TRANSFORMATOR ARUS DAN PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR ARUS PADA PT. PLN (PERSERO) P3B REGION JAWA TENGAH & DIY UPT SEMARANG GIS 150kV SIMPANG LIMA

Transkripsi

1 TRANSFORMATOR ARUS DAN PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR ARUS PADA PT. PLN (PERSERO) P3B REGION JAWA TENGAH & DIY UPT SEMARANG GIS 150kV SIMPANG LIMA Lutfi Lastiko Wibowo. 1, Ir.Agung Warsito, DHET. 2 1 Mahasiswa dan 2 Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia upekstifler@gmail.com Abstrak Seiring dengan berkembangnya perindustrian di Indonesia serta bertambah padatnya aktivitas masyarakat, maka kebutuhan energi pun terus meningkat setiap tahunnya. Hingga saat ini, listrik masih merupakan sumber energi yang utama untuk mendukung aktivitas tersebut. PLN sebagai Perusahaan Listrik Negara berusaha untuk menyuplai energi listrik yang ada dengan seoptimal mungkin seiring dengan semakin meningkatnya konsumen energi listrik. Agar dapat memanfaatkan energi listrik yang ada serta menjaga kualitas sistem penyaluran dan mengurangi resiko kerusakan peralatan, maka diperlukan suatu sistem pengaman dan sistem pemeliharaan instalasi pada gardu induk. Dalam suatu gardu induk bertipe GIS (Gas Insulation Substation) terdapat suatu peralatan yaitu transformator arus yang berada didalam sebuah metal enclosure (kompartemen) yang menggunakan media isolasi gas FS6. Fungsi dari transformator arus itu sendiri adalah untuk menurunkan arus besar pada tegangan tinggi atau menengah menjadi arus kecil pada tegangan rendah yang dipakai untuk pengukuran dan proteksi dan mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer serta memungkinkan standarisasi rating arus untuk peralatan sisi sekunder. Transformator arus merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk pengukuran dan proteksi, oleh karena itu diperlukan pengujian dan pengukuran nilai tahanan isolasi secara terjadwal agar transformator arus bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya. Kata Kunci : Transformator arus, Pengukuran, Proteksi, Pemeliharaan. I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Gardu Induk bertipe GIS (Gas Insulation Substation) adalah merupakan kumpulan peralatan listrik tegangan tinggi atau tegangan ekstra tinggi yang terpasang dalam sebuah metal enclosure (kompartemen) dan diisolasi oleh gas bertekanan yaitu gas SF6 yang mempunyai fungsi dan kegunaan dari masing-masing peralatan yang satu sama lain saling terkait sehingga penyaluran energi dapat terlaksana dengan baik. Salah satu peralatan yang utama yang terdapat di gardu induk ini yaitu transformator arus. Pemeliharaan dan pengoperasian yang tidak benar terhadap transformator arus akan memperpendek umur transformator arus dan akan menimbulkan gangguan (troubles) lebih dini. 1.2 Tujuan Tujuan penulisan laporan kerja praktek ini adalah untuk mengetahui pemakaian dan pemeliharaan transformator arus yang terdapat di gardu induk GIS 150 kv Simpang Lima. 1

2 1.3 Pembatasan Masalah Dalam makalah ini penulis membatasi tentang Prinsip kerja, pengoperasian Transformator Arus (CT) dan pemeliharaannya secara umum dan tidak membahas mengenai perhitungan dalam trafo arus baik itu perhitungan burden dan perhitungan dalam pengujian trafo arus. II. DASAR TEORI Transformator arus atau Current Transformer (CT) adalah transformator yang berfungsi untuk : Memperkecil besaran arus listrik (Ampere) pada sistem tenaga listrik menjadi besaran arus untuk sistem pengukuran dan proteksi. Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, yaitu memisahkan instalasi pengukuran dan proteksi dari tegangan tinggi. Memungkinkan standarisasi rating arus untuk peralatan sisi sekunder. Gambar 1 Gambar terminal sekunder Transformator Arus pada Kompartemen Gardu Induk 150 kv Simpang Lima 2.1 Prinsip Kerja Transformator arus Pada dasarnya prinsip kerja transformator arus sama dengan transformator daya. Jika pada kumparan primer mengalir arus I1, maka pada kumparan primer timbul gaya gerak magnet sebesar N1I1. Gaya gerak magnet ini memproduksi fluks pada inti, kemudian membangkitkan gaya gerak listrik (GGL) pada kumparan sekunder. Jika terminal kumparan sekunder tertutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus I2, arus ini menimbulkan gaya gerak magnet N1I1 pada kumparan sekunder. Bila trafo tidak mempunyai rugirugi (trafo ideal) berlaku persamaan : di mana : Atau N1 : Jumlah belitan kumparan primer N2 : Jumlah belitan kumparan sekunder I1 : Arus kumparan primer I2 : Arus kumparan sekunder 2.2 Klasifikasi Transformator Arus Dalam pemakaian sehari-hari, trafo arus dibagi menjadi jenis-jenis tertentu berdasarkan syarat-syarat tertentu pula, adapun pembagian jenis trafo arus adalah sebagai berikut : Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Kumparan Primer o Jenis Kumparan (Wound) Biasa digunakan untuk pengukuran pada arus rendah, atau pengukuran yang membutuhkan ketelitian tinggi. o Jenis Bar (Bar) Konstruksinya mampu menahan arus hubung singkat yang cukup tinggi sehingga memiliki faktor thermis dan dinamis arus hubung singkat yang tinggi. 2

3 Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Rasio o Jenis Rasio Tunggal Rasio tunggal adalah trafo arus dengan satu kumparan primer dan satu kumparan sekunder. o Jenis Rasio Ganda Rasio ganda diperoleh dengan membagi kumparan primer menjadi beberapa kelompok yang dihubungkan seri atau paralel. Gambar 2 Ilustrasi Trafo Arus Rasio Ganda Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Inti o Inti Tunggal Digunakan apabila sistem membutuhkan salah satu fungsi saja, yaitu untuk pengukuran atau proteksi. o Inti Ganda Digunakan apabila sistem membutuhkan arus untuk pengukuran dan proteksi sekaligus. o Gambar 4 Jenis Trafo Arus dengan Isolasi Epoksi- Resin Isolasi Minyak-Kertas Isolasi minyak kertas ditempatkan pada kerangka porselen. Merupakan trafo arus untuk tegangan tinggi yang digunakan pada gardu induk dengan pemasangan luar. Gambar 5 Jenis Trafo Arus dengan Isolasi Minyak- Kertas o Isolasi Koaksial Jenis trafo arus dengan isolasi koaksial biasa ditemui pada kabel, bushing trafo, atau pada rel daya berisolasi gas SF6. Gambar 3 Ilustrasi Trafo Arus Inti Ganda Jenis Trafo Arus Menurut Isolasi o Isolasi Epoksi-Resin Biasa dipakai hingga tegangan 110KV. Memiliki kekuatan hubung singkat yang cukup tinggi karena semua belitan tertanam pada bahan isolasi. Gambar 6 Trafo Arus Inti Cincin dalam Rel Daya Isolasi SF6 3

4 Jenis Trafo arus menurut tipe pasangan o Pasangan dalam ( indoor ) o Pasangan luar ( outdoor ) Jenis Trafo arus menurut tipe konstruksi o Tipe cincin ( ring / window type ) o Tipe cor-coran cast resin ( mounded cast resin type ) o Tipe tanki minyak ( oil tank type ) o Tipe trafo arus ( bushing ) 2.3 Bagian-bagian dari trafo arus Trafo Arus yang digunakan pada gardu induk bertipe GIS 150 kv simpang lima yaitu trafo arus tipe ring / cincin. Gambar 7 Gambar transformator arus tipe ring Hubungan transformator arus biasa. Hubungan ini terdiri dari sebuah lilitan primer dan sebuah lilitan sekunder, yang mempunyai ratio P1 Gambar 9 Hubungan transformator arus biasa Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan sekunder. Hubungan ini terdiri dari sebuah lilitan primer dan dua buah lilitan sekunder yang bekerja masing-masing lilitannya dengan inti ganda ( double core ). Satu lilitan sekundernya untuk alat pengaman dan satu sisi lagi untuk alatalat pengukuran P1 S1 P2 S2 P2 Bagian-bagian dari trafo arus tipe cincin : 1S1 1S2 2S1 2S2 Gambar 8 Gambar transformator arus tipe cincin Keterangan gambar 8 : 1. Terminal utama (primary terminal) 2. Terminal sekunder (secondary terminal) 3. Kumparan Sekunder (secondary winding) 2.4 Ratio / Hubungan dari Trafo Arus Umumnya hubungan dari transformator arus terdiri dari tiga hubungan, yaitu : Gambar 10 Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan sekunder Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan primer dan dua buah lilitan sekunder. Hubungan ini terdiri dari dua buah lilitan primer yang sama dan dapat dihubungkan seri atau paralel sedangkan masing-masing lilitan sekundernya terpisah. 4

5 Gambar 11 Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan primer dan dua buah lilitan sekunder III. TRANSFORMATOR ARUS GIS 150 kv Simpang Lima 3.1 Transformator Arus Untuk Pengukuran Dan Proteksi Untuk pengukuran (metering) : o Teliti untuk daerah kerja % In. o Level kejenuhan rendah, untuk mengamankan meter pada saat terjadi gangguan (cepat jenuh). o Meter-meter / pengukuran yang menggunakan arus sekunder transformator arus antara lain : Ampere meter MW meter MVAR meter KWH meter KVARH meter Cos φ meter Kelas ketelitian trafo arus untuk meter dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 1 Ketelitian transformator arus untuk pengukuran (SPLN 60-7:1992) Klas keteli tian P1 a b P2 1S1 1S2 2S1 2S2 +/- % kesalahan rasio +/- pergeseran fase pada arus pada % dari arus pengenal % dari arus pengenal menit (1/60 derajat) ,1 0,4 0,2 0,1 0, ,2 0,75 0,35 0,2 0, ,5 1,5 0,75 0,5 0, , Untuk proteksi (relai) : o Klas ketelitiannya relatif rendah. o Kejenuhannya tinggi (tidak cepat jenuh). o Proteksi yang menggunakan arus sekunder transformator arus antara lain : Relai Arus Lebih (Over Current Relay) Relai Berarah (Directional Relay) Relai Differensial (Differential Relay) Relai REF (Restricted Earth Fault) Nilai Batas Kesalahan CT untuk Proteksi : Tabel 2 Ketelitian transformator arus untuk proteksi (SPLN 60-7:1992) Klas ketelitian Kesalahan rasio Pada arus pengenal Kesalahan sudut Kesalahan komposit pada batas ketelitian arus primer pengenal 5P +/- 1 % +/- 60 5% 10P +/- 3 % 3.2 Pengawatan Transformator Arus Salah satu sisi sekunder di bumikan. Gambar 12 Salah satu sisi sekunder di bumikan Tujuannya kalau terjadi tembus antara tegangan tinggi dan sisi sekunder maka tegangan sisi sekunder tidak akan naik karena akan merusak peralatan pada sisi sekunder. - 10% 5

6 Rangkaian sekunder tidak boleh terbuka Perhatikan : Tegangan uji (testing voltage) tidak boleh lebih dari volt atau volt Gambar 13 Rangkaian sekunder tertutup Fluks akan menjadi besar, tegangan sekunder naik, terjadi kejenuhan pada inti dan akan menjadi panas. 3.3 Batas-Batas Harga Tahanan Isolasi Untuk mengukur harga tahanan isolasi menggunakan HVI (High Voltage Insulation). Gambar 14 High Voltage Insulation Parameter titik ukur tahanan isolasi : Antara lilitan primer dan ground : R > MΩ Antara lilitan primer dan sekunder : R > 500 MΩ Antara lilitan sekunder dan sekunder : R > 500 MΩ Antara lilitan sekunder dan pentanahan (ground) : R > 500 MΩ IV. PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR ARUS (CT) 4.1 Pengertian pemeliharaan Pemeliharaan adalah suatu kegiatan yang sangat penting, karena pemeliharaan yang baik akan memperpanjang umur peralatan dan akan menjamin berfungsinya peralatan dengan baik dan pemeliharaan yang telah dilaksanakan tidak ada bekasnya namun dapat di rasakan pengaruhnya. Tujuan pemeliharaan peralatan listrik tegangan tinggi adalah untuk menjamin kontinuitas penyaluran tegangan tinggi dan menjamin keandalan antara lain: a. Untuk meningkatkan keandalan dan efisiensi. b. Untuk memperpanjang umur peralatan sesuai dengan usia teknisnya. c. Untuk mengurangi resiko terjadinya kegagalan atau kerusakan peralatan. d. Untuk meningkatkan keamanan peralatan. e. Untuk mengurangi lama waktu pemadaman akibat sering terjadinya gangguan. 4.2 Jenis-jenis pemeliharaan peralatan GIS 150 kv Simpang Lima Pemeliharaan dibagi menjadi beberapa metode sebagai berikut : a. Pemeliharaan preventive ( Time base maintenance ) Pemeliharaan preventive adalah kegiatan pemeliharaan yang dilaksanakan untuk mencegah terjadinya kerusakan secara tiba-tiba dan untuk mempertahankan unjuk kerja peralatan yang optimum sesuai umur teknisnya. 6

7 b. Pemeliharaan Prediktif ( Conditional maintenance ) Pemeliharaan prediktif adalah pemeliharaan yang dilakukan dengan cara memprediksi kondisi suatu peralatan listrik, apakah dan kapan kemungkinannya peralatan listrik tersebut menuju kegagalan. c. Pemeliharaan korektif ( Corective maintenance ) Pemeliharaan korektif adalah pemeliharaan yang dilakukan secara terencana ketika peralatan listrik mengalami kelainan atau unjuk kerja rendah pada saat menjalankan fungsinya dengan tujuan untuk mengembalikan pada kondisi semula disertai perbaikan dan penyempurnaan instalasi. Pencatatan data KWH Pengecekan kondisi terminal sekunder CT Pemeriksaan Inservice Measurement Kegiatan pemeriksaan / pengukuran dalam kondisi bertegangan dengan alat bantu. Pengukuran tahanan isolasi Pengujian kemurnian gas SF6 Pengujian dew point (kelembapan) Decomposition Product gas SF6 Partial discarge Uraian Kegiatan Pemeliharaan Transformator Arus (CT) Tabel 3 Uraian Kegiatan Pemeliharaan Transformator d. Pemeliharaan darurat ( Breakdown maintenance ) Pemeliharaan darurat adalah pemeliharaan yang dilakukan setelah terjadi kerusakan mendadak yang waktunya tidak tertentu dan sifatnya terurai. 4.3 Pemeliharaan Transformator Arus ( CT ) Pemeliharaan dan pengoperasian yang tidak benar terhadap transformator arus akan memperpendek umur transformator arus dan akan menimbulkan gangguan (troubles) lebih dini. Oleh karena itu pemeliharaan dan pengoperasian harus sesuai dengan petunjuk operasi pemeliharaan. Berikut adalah pemeliharaan yang dilakukan: Pemeriksaan Inservice Inspection Kegiatan pemeriksaan secara visual Pencatatan beban trafo 7

8 Hasil Pengukuran Tahanan Isolasi Transformator Arus (CT) Tabel 4 Hasil Pengukuran Tahanan Isolasi Transformator Arus pada GIS 150 kv Simpang Lima (Pada Tanggal 25 Oktober 2011) Keterangan: S : Sekunder G : Ground Catatan: - Merk Alat Ukur : KYORITSU 3121 (DIGITAL) - Range Sekunder Ground 1000 V - Range Sekunder Sekunder 500 V - Standar IP 1.20 (alat beroperasi > 1 tahun) - Standar IP 2.0 (alat beroperasi < 1 tahun) Menurut standar VDE (catalouge 228/4) minimum besarnya tahanan isolasi kumparan trafo, pada suhu operasi dihitung 1 kilo Volt = 1 MΩ (Mega Ohm). Dari hasil diatas dapat disimpulkan bahwa transformator arus masih layak untuk digunakan. Hal ini disebabkan karena nilai index polarisasi (IP) dari tahanan isolasi trafo masih dalam batas kondisi baik yaitu di atas 1,25. V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat kami ambil dari kerja praktek yang kami laksanakan di PT PLN (Persero) P3B Region Jawa Tengah dan DIY UPT Semarang GIS 150 kv simpang lima adalah sebagai berikut: 1. Trafo Arus yang digunakan pada gardu induk bertipe GIS 150 kv simpang lima yaitu trafo arus tipe ring / cincin. 2. Sebuah trafo arus dikatakan bagus dan baik jika memiliki kekuatan isolasi yang kuat dan baik untuk menahan arus yang besar. 3. Jenis pemeliharaan pada GI bertipe GIS tidaklah sebanyak GI bertipe Konfensional, hal ini dikarenakan peralatan tegangan tinggi berada di dalam kompartemen. 5.2 Saran 1. Untuk menjaga keandalan system maka pada pemeliharaan Transformator Arus (CT) harus dilakukan secara rutin sesuai dengan jadwal yang telah ditemtukan. 2. Fasilitas belajar dipertahankan dan perlu adanya fasilitas pendukung seperti : buku-buku, laboratorium dan komputer di GIS 150 kv Simpang Lima. DAFTAR PUSTAKA [1] Agus Cahyono, Tri, 2008, LASO (Less Attended Substation Operation), PT PLN (Persero) Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Jawa Bali Region Jawa Tengah dan DIY. [2] Team O & M Transmisi dan Gardu Induk PLN Pembangkitan Jawa Barat dan Jakarta Raya, 1981, Operasi dan Memelihara Peralatan, PLN Pembangkitan Jawa Barat Dan Jakarta Raya. [3] Tim Pelatihan Operator Gardu Induk, 2002, Pengantar Teknik Tenaga Listrik, PT PLN (Persero). [4] Joko Prakoso, Isna (2010). Laporan Kerja Praktek Transformator Arus dan Pemeliharaannya pada Gardu Induk 150 kv Srondol PT. PLN (PERSERO) P3B JB Region Jawa Tengah dan DIY UPT Semarang. Semarang: Universitas Diponegoro 8

9 BIODATA PENULIS LUTFI LASTIKO WIBOWO Lahir di kota Semarang pada tanggal 16 Januari Penulis mengawali pendidikannya di bangku TK Islam Hidayatullah Semarang kemudian melanjutkan di SD Islam Hidayatullah Semarang selama 6 Tahun. Setelah itu melanjutkan ke SMP Islam Hidayatullah Semarang. Tahun berikutnya melajutkan di SMA Negeri 4 Semarang. Dan sekarang penulis masih melanjutkan studi di Fakultas Teknik Elektro Universitas Diponegoro dan mengambil konsentrasi Teknik Tenaga Listrik.. Semarang, Desember 2011 Mengetahui, Dosen Pembimbing Ir. Agung Warsito, DHET NIP