BAB IV PERHITUNGAN SUSUT UMUR EKONOMIS TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

Transkripsi

1 BAB IV PERHITUNGAN SUSUT UMUR EKONOMIS TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 4.1 Ambient Temperature pada Gardu Beton Tanpa Exhaust Fan Dalam studi mengenai analisis pengkondisian ambient temperature pada gardu beton terhadap susut umur ekonomis trafo khususnya pada gardu beton untuk mengetahui tingkat perbedaan suhu antara gardu beton yang dipasang exhaust fan dengan gardu yang tidak dipasang exhaust fan. Pengukuran suhu di dalam gardu beton ini dilakukan dengan menggunakan termometer ruangan yang rutin dilakukan saat inspeksi. Dari data ambient temperature yang diperoleh bisa didapatkan besarnya suhu hot spot temperature dan nilai relatif umur trafo dengan menggunakan persamaan 3.1 dan persamaan 3.4, dengan contoh perhitungan pada gardu KLP yang dioperasikan dalam 1 hari (24 jam) dengan asumsi ambient temperature ( a) konstan sebesar 41 0 C adalah sebagai berikut : 42

2 c = a + b + wo c = (55-40)x1.1 c = C Setelah diperoleh nilai hot spot temperature, dapat diperhitungkan nilai relatif umur trafo dengan menggunakan persamaan 3.4, sebagaimana perhitungan dibawah untuk gardu KLP yang dioperasikan 1 hari (24 jam) : V = 10 ( c-98)/19.93 V = 10 ( )/19.93 V = 3 p.u/hari Maka besarnya nilai umur relatif trafo dalam 1 hari (24 jam) sebesar : V = 3 p.u/hari x 24 jam = 72 jam/hari Nilai relatif umur trafo sebesar 3 p.u/hari sama artinya dalam 1 hari atau 24 jam operasi sama dengan trafo beroperasi selama 72 jam operasi. Sebagaimana hasil perhitungan pada Tabel 4.1 dibawah untuk beberapa gardu beton yang belum dipasang exhaust fan. 43

3 Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Nilai Umur Relatif pada Gardu Beton yang Belum Dipasang Exhaust Fan. No Nama Gardu Hot Spot Ambient Temperature Temperature ( 0 C ) ( 0 C ) Nilai Umur Relatif (p.u/hari) 1 STMA PLKB KLP TDSB PTMA BRGE KKW NB : Pengukuran Dilakukan Saat Temperatur Udara Luar 33 0 c. Dari tabel diatas terlihat bahwa ambient temperature pada gardu beton yang belum dipasang exhaust fan menunjukkan suhu yang sangat tinggi dan melebihi toleransi yang telah diatur dalam SPLN D bahwa transformator distribusi 3 fase di desain untuk beroperasi pada temperature 30 0 C dengan toleransi ambient temperature tidak boleh melebihi 40 0 C. Selain itu dari tabel 4.1 diatas juga terlihat bahwa hot spot temperature dari gardu beton yang tidak dipasang exhaust fan menunjukkan nilai yang melebihi standar hot spot temperature yang 44

4 ditentukan pada SPLN D yaitu sebesar 98 0 C, dimana hal ini akan menyebabkan laju thermal ageing akan semakin cepat sehingga umur ekonomis trafo akan berkurang. Hal ini terlihat dari nilai umur relatif, sebagai contoh pada gardu STMA dengan ambient temperature dan hot spot temperature masing-masing sebesar 42 0 C dan C mempunyai nilai umur relatif sebesar 3.36 p.u/hari. Secara praktis trafo memilki umur antara tahun (Sumber: Electric Power Transformer-Loading and Thermal Perfomance-Robert F.Tillman Jr) dan merujuk pada SPLN D umur ekonomis trafo pada kondisi normal (ambient dan hot spot temperature sebesar 30 0 C dan 98 0 C) adalah 40 tahun (kondisi nomor 4 pada Tabel 4.2). Namun pada kenyataanya, karena trafo beroperasi pada suhu diatas suhu normal yang diiizinkan, maka trafo akan mengalami penurunan umur. Dari besarnya nilai ambient dan hot spot temperature dapat diperhitungkan nilai umur relatif serta umur ekonomis trafo dalam pengoperasiannya untuk masing-masing kondisi. Dalam hal ini Standart Umur Ekonomis Trafo (N 0 ) yang digunakan sesuai dengan SPLN D yaitu 40 tahun operasi, dalam artian trafo beroperasi dalam 1 hari murni selama 24 jam atau V 1 = 1 p.u/hari. Sebagai contoh perhitungan kondisi nomor 5 pada tabel 4.2 untuk gardu dengan ambient temperature ( a) sebesar 36 0 C maka diperoleh nilai umur relatif (V 2 ) sebesar 2 p.u/hari, untuk perhitungan umur ekonomis trafo yang berada pada kondisi gardu seperti dimaksud dimana diketahui : 45

5 ( a) V 2 V 1 N 1 = 36 0 C = 2 p.u/hari = 48 jam/hari = jam/tahun = 1 p.u/hari = 24 jam/hari = 8760 jam/tahun = 40 tahun Maka : N 2 = (V 1 x N 1 ) (4.1) V 2 N 2 = (8760 jam/tahun x 40 tahun ) jam/tahun N 2 = 20 tahun Seperti pada Tabel 4.2 dibawah ini menyatakan hubungan antara ambient temperature terhadap nilai umur relatif dan umur ekonomis trafo. Tabel 4.2 Hubungan Kondisi Ambient Temperature Terhadap Nilai Umur Relatif dan Umur Ekonomis Trafo pada Gardu Beton. No Ambient Temperature ( 0 C ) Hot spot Temperature ( 0 C ) Nilai Umur Relatif (p.u/hari) Umur Ekonomis (tahun)

6 NB: Pada kondisi normal yaitu ambient temperature 30 0 C dan hot spot temperature 98 0 C maka umur ekonomis trafo adalah 40 tahun. Dari Tabel diatas terlihat bahwa setiap kenaikan suhu 6 0 C, maka terjadi penyusutan umur ekonomis trafo menjadi setengah kalinya, dan begitu juga sebaliknya. Hal ini berlaku untuk temperatur hot spot temperatura antara 80 0 C C sesuai persamaan Montsinger. Mengacu pada Tabel 4.2 dan persamaan Montsinger diatas maka dapat kita tentukan besarnya penyusutan umur ekonomis trafo, serta perkiraan umur operasi 4.2 Ambient Temperature pada Gardu Beton yang Dipasang Exhaust Fan Di wilayah Unit Pelayanan Jaringan (UPJ) Tambun ada beberapa gardu beton yang dipasangan exhaust fan untuk mengkondisikan ambient temperatura tidak terlalu tinggi di dalam gardu. Sebagai hasil contoh perhitungan pada gardu KRK yang dioperasikan dalam 1 hari (24 jam) 47

7 dengan asumsi ambient temperature ( a) konstan sebesar 34 0 C adalah sebagai berikut : c = a + b + wo c = (55-40)x1.1 c = C Setelah diperoleh nilai hot spot temperature, dapat diperhitungkan nilai relatif umur trafo dengan menggunakan persamaan 3.4, sebagaimana perhitungan dibawah untuk gardu KRK yang dioperasikan 1 hari (24 jam): V = 10 ( c-98)/19.93 V = 10 ( )/19.93 V = 1.33 p.u/hari Maka besarnya nilai umur relatif trafo dalam 1 hari (24 jam) sebesar : V = 1.33 p.u/hari x 24 jam = 32 jam/hari Nilai relatif umur trafo sebesar 1.33 p.u/hari sama artinya dalam 1 hari atau 24 jam operasi sama dengan trafo beroperasi selama 32 jam operasi. Sebagaimana hasil perhitungan pada Tabel 4.3 dibawah untuk beberapa gardu beton yang sudah dipasang exhaust fan. 48

8 Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Nilai Umur Relatif pada Gardu Beton yang Sudah Dipasang Exhaust Fan Ambient Hot Spot Nama Temperature Temperature Nilai Umur Relatif No Gardu ( 0 C ) ( 0 C ) (p.u/hari) 1 PTME ,26 2 KRK PMT NB : Pengukuran Dilakukan Saat Temperatur Udara Luar 33 0 c. Dengan membandingkan Tabel 4.1 dan 4.3 diatas terlihat bahwa pada gardu beton yang telah dipasang exhaust fan mempunyai ambient temperature dan nilai susut umur yang lebih rendah dibandingkan dengan gardu beton tanpa exhaust fan. Dengan kembali merujuk pada Standart Umur Ekonomis Trafo (N 0 ) yang digunakan sesuai dengan SPLN D yaitu 40 tahun operasi, dalam artian trafo beroperasi dalam 1 hari murni selama 24 jam atau V 1 = 1 p.u/hari, dapat diperoleh hasil perhitungan seperti pada Tabel 4.4 dibawah. Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Umur Ekonomis Trafo Gardu Beton yang Sudah Dipasang Exhaust Fan Ambient Nilai Umur Umur No Nama Gardu Temperature Relatif Ekonomis ( 0 C ) (p.u/hari) (Tahun) 1 PTME

9 2 KRK PMT Dari Tabel maka dapat kita buat perbandingan seperti pada tabel 4.5 untuk gardu beton yang sudah dilakukan pemasangan exhaust fan dengan yang belum dipasang exhaust fan yang ditinjau dari beberapa aspek sebagai berikut: Tabel 4.5. Perbandingan Gardu Beton yang Sudah dan Belum Dipasang Exhaust Fan Dengan Tanpa Persen No Aspek exhaust exhaust Deviasi fan fan (%) 1 Ambient Temperature rata-rata ( 0 C) Hot Spot Temperature rata-rata ( 0 C) Nilai Umur Relatif rata-rata (V) Berdasarkan Tabel 4.5 diatas dapat diperoleh beberapa informasi tentang benefit pemasangan exhaust fan pada gardu beton, keuntungan yang paling jelas terlihat pada pemasangan exhaust fan adalah suhu ratarata di dalam gardu yang lebih rendah sehingga nilai umur relatifnya juga 50

10 lebih kecil, dengan perbedaan sebesar 103.8% dibanding gardu beton tanpa exhaust fan. 4.3 Analisis Benefit Pengkondisian Ambient Temperature pada Gardu Beton Dengan Pemasangan Exhaust Fan Pada analisis benefit pengkondisian ambient temperatura dengan pemasangan exhaust fan ini digunakan studi kasus perbandingan kondisi temperatur di dalam gardu PTME sebelum dan sesudah pemasangan exhaust fan, dengan perbandingan kondisi sebagai berikut: Tabel 4.6 Perbandingan Ambient Temperature Sebelum dan Sesudah Pemasangan Exhaust Fan Temperatur ambient ( 0 C ) Nama Jam Durasi Sebelum Sesudah Gardu Operasi Operasi Pemasangan Pemasangan Exhaust Fan Exhaust Fan PTME Jam Jam Selanjutnya akan dihitung besarnya selisih umur ekonomis trafo 2 kondisi tersebut, yaitu sebelum dan sesudah pemasangan exhaust fan sebagai berikut : 51

11 a) Sebelum pemasangan exhaust fan Temperatur hot spot pada masing-masing waktu dapat dihitung dengan persamaan 3.1 (dengan nilai kenaikan suhu belitan, kenaikan suhu atas minyak masing-masing adalah: 55 0 C dan 50 0 C) (10 Jam Operasi) dengan ambient temperature 40 0 C c = a + b + wo c = (55-40)x1.1 c = C maka nilai relatif umur trafo yang dioperasikan per jam : V 1 = 10 ( c-98)/19.93 V 1 = 10 ( )/19.93 V 1 = 2,67 p.u/hari V 1 = 2,67 p.u/hari : 24 jam/hari V 1 = 0,11 p.u/jam (14 Jam Operasi) dengan ambient temperature 34 0 C c = a + b + wo c = (55-40)x1.1 c = C 52

12 maka nilai relatif umur trafo yang dioperasikan per jam : V 2 = 10 ( c-98)/19.93 V 2 = 10 ( )/19.93 V 2 = 1,33 p.u/hari : 24 jam/hari V 2 = 0.06 p.u/jam Sehingga besarnya nilai umur relatif trafo dalam 1 hari (24 jam) sebesar : V = (V 1 x 10 jam) + (V 2 x 14 jam) V = ((0.11p.u/jam x 10 jam) + (0.06 p.u/jam x 14 jam)) p.u/hari V = ( ) p.u/hari V = 1,94 p.u/hari V = 1,94 p.u/hari x 24 jam = jam/hari Sama dengan 16994,4 jam/tahun (estimasi 1 tahun = 365 hari) Dengan merujuk pada Standar PLN D yaitu 40 tahun operasi (trafo beroperasi dalam 1 hari murni selama 24 jam atau V 1 = 1 p.u/hari) umur ekonomis trafo dapat dihitung sebagai berikut : N 2 = (V 1 x N 1 ) V 2 N 2 = (8760 jam/tahun x 40 tahun ) 16994,4 jam/tahun N 2 = 20,6 tahun 53

13 Dengan menggunakan hubungan Montsinger didapatkan bahwa umur ekonomis trafo pada kondisi belum dipasang exhaust fan adalah 20,6 tahun dengan susut umur ekonomis sebesar 19,4 tahun jika dibandingkan dengan Standar PLN D yaitu 40 tahun operasi (trafo beroperasi dalam 1 hari murni selama 24 jam atau V 1 = 1 p.u/hari). b) Sesudah pemasangan exhaust fan Temperatur hot spot pada masing-masing waktu dapat dihitung dengan persamaan 3.1 (dengan nilai kenaikan suhu belitan, kenaikan suhu atas minyak masing-masing adalah: 55 0 C dan 50 0 C) (10 Jam Operasi) dengan ambient temperature 34 0 C c = a + b + wo c = (55-40)x1.1 c = C maka nilai relatif umur trafo yang dioperasikan per jam : V 1 = 10 ( c-98)/19.93 V 1 = 10 ( )/19.93 V 1 = 1,33 p.u/hari V 1 = 1,33 p.u/hari : 24 jam/hari V 1 = 0,06 p.u/jam 54

14 (14 Jam Operasi) dengan ambient temperature 30 0 C c = a + b + wo c = (55-40)x1.1 c = C maka nilai relatif umur trafo yang dioperasikan per jam : V 2 = 10 ( c-98)/19.93 V 2 = 10 ( )/19.93 V 2 = 0,84 p.u/hari : 24 jam/hari V 2 = p.u/jam Sehingga besarnya nilai umur relatif trafo dalam 1 hari (24 jam) sebesar : V = (V 1 x 10 jam) + (V 2 x 14 jam) V = ((0.06p.u/jam x 10 jam) + (0,035 p.u/jam x 14 jam)) p.u/hari V = (0,6+0,49) p.u/hari V = 1,09 p.u/hari V = 1,09 p.u/hari x 24 jam = 26,16 jam/hari Sama dengan 9548,4 jam/tahun (estimasi 1 tahun = 365 hari) Selanjutnya dengan merujuk pada Standar PLN D yaitu 40 tahun operasi (trafo beroperasi dalam 1 hari murni selama 24 jam atau V 1 = 1 p.u/hari) umur ekonomis trafo dapat dihitung sebagai berikut : 55

15 N 2 = (V 1 x N 1 ) V 2 N 2 = (8760 jam/tahun x 40 tahun ) 9548,4 jam/tahun N 2 = 36,6 tahun Dengan menggunakan hubungan Montsinger didapatkan bahwa umur ekonomis trafo pada kondisi belum dipasang exhaust fan adalah 20 tahun dengan susut umur ekonomis sebesar 20 tahun jika dibandingkan dengan Standar PLN D yaitu 40 tahun operasi (trafo beroperasi dalam 1 hari murni selama 24 jam atau V 1 = 1 p.u/hari). Dengan demikian apabila dibandingkan selisih umur ekonomis trafo antara gardu beton yang dipasang exhaust fan dengan gardu yang tidak dipasang exhaust fan adalah 15 tahun atau dengan kata lain terjadi deviasi sebesar 40,98 %. 4.3 Cara Pemasangan Exhaust Fan pada Gardu Beton Di dalam pemasangan exhaust fan kita perlu memperhatikan beberapa hal, yaitu: 1. Exhaust fan dipasang pada level yang tinggi pada gardu (bagian atas). 2. Intake Grill ventilasi dibuat pada level yang rendah pada gardu yang berseberangan dengan posisi Exhaust Fan. 3. Pastikan aliran udara melintasi trafo yang akan didinginkan. 56

16 4. Pasang pengahalang seperti kawat strimin pada bagian luar exhaust fan dan intake grill ventilasi dengan tujuan agar terhindar dari binatang yang masuk ke dalam gardu (contoh: tikus, burung, ular). 57