skripsi - lib.ui.ac.idlib.ui.ac.id/file?file=digital/20213668-s144-analisis kondisi.pdf · gambar...

UNIVERSITAS INDONESIA

ANALISIS KONDISI HASIL PENGUKURAN IBT 1 500/150 kV DALAM KEADAAN PADAM

PADA GITET GANDUL

SKRIPSI

BAHRI ZEN 04 05 03 0176

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

DEPOK JULI 2011

Analisis kondisi ..., Bahri Zen, FT UI, 2011

Library

Note

Silakan klik bookmarks untuk melihat atau link ke halaman isi

UNIVERSITAS INDONESIA

ANALISIS KONDISI HASIL PENGUKURAN IBT 1 500/150 kV DALAM KEADAAN PADAM

PADA GITET GANDUL

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik

BAHRI ZEN 04 05 03 0176

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

DEPOK JULI 2011


ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri,

dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk

telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : Bahri Zen

NPM : 0405030176

Tanda Tangan :

Tanggal : 11 Juli 2011


iii


iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan

rahmat-Nya, saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan

dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Elektro pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Saya

menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa

perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk

menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih

kepada:

1. Ir. I Made Ardita Y M.T. selaku dosen pembimbing yang telah

meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran untuk memberikan arahan,

bimbingan, dan diskusi sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan

baik;

2. Orang tua dan keluarga tercinta yang telah memberikan bantuan doa,

moril, maupun materiil;

3. Staff operasional dan pemeliharaan PT PLN Persero RJKB Gandul;

4. Sahabat-sahabat dekat atas dukungan moril yang telah diberikan;

5. Rekan-rekan di Departemen Teknik Elektro yang telah banyak membantu

dalam menyelesaikan skripsi ini.

Akhir kata, saya berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas segala

kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa

manfaat bagi pengembangan ilmu.

Depok, 11 Juli 2011

Penulis


v


vi

ABSTRAK

Nama : Bahri Zen Program Studi : Teknik Elektro Judul Skripsi : Analisis Kondisi Hasil Pengukuran IBT 1 500/150 kV

dalam Keadaan Padam pada GITET Gandul

Sebagai perusahaan listrik milik negara, PT PLN persero berusaha untuk

menyuplai energi listrik secara optimal. Untuk menjaga kualitas energi listrik

yang disalurkan, sistem pengaman dan pemeliharaan perlatan listrik suatu gardu

induk sangat diperlukan. Pengujian pada transformator dilakukan untuk menjaga

durability dan reliability dari sebuah sistem tenaga listrik terutama transformator

daya yang berperan penting dalam penyaluran tenaga listrik. Untuk itu diperlukan

pengujian transformator daya secara berkala. Sehingga jika ditemukan

ketidaknormalan pada suatu transformator, dapat segera dilakukan penyelidikan

lebih lanjut. Dengan demikian tidak akan terjadi kegagalan saat transformator

beroperasi.

Kata kunci : Transformator daya, pengujian


vii

ABSTRACT

Name : Bahri Zen Study Program : Electrical Engineering Judul Skripsi : Off-line Measurement Analysis of IBT 1 500/150 kV at

GITET Gandul

As state-owned enterprises, PT PLN persero manage to supply the electric energy

optimally. In order to utilize and maintain the quality of the electrical energy, a

system of maintenance and protection of substation electrical equipment are

required. Transformer testing performed to maintain the durability and reliability

of power system, especially power transformers that have an important role in the

distribution of electricity. Therefor, periodic testing of power transformer is

needed, so that in case there is an abnormality on the transformer, a further

investigation can be done immediately. thus the failure of the transformer during

operation can be avoided.

Keywords : Power Transformer, Testing


viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................................. i HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ....................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................... iii KATA PENGANTAR ............................................................................................... iv HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR ..... v ABSTRAK ................................................................................................................. vi DAFTAR ISI .............................................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. x DAFTAR TABEL ...................................................................................................... xi BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1 1.2 Tujuan Penulisan .......................................................................................... 1 1.3 Pembatasan Masalah .................................................................................... 1 1.4 Sistematika Penulisan ................................................................................. 1

1.5 Sistematika Penulisan .................................................................................. 2 BAB 2 DASAR TEORI .......................................................................................... 3

2.1 Pengertian Sistem Tenaga Listrik ................................................................ 3 2.2 Pengertian dan Fungsi Transformator .......................................................... 4 2.3 Bagian-bagian Transformator dan Fungsinya .............................................. 4 2.4 Pengertian Bahan Isolasi .............................................................................. 7 2.5 Tingkat Ketahanan Isolasi ............................................................................ 8 BAB 3 POLA UJI TRANSFORMATOR DALAM KEADAAN PADAM ....... 10 3.1 Pengertian Pengujian Transformator ........................................................... 10 3.2 Pengujian Transformator dalam Keadaan Padam ........................................ 11 3.2.1 Pengujian pada Belitan Transformator ................................................. 11 3.2.2 Pengujian pada Bushing ........................................................................ 16 3.2.3 Pengujian pada OLTC .......................................................................... 18 3.2.4 Pengujian Tegangan Tembus Minyak .................................................. 20 3.3 Spesifikasi Peralatan (Standard Uji) ............................................................ 21 3.3.1 Pengujian Tahanan Isolasi .................................................................... 21 3.3.2 Pengujian Tangen Delta ........................................................................ 21 3.3.3 Pengujian Tahanan Belitan (R dc) ........................................................ 21 3.3.4 Pengujian OLTC ................................................................................... 23 3.3.5 Pengujian Tegangan Tembus Minyak .................................................. 23 BAB 4 ANALISIS DATA PENGUKURAN TRANSFORMAOTR DALAM

KEADAAN PADAM ................................................................................. 25 4.1 Operasi Kerja Transformator ....................................................................... 25 4.2 Kondisi Pengukuran ..................................................................................... 26 4.3 Analisis Data ................................................................................................ 29 BAB 5 KESIMPULAN .......................................................................................... 50 DAFTAR REFERENSI ............................................................................................. 51


ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Perubahan level tegangan dari pembangkit sampai

konsumen................................................................................. 3

Gambar 2.2 Prinsip kerja transformator..................................................... 4

Gambar 2.3. Inti besi................................................................................... 5

Gambar 2.4 Belitan trafo............................................................................ 5

Gambar 2.5 Bushing.................................................................................. 5

Gambar 2.6 Konservator dan Silica gel..................................................... 6

Gambar 2.7 OLTC pada transformator...................................................... 7

Gambar 3.1. alat ukur megaohmmeter........................................................ 10

Gambar 3.2. Rangkaian ekivalen isolasi dan diagram phasor arus

pengujian tangen delta............................................................. 11

Gambar 3.3. Rangkaian ekivalen isolasi trafo............................................. 12

Gambar 3.4. Skema rangkaian pengujian tan delta trafo........................... 12

Gambar 3.5. Micro Ohmmeter.................................................................... 13

Gambar 3.6. Rangkaian jembatan Wheatstone.......................................... 14

Gambar 3.7. Skema rangkaian pengujian Tahanan dc dengan micro

ohmmeter................................................................................ 14

Gambar 3.8. Skema rangkaian pengujian Tahanan dc dengan

jembatan wheatstone............................................................... 15

Gambar 3.9. Struktur bushing...................................................................... 15

Gambar 3.10. Diagram pengujian tangen delta C1 pada bushing............... 16

Gambar 3.11. Diagram pengujian tangen delta C2 pada bushing................ 16

Gambar 3.12. Diagram pengujian tangen delta hot collar pada bushin...... 17

Gambar 3.13. Gambar On-load Tap Changer................................................. 18

Gambar 4.1. IBT ELIN 500/150 kV 500 MVA............................................ 25

Gambar 4.2. Kurva dari komponen arus total yang muncul saat

pengukuran tahanan isolasi..................................................... 31

Gambar 4.3. Arus bocor Iv dan Ip pada bahan isolasi...................................... 36

Gambar 4.4. llustrasi perhitungan resistansi...................................................... 37

Gambar 4.5 hubungan vektor tegangan dan arus.............................................. 39

Gambar 4.6 Kurva tan δ terhadap suhu (ot) pada porselen............................. 46


x

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Evaluasi dan rekomendasi metoda index polarisasi pada

pengujian tahanan isolasi...................................................... 21

Tabel 3.2. Evaluasi dan rekomendasi pengujian tangen delta................... 21

Tabel 3.3. Evaluasi dan rekomendasi pengujian OLTC............................ 22

Tabel 3.4 Justifikasi kondisi pada pengujian kualitas minyak.................. 23

Tabel 3.5 Kategori peralatan berdasarkan tegangan operasinya............... 24

Tabel 4.1.a Nameplate - three-winding Transformer fasa-R....................... 27

Tabel 4.1.b Nameplate - three-winding Transformer fasa-S...................... 27

Tabel 4.1.c Nameplate - three-winding Transformer fasa-T...................... 28

Tabel 4.2 Kondisi Pengukuran Interbus Transformer ! (IBT!)................... 28

Tabel 4.3 Tabel Pengukuran Indeks Polarisasi IBT 1................................ 33

Tabel 4.4 Tabel Pengukuran Tangen Delta pada Isolasi Belitan................... 40

Tabel 4.5 Tabel Pengujian Tegangan Tembus Minyak............................... 42

Tabel 4.6 Standard Minyak sebagai isolasi pada transformator.................... 44

Tabel 4.7a Pengujian Tangen Delta pada Bushing C1................................ 45

Tabel 4.7b Pengujian Tangen Delta pada Bushing C2................................ 45

Tabel 4.8 Pengujian Tahanan Belitan....................................................... 47

Tabel 4.9 Pengujian OLTC continuity test................................................ 50


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Gardu Induk merupakan kumpulan peralatan listrik tegangan tinggi yang

mempunyai fungsi dan kegunaan dari masing-masing peralatan yang satu sama

lain saling terkait sehingga penyaluran energi listrik dapat terlaksana dengan baik.

Salah satu peralatan utama yang terdapat di Gardu Induk adalah transformator

daya. Pemeliharaan dan pengoperasian yang tidak benar terhadap transformator

daya akan memperpendek umur transformator daya dan akan menimbulkan

gangguan-gangguan pada saat beroperasi sehingga kontinuitas penyaluran

menjadi tidak lancar.

1.2 Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk menganalisis kondisi

transformator melalui data hasil pengukuran transformator daya yang terdapat di

Gardu Induk Tegangan Extra Tinggi 500 kV Gandul.

Untuk dapat mencapai tujuan tersebut maka dilakukan pengukuran pada

Interbus Transformer 1 dalam keadaan padam (off-line). pengukuran yang

dilakukan meliputi pengukuran tahanan isolasi belitan, pengukuran tangen delta

pada bushing dan isolasi belitan, pengukuran tahanan belitan (R dc test), OLTC

contonuity test dan pengujian tegangan tembus minyak transformator. Data yang

didapat selanjutnya akan dianalisis dengan standard yang ada dan berbagai

referensi untuk menentukan kondisi keseluruhan dari Interbus Transformer 1.

1.3 Pembatasan Masalah

Makalah ini disusun untuk mempelajari jenis dan bagian-bagian

transformator daya yang terdapat di GITET 500 kV Gandul. Untuk mempersempit

masalah, maka hanya dibahas mengenai pengujian pada transformator daya.

1.4. Metodelogi Penulisan


2

Universitas Indonesia

Dalam penulisan skripsi ini digunakan beberapa cara dalam melakukan

pengumpulan data, yaitu:

1. Studi Literatur

Dalam metode ini digunakan landasan teori dari beberapa buku dan

referensi yang berhubungan dengan topik yang akan dibahas. Selain

beberapa buku sebagai sumber pustaka didapatkan juga dari situs-situs

internet (open source). Dan sengan melakukan bimbingan kepada dosen

yang ditunjuk serta melakukan diskusi dengan teman.

2. Observasi/ Pengamatan

Melakukan pengamatan langsung di lapangan, yaitu di P3BJB PT PLN

Persero.

3. Wawancara Langsung

Melakukan wawancara langsung dengan narasumber staf operasional dan

pemeliharaan PT PLN Persero.

1.5. Sistimatika Penulisan

Sistematika penulisan skripsi ini terbagi menjadi 5 (lima) bab, yaitu:

BAB I PENDAHULUAN

Berisi latar belakang, masalah, tujuan penulisan, pembatasan masalah, serta

metode dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Berisi penjelasan tentang sistem tenaga listrik, teori daya, teorii arus dan

tegangan.

BAB III POLA UJI TRANSFORMATOR DALAM KEADAAN PADAM

Berisi tentang pengertian pengujian transformator dalam keadaan padam beserta

tujuan dan cara melakukannya, juga disertai dengan standard yang dipakai dalam

menganalisis suatu data hasil pengujian transformator dalam keadaan padam.

BAB IV ANALISIS DATA PENGUKURAN TRANSFORMATOR DALAM

KEADAAN PADAM

Berisi analisis data hasil pengukuran transformator dalam padamuntuk

mengetahui kondisi IBT 1 500/150 kV pada GITET Gandul.

BAB V Kesimpulan


3

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Sistem Tenaga Listrik

Sistem tenaga listrik merupakan suatu sistem yang mengubah suatu

macam energi menjadi energi listrik dan mentransmisikannya kepada konsumen.

Pembangkitan dan transmisi listrik relatif efisien dan murah, meskipun listrik sulit

disimpan seperti bentuk energi yang lain. Sehingga listrik harus digunakan pada

saat yang sama dengan waktu produksinya.

Sistem tenaga listrik modern terdiri dari enam komponen utama, yaitu

1. Stasiun pembangkit (Generator)

2. Trafo untuk menaikkan tegangan listrik yang dibangkitkan yang

digunakan pada saluran transmisi

3. Saluran transmisi

4. Gardu (trafo) dimana tegangan diturunkan pada saluran distribusi

5. Saluran distribusi

6. Trafo yang menurunkan tegangan distribusi ke level tegangan yang

digunakan oleh peralatan listrik konsumen

Berikut ini adalah diagram yang menunjukkan perubahan level-level

tegangan dari pembangkit sampai ke konsumen :

Gambar 2.1. Perubahan level tegangan dari pembangkit sampai konsumen [1]


4


2.2 Pengertian dan Fungsi Transformator

Transformator merupakan peralatan listrik yang berfungsi untuk

menyalurkan daya/tenaga listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau

sebaliknya. Transformator menggunakan prinsip hukum induksi faraday dan

hukum lorentz dalam menyalurkan daya, dimana arus bolak balik yang mengalir

mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet. Dan

apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung

belitan tersebut akan terjadi beda potensial (gambar 2.2).

Arus yang mengalir pada belitan primer akan menginduksi inti besi

transformator sehingga didalam inti besi akan mengalir flux magnet dan flux

magnet ini akan menginduksi belitan sekunder sehingga pada ujung belitan

sekunder akan terdapat beda potensial (Gambar 2.2) .

Gambar 2.2 Prinsip kerja transformator [2]

Berdasarkan fungsinya transformator tenaga dapat dibedakan menjadi:

Trafo pembangkit

Trafo gardu induk / penyaluran

Trafo distribusi

2.3 Bagian – bagian transformator dan fungsinya

2.3.1 Electromagnetic Circuit (Inti besi)

Inti besi digunakan sebagai media jalannya flux yang timbul akibat induksi

arus bolak balik pada kumparan yang mengelilingi inti besi sehingga dapat

menginduksi kembali ke kumparan yang lain. Dibentuk dari lempengan –

lempengan besi tipis berisolasi yang di susun sedemikian rupa.


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/Transformer3d_col3.svg

5


Gambar 2.3. Inti besi [3]

2.3.2 Current carying circuit (Winding)

Belitan terdiri dari batang tembaga berisolasi yang mengelilingi inti besi,

dimana saat arus bolak balik mengalir pada belitan tembaga tersebut, inti besi

akan terinduksi dan menimbulkan flux magnetik.

Gambar 2.4 Belitan trafo [3]

2.3.3 Bushing

Bushing merupakan sarana penghubung antara belitan dengan jaringan

luar. Bushing terdiri dari sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator.

Isolator tersebut berfungsi sebagai penyekat antara konduktor bushing dengan

body main tank transformator.

Gambar 2.5 Bushing [3]


6


Secara garis besar bushing dapat dibagi menjadi empat bagian utama yaitu

isolasi, konduktor, klem koneksi, dan asesoris.

2.3.4 Oil preservation & expansion (Konservator)

Saat terjadi kenaikan suhu operasi pada transformator, minyak isolasi akan

memuai sehingga volumenya bertambah. Sebaliknya saat terjadi penurunan suhu

operasi, maka minyak akan menyusut dan volume minyak akan turun.

Konservator digunakan untuk menampung minyak pada saat transformator

mengalamui kenaikan suhu.

Gambar 2.6 Konservator dan Silica gel [3]

Seiring dengan naik turunnya volume minyak di konservator akibat

pemuaian dan penyusutan minyak, volume udara didalam konservator pun akan

bertambah dan berkurang. Penambahan atau pembuangan udara didalam

konservator akan berhubungan dengan udara luar. Agar minyak isolasi

transformator tidak terkontaminasi oleh kelembaban dan oksigen dari luar, maka

udara yang akan masuk kedalam konservator akan difilter melalui silicagel.

2.3.5 Dielektrik ( Minyak isolasi transformator & Isolasi kertas )

Minyak isolasi pada transformator berfungsi sebagai media isolasi,

pendingin dan pelindung belitan dari oksidasi. Minyak isolasi trafo merupakan

minyak mineral yang secara umum terbagi menjadi tiga jenis, yaitu parafinik,

napthanik dan aromatik. Antara ketiga jenis minyak dasar tersebut tidak boleh

dilakukan pencampuran karena memiliki sifat fisik maupun kimia yang berbeda.


7


2.3.6 Pengubah Belitan

Kestabilan tegangan dalam suatu jaringan merupakan salah satu hal yang

dinilai sebagai kualitas tegangan. Transformator dituntut memiliki nilai tegangan

output yang stabil sedangkan besarnya tegangan input tidak selalu sama. Dengan

mengubah banyaknya belitan pada sisi primer diharapkan dapat merubah ratio

antara belitan primer dan sekunder dan dengan demikian tegangan

output/sekunder pun dapat disesuaikan dengan kebutuhan sistem berapapun

tegangan input/primernya. Penyesuaian ratio belitan ini disebut Tap changer.

Proses perubahan ratio belitan ini dapat dilakukan pada saat transformator

sedang berbeban (On load tap changer) atau saat trafo tidak berbeban (Off load

tap changer). Tap changer terdiri dari :

Kontak selektor

Kontak diverter

Tahanan transisi

Keterangan :

1. Kompartemen kontak diverter

2. Kontak selektor

Gambar 2.7 OLTC pada transformator [3]

2.4 Pengertian Bahan Isolasi

Bahan isolasi merupakan peralatan yang digunakan untuk memisahkan

bagian-bagian yang bertegangan atau bagian-bagian yang aktif. Bahan isolasi

dibedakan menjadi: bahan isolasi gas, bahan isolasi padat, bahan isolasi cair. Pada

dasarnya suatu bagian yang aktif peralatan listrik harus diisolasi sehingga

mempunyai sistem keamanan dan kenyamanan. bahan isolasi cair (liquid


8


insulation material) telah digunakan sebagai bahan pengisi pada peralatan-

peralatan listrik seperti transformator, kapasitor, pemutus beban (circuit breaker).

Fungsi bahan ini selain sebagai islolasi juga berfungsi sebagai pendingin bagi

peralatan. Oleh karena itu bahan-bahan isolasi cair yang akan digunakan harus

mempunyai tegangan tembus dan daya hantar panas yang tinggi serta sifat listrik

dan sifat kimia yang dapat menunjang ketahanan isolasi tersebut. Koordinasi

isolasi dapat di definisikan sebagai korelasi antara daya isolasi alat-alat dan sirkuit

listrik disatu pihak, dan karakteristik alat-alat pelindungnya dilain pihak, sehingga

isolasi tersebut terlindung dari bahaya-bahaya tegangan lebih. Koordinasi isolasi

dilakukan dengan menentukan kesesuaian yang diperlukan antara daya isolasi

alat-alat listrik dan karakteristik alat-alat pelindung terhadap tegangan lebih, yang

masing-masing ditentukan oleh tingkat ketahanan impuls dan tingkat

perlindungan impulsnya.koordinasi isolasi mempunyai tujuan untuk perlindungan

terhadap peralatan dan penghematan. Beberapa sistem yang perlu diperhatikan

dalam koordinasi isolasi adalah:

1. Penentuan sifat gangguan

2. Penentuan daya isolasi petralatan seperti: isolator, bushing, dan

transformer.

3. Penentuan tegangan impuls standart.

4. Karakteristik alat-alat pelindung seperti CB, Arrester.

5. Penentuan tingkat isolasi impuls dasar ( BIL ) yang disingkat Basic Impuls

Insulation Level. Bil ini merupakan suatu besar tegangan yang masih

mampu ditahan oleh peralatan listrik, atau kemampuan peralatan listrik

menahan tegangan maksimum pada saat terjadi tegangan lebih.

2.5 Tingkat Ketahanan Isolasi (Basic Impuls Insulation Level/BIL)

Ketahanan isolasi minyak dapat dipengaruhi oleh kondisi iklim, yaitu

berupa suhu dan kelembaban udara disekitarnya. Oksigen yang terdapat di udara

dan suhu minyak yang tinggi dapat menyebabkan oksidasi pada permukaan

minyak yang cenderung meningkatkan keasaman minyak. Kadar asam yang

terdapat dalam minyak adalah merupakan ukuran kerusakan (deteriorasi) bahan

isolasi. Jika keasaman minyak tinggi, maka terjadi endapan pada dinding trafo


9


maupun pada lapisan isolasi belitan sehingga mempersulit proses pendinginan.

Suatu endapan dengan ketebalan 0,2 mm - 0,4 mm dapat menaikkan suhu 10o C –

15o C. Selain itu endapan-endapan ini akan meningkatkan kemungkinan

terjadinya bunga api antara bagian-bagian transformator yang terbuka. Bila dalam

minyak terdapat kelembaban, maka akan terbentuk jalur-jalur yang membuka

jalan terhadap terjadinya hubung singkat. Kelembaban tidak hanya menurunkan

ketahanan isolasi minyak, tetapi kelembaban juga diserap oleh bahan isolasi lain

seperti isolasi belitan, sehingga dapat merusak gulungan kawat tembaga

transformator. Pemeliharaan minyak transformator secara berkala sangat penting

untuk mencegah terjadinya kerusakan isolasi dengan konsekuensi pemadaman.

Sebuah transformator yang bekerja dengan baik selama sekian tahun, dapat

mengalami kerusakan seketika disebabkan oleh kegagalan isolasi. Pemeliharaan

yang dilakukan secara teratur pada minyak transformator merupakan cara yang

paling baik untuk mempertahankan kondisi operasional sebuah transformator

sehingga masa pemanfaatan menjadi relatif panjang.


10 Universitas Indonesia

Bab III

POLA UJI TRANSFORMATOR

DALAM KEADAAN PADAM

3.1 Pengertian Pengujian Transformator

Pengujian transformator pada gardu induk adalah kegiatan untuk

mengumpulkan informasi kondisi sebuah transformator. Dari data yang didapat

nantinya akan dilakukan analisis dan evaluasi yang akan menentukan tindakan

selanjutnya. Secara tidak langsung pengujian ini bertujuan untuk mempertahankan

kondisi dan meyakinkan bahwa transformator dapat berfungsi sebagai mana

mestinya, sehingga dapat mempertahankan reliability, availability dan efficiency

sistem secara keseluruhan.

Faktor yang paling dominan dalam suatu peralatan listrik tegangan tinggi

adalah pada sistem isolasi. Isolasi pada transformator meliputi isolasi keras

(padat), dan isolasi minyak (cair). Isolasi merupakan bagian terpenting dan sangat

menentukan umur suatu transformator. Pengujian pada transformator dibagi

menjadi dua, yaitu pengujian transformator saat kondisi bertegangan dan

pengujian transformator dalam keadaan padam.

Pengujian transformator dalam keadaan bertegangan mempunyai tujuan

untuk mengetahui kondisi transformator tanpa melakukan pemadaman. Pengujian

yang dilakukan meliputi :

1. Thermovisi / Thermal Image

2. Dissolve Gas analysis (DGA)

3. Pengujian kualitas minyak isolasi (karakteristik)

4. Pengujian Furan

5. Pengujian Corrosive Sulfur

6. Pengujian Partial Discharge

7. Vibrasi dan Noise

Pengujian transformator dalam keadaan padam (off-line) adalah pengujian

yang dilakukan pada saat transformator dalam keadaan tidak bertegangan.

Pengujian ini dilakukan secara berkala, dalam hal ini dilakukan dua tahun sekali


11


(dua tahunan), dan berpedoman pada instruction manual dari pabrik pembuat

transformator, standard-standard yang ada (IEC, CIGRE, ANSI, dll) dan

pengalaman operasional dilapangan. Pengujian transformator dalam keadaan

padam juga dilakukan saat inspeksi ketidaknormalan atau saat dimana

transformator mengalami unjuk kerja rendah ketika beroperasi.

Pengujian ini dilakukan pada komponen-komponen transformator yang

sangat vital, seperti bushing, kumparan atau belitan, on-load tap changer (OLTC)

dan sistem proteksi internal pada transformator. Pengujian-pengujian ini akan

dibahas pada sub bab berikutnya.

3.2 Pengujian Transformator dalam Keadaan Padam

3.2.1 Pengujian pada Belitan / Kumparan Transformator

Pada belitan dilakukan tiga macam pengujian, yaitu pengukuran tahanan

isolasi, pengukuran tangen delta dan pengukuran tahanan belitan (R dc test).

1. Pengukuran Tahanan Isolasi Belitan

Pengukuran tahanan isolasi pada belitan bertujuan untuk mengetahui

kondisi isolasi atara dua belitan atau antara belitan dan ground. Dengan

memberikan sumber arus DC akan didapatkan tahanan isolasi dalam megaohm.

Dalam hal ini digunakan alat yang bernama Megaohm meter yang biasanya

memiliki kapasitas pengujian sebesar 500, 1000 atau 2500 kV.

Gambar 3.1. alat ukur megaohmmeter [1]

Tahanan isolasi yang diukur merupakan fungsi dari arus bocor yang

menembus isolasi atau arus yang melalui jalur bocor pada permukaan eksternal.

Oleh karena itu, hal ini dipengaruhi oleh suhu, kelembaban dan jalur bocor pada

permukaan dipengaruhi oleh kotoran yang menempel pada isolasi. Kebocoran


12


arus memang tidak dapat dihindari, tetapi harus memenuhi syarat dan ketentuan

yang berlaku.

2. Pengukuran Tangen Delta Isolasi Belitan

Kegagalan yang terjadi pada peralatan listrik tegangan tinggi yang sedang

beroperasi seringkali disebabkan oleh kondisi isolasi yang memburuk karena

terjadi kegagalan yang terjadi pada bagian-bagiannya. Tan delta atau sering

disebut sudut kehilangan atau pengujian faktor disipasi adalah metoda diagnostik

secara elektikal untuk mengetahui kondisi isolasi. Jika isolasi bebas dari cacat,

maka isolasi tersebut akan bersifat kapasitif sempurna seperti halnya sebuah

isolator yang berada diantara dua elektroda pada sebuah kapasitor.

Sebuah kapasitor sempurna arusnya akan mendahului tegangan dengan

sudut 900 apabila diberikan sebuah sumber AC. Jika ada kontaminasi pada isolasi,

maka nilai tahanan dari isolasi berkurang dan berdampak kepada tingginya arus

resistif yang melewati isolasi tersebut. Isolasi tersebut tidak lagi merupakan

kapasitor sempurna. Tegangan dan arus tidak lagi bergeser 90o tapi akan bergeser

kurang dari 90o. Besarnya selisih pergeseran dari 90o merepresentasikan tingkat

kontaminasi pada isolasi.

Dibawah merupakan gambar rangakaian ekivalen dari sebuah isolasi dan

diagram phasor arus kapasitansi dan arus resistif dari sebuah isolasi. Dengan

mengukur nilai Ir / Ic dapat diperkirakan kualitas dari isolasi. Pada isolasi yang

sempurna, sudut akan mendekati nol. Menigkatnya sudut mengindikasikan

meningkatnya arus resistif yang melewati isolasi yang berarti kontaminasi.

Semakin besar sudut semakin buruk kondisi isolasi.

R

C

Ic

Ir

Gambar 3.2. Rangkaian ekivalen isolasi dan diagram phasor arus pengujian

tangen delta [2]


13


conservatoroltc

radiatorHV

Input A

Input B

Sistem isolasi trafo secara garis besar terdiri dari isolasi antara belitan

dengan ground dan isolasi antara dua belitan.

Primer – Ground

Sekunder – Ground

Tertier – Ground

Primer – Sekunder

Sekunder – Tertier

Primer – Tertier

Gambar 3.3. Rangkaian ekivalen

isolasi trafo [2]

Gambar 3.4. Skema rangkaian

pengujian tan delta trafo[2]

Prosedur pengujian tan delta pada isolasi belitan adalah sebagai berikut :

1. Bersihkan transformator dan isolasinya.

2. Lepaskan seluruh konduktor pada bushing

3. Short-circuit bushing HV dan LV dengan jumper.

4. Hubungkan kabel kontrol HV, LV dan kabel ground dari alat uji ke

objek uji

5. Mulai pengujian.

6. Uji pada tap yang berbeda jika ada.


14


3. Pengukuran tahanan belitan (R dc)

Kumparan pada transformator merupakan gulungan dari konduktor,

sehingga terdapat tahanan impedansi yang terdiri dari tahanan listrik induktansi

(XL) dan tahanan listrik murni (R). Pengukuran yang menggunakan sumber AC

akan didapat

𝑍 = 𝑅 + 𝑗𝑋

Sedangkan untuk mendapatkan nilai tahanan murni (R) dapat dilakukan dengan

memberikan sumber DC pada belitan transformator.

Pengujian tahanan belitan (R dc) selain untuk mendapatkan nilai tahanan

belitan murni (R) juga dilakukan untuk mengetahui apakah sambungan-

sambungan pada belitan, termasuk kontak-kontak pada tap-changer, dalam

kondisi baik atau tidak.

Gambar 3.5. Micro Ohmmeter [2]

Peralatan yang digunakan adalah Microohm meter dengan skala µΩ, mΩ

sampai dengan Ω. Dengan sistem tegangan 4.5 – 7 Volt dan skala arus 0.01, 1 dan

10 Ampere.prosedur pengujian tahanan belitan transformator adalah sebagai

berikut :

1. Pastikan objek uji tidak bertegangan.

2. Sebelum pengukuran tahanan belitan transformator, energi yang

tersimpan pada objek uji harus dibuang terlebih dahulu dengan cara

mentanahkan terminal bushing.

3. Untuk keamanan alat ukur, salah satu terminal transformator harus

diground.

4. Bersihkan permukaan yang akan diukur.


15


5. Pastikan kontak antara kabel pengukuran dengan alat tersambung

dengan baik.

6. Pilih skala yang sesuai.

7. Bila tidak dapat memperkirakan besarnya tahanan alat uji pada skala

tertinggi.

8. Jalankan.

Alat lainnya yang digunakan adalah jembatan wheatstone yang umumnya

dipakai pada trafo-trafo berdaya rendah. Pada alat ini terdiri dari sebuah

galvanometer, 2 buah tahanan yang nilainya tetap (R1 & R2) dan sebuah tahanan

yang nilainya variable dengan lokasi bersebrangan dengan tahanan belitan yang

akan diuji (Rx).

Gambar 3.6. Rangkaian jembatan Wheatstone [7]

Dengan memposisikan nilai dari tahanan variable sampai nilai pada

galvanometer menunjukan nilai nol (arus seimbang, dimana nilai Rx sama dengan

nilai tahanan variable), dapat diketahui berapa nilai pasti dari tahanan belitan yang

diukur.

R

ST

R

ST


16


Gambar 3.7. Skema rangkaian pengujian Tahanan dc dengan micro ohmmeter [7]

R

ST

R

ST

Gambar 3.8. Skema rangkaian pengujian Tahanan dc dengan jembatan wheatstone

3.2.2 Pengujian pada Bushing

Bushing merupakan sarana penghubung antara belitan dengan jaringan

luar. Bushing terdiri dari sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator.

Isolator tersebut berfungsi sebagai penyekat antara konduktor bushing dengan

body main tank transformator. Isolator pada bushing inilah yang diuji dengan

pengukuran tangen delta.

Pengukuran tangen delta pada bushing bertujuan untuk mengetahui

kondisi isolasi pada C1 (isolasi antara konduktor dengan center tap) yang

menggambarkan kondisi isolasi kertas bushing, C2 (isolasi antara center tap

dengan Ground) yang menggambarkan kondisi isolasi minyak bushing. Pengujian

hot collar dilakukan untuk mengetahui kondisi keramik.

Gambar 3.9. Struktur bushing[8]


17


(C1 adalah isolasi antara tap electrode dengan konduktor, C2 adalah isolasi antara

tap electrode dengan ground)

Gambar 3.10. Diagram pengujian tangen delta C1 pada bushing [8]

Gambar 3.11. Diagram pengujian tangen delta C2 pada bushing [8]


18


Gambar 3.12. Diagram pengujian tangen delta hot collar pada bushing [8]

3.2.3 Pengujian pada OLTC

Pengujian pada OLTC ada tiga, yaitu continuity test, dynamic resistance

test dan pengukuran Tahanan Transisi & Ketebalan Kontak Diverter. Dimana

tidak semua pengujian ini harus dilakukan. Apabila continuity test tidak

memenuhi standard uji maka harus dilakukan dynamic resistance test, begitu juga

jika dynamic resistance test tidak memenuhi standard uji yang digunakan maka

harus dilakukan pengukuran Tahanan Transisi & Ketebalan Kontak kontak

diverter.

1. Continuity Test

OLTC adalah bagian trafo yang berfungsi sebagai mekanisme tapping dari

perubahan ratio belitan trafo. Nilai tahanan belitan primer pada saat terjadi

perubahan ratio tidak boleh terbuka (open circuit). Pengujian ini memanfaatkan

ohmmeter yang dipasang serial dengan belitan primer trafo. Setiap perubahan

tap/rasio, nilai tahanan belitan diukur. Prosedur pengujian continuity test pada

OLTC adalah sebagai berikut :

1. Pastikan transformator sudah tidak bertegangan.


19


2. Matikan supply AC / DC ke motor PMS 500 kV transformator dan

pasang pengunci otomatis.

3. Opened PMT 150 kV dari kubikel.

4. Pasang grounding lokal pada sisi primer dan sekunder transformator.

5. Lepas klem bushing primer – netral

6. Posisikan tap di +14 (paling tinggi).

7. Posisikan AVO meter di skala ohm.

8. Pindahkan posisi tap secara berurutan dan perhatikan kondisi AVO

meter.

Gambar 3.13. gambar On-load Tap Changer [4]

2. Dynamic Resistance Test

OLTC merupakan satu satunya bagian trafo yang bergerak secara

mekanik. Pada umumnya OLTC dibagi menjadi dua bagian utama yaitu kontak

diverter dan kontak selektor. Fungsi daripada kontak diverter adalah sebagai

kontak bantu pada saat perubahan kontak selektor. Karena terjadi pergerakan

mekanik pada OLTC terutama pada kontak kontak diverter maupun kontak

selektor, maka pada suatu saat tertentu kontak kontak tersebut akan mengalami

aus, sedangkan komponen lainnya yang terkait dengan kontak akan mengalami


20


kelelahan bahan/fatik. Apabila keausan kontak terjadi maka luas permukaan

kontak untuk mengalirkan arus tidak terpenuhi sehingga akan terjadi panas dan

dapat juga terjadi arcing pada saat perpindahan kontak. Untuk mengetahui

ketidaknormalan kerja pada OLTC khususnya yang berkaitan dengan kontak

diverter maupun kontak selektor maka dilakukan pengukuran dynamic resistance.

3. Pengukuran Tahanan Transisi & Ketebalan Kontak Kontak Diverter

Transisi resistor berfungsi untuk meredam arus yang mengalir melalui

OLTC agar pada saat perpindahan kontak selektor tidak terjadi arcing. Untuk

memastikan resistor masih tersambung dan nilai tahanannya masih memenuhi

syarat, harus dilakukan pengukuan tahanan transisi.

Akibat dari kerja mekanik antara kontak gerak dan kontak diam pada

diverter, kontak dapat mengalami keausan. Untuk menjaga kinerja kontak tetap

baik pabrikan telah menentukan batasan dari ketebalan kontak tersebut.

3.2.4 Pengujian Tegangan Tembus Minyak

Pengujian tegangan tembus dilakukan untuk mengetahui kemampuan

minyak isolasi dalam menahan stress tegangan. Pengujian ini mengacu standar

IEC 60156. Pengujian ini dilakukan ketika pengujian transformator dalam

keadaan padam untuk menghemat waktu. ketika pengujian ini berlangsung

dilakukan juga penggantian minyak pada tangki konservator.

Minyak transformator diberi tegangan frekuensi sistem dengan cara

meletakkan dua elektroda. Jarak elektroda tergantung pada standard yang

digunakan, dalam hal ini 2.5 mm. Prosedur pengujian tegangan tembus minyak

adalah sebagai berikut :

1. Atur celah antara elektroda uji.

2. Tutup pengaman alat uji.

3. Aktifkan.

4. Naikkan tegangan elektroda dengan kecepatan 2 kV/detik sampai

terjadi loncatan listrik.

5. Turunkan tegangan kembali ke nol.

6. Biarkan minyak bersilkulasi selama dua menit.

7. Ulangi sampai 6 kali.

8. Hasil pengujian adalah nilai rata-ratanya.


21


3.3 Spesifikasi Peralatan (Standard Uji)

3.3.1 Pengujian Tahanan Isolasi

Hasil pengujian tahanan isolasi dilihat dari nilai tahanan isolasinya itu

sendiri (megohm) dan indeks polarisasi (perbandingan hasil pengujian tahanan

isolasi pada menit ke – 10 dengan menit ke – 1).

Tabel 3.1. Evaluasi dan rekomendasi metoda indeks polarisasi pada pengujian

tahanan isolasi [1]

No Hasil Uji Keterangan Rekomendasi

1 < 1,0 Berbahaya Investigasi

2 1,0 – 1,1 Jelek Investigasi

3 1,1 – 1,25 Dipertanyakan Uji kadar air minyak, uji tan delta

4 1,25 – 2,0 Baik -

5 > 2,0 Sangat Baik -

3.3.2 Pengujian Tangen Delta

Kondisi isolasi trafo dapat perkirakan dengan melihat hasil pengujian

tangen deltanya. Dimana untuk interpretasi hasil pengujian merujuk ke standar

ANSI C57.12.90.

Tabel 3.2. Evaluasi dan rekomendasi pengujian tangen delta [1]

No Hasil Uji (%) Keterangan Rekomendasi

1 < 0,5 Baik -

2 0,5 – 0,7 Pemburukan -

3 0,5 – 1 Periksa ulang Periksa ulang, bandingkan dengan

uji lainnya

4 > 1 Buruk Periksa kadar air pada minyak

isolasi dan kertas isolasi

3.3.3 Pengujian Tahanan Belitan (R dc)

Analisa hasil pengujian R dc harus diperhatikan terlebih dahulu dengan

temperatur pada saat pengujian dimana pengujian yang dilakukan harus


22


Tw

TtRtestRt

5,2345,234.

dikonversi ke temperature 85 oC ( Pengujian factory test ) dengan formula (

standart IEEEC57.125.1991 ) pengujian belitan yang terbuat dari Cu ( tembaga ).

Dimana :

Rt = R saat suhu belitan di 85oC

Rtest = R saat uji

Tt = Suhu pengujian (oC)

Tw = Suhu belitan

Dan untuk belitan yang terbuat dari AL ( Alluminium ) maka dipakai

angka 225, pengujian yang dilakukan bisa semua tap atau jika pengujian

dilaksanakan bersama dengan pengujian continuity atau dinamic resistance cukup

hanya pada tap 1 (satu). Jika hasil pengujian tidah sesuai dengan hasil perhitungan

formula maka disarankan untuk melakukan pengujian-pengujian lainnya.

Dikatakan normal apabila setelah dibandingkan dengan fasa lainnya atau

nilai pengujian pabrik terdapat deviasi < 5%

3.3.4 Pengujian OLTC

Tabel 3.3. Evaluasi dan rekomendasi pengujian OLTC [1]

No Item pemeriksaan Kondisi Normal

Rekomendasi bila

kondisi normal tidak

terpenuhi

1 Pengujian kontinuitas Tidak terjasi discintinuity

arus saat perubahan tap

Lakukan pengujian

dynamic resistance

2 Pengujian Dynamic

resistance

Pola grafik tahanan

terhadap waktu pada tiap

tap sama.

lakukan inspeksi visual

3 Pengukuran tahanan

transisi Sesuai dengan nameplate Ganti

4 Pengukuran luas

permukaan kontak

Sesuai dengan manual

peralatan Ganti


23


3.3.5 Pengujian Tegangan Tembus Minyak

Minyak yang sudah terkontaminasi atau teroksidasi perlu dilakukan

treatment untuk mengendalikan fungsinya sebagai minyak isolasi. Treatment

terhadap minyak isolasi dapat berupa filter atau reklamasi. Untuk menentukan

kapan minyak tersebut harus di treatment didasarkan atas perbandingan hasil uji

terhadap batasan batasan yang termuat pada standar IEC 60422.

Tabel 3.4 Justifikasi kondisi pada pengujian kualitas minyak (karakteristik)

Kategori

Tegangan

Kondisi Minyak Tindakan yang Disarankan Catatan

Bagus Cukup Buruk

Semua Kategori

Jernih dan

tanpa

kontaminasi

visual

Gelap

dan /

atau

keruh

Sesuai yang dituliskan oleh

oleh pengujian lain

Warna yang gelap

adalah gejala dari

kontaminasi atau

penuaan.

Kekeruhan adalah gejala

dari tingginya kadar air.

O, A, D > 60 50 - 60 < 50 Bagus : lanjutkan

pengambilan sample secara

normal.

Cukup : pengambilan

sample lebih sering. Cek

parameter uji lain seperti

kadar air, kadar partikel dan

mungkin DDF / resistivity

dan kadar asam.

Buruk : rekondisi atau

alternatif lain jika lebih

ekonomis karena penguaian

lainnya menunjukan

penuaan yang sangat, ganti

minyaknya.

B, E >50 40 -

50 < 40

C >40 30 -

40 < 30

F

tap changer of neutral end tap

changer pada trafo O, A, B, C

< 25.

single-phase or connected tap

changer pada trafo O, A, B <

40.

G < 30


24


Tabel 3.5 Kategori peralatan berdasarkan tegangan operasinya [1]

Kategori Tipe Peralatan

O Transformator tenaga dengan nominal sistem 400 kV dan diatasnya.

A

Trafo tenaga dengan tegangan nominal sistem antara 170 - 400 kV. Juga trafo tenaga dengan

tegangan manapun dimana keberlangsungan pasokan listrik sangat vital dan peralatan yang

mirip untuk aplikasi yang beroperasi dikondisi yang vital.

B Trafo tenaga dengan tegangan nominal antara 72.5 kV - 170 kV

C Trafo tenaga untuk aplikasi MV / LV e.g tegangan sistem nominal sampai 72,5 kV dan trafo

traction

D Trafo instrumen atau proteksi dengan tegangan nominal diatas 170 kV

E Trafo instrumen atau proteksi dengan tegangan nominal sampai 170 kV

F Tangki deverter dari OLTC, termasuk type combined tank selector / diverter

G

PMT dengan type oil-filled dengan tegangan sistem nominal diatas sampai 72,5 kV

Switches type oil-filled, a.c metal enclosed switchgear dan control gear dengan tegangan

sistem nominal dibawah 16 kV



BAB IV

ANALISIS DATA PENGUKURAN TRANSFORMATOR

DALAM KEADAAN PADAM

4.1 Operasi Kerja Transformator

1 2 3 4 5 6

7

8

9 11

10

Gambar 4.1. IBT ELIN 500/150 kV 500 MVA [3]

Keterangan gambar :

1. Isolator pentanahan paralel titik netral.

2. Indikator minyak konservator.

3. Tangki konservator.

4. Isolator bushing sisi primer.

5. Isolator bushing sisi sekunder.

6. Isolator bushing sisi tertier.

7. Isolator bushing sisi netral.

8. Radiator.

9. Kotak panel transformer.

10. Kipas transfomator.

11. Tangki utama.


26


Batasan operasi interbus transformer 1 dengan merek ELIN adalah sebagai

berikut,

Kapasitas :

1. Daya 500 MVA

2. Arus nominal sisi 500kV 1670 A

3. Arus nominal sisi 150kV 2500A

Setting Suhu :

1. Primary Winding Temp.

a. Temp. trip = 125 C

b. Temp. alarm = 105 C

c. Setting Fan 1 start = 75 C

d. Setting Fan 2 start = 85 C

Secondary Winding Temp.

2. Temp. trip = 125 C

a. Temp. alarm = 105 C

b. Setting Fan 1 start = 75 C

c. Setting Fan 2 start = 85 C

d. Tertier Winding Temp.

e. Temp. trip = 129 C

f. Temp. alarm = 105 C

g. Setting Fan 1 start = 79 C

h. Setting Fan 2 start = 88 C

Temperatur minyak

1. Temp. trip = 108 C

2. Temp. alarm = 93 C

Pengaturan tap OLTC -4 – +14, normal operasi pada tegangan system sisi sekunder

150 kV.

Tegangan Nominal Sekunder : 150 kV

Operasi kerja interbus transformer 1 (IBT1), dengan mengambil sampel

21 sampai 27 maret 2011, bisa dilihat pada lampiran.

4.2 Kondisi Pengukuran

Nameplate dan kondisi pengukuran transformator adalah sebagai berikut


27


Tabel 4.1.a Nameplate - three-winding Transformer fasa-R

Company

PLN UPT Jakarta

Selatan Serial Number 1640461

Location GITET Gandul Special ID IBT 1

Division HAR Jakarta Selatan

Circuit

Designation FASA R

Manufacturer Elin Configuration Wye - Wye - Delta

Year Manufacturer 1983 Tank Type SEALED-CONSER

Manufacturer Location AUSTRIA Class ONAN/ONAF

Winding config.(H-L) Wye - Wye Coolant OIL

Winding config.(H-T) Wye - Delta Oil Volume

Winding config.(L-T) Wye - Delta Weight

Phases 3 BIL 1175 kV

kV 500 VA Rating 500 MVA

Tabel 4.1.b Nameplate - three-winding Transformer fasa-S

Company

PLN UPT Jakarta




Circuit

Designation FASA S

Manufacturer Elin Configuration

Wye - Wye -

Delta


Manufacturer

Location AUSTRIA Class ONAN/ONAF







28


Tabel 4.1.c Nameplate - three-winding Transformer fasa-T

Company

PLN UPT Jakarta




Circuit

Designation FASA T

Manufacturer Elin Configuration

Wye - Wye -

Delta


Manufacturer

Location AUSTRIA Class ONAN/ONAF






Pengukuran dilakukan pada hari libur, saat beban kecil, sehingga IBT 2

dan IBT 3 dapat menanggung beban saat IBT 1 padam. Pengukuran IBT 1 ini

dilakuakn dalam 2 tahap, tanggal 13 Februari dan 6 Maret 2011, untuk

mendapatkan hasil yang maksimal. Pengukuran tahap pertama meliputi

pengukuran tangen delta pada bushing dan isolasi belitan, pengambilan sample

minyak dan pengukuran relay internal transformator. Sedangkan pengukuran pada

tahap 2 meliputi OLTC continuity test, pengukuran tahanan belitan dan

pengukuran tahanan isolasi belitan serta dilakukan penggantian minyak pada

tangki konservator.

Tabel 4.2 Kondisi Pengukuran Interbus Transformer 1 (IBT1)

Fasa R Fasa S Fasa T

Tanggal Pengujian 06/03/2011 06/03/2011 06/03/2011

Suhu Udara 37 ᵒC 38 ᵒC 31 ᵒC

Suhu Tangki Utama 32 ᵒC 32 ᵒC 34 ᵒC

Alasan Pengujian Rutin Rutin Rutin

Cuaca Cerah Cerah Cerah


29


4.3 Analisis Data

4.3.1 Tahanan isolasi belitan

Pengukuran tahanan belitan adalah pengukuran tahanan dari isolasi antara

konduktor tembaga dan inti besi suatu transformator. Idealnya tahanan isolasi ini

bernilai tak hingga, karena pada dasarnya tahanan isolasi bertujuan untuk

memblok aliran arus antara belitan dan inti besi. Namun pada kenyataannya nilai

tahanan isolasi ini berhingga, dan semakin kecil nilai tahanannya berarti ada

masalah pada isolasi tersebut.

Indeks polarisasi (IP) adalah variasi dari pengukuran tahanan belitan. IP

adalah rasio dari tahanan isolasi yang diukur setelah tegangan DC steady-state

diberikan setelah 10 menit (R10) dan tahanan isolasi yang diukur setelah 1 menit

(R1).

IP =𝑅10

𝑅1× 100% − 𝑝𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖𝑧𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑥

IP yang rendah mengindikasikan bahwa belitan telah terkontaminasi oleh

kotoran, air, serangga, dll.

Dibutuhkan referensi waktu dari arus yang diukur, karena arus yang

mengalir pada tahanan isolasi biasanya tidak konstan. Ada tiga arus yang mengalir

saat sumber DC steady-state diberikan pada belitan, yaitu capasitive current,

leakage current dan absorption current.

1. Capasitive current

Saat sumber DC diberikan pada sebuah kapasitor akan mengalir

charging current yang sangat besar dan berkurang sampai nol secara

eksponensial. Besarnya kapasitansi dan hambatan internal dari sumber

tegangan, biasanya beberapa kilo ohm, menentukan kecepatan

menghilangnya arus ini. Untuk belitan yang mempunyai total kapasitansi

sekitar 100 nF, arus ini biasanya akan menghilang menjadi nol dalam

waktu kurang dari 10 detik. Karena arus kapasitif ini berisi sedikit

informasi, maka tahanan isolasi awal diukur saat arus ini menghilang.

Pengukuran pertama adalah pada menit ke-1, ini dimaksudkan untuk

memastikan bahwa arus ini tidak mempengaruhi pengukuran tahanan

isolasi.


30


2. Leakage current

Leakage current merupakan arus konduksi nyata pada isolasi.

Leakage current nilainya bervariasi tergantung tegangan uji. Leakage

current juga meliputi arus bocor pada permukaan akibat adanya

kontaminasi.

3. Absorption current

Arus ini terjadi karena proses molecular charge shifting pada

isolasi. Setiap bahan isolasi mengandung molekul polar yang memiliki

medan listrik internal karena distribusi elektron dalam molekul. Contoh,

molekul air sangatlah polar. Saat air diberikan medan listrik, molekul air

menyelaraskan semua, seperti domain-domain magnetik yang menjadi

selaras dalam medan magnet.

Energi yang dibutuhkan untuk menyelaraskan molekul-molekul ini

berasal dari arus dari sumber DC. Saat molekul-molekul telah selaras arus

ini akan berhenti. Arus ini adalah arus polarisasi yang merupakan salah

satu komponen absorption current. Pengalaman dilapangan menunjukan

bahwa setelah sumber DC diberikan pada sebuah material, absorption

current yang muncul relatif besar dan akan menghilang sampai nol setelah

10 menit.

Pada semua hal praktis, absorption current berperilaku seperti

rangkaian RC dengan konstanta waktu yang lama. Seperti capasitive

current, absorption current yang terjadi tidak menunjukan bagus atau

tidaknya suatu isolasi. Absorption current hanyalah sifat dari material

isolasi.

Arus total (It) adalah jumlah semua komponen arus tersebut. Sayangnya,

masing-masing komponen arus tersebut tidak dapat diukur langsung. Arus yang

menjadi perhatian disini adalah leakage current.


31


Gambar 4.2. Kurva dari komponen arus total yang muncul saat

pengukuran tahanan isolasi [9]

Jika hanya R1 (nilai tahanan pada menit ke-1) yang diukur, absorption

current belum bernilai bernilai nol. Dengan hanya mengukur R1 tidak akan cukup,

karena pengukuran ini sangat bergantung pada temperatur. Kenaikan temperatur

100 C bisa mengurangi nilai R1 5 sampai sepuluh kali, dan pengaruh suhu ini

berbeda untuk setiap bahan isolasi dan jenis kontaminasinya. Meskipun grafik

beberapa koreksi temperatur dan formula ada pada IEEE 43, tetap tidak bisa

diandalkan untuk perhitungan diatas 100 C. Hasilnya adalah setiap R1 yang diukur

pada temperatur yang berbeda didapatkan R1 yang sama sekali berbeda dengan.

Untuk itulah, hanya dengan mengukur R1 hampir tidak bisa diandalkan, kecuali

kita bisa memastikan suhu pengukuran akan selalu sama.

Indeks polarisasi (IP) dilakukan untuk membuat interpretasi yang tidak

terlalu sensitif terhadap tempertur. Jika kita mengasumsikan R1 dan R10 diukur

pada temperatur belitan yang sama, maka faktor koreksi temperatur akan sama


32


untuk kedua nilai tahanan yang akan dirasiokan. Selain itu PI memungkinkan kita

untuk menggunakan absorption current sebagai tolok ukur untuk mengetahui

apakah arus bocor yang ada berlebihan. Jika arus terakhir ini lebih besar dari

absorption current, PI akan bernilai sekitar satu. Pengalaman di lapangan

menunjukan bahwa PI yang bernilai sekitar satu menunjukan arus bocor yang

terjadi cukup besar dan dapat mengakibatkan kegagalan isolasi. Dan sebaliknya,

jika arus bocor lebih rendah dari absorption current, nilai PI akan lebih besar dari

1, mengindikasikan tahanan isolasi belitan yang bagus. Berikut adalah data hasil

pengujian indeks polarisasi yang dilakukan pada Interbus Transformer 1 di

GITET Gandul.


33


Tabel 4.3 Tabel Pengukuran Indeks Polarisasi IBT 1

Pengujian Indeks Polarisasi Fasa-R

Tahanan Isolasi Belitan IP Sebelelumnya IP Hasil Pengujian IP 1 IP2 IP3 IP4 Penurunan IP (%)

Primer - Ground 3,60 3,10 2,67 2,30 1,98 1,70 13,9

Senkunder - Ground 2,96 2,80 2,41 2,08 1,79 1,54 5,4

tertier - Ground 2,88 2,90 2,50 2,15 1,85 1,59 -0,7

Primer - Sekunder 3,03 2,80 2,41 2,08 1,79 1,54 7,6

Primer -Tertier 2,00 2,00 1,72 1,48 1,28 1,10 0

Sekunder - Tertier 2,20 2,10 1,81 1,56 1,34 1,15 4,5

Pengujian Indeks Polarisasi Fasa-S


Primer - Ground 1,47 1,49 1,19 0,95 0,76 0,60 -1,4

Sekunder - Ground 1,78 1,42 1,13 0,90 0,72 0,58 20,2

tertier - Ground 1,99 2,04 1,63 1,30 1,04 0,83 -2,5

Primer - Sekunder 1,63 2,44 1,95 1,55 1,24 0,99 -49,7

Primer -Tertier 1,89 2,35 1,88 1,50 1,19 0,95 -24,3

Sekunder - Tertier 2,25 2,37 1,89 1,51 1,20 0,96 -5,3

Pengujian Indeks Polarisasi Fasa-T


Primer - Ground 2,66 3,2 1,97 1,21 0,75 0,46 -20,3

Senkunder - Ground 3,48 3,5 2,16 1,33 0,82 0,50 -0,6

tertier - Ground 3,57 2,2 1,36 0,83 0,51 0,32 38,4

Primer - Sekunder 3,34 2,6 1,60 0,99 0,61 0,37 22,2

Primer -Tertier 3,23 3,0 1,85 1,14 0,70 0,43 7,1

Sekunder - Tertier 3,86 3,6 2,22 1,37 0,84 0,52 6,7


34


Dari tabel tersebut terdapat IP sebelumnya, yang merupakan hasil

pengukuran 2 tahun sebelumnya, IP hasil pengujian, IP1, IP2, IP3, IP4 dan

pernurunan IP (%). Penurunan IP merupakan persentase penurunan dari IP

sebelumnya dan IP hasil pengujian. Dimana pada fasa-R persentase penurunan IP

yang terbesar terjadi pada tahanan isolasi belitan antara belitan primer dan ground

yaitu sebesar 13,9 %, persentase penurunan inilah yang dipakai untuk menentukan

nilai IP1 sampai IP4 pada fasa-R.

Grafik 4.1 grafik persentase penurunan IP pada fasa-R

Dengan melihat standard uji yang dipakai dan dengan persentase

penurunan sebesar 13,9 %, tahanan isolasi belitan antara belitan primer dan

belitan tertier adalah yang pertama kali akan mengalamai pemburukan, yaitu pada

pengujian ke-4 dari sekarang (IP4). Jika pemburukan seperti ini terjadi, maka

perlu diadakannya pengujian kadar minyak dan pengujian tangen delta untuk

investagasi lebih lanjut.

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

IP Hasil PengujianIP1 IP2 IP3 IP4

I P

FASA-R

Primer -Tertier


35


Grafik 4.2 grafik persentase penurunan IP pada fasa-S

Grafik diatas adalah penurunan tahanan belitan pada Interbus Transformer

fasa-S, dengan persentase penurunan sebesar 20.2 %. Dengan persentase

penurunan ini maka tahanan isolasi belitan antara belitan sekunder dan ground

akan mengalami pemburukan pada pengujian berikutnya (IP1).

Grafik 4.3 grafik persentase penurunan IP pada fasa-T

Pada fasa-T persentase penurunan IP yang terbesar terjadi pada tahanan

isolasi antara belitan tertier dan ground yaitu sebesar 38,4 %, persentase

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

IP Hasil Pengujian

IP1 IP2 IP3 IP4

I P

FASA-S

Sekunder -Ground

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

IP Hasil Pengujian

IP1 IP2 IP3 IP4

I P

FASA-T

tertier - Ground


36


penurunan inilah yang dipakai untuk menentukan nilai IP1 sampai IP4 pada fasa-

T. Dengan melihat standard uji yang dipakai dan dengan persentase penurunan

sebesar 38,4 %, tahanan isolasi belitan antara belitan tertier dan ground adalah

yang pertama kali akan mengalamai pemburukan, yaitu pada pengujian ke-2 dari

sekarang (IP2) dengan nilai indeks polarisasi sebesar 0,83.

Sesuai dengan fungsinya, bahan isolasi yang baik adalah bahan isolasi

yang resistivitasnya besar tak terhingga. Tetapi pada kenyataannya bahan yang

demikian itu belum bisa diperoleh. Sampai saat ini semua bahan isolasi pada

teknik listrik masih mengalirkan arus listrik (walaupun kecil) yang lazim disebut

arus bocor. Hal ini menunjukkan bahwa resistansi bahan isolasi bukan tidak

terbatas besarnya. Besarnya resistansi bahan isollasi sesuai dengan Hukum Ohm

adalah

'Ri = v / Ib

Keterangan:

Ri = resistansi isolasi (ohm)

V = tegangan yang digunakan (volt)

Ib = arus bocor (ampere)

Kalau diperhatikan lebih jauh, terdapat 2 macam resistansi yaitu resistansi

volume (Rv) dan resistansi permukaan (Rp). Resistansi volume mengakibatkan

mengalirnya arus bocor Iv, sedangkan resistansi permukaan menyebabkan

mengalirnya arus bocor lp.

Gambar 4.3. Arus bocor Iv dan Ip pada bahan isolasi [9]

RY dan Rp adalah paralel. Sehingga berdasarkan Hukum Kirchoff 1 :

Ib= Iv + Ip

Dan 1/ Ri =1/ Rv + 1/ Rp

Ri = (Rv . Rp)/ (Rv + Rp)


37


Resistivitas volume pada umumnya disebut resistivitas saja. Besarnya

resistivitas volume adalah

Rv = py 1 / S

Keterangan: pv - adalah resistivitas volume dengan (ohm - meter)

1 - adalah panjang bagian yang dilewati arus (m)

S - adalah luas penampang (m2)

Besarnya resistivitas permukaan di antara 2 bidang selebar b pada jarak a

adalah :

Rp = ps (a/ b)

Keterangan: PS adalah resistivitas permukaan dengan satuan ohm.

Definisi darl resistivitas permukaan PS adalah resistansi pada permukaan

persegi suatu bahan waktu arus mengalir di sisi lain dari penampang tersebut.

Gambar 4.4. llustrasi perhitungan resistansi [9]

Beberapa hal yang harus diperhatikan sehubungan dengan resistivitas

adalah :

a. Baik resistivitas volume maupun resistivitas permulaan akan

berkurang besarnya jika suhu dinaikkan. Banyak bahan yang

mempunyai pv dan pp yang besar pada suhu kamar, tetapi turun drastis

pada suhu 1000 C.

b. Untuk bahan isolasi yang higroskopis, di daerah-daerah yang lembab

resistivitasnya akan turun secara mencolok.

c. Resistivitas akan turun jika tegangan yang diberikan naik


38


Dari 3 hal tersebut diatas, maka pada pemakaian sehari-hari dalam

pemakaian bahan isolasi misaInya untuk daerah kerja yang suhunya tinggi kalau

lembab, harus dipilih bahan yang sesuai baik bahan maupun tegangan kerjanya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kegagalan isolasi antara lain adanya

partikel padat, uap air dan gelembung gas. Teori mengenai kegagalan dalam zat

cair kurang banyak diketahui dibandingkan dengan teori kegagalan gas atau zat

padat. Hal tersebut disebabkan karena sampai saat ini belum didapatkan teori yang

dapat menjelaskan proses kegagalan dalam zat cair yang benar-benar sesuai antara

keadaan secara teoritis dengan keadaan sebenarnya.

Setiap bahan isolasi mempunyai permitivitas. Hal ini bagi bahan-bahan

yang digunakan sebagai elektrik kapasitor. Kapasitansi suatu kapasitor tergantung

beberapa faktor yaitu : luas permukaan, jarak antara keping-keping kapasitor serta

dielektriknya.

Besarnya kapasitansi C (farad) dapat dihitung dengan :

h

SC

3610 9

adalah permitivitas bahan elektrik (F/m)

h adalah jarak keping-keping kapasitor (m)

S adalah luas permukaan keping-keping kapasitor (m2)

Besarnya permitivitas udara hampir 1 yaitu 1.000.589, sedangkan besarnya

permitivitas untuk zat padat dan zat cair selalu lebih besar dari 1. Jika kita melihat

pada rumus diatas, maka kontaminasi pada suatu bahan isolasi akan

mempengaruhi nilai ɛ, sehingga jika terjadi kontaminasi nilai ɛ akan menurun

sehingga mempengaruhi nilai kapasitansi (C) secara keseluruhan.

4.3.2 Tangen delta pasa isolasi belitan

Isolasi pada transformator yang diuji diibaratkan sebagai kapasitor.

Sebuah kapasitor yang sempurna arusnya akan mendahului tegangan (leading)

sebesar 900 apabila diberi sebuah tegangan bolak balik (AC).


39


Ic = ωCV

Gambar 4.5 hubungan vektor tegangan dan arus [4]

Sudut fasa (𝟇) dan faktor daya cos 𝟇 dalam hubungannya dengan sudut

kehilangan δ

𝛿 = 90° − 𝜙

Jadi faktor daya juga dapat dinyatakan dengan sin δ.

Dalam kapasitor sempurna sudut fasa 𝟇 akan bernilai 900 dan δ akan

bernilai 00 yang menunjukan bahwa loss pada kapasitor sempurna sama dengan

nol, oleh karena itu kehilangan daya dielektrik dapat dinyatakan oleh

𝑃𝐷 = 𝑉𝐼 cos 𝜙

atau

𝑃𝐷 = 𝑉𝐼 sin 𝛿

Pada kapasitor yang tidak sempurna dapat diperoleh

𝐼𝑐 = 𝐼 𝑐𝑜𝑠 𝛿

𝐶 =𝐼

𝜔𝑉 cos 𝛿

Sehingga akan didapat persamaan

𝑃𝐷 = 𝑉 sin 𝛿 𝑉𝜔𝐶

cos 𝛿

𝑃𝐷 = 𝑉2𝜔𝐶 𝑡𝑎𝑛 𝛿


40


Tabel 4.4 Tabel Pengukuran Tangen Delta pada Isolasi Belitan

no Pengukuran

Fasa-R Fasa-S Fasa-T

Arus (mA)

Daya (W)

Tan δ (%)

Arus (mA)

Daya (W)

Tan δ (%)

Arus (mA)

Daya (W)

Tan δ (%)

1 CH +CHL 68,554 1,279 0,18 68,554 1,279 0,18 68,027 1,480 0,20

2 CH 16,597 0,267 0,15 16,597 0,267 0,15 16,377 0,301 0,17

3 CHL(UST) 51,904 0,983 0,18 51,904 0,983 0,18 51,579 1,151 0,20

4 CHL 51,957 1,012 0,18 51,957 1,012 0,18 51,650 1,179 0,21

5 CL+CLT 5,792 0,134 0,22 5,792 0,134 0,22 5,811 0,152 0,24

6 CL 4,471 0,113 0,24 4,471 0,113 0,24 4,470 0,124 0,26

7 CLT(UST) 1,323 0,025 0,18 1,323 0,025 0,18 1,346 0,028 0,20

8 CLT 1,321 0,021 0,15 1,321 0,021 0,15 1,341 0,028 0,20

9 CT+CHT 117,840 2,254 0,18 117,840 2,254 0,18 116,850 2,636 0,21

10 CT 62,326 1,275 0,19 62,326 1,275 0,19 61,972 1,492 0,22

11 CHT(UST) 55,769 1,002 0,17 55,769 1,002 0,17 55,362 1,178 0,20

12 CHT 55,514 0,979 0,17 55,514 0,979 0,17 54,878 1,144 0,20

Berdasarkan Gambar 3.3, kita dapat membaca data hasil pengukuran

tangen delta isolasi belitan dengan mudah.

UST = Ungrounded Specimen Test artinya objek uji tidak ditanahkan

CH + CHL = Pengukuran antara kumparan primer dan sekunder

CL + CLT = Pengukuran antara kumparan sekunder dan tertier

CT + CHT = Pengukuran antara kumparan Primer dan tertier

CH = Pengukuran antara kumparan primer dengan ground

CL = Pengukuran antara kumparan sekunder dengan ground

CT = Pengukuran antara kumparan tertier dengan ground

Dengan melihat standard uji yang dipakai, yaitu ANSI C57.12.90, tidak

ada nilai tangen delta isolasi belitan yang melebihi 0.5. hal ini mengindikasikan

isolasi belitan berada dalam kondisi yang sangat bagus, dengan nilai rata-rata

tangen delta 0.18 pada fasa-R dan fasa-T serta 0.21 pada fasa-T.

Cf2π2VPDtan

Pada saat bahan isolasi diberi tegangan bolak balik, maka terdapat energi

yang diserap oleh bahan tersebut. Akibatnya terdapat faktor kapasitif. Hubungan

vektoris antara tegangan dan arus pada bahan isolasi adalah seperti ditunjukkan

pada Gambar 4.5. Dengan melihat dari persamaan sebelumnya, maka besarnya


41


kerugian yang diserap bahan isolasi PD adalah berbanding lurus dengan tegangan

V volt, frekuensi f hertz, kapasitansi C farad, dan sudut kerugian dielektrik tan δ.

Semakin besar tegangan, frekuensi dan kapasitansi untuk kerugian yang sama,

maka makin kecil harga tan atau makin kecil sudut antara arus kapasitif IC

dengan arus total I dan makin besar sudut antara arus resistif Ir dengan arus total

I. Seperti yang kita ketahui sebelumnya, kontaminasi pada suatu isolasi akan

mempengaruhi nilai permitivitas bahan isolasi tersebut (ɛ). Semakin banyak

kontaminasi yang terjadi pada suatu bahan isolasi akan menurunkan nilai (ɛ),

sehingga akan membuat nilai kapasitansi suatu bahan isolasi (C) ikut menurun,

hal ini otomatis akan membuat nilai tan δ suatu bahan isolasi menjadi besar

(memburuk).

4.3.3 Tegangan Tembus Minyak

Pada pengujian minyak transformator, pengujian tegangan tembus

merupakan hal utama yang sangat penting. Minyak transformator dirancang untuk

memberikan isolasi listrik sesuai dengan standard yang ada. Beberapa hal yang

dapat mengurangi nilai dielektrik suatu minyak transformator adalah kontaminasi

oleh air, debu, serangga, dll.

Tabel 4.5 Tabel Pengujian Tegangan Tembus Minyak

IBT 1 Fasa- R Fasa-S Fasa-T

Nilai Rata-rata Hasil Sebelumnya (kV)

Bagian Atas 80 80 79,6

Bagian Bawah 80 78,5 80

OLTC 49,9 78,4 67,86

Nilai Rata-rata Hasil Pengujian (kV)

Bagian Atas 60,2 62,5 62,5

Bagian Bawah 60,2 62,5 62,5

OLTC 60,2 62,5 62,5

Persentase Penurunan (%)

Bagian Atas 24,8 21,9 21,5


OLTC -20,6 20,3 7,9

Perkiraan Hasil Pengujian Berikutnya (kV)

Bagian Atas 45,3 48,8 49,1


OLTC 45,3 49,8 48,8


42


Pengujian tegangan tembus minyak pada OLTC fasa-R mengalami

kenaikan sebesar 20%. Hal ini disebabkan minyak pada bagian tersebut telah

melalui proses pemurnian atau telah diganti dengan minyak yang baru setelah

pengujian sebelumnya. Karena pada pengujian sebelumnya didapatkan hasil 49,9

kV, yang menyatakan bahwa minyak transformator telah mengalami pemburukan

menurut standard uji yang mengacu kepada IEC 60422 sehingga harus segera

diganti atau dilakukan proses pemurnian. Untuk itulah persentase penurunan yang

dipakai adalah 24,8 %, yaitu persentase penurunan terbesar yang terjadi pada fasa-

R. Begitu juga minyak pada OLTC fasa-T, dimana tegangan tembus minyak

hanya mengalami penurunan sebesar 7 %, maka dipakai persentase penurunan

terbesar pada fasa-T, yaitu 21,9 %.

Dari data hasil pengukuran tegangan tembus minyak, maka dapat

disimpulkan bahwa minyak isolasi trafo dalam keadaan bagus dan masih bisa

digunakan karena masih dalam batas yang diijinkan menurut standar pengujian

yang digunakan, yaitu IEC 60422. Tidak ada tegangan tembus minyak

transformator yang berada di bawah 60 kV/2,5 mm. Tetapi dengan didapatkannya

nilai penurunan tegangan tembus minyak sebesar 20,4 % - 24,8 % setiap

diadakannya pengujian, yaitu 2 tahun sekali, maka dapat diperkirakan bahwa nilai

tegangan tembus minyak akan berada dibawah 50 kV pada pengujian berikutnya,

yang berarti minyak transformator berkondisi buruk.

Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa minyak transformator harus

dimurnikan atau diganti setiap kali pengujian, dalam hal ini 2 tahun sekali, untuk

mencegah adanya kegagalan dielektrik pada transformator.

Beberapa macam faktor yang diperkirakan mempengaruhi kegagalan

minyak transformator, yaitu:

1. Luas daerah elektroda

2. Jarak celah (gap spacing)

3. Pendinginan

4. Perawatan sebelum pemakaian (elektroda dan minyak)

5. Pengaruh kekuatan dielektrik dari minyak transformator yang diukur

serta kondisi pengujian atau minyak transformator itu sendiri juga

mempengaruhi kekuatan dielektrik minyak transformator.


43


Kegagalan isolasi (insulation breakdown, insulation failure) disebabkan

karena beberapa hal antara lain isolasi tersebut sudah lama dipakai, berkurangnya

kekuatan dielektrik dan karena isolasi tersebut dikenakan tegangan lebih. Pada

prinsipnya tegangan pada isolator merupakan suatu tarikan atau tekanan (stress)

yang harus dilawan oleh gaya dalam isolator itu sendiri agar supaya isolator tidak

tembus. Dalam struktur molekul material isolasi, electron-elektron terikat erat

pada molekulnya, dan ikatan ini mengadakan perlawanan terhadap tekanan yang

disebabkan oleh adanya tegangan. Bila ikatan ini putus pada suatu tempat maka

sifat isolasi pada tempat itu hilang. Bila pada bahan isolasi tersebut diberikan

tegangan akan terjadi perpindahan elektron-elektron dari suatu molekul ke

molekul lainnya sehingga timbul arus konduksi atau arus bocor. Karakteristik

isolator akan berubah bila material tersebut kemasukan suatu ketidakmurnian

(impurity) seperti adanya arang atau kelembaban dalam isolasi yang dapat

menurunkan tegangan tembus.

Ketahanan listrik transformator dapat menurun karena pengaruh asam dan

dapat pula karena kandungan air. Keasaman minyak transformator dapat

dinetralisir dengan menggunakan potas hidroksida (KOH). Sedangkan kandungan

air di dalam minyak transformator dapat dihilangkan dengan memakai bahan

higroskopis yaitu silikagel. Kegunaan minyak trafo adalah selain untuk bahan

isolasi juga sebagai media pendingin antara kumparan kawat atau inti besi dengan

sirip pendingin. Agar minyak trafo berfungsi dengan baik, kualitas minyak harus

sesuai dengan standar kebutuhan ditunjukkan pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.6 Standard Minyak sebagai isolasi pada transformator [9]


44


Agar minyak transformator berfungsi sebagai pendingin yang baik, maka

kekentalannya tidak boleh terlalu tinggi agar mudah bersirkulasi di dalam tangki

sehingga dapat mendinginkan transformator dengan baik. Kekentalan relative

minyak transformator tidak boleh lebih dari 4,2o pada suhu 20o C dan 1,8o hingga

1,85o maksimum 2o pada suhu 50o C.

4.3.4 Tangen delta pada bushing

Seperti yang kita ketahui sebelumnya tangen rugi dielektrik dipengaruhi

oleh kekosongan suatu bahan isolasi, semakin tinggi kadar rongga semakin tinggi

nilai tangen delta. Energi dielektrik yang merupakan perwakilan dari kerugian

debit gas dalam rongga dan juga dapat dipengaruhi oleh jenis lainnya yang dapat

memicu discharge eksternal. Hasil juga dapat dipengaruhi oleh kontaminasi,

kelembaban, korona dan masalah stres grading. Cara pengujian tangen delta pada

bushing telah dijabarkan pada bab 3, dan berikut adalah data hasil pengujiannya.

Tabel 4.7a Pengujian Tangen Delta pada Bushing C1

PENGUJIAN TANGEN DELTA PADA BUSHING C1

IBT 1 ID Rating

(kV)

Fasa-R

Arus (mA)

Daya (W)

Tan δ (%)

Fasa-R

H1 500 28,411 0,544 0,19

H2 150 0,596 0,024 0,40

H3 66 0,596 0,032 0,63

Fasa-S

H1 500 28,411 0,544 0,19

H2 150 0,596 0,024 0,40

H3 66 0,596 0,032 0,63

Fasa-T

H1 500 1,543 0,050 0,37

H2 150 1,217 0,039 0,37

H3 66 0,585 0,024 0,47

Tabel 4.7b Pengujian Tangen Delta pada Bushing C2

PENGUJIAN TANGEN DELTA PADA BUSHING C2

IBT 1 ID Rating

(kV)

Fasa-R

Arus (mA)

Daya (W)

Tan δ (%)

Fasa-R

H1 500

2,25 0,078 0,35

Fasa-S 2,25 0,078 0,35

Fasa-T 3,473 0,120 0,35


45


Standard uji yang dipakai pada pengujian tangen delta pada bushing sama

dengan standard uji yang dipakai pada pengujian tangen delta pada isolasi belitan,

yaitu mengacu kepada ANSI C57.12.90. telah dijelaskan pada bab 3 bahwa tangen

delta yang baik adalah yang bernilai dibawah 0,5. Bisa kita lihat pada bushing

tertier C1 fasa-R telah terjadi pemburukan, tangen delta yang didapat adalah 0,63.

Pemburukan ini dapat terjadi karena adanya rongga pada bushing yang dapat

menimbulkan discharge internal dan juga kontaminasi dibagian permukaannya

yang dapat menyebabkan mengalirnya arus bocor yang pada permukaan bushing.

Bushing yang merupakan bahan porselen atau keramik, ternyata

mempunyai sifat higroskopisitas, yaitu sifat menyerap air sekelilingnya. Uap air

seperti yang kita ketahui dapat mengakibatkan perubahan mekanis fisik (physico

mechanical) dan memperkecil daya isolasi.

Untuk itu selama penyimpanan atau pemakaian bahan isolasi agar tidak

terjadi penyerapan uap air oleh bahan isolasi, maka hendaknya dilapisi bahan

penyerap uap air yaitu senyawa P2O5 atau Ca Cl2. Bahan dielektrik yang

melekulnya berisi kelompok hidroksil (OH), higroskopisitasnya relatif besar.

Sedangkan bahan dielektrik seperti : parafin, polietilin dan politetra fluoro etilen

adalah bahan-bahan nonhigroskopis.

Gambar 4.6 Kurva tan δ terhadap suhu (ot) pada porselen [9]

Pada penghantar yang dilewati arus listrik selalu terjadi kerugian daya.

Kerugian daya ini selanjutnya didesipasikan dalam bentuk energi panas. Panas


46


dapat mempengaruhi bahan isolasi dalam hal : sifat kelistrikan, kekuatan mekanis,

kekerasan, viskositas, ketahanan terhadap pengaruh kimia dan sebagainya. Suatu

bahan isolasi dapat rusak disebabkan oleh panas dalam kurun waktu tertentu.

Waktu tersebut dikatakan sebagai umur panas bahan isolasi. Sedangkan

kemampuan bahan menahan suatu panas tanpa terjadi kerusakan disebut

ketahanan panas (heat resistance). Klasifikasi bahan isolasi menurut IEC

(International Electrotechnical Commission) didasarkan atas batas suhu kerja

bahan. Sudut kerugian dielektrik akan naik jika suhu dinaikkan seperti

ditunjukkan pada Gambar 4.6

4.3.5 Tahanan belitan (R dc test)

Transformator yang beroperasi akan mengalami getaran. Masalah pada

transformator akan timbul karena desain, pemasangan, lingkungan dan

pemeliharaan serta area operasi yang tidak sesuai. Dengan mengukur tahanan

beltan kita dapat memastikan bahwa sambungan-sambungan pada belitan tidak

ada yang terbuka. Tanpa memerhatikan konfigurasi belitan, wye atau delta,

pengujian dilakukan pada masing-masing fasa yang hasilnya akan dibandingkan

satu sama lain. Jika perbandingan atara fasa satu dengan fasa yang lain sekitar 5%,

dapat dikatakan tahanan belitan cukup bagus. Pengukuran thanan belitan juga bisa

digunakan untuk menghitung rugi pada konduktor (I2R).

Perlu diingat tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui perbedaan

nilai tahanan belitan yang mencolok antara fasa R, S dan T serta untuk

memastikan belitan dalam kondisi bagus. Pengujian ini tidak dibuat untuk

menduplikasi pengukuran di laboratorium atau perusahaan produksi dimana

pongukuran ini dilakukan pada keadaan terkontrol dan mungkin pada temperatur

uji yang ditentukan. Berikut ini adalah data yang didapatkan.


47


Tabel 4.8 Pengujian Tahanan Belitan

PENGUJIAN TAHANAN BELITAN (R dc TEST)

Tap R-R R-S R-T perbandingan nila R

antara fasa R dan S (%)

-4 872,1 824

INDUKSI TINGGI,

5,5

-3 873,4 810 7,3

-2 873,9 838 4,1

-1 873,4 846 3,1

0 881,2 867 1,6

1 876,1 858 2,1

2 877,2 849 3,2

3 879,0 850 3,3

4 880,9 879 0,2

5 874,6 876 ALAT UJI TIDAK MAMPU

-0,2

6 891,5 878 1,5

7 879,0 866 1,5

8 874,0 895 -2,4

9 861,2 910 -5,7

10 923,5 904 2,1

11 836,2 889 -6,3

12 776,5 887 -14,2

13 798,5 878 -10,0

14 726,4 889 -22,4

Rata-rata 859,4 868,1 -1,0

Melalui data hasil pengukuran R dc test diatas dapat diketahui bahwa

tahanan belitan berada pada kondisi yang baik, yaitu 859,4 mΩ pada beltan fasa-R

dan 868,1 mΩ pada belitan fasa S, yang tidak melebihi 1 Ω menurut pengalaman

operasional di lapangan. Perbandingan tahanan belitan antara fasa R dan S

bernilai 1 %, hal ini menunjukan bahwa tahanan belitan cukup bagus. Kedua hal

diatas menunjukan kehilangan daya pada belitan (P copper loss) masih dalam

batas yang dapat ditoleransi.

Suatu penghantar umumnya berbahan logam, sehingga terdapat hambatan

dalam kawat penghantar tersebut. Besar hambatan tergantung dari beberapa faktor

yaitu jenis kawat penghantar, panjang kawat penghantar dan luas penampang

kawat penghantar. [8]

Sebanding dengan panjang kawat penghantar

Sebanding dengan nilai hambatan jenis logam


48


Berbanding terbalik dengan luas penampang kawat penghantar

Sehingga diperoleh persamaan :

R = p L/A

keterangan :

R = Hambatan

p = Hambatan jenis

L = Panjang kawat

A = Luas penampang kawat

Nilai juga dipengaruhi oleh suhu, benda yang memiliki konduktivitas

termal (k) besar merupakan penghantar kalor yang baik (konduktor termal yang

baik). Sebaliknya, benda yang memiliki konduktivitas termal yang kecil

merupakan merupakan penghantar kalor yang buruk (konduktor termal yang

buruk). Karena konduktor memiliki konduktivitas termal yang besar maka

konduktor akan dengan cepat mengalirkan kalor yang dia miliki, kalor tersebut

mengalir ke tempat yang suhunya lebih rendah dari suhu konduktor yaitu isolasi

kabel. Isolasi kabel memiliki nilai konduktivitas termal yang rendah atau dengan

kata lain resistansi termalnya sangat besar sehingga isolasi sangat lambat dalam

mengalirkan kalor

R =l

𝑘

Dengan R = Resistansi termal

l = ketebalan bahan

k = konduktivitas termal

4.3.6 OLTC continuity test

OLTC merupakan salah satu bagian utama trafo yang berfungsi untuk

melayani pengaturan tegangan trafo, dengan cara memilih ratio tegangan tanpa

harus melakukan pemadaman. Untuk mendapatkan range yang luas didalam

pengaturan tegangan, pada kumparan utama trafo biasanya ditambahkan

kumparan bantu ( tap winding ) yang dihubungkan dengan tap selektor pada

OLTC.


49


OLTC merupakan satu-satunya bagian utama pada transformator yang

bergerak secara mekanik. Apabila jarum pada avometer bergoyang pada saat

dilakukan perpindahan tap, hal ini menunjukan adanya pemutusan kontak pada

kontak diverter atau pada kontak selektor. Pemutusan kontak pada OLTC tidak

diperbolehkan, karena akan terjadi panas yang tinggi atau flash over yang dapat

merusak transformator. Dan transformator tidak boleh dioperasikan pada tap

tersebut, atau perlu diadakannya pengujian, discontinuity test, untuk mendeteksi

letak pemutusan kontak untuk kemudian dilakukan perbaikan atau penggantian

part. Data yang didapat merupakan besarnya arus yang mengalir pada belitan, data

tersebut adalah sebagai berikut

Tabel 4.9 Pengujian OLTC continuity test

PENGUJIAN OLTC (CONTINUITY TEST)

Tap I-R I-S I-T

-4 8,95 8,85

INDUKSI TINGGI,

-3 8,94 8,81

-2 8,94 8,89

-1 8,74 8,85

0 8,91 7,91

1 8,92 8,78

2 8,91 8,85

3 8,91 8,83

4 8,90 8,79

5 8,93 8,04 ALAT UJI TIDAK MAMPU

6 8,89 7,53

7 8,85 8,74

8 8,94 8,59

9 9,03 8,29

10 8,89 8,43

11 9,22 8,38

12 9,71 8,20

13 9,84 7,41

14 10,26 8,15

Dari data yang didapatkan pada pengukuran OLTC tidak terlihat adanya

ketidaknormalan yang terjadi, dalam hal ini tidak ada pemutusan kontak saat

terjadi pemindahan tap. OLTC pada fasa-T tidak dapat diuji, karena adanya

induksi tinggi pada transformator yang menyebabkan alat uji tidak mampu

melakukan pengukuran



BAB V

KESIMPULAN

Dari pengujian transformator dalam keadaan padam yang dilakukan di

GITET Gandul didapatkan hasil sebagai berikut :

1. Pengujian pada transformator dalam keadaan padam dilakukan pada

bagian-bagian yang vital terutama isolasi pada transformator, seperti

isolasi belitan, bushing dan minyak transformator, untuk mencegah

terjadinya kegagalan saat beroperasi.

2. Hasil pengujian indeks polarisasi menunjukan bahwa dengan penurunan

nilai tahanan isolasi sebesar 20.2 % isolasi belitan pada interbus

transformer 1 fasa-S harus segera direkondisi agar belitan terhindar dari

shor-circuit.

3. Daya yang diserap oleh suatu bahan isolasi berbanding lurus dengan

tegangan V, frekuensi f, kapasitansi C dan sudut kehilangan dielektrik tan

δ.

4. Dengan penurunan tegangan tembus sebesar 20.4 – 24.8 % dari hasil

pengukuran sebelumnya, minyak transformator yang digunakan pada IBT

1 GITET Gandul harus diganti setiap 2 tahun sekali untuk mencegah

terjadinya kegagalan dielektrik.

5. Pengujian tahanan belitan hanya dilakukan untuk memastikan tidak

adanya open-circuit yang terjadi pada belitan dan OLTC.



DAFTAR REFERENSI

[1] PT PLN, Buku Petunjuk Batasan Operasi dan Pemeliharaan Peralatan

Penyaluran Tenaga Listrik, Indonesia, 2009

[2] PT PLN, Buku Pelatihan o&m Transformator Tenaga, Semarang 2006

[3] PT PLN, Petunjuk Pengoperasian Gardu Induk Tegangan Extra Tinggi 500

kV, Indonesia, 2006

[4] Transformer Test :

http://cr4.globalspec.com/thread/49397#comment512314

[5] U.S. Department of the InteriorTransformers: Basics, Maintenance, and

Diagnostics, April 2005 [6] Bruce Hembroff, CET, Manitoba Hydro. A Guide to Transformer DC

Resistance Measurements, Megger, 2009 [7] AEMC Instrument, Understanding Insulation Resistance.

[8] Raghavan, 1985, Material Science and Engineering, a first course,

2ndEdition, Private Limited, London

[9] Seth, Swinder Parkash, 1981, A Course in Electrical Engineering

Material, Dhanpat Rai& Sons, New Delhi


http://cr4.globalspec.com/thread/49397#comment512314

52



53



54



55



56



57



58



59



60



61



62



63



skripsi - lib.ui.ac.idlib.ui.ac.id/file?file=digital/20213668-s144-analisis kondisi.pdf · gambar...

Documents