BAB IV PEMBAHASAN KONSTRUKSI CORE PADA TRANSFORMATOR. DISTRIBUSI 20/0,4 kv, 315 kva. (Aplikasi Di PT Trafoindo Prima Perkasa)

Transkripsi

1 BAB IV PEMBAHASAN KONSTRUKSI CORE PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 20/0,4 kv, 315 kva (Aplikasi Di PT Trafoindo Prima Perkasa) 4.1. Penentuan dimensi core Transformator Distribusi 20 / 0,4 kv dengan Konstruksi Core Tipe Wound. Transformator Distribusi 20 / 0,4 kv yang menjadi contoh penentuan core adalah Transformator Distribusi dengan kapasitas 315 kva dan transformator yang digunakan oleh custemer PT PLN (PERSERO). Spesifikasi Transformator Distribusi : Kapasitas Tegangan HV Tegangan LV Vector Group Rugi WFe Rugi WCu Tipe Core : 315 kva : 20 kv : 400 V : Dyn5 : 500 W (SPLN D3;2007) : 3250 W (SPLN D3;2007) : 3 fasa 5 kaki Bahan Material Silicon Steel tipe M mm (JFE G-Core) 56

2 4.1.1 Gambar Desain Konstruksi Core Tipe Wound Gambar 4.1. Gambar Desain Konstruksi Core Tipe Wound Bentuk core tipe Wound dimana memiliki 4 buah Core (inti besi), keterangan angka 1 menunjukan core yang memiliki luas core yang besar dan angka 2 menunjukan core yang memiliki luas core yang kecil. H merupakan tinggi dari core (inti besi). Core pada tipe wound memiliki nilai radius bagian dalam sebesar 5 dan untuk yang luar radiusnya 80, L merupakan lebar core bagian luar dari core (inti besi) baik yang ukuran besar atau kecil. a merupakan lebar jendela core (inti besi) baik yang ukuran besar atau kecil dan b merupakan panjang jendela core (inti besi). Y W1 W2 Gambar 4.2. core tipe wound tampak atas 57

3 Keterangan untuk W1 merupakan panjang core yang ukuran kecil sedangkan W2 merupakan panjang core yang ukuran besar dan untuk Y merupakan lebar core. Ukuran core tergantung dari besar luas coil yang telah di design yang sesuai dengan kapasitasnya. Wcoil Hcoil Ycoil a).tampak atas b). Tampak Samping Gambar 4.3. Bentuk Coil Bentuk coil yang dibentuk dengan luas bidangnya berbentuk persegi panjang. Nilai perhitungan design didapat panjang W coil = 188 mm dan Y coil = 158 mm. dengan tinggi Hcoil = 480 mm Sehingga didapat nilai design core seperti tabel 4.1 sebagai berikut : 58

4 Tabel 4.1 design Core transformator distribusi 20/0,4 kv. 315 kva ITEM W (mm) a (mm) B (mm) L (mm) H (mm) Y (mm) Inner QTY Core Core Perhitungan Berat Core tipe Wound Berat core merupakan salah satu pengaruh akibanya timbul rugi inti besi yang dihasilkan. Berat jenis pada material core diketahui sebesar 7,56x10-6 kg/mm 3. Berat core dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.6) dengan acuan standar SPLN D3;2007 : Berat jenis material = 7,65x10-6 kg/mm 3 Berat Core 1 Berat (kg) = (433,5 + 75) π 75 (7, ) 180 = 164, kg Jumlah Core 1 terdapat 2 buah core sehingga, Berat (kg) = 2 x 164, = 329, kg Berat Core 2 Berat (kg) = (376, ) π 75 (7, ) 180 = 295, kg Jumlah core 2 terdapat 2 buah core sehingga, Berat (kg) = 2 x 295, = kg 59

5 Jadi total berat core secara keseluruhan adalah Berat total (kg) = Berat Core 1 + Berat Core 2 = 329, , = kg Menentukan besar nilai ET dan N2 : Volt per Turn (ET) merupakan besaran perhitungan pabrikan yang ditetapkan. Sehingga didapat nilai perkiraaan perhitungan ET (Volt per Turn) = volt turn (perkiraan perhitungan) Setelah nilai ET (Volt per Turn) didapat dari perkiraan perhitungan Sisi sekunder ( ) N2 menggunakan persamaan dari (3.1) Jika diketahui besar nilai VL = 400 V, maka : N 2 = = = Turn 30 Turn Maka dilakukan perhitungan ET kembali dengan nilai N2 = 30 Turn. ET = = volt turn (design) Untuk mendapatkan nilai ET sesuai dengan permintaan spesifikasi, maka jumlah belitan N2 dikurangi menjadi 28 turn dan nilai ET menjadi : E T = = volt turn (Perhitungan ulang) 60

6 Dan nilai N1 diambil dari perhitungan Tap 3 didapat nilai N R = 2546 Turn, V R = V Menghitung Bm (Flux Density) Menggunakan wound core 5 legs dengan dimensi sebagai berikut : Tabel 4.2 Data design tipe Wound core Data Design tipe Wound Core W Y a1 a2 b 180 mm 75 mm 185 mm 96 mm 500 mm Ganjal 2 L H 1168 mm 650 mm Dalam menganalisa Bm (Flux Density) awal perhitungan yang harus di hitung adalah Luas area (A) core dengan menggunakan persamaan dari (3.7). Dengan nilai yang terdapat pada tabel 4.2 maka dapat dihitung : Acore = = mm 2 61

7 Untuk luas penampang inti core dengan menggunakan persamaan dari (3.8) dan mengacu kepada tabel 4.2 maka dapat dihitung : Ai core = = mm 2 Dari nilai Ai core yang telah didapat dari hasil perhitungan sehingga, nilai Bm dengan menggunakan persamaan (3.9) akan didapat : B m = = Tesla Setelah nilai Bm didapat dari hasil perhitungan maka nilai Bm akan menentukan besar nilai core loss Watt kg dan Exciting Power VA kg yang akan disesuaikan dengan hasil karakteristik dari bahan material yang digunakan. Karakteristik material bahan core didapat dari pabrikan produk bahan material silicon steel yaitu JFE G-Core. 62

8 4.1.5 Menentukan Parameter Core Transformator Distribusi Menentukan nilai core loss transformator distribusi Gambar 4.4. Kurva Core Loss dari bahan material Nilai Bm didapat dari hasil perhitungan adalah 1,45 Tesla, maka angka 1,45 Tesla pada kurva core loss ditarik ke kurva core loss dengan frekuensi 50 Hz sehingga akan mendapatkan nilai core loss sebesar 0,76 Watt kg 63

9 Menentukan nilai exciting power transformator distribusi Gambar 4.5. Kurva Exciting Power Dari Bahan Material Dan untuk nilai Exciting Power, dengan nilai Bm yang didapat dari hasil perhitungan sebesar 1,45 Tesla. Maka angka pada magnetic Flux Density sebesar 1,45 Tesla pada kurva Exciting Power ditarik ke kurva exciting power dengan frekuensi 50 Hz sehingga akan mendapatkan nilai exciting power sebesar 0,98 VA kg 64

10 4.1.6 Perhitungan No Load Losses Gap A Gap B Core Coil H coil Fixing part Gambar 4.6 Design Core Dan Coil Keterangan : Gap A = jarak antara coil satu dengan coil lainnya (mm) Gap B = jarak antara coil dengan inti besi yoke (mm) H coil = tinggi Coil (mm) Dari hasil analisa yang telah dilakukan maka selanjutnya akan ditentukan berapa besar nilai rugi inti besi yang akan dihasilkan dari hasil design yang dibuat. 65

11 Diketahui : Core Loss Watt Kg = 0.76 (didapat dari kurva core loss) Exciting Power VA Kg = 0.98 (didapat dari kurva exciting power) Berat total Core = 623, Kg K Core = 1.1 (didapat dari ketentuan design) K Io = 2 (didapat dari ketentuan design) Gap A = 9 mm Gap B = 20 mm L Coil (W) = 323,5 mm (didapat dari hasil perhitungan coil) H Coil = 480 mm Dilakukan perhitungan sebagai berikut : W Fe = Berat Total Core Watt Kg K Core = 623, = 520, , 88 Watt Dilakukan juga perhitungan untuk mencari nilai arus excitasi adalah sebagai berikut : 66

12 I 0 = VA Kg Berat Total Core kva 10 K I 0 = , = % 0,39 % Setelah didapat rugi inti besi dari hasil perhitungan design maka dilakukan perhitungan KR(Kesalahan Relatif) menggunakan persamaan (3.10) di dapatkan hasil perhitungan sebagai berikut : KR (Kesalahan Relatif) = W festandar xw fe perhit W fe standar x 100% 500 x 520,88 = x 100% 500 = 0,04176 x 100% = 4,176 % 4,18 % Nilai rugi inti besi yang dihasilkan dari perhitungan pada Transformator Distribusi 315 kva adalah W Fe = 520,88 Watt dan I 0 = 0.39 % sedangkan standar yang menjadi acuan yaitu SPLN D3: 2007 untuk Transformator Distribusi 315 kva sebesar W Fe = 500 Watt dengan Toleransi ± 10 %. Jadi nilai rugi inti besi yang dihasilkan dari hasil perhitungan design sesuai dengan standar. 67

13 4.2. Test kondisi No Load Transformator Distribusi 3 Fasa 20/0,4 kv, 315 kva Tipe Wound Core. Hasil test uji didapat dari hasil Quality Control(QC), proses yang dilakukan dalam uji rugi inti besi didapat dari hasil pengukuran atau hasil uji QC pada Pengujian Rugi Tanpa Beban (NO LOAD TEST) dan Arus Beban Nol. Tujuan dari Rugi Tanpa Beban (NO LOAD TEST) dan Arus Beban Nol adalah untuk mengetahui parasit/rugi inti besi dari beban nol Transformator terhadap kapasitas dan berkenaan dengan efisiensi suatu Transformator. Alat yang digunakan untuk pengujian ini yaitu : Panel test karakteristik lengkap dengan factor tegangan (PT) dan factor meter arus (CT). Power meter digital 3, 3 wirw 1000 VAC/20 A. IVR ( Inductioan Voltage Regulation ) dengan spesifikasi : 3 Fasa 50 HZ 400 V/ V,YNA0.MERK : shanghai voltage regulation MFG co.ltd. Transformator pembantu (auxalary transformator), dengan spesifikasi : 500 A, 50 HZ, 1750/600 V Dd-0 (untuk primer memakai tap changer). Kontaktor 3 Fasa 150 A, 100 A. MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) 3 Fasa 225 A. Kabel sesuai ampere 2500 kva. 68

14 4.2.1 Proses Pengujian No Load Loss Test pada Transformator Distribusi 20/0,4 kv, 315 kva. No load loss test (pengujian rugi besi ) dilakukan pada tegangan eksitasi dan frekuensi tertentu sesuai dengan name plate dari transformator tiga phasa yang dijadikan objek uji. Tujuan dari Pengujian rugi tanpa beban adalah untuk mengetahui parasit/rugi besi dari beban nol transformator terhadap kapasitas dan berkenaan dengan efisiensi suatu transformator. No load losses (rugi-rugi tanpa beban) merupakan rugi-rugi yang terkait dengan eksitasi transformator. No load losses yang diukur meliputi rugi-rugi, yaitu: Rugi inti. Dielektrik. Konduktor pada lilitan yang terkait dengan arus bocor. Semua rugi-rugi yang di sebutkan diatas mempunyai nilai yang berubah terhadap tegangan eksitasi (asutan) yang diberikan ketika pengujian. 69

15 R CT 2N 2U 1U A W V V S 1V A X2 2V T A W V V 2 w 1W CT X3 LV Gambar 4.1 diagram No load current and no load loss test (pengujian arus beban nol dan rugi besi) 70

16 4.2.2 Perhitungan Rugi Inti Besi (Wfe) dan % I Parameter Transformator Distribusi Tiga Phasa Yang di Uji Pada No load loss test (Pengujian rugi tanpa beban) Transformator yang dijadikan objek uji merupakan Transformator tiga phasa 315 kva yang mempunyai spesifikasi/parameter sebagai berikut : Frekuensi = 50 Hz Daya = 315 KVA Vektor grup = Dyn 5 High Voltage = V Low Voltage = 400 V Pelaksanaan Pengujian Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya pengujian dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui parasit/rugi besi dari beban nol Transformator terhadap kapasitas dan berkenaan dengan efisiensi suatu Transformator. Pengujian dilakukan dengan memberikan supply tegangan eksitasi sesuai dengan nilai tegangan pada sisi yang di inject. Pada pengujian sisi yang di inject adalah sisi Low Voltage (LV) dimana besarnya tegangan adalah 400 V. 71

17 Tegangan disuplai oleh generator supply yang kemudian dilakukan pengaturan tegangan yang diinject menggunakan regulator yang terpasang pada panel test karakteristik. Dengan memberikan tegangan eksitasi pada Transformator yang diuji akan menghasilkan arus beban nol yang mengalir pada kumparan Transformator. Arus beban nol ini kemudian dikecilkan terlebih dahulu dengan CT (Current Transformator) yang dihubungkan dengan panel tes karakteristik agar dapat terbaca pada ampere meter yang terpasang pada panel karakteristik. Dari pengukuran didapat nilai : Tegangan suplai = 400 V rasio CT = 10 5 = 2x rasio VT = = 5x Setelah didapat nilai pengukuran maka dicari berapa besar rugi besi yang dihasilkan dari pengujian tanpa beban dan berapa besar nilai percentace arus beban nol. Dapat dihitung sebagai berikut : Nilai rugi besi (Wfe) Rugi besi yang tertera pada alat ukur = 54,48 W Rugi besi (Wfe) yang sebenarnya : W fe = P fe terukur (PT CT) = P fe terukur FM = 54,48 (2x5) 72

18 = 54,48 10 = 540,8 Watt Nilai percentace arus beban nol (I0) : I0 yang terukur ( ) = 0,44 A (pada alat ukur) Nilai I0 yang sebenarnya : I 0 = rasioct = 0,44 2 = 0,88 A Pesentase nilai arus beban nol %I0 : %Io = I sebenarnya x 100% I nominal %Io = I sebenarnya P 3 V x 100% = 0,88 454,663 x 100% = 0,193 % 0,19 % Setelah didapat rugi inti besi dari hasil test pengujian No Load Loss Test KR (Kesalahan Relatif) dengan menggunakan persamaan (3.10) didapatkan hasil sebagai berikut : 73

19 500 x 544,8 = x 100% 500 = 0,0896 x 100% = 8,96 % Nilai rugi inti besi yang dihasilkan dari test pengujian No Load Loss pada Transformator Distribusi 315 kva adalah W Fe = 544,8 Watt dan I 0 = 0.19 % sedangkan standar yang menjadi acuan yaitu SPLN D3: 2007 untuk Transformator Distribusi 315 kva sebesar W Fe = 500 Watt dengan Toleransi ± 10 %. Jadi nilai rugi inti besi yang dihasilkan dari pengujian no load loss test sesuai dengan standar. Tabel 4.3. Hasil perhitungan dan test uji Rugi Inti Besi pada Transformator Distribusi 20/0,4 kv, 315 kva. Perhitungan design core Test uji no load loss Standar PLN D3: 2007 keterangan Rugi Inti Besi (Wfe) 520,88 Watt 544,8 Watt 500 Watt Masih dibatas Standar % I0 0,39 % 0,19 %