tangki.

24

Busing sisi sekunder menggunakan keramik, sedangkan busing sisi primer tergantung dari jenis konstruksi transformator. Transformator pasangan luar menggunakan busing keramik, sedangkan transformator pasangan dalam umumnya menggunakan plug-in bushing.

Parameter dalam pemilihan busing primer adalah jarak rambat yang ditentukan oleh tingkat polusi dari lokasi terpasangnya transformator.

Busing dengan rating 24 kV untuk sisi primer yang diproduksi pabrikan busing sesuai SPLN D3.002-1 : 2007 menetapkan jarak rambat busing primer untuk tingkat polusi sedang (moderate).

25

Gelas penduga berfungsi memberikan indikasi level tinggi minyak. Keberadaannya diperlukan karena beberapa komponen seperti lead wire busing primer dan pengubah sadapan berpotensi mengalami kegagalan tegangan bila tidak terendam minyak.

Untuk transformator hermetik, posisi tap changer merupakan level batas minimum. Pada saat level minyak terendah, tap changer harus tetap terendam minyak isolasi. Pemeriksaan harus dilakukan saat beban rendah.

Pembatas tekanan berfungsi untuk mengurangi tekanan di dalam tangki saat terjadi gangguan.

26

Umur transformator merupakan fungsi dari umur sistem insulasinya yang merupakan bagian terlemah pada transformator.

Umur insulasi didefinisikan berakhir bila kekuatan mekanikalnya telah menurun hingga 50% kekuatan awal. Pada batas ini transformator masih dapat beroperasi namun rentan terhadap berbagai gangguan.

Untuk kelas suhu insulasi A, seperti sistem insulasi pada transformator desain SPLN, penurunan ini dicapai pada 180.000 jam (20,55 tahun) bila transformator dioperasikan pada kapasitas penuh secara kontinu.

Sistem insulasi didesain untuk beroperasi pada suhu belitan rata-rata 65°C dan suhu belitan hottest-spot 80°C di atas suhu ambien rata-rata 30°C.

Dengan kondisi ini, suhu operasi transformator adalah:- 65°C kenaikan suhu rata-rata + 30°C suhu ambien = 95°C suhu rata-2 belitan- 80°C kenaikan hottest-spot + 30°C suhu ambien = 110°C suhu hottest-spot

28

20,55 tahun

117

10,17 tahun

103

42,60 tahun

100

1.000

10.000

100.000

1.000.000

10.000.000

80 90 100 110 120 130 140 150

Suhu [°C]

Um

ur t

rafo

[ja

m]

Secara operasional, umur transformator akan ditentukan oleh suhu pada sistem belitannya. Suhu yang melebihi batas kemampuannya akan mempercepat umur transformator dan sebaliknya.

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa untuk variasi suhu 7°C dari batas suhu operasi akan terjadi faktor kelipatan dua. Pada suhu 117°C, umur transformator akan berkurang separuhnya akibat penuaan progresif oleh suhu tinggi terhadap sistem insulasi, sedangkan pada suhu belitan 107°C umur akan lebih panjang dua kalinya.

29

Selain suhu tinggi, penuaan pada sistem insulasi dapat dipercepat oleh kelembaban dan oksidasi.

Suhu tinggi, air dan oksigen, secara simultan akan membentuk siklus berantai melalui tiga proses: oksidasi (pada minyak dan material selulose) ; hidrolisis dan ; pirolisis yang akan mempercepat kerusakan sistem insulasi.

Pada tingkat suhu beban normal, oksidasi dan lembab cenderung lebih berperan dalam merusak sistem insulasi.

Hasil dari siklus ini adalah peningkatan kadar keasaman (acidity) pada minyak

H2OCOCO2Asam

Pyrolysis

Furan

Hydrolysis

Depolimerisasi

Dehidrasi

H2O

Asam

Dehidrasi

Pemecahan levoglucosane

Fragmentasi levoglucosane

î2

O2

Oksidasi selulose Oksidasi minyak

H2O

Suhu tinggi

COCO2

30

H2OCOCO2Asam

Pyrolysis

Furan

Hydrolysis

Depolimerisasi

Dehidrasi

H2O

Asam

Dehidrasi



î2

O2


H2O

Suhu tinggi

COCO2

Kadar keasaman mempunyai korelasi terhadap pembentukan sludge, yang keberadaannya akan merusak kemampuan heat transfer minyak.

Asam akan membentuk sludge yang menetap pada belitan transformator, menghasilkan berkurangnya kemampuan minyak dalam mendisipasi panas.

Suhu operasi belitan yang menjadi lebih panas akan membentuk lebih banyak sludge dan menimbulkan lebih panas lagi.

31

H2OCOCO2Asam

Pyrolysis

Furan

Hydrolysis

Depolimerisasi

Dehidrasi

H2O

Asam

Dehidrasi



î2

O2


H2O

Suhu tinggi

COCO2

Kadar asam yang semakin tinggi dan peningkatan suhu operasi belitan akan mempercepat pemburukan kualitas insulasi minyak.

Penelitian telah membuktikan bahwa kertas yang mengandung kadar air 2% akan mengalami penuaan tiga kali lebih cepat daripada yang berkadar air 1%, dan pada kadar air 3% kecepatan penuaan akan mencapai 30 kali lebih cepat.

32

Kondisi 1 Kondisi 2 Kondisi 3 Kondisi 4

NORM AL HIGH LEVEL

350 1400

LOW LEVEL

570

EXCESSIVE

2500 4000 10.000CO2

CO

Modest concern Major corncern Imminent riskNormal

Profile kandungan CO2 dan CO terhadap kondisi kertas

73

DEGRADATED NORMAL

10

DEGRADATED

Profile rasio CO2/CO terhadap degradasi selulose

34

Furan (senyawa furanik) adalah kelompok senyawa organik yang terbentuk oleh degradasi insulasi kertas. Bila selulose terdegradasi oleh panas-lebih, CO2, CO dan senyawa furanik yang melarut dalam minyak akan bertahan dalam waktu lama pada minyak.

Ada lima komponen yang dideteksi pada senyawa furanic:

• 5H2F (5-hydroxymethyl-2-furaldehyde), disebabkan oleh oksidasi kertas (penuaan dan panas)• 2FOL (2-fulfurol), disebabkan kandungan air yang tinggi pada kertas• 2FAL (2-furaldehyde), disebabkan oleh panas-lebih• 2ACF (2-acetylfuran), disebabkan oleh petir• 5M2F (5-methyl-2-furaldehyde), disebabkan panas-lebih lokal (hotspot)

36

5 15

NORMAL POOR

Kandungan air, pada kondisi tertentu, dapat menggambarkan indikasi penuaan pada transformator, karena air pada dasarnya merupakan produk dari mekanisme penuaan kertas. Air akan berada pada kertas insulasi dan minyak. Secara tipikal, 90% dari jumlah air di dalam transformator berada pada selulose. Kandungan air pada minyak bertambah dengan meningkatnya suhu.

Batas normal dari kandungan air di dalam minyak adalah <5 [mg/kg] pada 20ºC.

37

Reaksi antara hidrokarbon labil pada minyak dengan oksigen, lembab dan unsur lainnya dengan dibantu oleh panas sebagai akselerator menghasilkan pembentukan asam. Asam akan diserap oleh selulose, merusak dan mengakselerasi kerusakan selulose dengan pembentukan asam baru.

Reklamasi atau penggantian minyak direkomendasikan pada tingkat keasaman 0,2 mg KOH/g.

GOOD POOR

0,1

FAIR

0,2

Reklamasi38

Sifat isolasi dari minyak juga dipengaruhi oleh kontaminan dari material padat yang melarut dalam minyak. saat uji IFT, partikel ini melintasi garis permukaan air-minyak dan memperlemah tekanan antara dua cairan ini, sehingga angka IFT akan menurun. Angka IFT dan keasaman merupakan indikasi untuk menentukan perlunya reklamasi atau penggantian minyak. Reklamasi direkomendasikan bila IFT telah menurun hingga 25 dynes/cm.

39

Konservator berfungsi untuk menampung pemuaian minyak saat transformator berbeban.

Tekanan-lebih yang timbul selama beban tinggi akan mengalir ke atmosfer luar.

Bila minyak mulai mendingin (beban berkurang atau suhu ambien menurun) udara akan mengalir masuk ke dalam tangki.

Proses aliran udara yang demikian merupakan sistem pernafasan pada transformator konvensional (disebut dengan open system atau freely breathing) dalam menangani fluktuasi beban.

41

Udara lembab dari atmosfer luar yang masuk ke dalam tangki selama proses pernafasan tersebut berpotensi mempengaruhi kekuatan dielektrik transformator.

Untuk menghindari hal ini, udara yang mengalir ke dalam tangki disaring dengan desiccants, bahan kimia yang dapat menyerap air.

Jenis desiccants yang umum digunakan adalah silika gel, butiran transparan yang akan berubah warna secara proporsional sesuai dengan kadar air yang diserapnya.

Agar dapat mengindikasikan efektifitas dalam penyerapan lembab, silika gel diberi warna biru atau oranye sebagai warna awal. Warna ini akan berubah menjadi pink atau coklat setelah silika gel jenuh.

42

Silika gel yang telah jenuh dapat direaktivasi dengan cara pemanasan pada suhu 105 oC – 130oC selama 4 – 6 jam untuk menurunkan kadar air ke tingkat ≤ 2% berat dan kembali ke warna awalnya.

Dapat disimpulkan bahwa kemampuan silika gel dalam menyaring lembab merupakan faktor penentu dalam menjaga kualitas sistem dielektrik.

Meningkatnya kadar air di dalam minyak akan menurunkan ketahanan tegangan transformator. Bila nilai tegangan tembus minyak telah berada di bawah ambang batas minimal, minyak perlu dipelihara (purifying) untuk menurunkan kadar air dan membuang partikel fisika lainnya, sehingga transformator konvensional perlu pemeriksaan dan pemeliharaan secara reguler.

43

Konsep lain dalam memproteksi transformator dari udara lembab adalah dengan sistem tangki kedap (hermetically-sealed). Pada sistem ini konservator dan sistem pipa untuk hubungan dengan atmosfer luar tidak digunakan lagi. Ada dua jenis sistem hermetik pada transformator distribusi dengan pendekatan teknologi berbeda yaitu dengan bantalan gas (hermetically-sealed inert gas cushion) dan minyak penuh (fully filled).

44

Sistem hermetik jenis ini umumnya digunakan pada bentuk tangki rigid dengan menerapkan bantalan gas (nitrogen) pada ruang di atas level minyak. Volume untuk ruang gas diperhitungkan agar mampu menampung ekspansi minyak yang terjadi pada saat beban maksimum.

45

Konsep hermetik lainnya adalah dengan mengisi seluruh ruang di dalam tangki dengan minyak. Sistem ini diterapkan pada tangki yang dikonstruksi dengan sirip pendingin dari pelat corrugated. Penggunaan sirip lentur membuat volume tangki bersifat variabel, membesar saat beban tinggi dan kembali mengecil pada beban yang lebih rendah. tekanan dapat dibatasi hanya berkisar 0,2 – 0,3 bar, sehingga stress terhadap seal (gasket) lebih kecil daripada sistem gas cushion.

46

Batas suhu ambien normal transformator desain SPLN (mengadopsi ketentuan IEC 60076-1) adalah -25°C s/d +40°C. Suhu sekitar di Indonesia relatif masih belum mencapai batas suhu maksimum yang ditetapkan.

Namun untuk transformator pasangan dalam, suhu ruang gardu berpotensi melebihi batas 40oC tersebut akibat akumulasi dari suhu-suhu yang dibangkitkan oleh semua peralatan terpasang atau tidak efektifnya sistem pendinginan gardu.

Sehingga perlu diusahakan dan dijaga agar suhu sekitar trafo di bawah 40oC

49

Faktor yang harus diperhatikan pada penempatan posisi sadapan adalah perbedaan antara tegangan JTM pada beban rendah dan pada beban puncak.

Hal ini perlu dicermati agar transformator distribusi tidak mengalami eksitasi lebih saat beban berkurang atau tegangan pada sisi konsumen berkurang melebihi ketentuan saat beban puncak.

Eksitasi lebih, selain menyebabkan transformator menerima tegangan yang melebihi ketahanannya, juga akan meningkatkan losses bila inti besi bekerja pada daerah jenuh.

50

Gambaran pengaturan sadapan transformator pada penyulang radial dengan panjang 40 km yang memasok beban puncak 6 MVA dan beban rendah 2 MVA. Tegangan pasokan dari gardu induk adalah 19,5 kV

51

SPLN D3-002.1:2007, mengatur kelompok vektor trafo distribusi yang digunakan di Indonesia, yaitu :

- Fase tunggal : Ii0

- Fase tiga :

• 25 kVA s/d 160 kVA : Yzn5

• 200 kVA s/d 2500 kVA : Dyn5

• Sistem Jaringan 4 kawat : YNyn0

Ii0

Yzn5 Dyn5 Yyn0

55

Pemeriksaan on-line• Pengukuran beban setiap fasa, kriteria: I fasa < I nominal fasa trafo.

• Ketidakseimbangan beban, kriteria : maksimum 25 %.

• Temperatur terminal dengan infra red camera

• Pemeriksaan visual : level minyak dan kondisi busing

57

Pemeriksaan on-line

• Pemeriksaan visual kondisi busing :- Kebersihan permukaan- Kondisi koneksi lead wire pada terminal busing- Pemeriksaan keretakan- Pastikan bahwa busing TM dan khususnya busing TR tidak menerima stress mekanikal oleh kabel keluarannya.- Pastikan tidak terjadi kebocoran minyak, khususnya pada seal busing.

58

Pemeriksaan off-line

•Pengukuran tahanan belitan•Pengukuran rasio kumparan (perbandingan tegangan)•Pengukuran tegangan tembus minyak.•Pengukuran kondisi minyak (DGA, water content, keasaman, Furan)•Pengukuran tahanan insulasi.

59

Panas lebih karena beban lebih

Panas pada transformator dibangkitkan oleh rugi-rugi yang diserap oleh transformator. Rugi-rugi ini terdiri dari rugi tanpa beban (rugi besi) dan rugi berbeban (rugi tembaga). Rugi tanpa beban akan hadir setiap waktu sepanjang terminal primer transformator tersambung ke jaringan, sedangkan rugi berbeban terdiri dari rugi I²R pada belitan yang kuadratis terhadap arus beban dan rugi sasar (stray) yang disebabkan oleh arus eddy.

60

Panas lebih karena beban non-linear yang menimbulkan harmonik

Arus harmonik triple-n bersirkulasi pada belitan delta (belitan primer pada Dyn5) yang akan meningkatkan rugi-rugi resistif dan suhu operasi minyak dan belitan. Arus bersirkulasi karena pada belitan delta, tidak tersedia jalur balik ke jaringan TM

Arus harmonik yang berfrekuensi tinggi, menyebabkan peningkatan rugi-rugi magnetik pada inti besi dan peningkatan arus eddy dan rugi skin effect pada belitan.

61

Panas lebih karena konduktor SUTM putus

Panas lebih akibat konduktor SUTM putus merupakan kasus khusus yang terjadi pada sistem distribusi 4 kawat (transformator kelompok vektor YNyn0). Bila satu fasa konduktor SUTM putus, transformator yang mempunyai konstruksi inti magnetik core type (tiga kaki) dan berada pada sisi yang lebih hilir dari titik putus akan mengalami kenaikan suhu sangat tinggi yang dapat mencapai 2x kondisi normal.

62


Beban tiga fasa akan dipikul oleh dua fasa yang sehat, sehingga arus primer dari fasa yang sehat akan mengalami kenaikan (dapat mencapai 1,5 kali arus nominal).

VR

VS

IT

IR

IS

120o

120o

VT

VR

VS

IT

IRIS

120o

VT

120o

Perubahan vektor pada konstruksi inti kaki 3 saat SUTM fasa R putus 63


Gangguan ini tidak begitu dirasakan oleh konsumen, karena tegangan sekunder relatif masih cukup baik (listrik tidak padam). Tegangan sekunder akan semakin rendah bila beban semakin tinggi.

Perubahan vektor pada konstruksi inti kaki 5 saat SUTM fasa R putus

VR

VS

IT

IR

IS

120o

VT

VR

VS

IT

IR

IS

120o

VT

120o

64

Faktor penyimpangan desain

Uji kenaikan suhu bertujuan untuk memverifikasi keefektifan sistem pendinginan (ukuran oil duct dan sirip radiator) dalam meredam panas yang ditimbulkan oleh belitan dan inti magnetik. Hasil uji kenaikan suhu bersifat spesifik, yaitu hanya berlaku untuk desain transformator yang diuji.

Berbagai perubahan terhadap desain prototype seperti perbedaan ukuran dan jenis material pada: konduktor belitan, konstruksi core clamping, oil duct, dan sirip pendingin membuat hasil uji kenaikan suhu pada pengujian jenis tidak berlaku. Desain transformator ini harus dinyatakan berbeda dengan prototype, sehingga harus dilakukan uji jenis baru.

65

Jalur minyak (oil duct) tidak direkonstruksi ulang (ditutup)

Belitan asli

66

Jalur minyak / oil duct

Faktor penyimpangan desain

Keidentikkan suatu produk transformator dengan prototypenya didefinisikan pada SPLN 50 : 1997 Pasal 6 dan SPLN D3.002-1 : 2007 butir 10.3.2.

Definisi keidentikan rugi-rugi transformator pada kedua SPLN tersebut sedikit berbeda. SPLN 50 : 1997 mendefinisikan variasi 10% pada rugi tanpa beban dan rugi berbeban, sedangkan SPLN D3.002-1 pada 10% rugi tanpa beban dan rugi I²R.

67

Gangguan hubung-singkat di sepanjang sirkit yang dipasok oleh transformator akan menimbulkan stress termal dan mekanikal pada sistem belitan transormator. Stress termal disebabkan oleh mengalirnya arus tinggi pada belitan selama durasi tertentu, sedangkan stress mekanikal oleh timbulnya gaya elektrodinamik hasil interaksi arus tinggi dan medan magnetik bocor (leakage flux).

Gaya elektrodinamik akan merusak kestabilan struktur belitan. Pengaruh kerusakan belitan berbanding lurus dengan jumlah kejadian hubung-singkat, yang direpresentasikan dengan meningkatnya reaktansi bocor transformator.

68

KERUSAKAN AKIBAT GANGGUAN HUBUNG-SINGKATKERUSAKAN AKIBAT GANGGUAN HUBUNG-SINGKAT

broken supporting structure

Winding damage

69

Transformator distribusi di desain memiliki tingkat isolasi :− Terminal primer : LI/AC 125/50 kV− Terminal sekunder : LI/AC -/3 kV Tegangan ketahanan impuls petir pengenal:− Terminal primer, fase dan netral : 125 kV Tegangan ketahanan frekuensi daya pengenal:− Terminal primer terhadap fase dan netral : 50 kV− Terminal sekunder terhadap fase dan netral : 3 kV

70

Seperti halnya standar IEC, ANSI, standar PLN (SPLN) untuk spesifikasi transformator distribusi juga mengalami perubahan. Pertama kali di terbitkan tahun 1982, kemudian direvisi tahun 1997, kemudian direvisi kembali tahun 2007 dan masih dapat direvisi sesuai perkembangan yang ada.

72

Rugi-rugi transformator

[kVA] Rugi tanpa beban [W] Rugi berbeban [W]1982 1997 2007 1982 1997 2007

25 NA 75 NA 42550 190 150 125 1100 800100 320 300 210 1750 1600 1420160 460 400 300 2360 2000200 550 480 355 2850 2500 2350250 650 600 420 3250 3000 2750315 770 500 3900 3900 3250400 930 595 4600 4600 3850500 1100 700 5500 5500 4550630 1300 835 6500 6500 5400800 1950 1750 1000 10200 9100 68501000 2300 1100 12100 12100 8550

73

Terim kasih

a

a

75

teori trafo distribusi.ppt

Documents