ABSTRAK. Kata Kunci : Transformator, Susut Umur

Transkripsi

1 ABSTRAK Susut umur pada transformator dipengaruhi oleh isolasi belitan transformator dan minyak transformator. Salah satu kerusakan atau kegagalan isolasi dari minyak transformator diakibatkan dari perubahan suhu lingkungan sekitar. Pada tugas akhir ini Objek penelitian adalah pengaruh pembebanan terhadap kenaikan suhu pada belitan transformator daya jenis terendam minyak (oil-immersed power transformer). Dalam penelitian ini dapat diketahui seberapa besar sisa umur transformator daya jika dibebani. Berdasarkan hasil penelitian pada transformator daya Gardu Induk PT. Semen Padang diperoleh K = 0,53 dengan faktor penyusutan umur transformator sebesar dengan sisa umur. Untuk mempermudah perbandingan peneliti juga melakukan perhitungan saat pembebanan 110 %, 100 %, 90 % dan 80 %. Kata Kunci : Transformator, Susut Umur i

2 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Transformator daya adalah suatu peralatan listrik yang dapat memindahkan dan mengubah daya listrik dari tengangan tinggi ke tegangan rendah maupun sebaliknya, melalui suatu gandengan magnet berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentengi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua tersambung dengan lilitan sekunder. Dalam operasi penyaluran tenaga listrik, transformator dapat dikatakan jantung dari transmisi dan distribusi. Dalam kondisi ini diharapkan transformator dapat bekerja secara terus menerus. Mengingat kerja keras dari suatu transformator seperti itu, maka penggunaannya sangat perlu diperhatikan. Mulai dari pembebanan transformator, suhu minyak transformator, suhu kumparan transformator, posisi tap dan lain sebagainya. Hal ini dimaksudkan agar penggunaannya tidak melebihi parameter yang telah ditentukan, sehingga transformator daya dapat bekerja secara optimal dan mencegah susut umur dari transformator itu sendiri. Beberapa faktor penyebab berkurangnya umur atau kerusakan transformator pada isolasinya yaitu karna pengaruh thermal (suhu sekitar/ ambient temperature), suhu minyak transformator dan pola pembebanan terhadap transformator tersebut. 1

3 Dari latar belakang tersebutlah maka penulis mengangkat judul Proposal Tugas akhir Perhitungan Susut Umur Transformator Daya Akibat Pembebanan pada Gardu Induk PT. Semen Padang Rumusan Masalah Dalam penulisan tugas akhir ini terdapat beberapa permasalahan yang menjadi titik utama pembahasan, yaitu sebagai berikut : 1. Bagaimana pengaruh pembebanan terhadap susut umur transformator daya? 2. Bagaimana pengaruh kenaikan suhu minyak, suhu kumparan dan suhu sekitar terhadap susut umur transformator daya? 3. Bagaimana pengaruh penuaan isolasi belitan terhadap susut umur transformator daya? 1.3. Tujuan Penelitian Adapun tujuan yang hendak dicapai dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui faktor dan parameter apa saja yang menyebabkan terjadinya penyusutan umur transformator. 2. Untuk menghitung penyusutan umur transformator daya jenis pendingin minyak akibat pembebanan dengan memperhitungkan suhu lingkungan ratarata, kenaikan suhu minyak dan suhu kawat kumparan yang mengakibatkan panas pada minyak transformator. 2

4 1.4. Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Adapun ruang lingkup dan batasan masalah dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Penelitian dilakukan terhadap transformator daya yang menggunakan jenis pendingin minyak dengan kapasitas 30 MVA pada jaringan 150 KV/6,3 KV. 2. Tugas akhir ini hanya menganalisis pengaruh suhu minyak dan suhu kumparan transformator serta suhu sekitar dan perubahan pembebanan transformator daya terhadap susut umur transformator. 3. Susut umur dilihat dari isolasi kumparan transformator Sistematika Penulisan Sistematika penulisan tugas akhir ini dibagi dalam 5 (lima) bab, yang masing-masing bab terdiri dari sub-sub bab mengenai pokok permasalahan. Adapun uraian lengkapnya adalah sebagai berikut : BAB I Menerangkan tentang pendahuluan yang mencangkup antara lain : latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, ruang lingkup dan batasan masalah dan sistematika penulisan. BAB II Menerangkan tentang landasan teori yang mencangkup transformator daya. BAB III Menerangkan tentang metode penelitian termasuk jenis penelitian, objek penelitian, jenis data, metode pengumpulan data, prosedur pengolahan data dan persamaan-persamaan yang dipakai dalam perhitungan untuk memperkirakan susut umur transformator daya. 3

5 BAB IV Menerangkan tentang analisis perkiraan umur transformator daya jenis pendingin minyak yang mencangkup data-data, kenaikan suhu minyak transformator, kenaikan suhu kawat kumparan, suhu lingkungan, faktor penuaan isolasi kumparan akibat pembebanan dan perhitungan susut umur transformator daya BAB V menerangkan tentang penutup yang berisikan kesimpulan dari hasil analisa dan saran-saran mengenai pengolahan data. 4

6 5 BAB II TEORI DASAR 2.1. Transformator daya Transformator Daya adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga atau daya listrik dari tegangan tinggi atau tegangan rendah atau dari tegangan rendah ke tegangan tinggi. Gambar 2.1. Transformator daya Transformator bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentengi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua tersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan gaya gerak listrik (ggl) dalam lilitan sekunder. Jika efesiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder. Dalam operasi penyaluran tenaga listrik, transformator dapat dikatakan jantung dari transmisi dan distribusi. Dalam kondisi ini diharapkan transformator

7 6 dapat bekerja secara terus menerus. Mengingat kerja keras dari suatu transformator seperti itu, maka penggunaannya sangat perlu diperhatikan. Mulai dari pembebanan transformator, suhu minyak transformator, suhu kumparan transformator, posisi tap dan lain sebagainya. Agar penggunaannya tidak melebihi parameter yang telah ditentukan, sehingga transformator daya dapat bekerja secara optimal dan mencegah susut umur dari transformator itu sendiri Bagian- Bagian Transformator Daya Peralatan Utama 1. Inti Besi Inti besi transformator dibentuk dari lapisan lembaran pelat besi silikon yang memiliki lapisan isolasi sangat tipis pada salah satu sisinya, yang tahan terhadap panas tinggi serta mempunyai koefisien penyebaran panas yang rendah, dengan ketebalan yang sangat tipis untuk dapat menekan rugi-rugi inti yang semakin kecil. Disusun sedemikian rupa sehingga membentuk suatu luasan inti magnetis yang kokoh serta efesien. Inti besi pada transformator berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kupmparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh Eddy Current. 2. Kumparan Transformator Kumparan transformator adalah beberapa lilitan kawat berisolasi yang membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut terdiri dari kumparan primer dan

8 7 kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap antar kumparan dengan isolasi padat seperti karton, pertinak dan lain-lain. Bila salah satu kumparan tersebut diberikan tegangan, maka pada kumparan akan membangkitkan fluks pada inti serta menginduksi kumparan lainnya sehingga pada kumparan sisi lain akan timbul tegangan. 3. Minyak Transformator Minyak transformator memegang peranan penting dalam sistem isolasi transformator dan juga berfungsi sebagai pendingin untuk menghilangkan panas akibat rugi-rugi daya pada transformator. Minyak itu mempunyai fungsi ganda, yaitu pendinginan dan isolasi. sebagai berikut : Minyak transformator harus memenuhi beberapa persyaratan, yaitu a. Kekuatan isolasi tinggi. b. Penyalur panas yang baik, berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat. c. Viskositas yang rendah, agar lebih mudah bersirkulasi dan memiliki kemampuan pendinginan menjadi lebih baik. d. Titik nyala yang tinggi dan tidak mudah menguap yang dapat menimbulkan bahaya. e. Tidak merusak bahan isolasi padat. Perlu dikemukakan bahwa minyak transformator harus memiliki mutu yang tinggi dan senantiasa berada dalam keadaan bersih, dikarnakan energi panas

9 8 yang dibangkitkan dari inti maupun kumparan, maka suhu minyak akan naik. Hal ini akan mengakibatkan terjadinya perubahan-perubahan pada minyak transformator. Lagi pula dalam jangka waktu yang lama akan terbentuk berbagai pengotoran yang akan menurunkan mutu minyak transformator. Hal-hal ini dapat mengakibatkan kemampuan pendinginan maupun isolasi minyak akan menurun. Keuntungan penggunaan minyak transformator sebagai isolator adalah sebagai berikut : a. Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi pelepasan muatan (discharge). b. Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi. c. Isolasi cair mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi daya. Kekuatan dielektrik adalah ukuran kemampuan elektrik suatu material sebagai isolator. Kekuatan dielektrik didefenisikan sebagai tegangan maksimum yang dibutuhkan untuk mengakibatkan dielektrik breakdown pada material yang dinyatakan dalam satuan Volt/m. Semakin tinggi kekuatan dielektrik minyak trafo, maka semakin bagus kualitas minyak tersebut sebagai isolator. Hasil uji kekuatan dielektrik yang rendah, menunjukkan adanya benda-benda pengotor minyak seperti air atau partikel penghantar dalam minyak. Sebaliknya apabila hasil uji dielektrik tinggi, bukan berarti bahwa tidak terjadi pengotoran pada minyak tersebut. Berdasarkan SNI batas kenaikan suhu minyak yang diperbolehkan adalah 60 0 K pada suhu lingkungan normal (25 0 C sampai 40 0 C).

10 9 4. Bushing Hubungan antara kumparan transformator ke jaringan luar melalui sebuah bushing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki transformator. Pada bushing dilengkapi fasilitas untuk pengujian kondisi bushing yang sering disebut center tap. Gambar 2.2. Bushing 5. Tangki dan Konservator Tangki Konservator berfungsi untuk menampung minyak cadangan dan uap/udara akibat pemanasan trafo karena arus beban. Diantara tangki dan trafo dipasangkan relai bucholzt yang akan meyerap gas produksi akibat kerusakan minyak. Untuk menjaga agar minyak tidak terkontaminasi dengan air, ujung masuk saluran udara melalui saluran pelepasan/venting dilengkapi media penyerap uap air pada udara, sering disebut dengan silica gel dan dia tidak keluar mencemari udara disekitarnya.

11 10 Gambar 2.3. Konservator minyak trafo Peralatan Bantu 1. Pendingin Transformator Pendingin transformator dibutuhkan agar panas yang timbul pada inti besi dan kumparan dapat disalurkan keluar sehingga tidak merusak isolasi didalam transformator. Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa : udara / gas, minyak dan air. dua jenis, yaitu : Dilihat dari sirkulasi minyak dalam trafo, metode pendinginan dibagi atas a. Minyak bersirkulasi sendiri. Dalam hal ini minyak digunakan sebagai media yang merendam inti dan kumparan trafo (oil immersed). Panas pada inti dan belitan transformator akan menaikkan temperature minyak, dan akibatnya minyak akan bersirkulasi secara alami. Ketika minyak bersirkulasi, panas yang timbul pada inti dan kumparan dibawa ke permukaan tangki transformator. b. Minyak bersirkulasi paksa (forced oil). Dalam hal ini, minyak didalam transformator bersirkulasi atas bantuan sebuah pompa. Dengan cara ini diperoleh sirkulasi minyak yang lebih baik dibandingkan dengan cara diatas.

12 11 Suhu pada transformator yang sedang beroperasi akan dipengaruhi oleh kualitas tegangan jaringan, losses pada trafo itu sendiri dan suhu lingkungan. Suhu operasi yang tinggi akan mengakibatkan kerusakan pada trafo itu sendiri. Oleh karna itu pendinginan yang efektif sangat diperlukan. Minyak isolasi transformator selain merupakan media isolasi juga berfungsi sebagai pendingin. Pada saat minyak bersirkulasi, panas yang berasal dari belitan akan dibawa oleh minyak sesuai jalur sirkulasinya dan didinginkan pada sirip-sirip radiator. Adapun proses pendinginan ini dapat dibantu oleh adanya kipas dan pompa sirkulasi untuk meningkatkan efesiensi pendinginan. Berikut adalah beberapa type pendinginan yang sering digunakan pada transformator. a. A.N (Air Natural) Adalah pendingin yang menggunakan udara sekitar sebagai sistem pendingin. Metode ini biasanya digunakan untuk transformator type kering dengan kapasitas daya sampai 1,5 MVA. b. A.F (Air Force) Metode ini juga digunakan pada transformator type kering. Udara ditiupkan paksa ke permukaan tangki untuk menambah laju desipasi panas. Kipaskipas pendingin dinyalakan saat temperatur pada belitan meningkat diatas batas yang diperbolehkan.

13 12 c. ONAN (Oil Natural Air Natural) Merupakan transformator dengan miyak sebagai pendingin kumparan transformator yang bersirkulasi secara alami dan dengan udara sebagai pendingin luar transformator yang bersirkulasi secara paksa. d. ONAF (Oil Natural Air Force) Merupakan transformator dengan minyak sebagai pendingin kumparan transformator yang bersirkulasi secara alami dan dengan udara sebagai pendingin luar transformator yang bersirkulasi secara paksa. e. OFAF (Oil Force Air Force) Merupakan transformator dengan minyak sebagai pendingin kumparan yang bersirkulasi secara paksa dan dengan udara sebagai pendingin luar transformator yang bersirkulasi secara paksa. f. OFWF (Oil Force Water Force) Merupakan transformator dengan minyak sebagai pendingin kumparan transformator yang bersirkulasi secara paksa dan dengan air sebagai pendingin luar transformator yang bersirkulasi secara paksa. Untuk lebih lengkapnya tipe pendingin yang dipergunakan pada transformator dapat dilihat pada tabel 2.1.

14 13 Tabel 2.1. Type pendingin pada transformator Macam Sistem Dalam Transformator Media Diluar Transformator No pendingin *) Sirkulasi Sirkulasi Sirkulasi Sirkulasi Alamiah Paksa Alamiah Paksa 1 AN - - Udara - 2 AF Udara 3 ONAN Minyak - Udara - 4 ONAF Minyak - - Udara 5 OFAN - Minyak Udara - 6 OFAF - Minyak - Udara 7 OFWF - Minyak - Air 8 ONAN/ONAF Kombinasi 3 dan 4 9 ONAN/OFAN Kombinasi 3 dan 5 10 ONAN/OFAF Kombinasi 3 dan 6 11 ONAN/OFWF Kombinasi 3 dan 7 *)IEC tahun Tap Changer (Perubah Tap) Tap changeradalah alat perubah pembanding transformasi untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder yang sesuai dengan tegangan sekunder yang diinginkan dari tegangan primer yang berubah-ubah. Ada dua cara pengoperasian tap changer yaitu :

15 14 a. Tap changer yang dioperasikan pada keadaan transformator tidak bertegangan (Off Load Tap Changer) yang hanya dapat dioperasikan secara manual. b. Tap changer yang dioperasikan pada keadaan transformator berbeban (On Load Tap Changer) yang dapat dioperasikan secara manual maupun otomatis. Tap changer terdiri dari : a. Selector Switch yang merupakan rangkaian mekanis yang terdiri dari terminalterminal untuk menentukan posisi tap atau ratio belitan primer. b. Diverter Switch yang merupakan rangkaian mekanis yang dirancang untuk melakukan kontak atau melepaskan kontak dengan kecepatan yang tinggi. c. Tahanan transisi yang merupakan tahanan sementara yang akan dilewati arus primer pada saat perubahan tap. Dikarenakan aktifitas tap changer lebih dinamis dibanding dengan belitan utama dan inti besi, maka kompartemen antara belitan utama dengan tap changer dipisah. Gambar 2.4. Tap changer Keterangan : 1. Kompartemen Diverter Switch 2. Selektor Switch

16 15 Media pendingin atau pemadam proses switching pada diverter switch yang dikenal sampai saat ini terdiri dari dua jenis, yaitu media minyak dan media vaccum. Jenis pemadaman dengan media minyak akan menghasilkan energi arcing yang membuat minyak terurai menjadi gas C2H2 dan karbon sehingga perlu dilakukan penggantian minyak pada periode tertentu. Sedangkan dengan metoda pemadam vaccum proses pemadaman arcing pada waktu switching akan dilokalisir dan tidak merusak minyak. Transformator yang terpasang di gardu induk pada umumnya menggunakan tap changer yang dapat dioperasikan dalam keadaan trafo berbeban dan dipasang di sisi primer. Sedangkan transformator penaik tegangan di pembangkit atau pada trafo kapasitas kecil, umumnya menggunakan tap changer yang dioperasikan hanya pada saat trafo tenaga tanpa beban. 3. Alat Pernapasan (Silicagel) Karena pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu udara luar, maka suhu minyak pun akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut.bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari tangki, sebaliknya apabila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki. Kedua proses tersebut dinamakan pernapasan transformator. Akibat pernapasan transformator tersebut maka permukaan minyak akan selalu bersinggungan dengan udara luar. Udara luar yang lembab akan menurunkan nilai tegangan tembus minyak transformator, maka untuk mencegah

17 16 hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi dengan alat pernapasan, berupa tabung berisi kristal zat hygroskopis. Gambar 2.5. Silicagel 4. Indikator a. Thermometer Alat ini berfungsi untuk mengukur suhu dari transformator, baik suhu kumparan primer dan sekunder juga suhu minyak transformatornya. Thermometer ini bekerja atas dasar air raksa (mercuri/hg) yang tersambung dengan tabung pemuaian dan tersambung dengan jarum indikator derajat suhu. Beberapa thermometer dikombinasikan dengan panas dari resistor khusus yang tersambung dengan tansformator arus, yang terpasang pada salah satu fasa (fasa tengah) dengan demikian penunjukan yang diperoleh adalah relatif terhadap kebenaran dari panas yang terjadi.

18 17 Gambar 2.6. Thermometer b. Permukaan minyak Alat ini berfungsi untuk penunjukan tinggi permukaan minyak yang ada pada konservator. Ada beberapa jenis penunjukan, seperti penunjukan lansung yaitu dengan cara memasang gelas penduga pada salah satu sisi konservator sehingga akan mudah mengetahui level minyak. Sedangkan jenis lain jika konservator dirancang sedemikian rupa dengan melengkapi semacam balon dari bahan elastis dan diisi dengan udara biasa dan dilengkapi dengan alat pelindung seperti pada sistem pernapasan sehingga pemuaian dan penyusutan minyak-udara yang masuk kedalam balon dalam kondisi kering dan aman Prinsip Kerja Transformator Daya Bagian utama suatu transformator adalah inti, dua set atau lebih kumparan dan isolasi. Inti transformator terbuat dari lembaran-lembaran baja silikon yang satu dengan lainnya diisolasi dengan pernis. Kumparan terbuat dari bahan tembaga. Kumparan yang disambungkan ke sumber energi disebut kumparan primer, sedangkan kumparan yang dihubungkan ke beban disebut kumparan

19 18 sekunder. Bahan isolasi transformator tersusun dari kombinasi bahan dielektrik cair dan dielektrik padat. Jika kumparan primer dihubungkan ke sumber tegangan bolak-balik, sementara kumparan sekunder dalam keadaan tidak dibebani, maka di kumparan primer mengalir arus yang disebut dengan arus beban nol (I 0 ). Arus ini akan membangkitkan fluks bolak-balik pada inti. Fluks bolak-balik ini dilingkupi oleh kumparan primer dan kumparan sekunder, sehingga pada kedua kumparan timbul gaya gerak listrik yang besarnya : E 1 = 4,44 f N 1 ɸ (volt) (1) E 2 = 4,44 f N 2 ɸ (volt) (2) Keterangan : E 1 = Gaya gerak listrik pada kumparan primer E 2 = Gaya gerak listrik pada kumparan sekunder N 1 = Jumlah belitan kumparan primer N 2 = Jumlah belitan kumparan sekunder f = frekuensi tegangan sumber (Hz) ɸ = fluks magnetik pada inti (weber) Jika kumparan sekunder dibebani, maka pada kumparan tersebut mengalir arus sekunder (I 2 ). Arus sekunder akan menimbulkan fluks pada inti transformator yang berlawanan dengan fluks yang ditimbulkan arus I 0. Dengan kata lain, arus

20 19 sekunder menimbulkan demagnetisasi pada inti transformator. Untuk mengimbanginya, maka arus dikumparan primer harus bertambah menjadi I 1, hingga dipenuhi : N 1 I 0 = N 1 I 1 - N 2 I 2 (3) Gaya gerak listrik yang dibangkitkan pada kumparan menimbulkan medan elektrik yang kuat pada isolasi kumparan, teristimewa pada isolasi disekitar belitan kumparan tegangan tinggi. Arus yang mengalir pada kumparan akan menimbulkan rugi-rugi tembaga (i 2 r). Fluks pada inti akan menimbulkan rugirugi arus eddy dan rugi-rugi histerisis, dan jumlah kedua rugi-rugi ini disebut rugi-rugi inti. Pemanasan karena rugi-rugi tembaga dan rugi-rugi inti akan menaikkan temperatur isolasi transformator. Disamping itu, arus pada kumparan juga menimbulkan gaya mekanik, dan ketika dialiri arus hubung singkat, gaya ini menimbulkan tekanan yang berat pada isolasi. Oleh karena itu, sistem isolasi harus memiliki syarat sebagai berikut : kekuatan dielektrik harus melebihi kuat medan elektrik tertinggi yang ditemukan pada komponen trafo; sanggup memikul gaya mekanis yang ditimbulkan arus hubung singkat; dan dapat mendisipasikan panas yang terjadi pada transformator ke medium sekitar dengan baik Pengaruh Pembebanan pada Transformator Daya Kenaikan Beban Transformator dalam keadaan bertegangan dan belum dibebani akan timbul rugi-rugi yang dapat menimbulkan kondisi trafo tersebut panas,namun panas yang timbul kecil Transformator mempunyai batas panas yang diijinkan sesuai dengan klas isolasi spesifikasi trafo. Demikian juga minyak isolasi trafo

21 20 mempunyai batas panas yang diijinkan. Apabila panas-panas tersebut dilampaui maka isolasi akan rusak dan secara keseluruhan transformator tersebut akan rusak. Panas tersebut harus direduksi dengan memasang sistem pendingin. Pembebanan transformator dapat digolongkan menjadi dua macam yaitu: pembebanan normal ( K1 ) dan pembebanan diatas normal ( K2 ). Untuk menentukan rasio pembebanan transformator dapat digunakan persamaan dibawah ini : K = (4) Dimana : K = Rasio pembebanan S = persentase pembebanan (%) S r = pembebanan penuh = 100 % Kenaikan Suhu Isolasi yang biasa dipakai dalam transformator bisa cepat sekali menjadi buruk apabila dikenai panas dengan suhu diatas 100 o C secara terus menerus. Suhu diatas 100 o C ini hanya dapat ditahan dalam selang waktu yang relatif singkat, namun efek komulatif dan hubungan antara suhu dengan waktu tidak dapat ditentukan. Kenaikan suhu pada belitan, inti dan minyak trafo dirancang untuk pemakaian dengan ketinggian tidak lebih dari 1000 meter diatas permukaan laut. Untuk transformator yang menggunakan media pendingin air, maka suhu air tidak

22 21 boleh lebih dari 25 o C, sedangkan untuk transformator yang menggunakan media pendingin udara, maka suhu udaranya tidak boleh lebih dari 40 o C dan tidak boleh dibawah -25 o C untuk pemasangan luar dan tidak boleh dibawah -5 o C untuk pemasangan dalam. melebihi: Sebagai tambahan untuk pendinginan dengan udara, suhunya tidak 1. Rata-rata 30 o C untuk satu hari 2. Rata-rata 20 o C untuk satu tahun Kenaikan suhu belitan dapat diukur dengan metode Resistansi atau metode Thermometer. Dengan metode Resistansi kenaikan suhu dapat ditentukan dengan persamaan : (5) Dengan: R2 = Tahanan lilitan panas (ohm) R1 = Tahana lilitan dingin (ohm) t2 = Suhu panas lilitan ( o C) t1 = Suhu lilitan pada awal percobaan ( o C) Di dalam transformator minyak timbulnya panas akibat rugi besi dan rugi tembaga di dinginkan dengan minyak transformator. Bila keadaan ini berlangsung terus-menerus lama kelamaan minyak transformator akan menjadi panas. Dengan kenaikan suhu minyak, komposisi minyak transformator akan mengalami

23 22 perubahan melalui reaksi kimia. Terjadinya reaksi tersebut akan menghasilkan zat (persenyawaan) lain dan akan mengubah sifat dari minyak transformator.perubahan-perubahan itu antara lain : a. Warna coklat (hitam) b. Kadar asam tinggi c. Mengandung endapan (kotor) d. Kekuatan daya elektrik menurun e. Viskositas tinggi Apabila perubahan-perubahan tersebut dibiarkan dapat menyebabkan turunnya nilai isolasi dari minyak Penuaaan Isolasi Thermal stress, kandungan air dan oksigen mempengaruhi tingkatpenurunan bahan isolasi. Komponen yang paling penting dari sistem isolasi kertas adalah yang membungkus lilitan konduktor tembaga atau aluminium yang tidak mudah diganti. isolasi dari minyak mineral yang berkualitas baik diperkirakan berlangsung berumur 30 tahun atau lebih sebelum membentuk asam dan lumpur yang berlebihan. Untuk minyak isolasi walaupun penting, tetapi tidak sebegitu penting seperti isolasi kertas karena mudah direkondisi, reklamasi ataupun diganti. Oleh karena itu, umur cellulosic material (isolasi kertas, menjadi faktor pembatas dalam operasi transformator. Sebagian besar isolasi padat yang digunakan di dalam transformator daya mempunyai karakteristik-karakteristik mekanis dan elektrik yang baik. Sifat ini akan berkurang apabila di pergunakan pada suhu yang tinggi dan untuk selanjutnya lama-kelamaan akan mengakhiri umur trafo.

24 23 Penurunan kemampuan suatu bahan isolasi akibat panas, biasa disebut dengan penuaan (Ageing) dan hal ini merupakan faktor utama yang membatasi kemampuan pembebanan atau kemampuan mempertahankan umur perkiraan dari transformator tenaga. Akibat utama dari penuaan adalah menurunnya kekuatan mekanis dan elektris dari isolasi belitan transformator. Biasanya penuaan ini terjadi secara perlahan-lahan. Artinya penuaan adalah akibat dari salah satu atau lebih dari reaksi kimia. Karena terjadi penuaan pada isolasi, maka faktor disisipasi tahanan listriknya akan berkurang. Hal ini akan menambah rugi-rugi dielektrik. Rugi-rugi akan menghasilkan panas yang selanjutnya akan menyebabkan suhu isolasi akan menjadi naik. Dengan naiknya suhu isolasi maka penuaan akan bertambah besar, yang selanjutnya akan memperbesar rugi-rugi dielektrik dan demikian untuk seterusnya. Faktor penuaan isolasi kertas yaitu diantaranya efek suhu, air dan oksigen yang merupakan faktor penting dalam penuaan kertas isolasi (selulosa) dan minyak. proses penuaan telah dibahas secara luas melalui tes mempercepat penuaan dan pengalaman lapangan. 1. Efek dari suhu Secara umum dapat dinyatakan bahwa penyebab utama kemunduran isolasi kertas adalah dari ketidakstabilan panas. Penurunan isolasi kertas menurut Arrhenius, ia mengungkapkan pengaruh suhu terhadap penuaan dengan persamaan bahwa untuk setiap kenaikan suhu 6 sampai 8 o C, umur isolasi kertas

25 24 dibagi dua. Sebagai contoh, jika suhu operasi isolasi adalah 40 o C, masa pakai isolasi yang diperkirakan tahun. Namun jika isolasi yang sama ini terkena suhu 140 o C maka diperkirakan masa pakainya hanya sekitar satu tahun. Apabila temperatur hotspot transformator melebihi 140 o C maka akan menimbulkan gelembung-gelembung gas pada minyak transformator. 2. Efek air Efek air pada penuaan kertas adalah sangat signifikan dan merugikan. Tingkat penurunan kertas berbanding lurus dengan kadar. Sebagai contoh, mengurangi kadar air dalam kertas dari 1,0 % menjadi 0,5 % akan menggandakan umur kertas. Untuk isolasi kertas thermal-upgrade kurang sensitif terhadap efek air daripada kertas kraft. 3. Efek dari oksigen Penuaan kertas dipengaruhi oleh adanya oksigen meskipun tidak setingkat dengan minyak. Isolasi kertas thermal-upgradebahkan kurang sensitif terhadap efek oksigen daripada kertas kraft. Perbandingan antara efek lingkungan yang mengandung oksigen tinggi dibandingkan dengan lingkungan oksigen rendah terhadap penuaan kertas kraft adalah 2,5 : 1. Umur yang diharapkan saat kondisi kering (0,5 % air) kertas kraft biasa dalam lingkungan oksigen tinggi adalah sekitar 4 tahun melakukan operasi pada suhu C (kenaikan suhu hotspot yang diharapkan pada name plate 55 0 C) sebaliknya umur yang diharapkan saat kondisi kering untuk kertas kraft thermalupgrade dalam lingkungan oksigen rendah beroperasi pada suhu C

26 25 (kenaikan suhu hotspot yang diharapkan pada name plate 65 0 C) adalah sekitar 18 tahun. Sistem isolasi pada transformator mempunyai tujuan untuk mengisolasi antar kumparan transformator dan mengisolasi kumparan transformasi dengan dinding transformator atau dengan ground. Isolasi merupakan bagian terpenting dari transformator yang harus dipelihara, umur isolasi merupakan umur dari transformator tersebut. Kecepatan kerusakan isolasi akibat penuaan bahan isolasi selain ditentukan oleh besarnya panas yang terjadi juga lamanya panas yang dialaminya. Disamping itu adanya air, bocornya tangki transformator, adanya oksigen diatas minyak transformator juga akan mempercepat proses penuaan transformator. Gambar 2.7. Potongan melintang transformator terendam minyak

27 26 Untuk peralatan transformator yang direndamkan kedalam minyak dapat dilihat pada gambar diatas. Minyak juga berfungsi sebagai penghambat kerusakan isolasi yaitu dengan cara memperlambat terjadinya oksidasi pada isolasi dan penguraian. Apabila minyak bersenyawa dengan zat asam, yang secara keseluruhan akan cenderung akan mempercepat proses penuaan isolasi. Faktor lain yang mempengaruhi proses kerusakan yang berlangsung dengan bebas pada kecepatan berlainan sehingga kesulitan untuk menentukan penyebab kerusakan yang lebih dominan. Untuk setiap peralatan yang mempunyai tugas memberikan pelayanan akan mempunyai suatu batas umur dimana suatu peralatan tersebut tidak dapat dipakai lagi. Umur perkiraan transformator daya disini didefenisikan dengan timbulnya panas yang diakibatkan karna adanya pembebanan, sehingga transformator tersebut mengalami kegagalan dalam melaksanakan fungsinya. Memang belum diperoleh cara untuk menetapkan perhitungan umur perkiraan yang lebih baik dari yang lainnya. Dalam hal ini telah banyak percobaan-percobaan yang dilakukan untuk menentukan umur perkiraan tetapi mempunyai hasil yang berlainan. Ini disebabkan karna percobaan-percobaan yang dilakukan mempunyai ukuran nilai akhir umur yang berbeda-beda.

28 Penentuan Kenaikan temperatur Pengasumsian dengan Diagram Thermal Kumparan sisi atas Puncak minyak WO Hot Spot Tengah minyak WO Temperatur kumparan rata-rata (65 deg C pada daya pengenal) Dasar minyak Kumparan sisi bawah Kenaikan temperatur Gambar 2.8. Diagram thermal Kenaikan temperatur dapat diasumsikan dengan diagram thermal sederhana seperti ditunjukkan gambar 7. Gambar ini dapat dipahami karena merupakan diagram penyederhanaan dari distribusi yang lebih rumit. Kenaikkan temperatur top oil yang diukur selama pengujian kenaikkan temperatur berbeda dengan minyak yang meninggalkan kumparan. Minyak pada top oil adalah campuran sebagian dari minyak yang bersirkukasi pada sepanjang kumparan. Tetapi perbedaan ini tidak dipertimbangkan dengan cukup signifikan untuk memvalidasi metode. berikut : Metode ini disederhanakan sebagai asumsi yang gtelah dibuat sebagai

29 28 a. Temperatur minyak bertambah secara linear sesuai kumparan b. Kenaikan temperatur rata-rata minyak adalah sama untuk semua kumparan dari kolom yang sama c. Perbedaan temperatur antara minyak pada puncak kumparan (asumsinya sepadan dengan yang ada di puncak) dan minyak yang berada di dasar kumparan (asumsinya sepadan dengan yang di pendingin) adalah sama untuk semua bagian kumparan. d. Kenaikan temperatur rata-rata dari tembaga pada setiap posisi diatas kumparan meningkat secara linear sejalan dengan kenaikan temperatur minyak yang mempuyai selisih konstan WO antara dua garis lurus ( WO adalah selisih antara kenaikan temperatur rata-rata tahanan dan kenaikan rata-rata minyak). e. Kenaikan temperatur rata-rata puncak kumparan adalah kenaikan temperatur rata-rata minyak ditambah WO. f. Kenaikan temperatur hot spot adalah lebih tinggi dibanding kenaikan temperatur rata-rata puncak kumparan. Untuk menghitung perbedaan antara kedua kenaikan temperatur ini, nilai WO diasumsikan 0,1 untuk sirkulasi minyak secara alami. Sehingga kenaikan temperatur hot spot adalah sepadan dengan kenaiakan temperatur top oil 1,1 x WO Kondisi untuk Nilai Daya tertentu 1. Sirkulasi Minyak Alami Kenaikan temperatur rata-rata kumparan (diukur dengan tahanan) = 65 0 C Kenaikan temperatur top oil ( br ) = 55 0 C

30 29 Kenaikan temperatur rata-rata minyak = 44 0 C Perbedaan antara kenaikan temperatur rata-rata kumparan Dengan kenaikan rata-rata temperatur minyak WO = 21 0 C Kenaikan temperatur hot spot ( cr ) disusun sebagai berikut : cr = b + 1,1 WO (6) = = Sirkulasi minyak paksaan Perbedaan kenaikkan temparatur minyak antara inlet dan outlet akan terjadi, pada umumnya lebih kecil dibanding dengan sirkulasi minyak secara alami. Dengan 65 o C kenaikkan temperatur yang terukur oleh tahanan, kenaikkan temperatur hot spot mungkin tidak melebihi 75 o C. Bagaimanapun juga hal ini diperlukan untuk margin yang sama, yang masih diperbolehkan 13 o C di atas kenaikkan temperatur rata-rata kumparan 65 o C, untuk mencapai kenaikkan temperatur hot spot pada nilai daya tertentu. Pada umumnya kerapatan arus kerja yang digunakan lebih tinggi dibandingkan dengan sirkulasi minyak alami dan lebih ekonomis untuk memperoleh kenaikkan temperatur rata-rata minyak dan nilai yang lebih tinggi dari WO. Oleh karenanya, kenaikkan temperatur top oil dari 40 o C dan kenaikkan temperatur hot spot 78 o C pada nilai daya tertentu telah diasumsikan

31 30 sebagai kondisi yang lebih sederhana. Kenaikan temperatur hot spot ( cr ) disusun sebagai berikut : cr = b + ( cr - b) (7) = = 78 0 C Kondisi untuk Beban Stabil 1. Kenaikan Temperature Top Oil Kenaikan temperatur ini sepadan dengan kenaikan temperatur top oil pada nilai daya yang dikalikan ratio dari total kerugian eksponen x. b = br ( x (8) Keterangan : K = ratio pembebanan d = X = Konstanta x = 0,9 (ONAN dan ONAF) x = 1,0 (OFAF dan OFWF) br = suhu

32 31 Untuk br = 55 0 C untuk ON, dan br = 40 0 C untuk OF, spesifikasi dalam sub bab publikasi IEC.76 (1967) dikarenakan mengikuti tabel tunggal yang diatur untuk digunakan pada kedua jenis pendinginan dengan kesalahan yang tidak lebih dari. Nilai d secara relatif tidak penting pada beban tinggi hanya memberikan secara garis besar tinggi atau rendahnya kenaikan temperatur. Lebih dari itu ini di kompensasi untuk seberapa besar korespondensinya dengan naik atau turunya temperatur minyak pada beban rendah. 2. Kenaikan Temperatur Hot Spot Kenaikan temperatur hot spot untuk beban yang stabil dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : ( (8) ( ( (9) Keterangan : = 78 0 C y = konstanta y = 0,8 (ONAN dan ONAF) y = 0,9 (OFAF dan OFWF) = suhu

33 32 Untuk 55 0 C untuk ON dan = 40 0 C untuk OF 3. Selisih temperatur antara hot spot dengan top oil Untuk selisih temperatur antara hot spot dengan top oil dapat digunakan persamaan berikut : ( (10) Keterangan : = Selisih temperatur antara hot spot dengan top oil ( 0 C) = 78 0 C = 55 0 C K = Ratio pembebanan y = konstanta y = 0,8 (ONAN dan ONAF) y = 0,9 (OFAF dan OFWF) Kondisi untuk Beban yang Berubah 1. Perhitungan Kenaikan Temperatur Top Oil Kenaikan temperatur top oil pada waktu t setelah pemberian beban adalah sangat mendekati untuk kenaikan eksponensial berikut : ( ( ( ( (11)

34 33 Dengan : ( adalah kenaikan temperatur awal minyak. adalah kenaikan temperatur akhir minyak yang telah di stabilkan, berhubungan dengan beban seperti dihitung dalam sub bab sebelumnya. = konstanta waktu minyak dalam jam = 3 (ONAN dan ONAF) = 2 (OFAF dan OFWF) t = waktu dalam jam. 2. Perhitungan Kenaikan Temperatur Hot Spot Kenaikan temperatur hot spot pada waktu tertentu sebelum kondisi distabilkan adalah mendekati perkiraan dengan asumsi bahwa kenaikan temperatur hot spot diatas adalah kenaikan temperatur top oil yang terbentuk dengan seketika. Kenaikan temperatur hot spot pada waktu tertentu sama dengan : (12) Dimana : = Kenaikan temperatur hot spot ( 0 C) = temperatur ambient (suhu lingkungan sekitar)

35 34 = kenaikan temperatur top oil ( 0 C) = Selisih temperatur antara hot spot dengan top oil ( 0 C) 2.6. Penuaan Isolasi Belitan Transformator Hukum Deterioration Umur isolasi dipengaruhi oleh pemburukannya seiring dengan panas dan waktu, dijelaskan dalam hukum arhenius sebagai berikut : D = (13) Keterangan : D = Umur transformator yang diharapkan dan konstan (diperoleh dari pengujian beberapa material isolasi yang tersedia) T = temperatur mutlak dari temperatur hotspot. Untuk level temperatur operasi transformator, Montsinger memberikan persamaan yang lebih sederhana. D = (14) Dengan : v = temperatur hotspot dalam derajat celcius k dan v = material konstan Selama tidak disebutkan kriteria kapan umur isolasi akan berakhir tidak mudah menetapkan pernyataan tetap dalam persamaan 3,8 dan 3,9. Khusus untuk

36 35 dan k adalah valid, khusus untuk p dan belum begitu diketahui. Hal tersebut merupakan alasan utama mengapa fungsi penuaan relatif diperkenalkan. Umur yang diharapkan dinyatakan dalam nilai per unit terhadap nilai umur saat kondisi temperatur Vn dan beban terpasang, dalam kenyataannya malah yang digunakan nilai umur relatif atau disebut juga penuaan thermal rlatif dinyatakan V disebut juga susut umur relatif Perhitungan Laju Penuaan Thermal Relatif Dalam menentukan nilai relatif dari umur pemakaian sebuah transformator dapat menggunakan hubungan Montsinger. Hubungan Monsinger sekarang telah digunakan untuk memperoleh nilai relatif dari umur pemakaian pada temperatur, dibandingkan dengan nilai normal dari nilai normal dari umur pemakaian pada temperatur. V = (15) = ( Persamaan diatas bila diubah kedalam bentuk Log10 akan menjadi : V = (16) Keterangan V = nilai relatif dari umur pemakaian = 98 0 C menurut publikasi IEC 76 (1967

37 Perhitungan Pengurangan umur transformator Besarnya susut umur pada transformator karena pengaruh penurunan isolasi belitan saja tanpa memperhitungkan pengaruh yang lain dapat dihitung sebagai berikut : Dimana : (17) L = Susust Umur (P.u) h = Konstanta = 1 T = Waktu Vodd, Veven = Laju penuaan thermal relatif. Vodd untuk nilai V ganjil, Veven untuk nilai V genap Perhitungan Perkiraan Sisa Umur Transformator Untuk menghitung perkiraan sisa umur transformator daya dapat dihutung dengan cara sebagai berikut : ( ( ( (18)

38 37

39 37 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Metode Penelitian Metode penelitian yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini menjelaskan mengenai proses pengambilan data sampai tahap perhitungan dan pembahasan. 3.2.Jenis Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan metode deskriptif analisis, yaitu suatu metode penelitian yang dilakukan dilakukan dengan cara mengumpulkan data secara langsung dan menganalisanya serta mengambil suatu kesimpulan yang dapat digunakan sebagai proses dasar untuk menentukan penyusutan umur transformator daya akibat pembebaban. Data-data yang dikumpulkan berdasarkan pada data-data teknis transformator daya yang ada dilapangan Objek Penelitian Objek penelitian untuk bahan penelitian ini adalah transformator daya jenis pendingin minyak dengan kapasitas 30 MVA pada jaringan 150 KV/6,3 KV pada Gardu Induk PT. Semen Padang Langkah Penelitian Berdasarkan studi kasus yang dihadapi, maka pada tugas akhir ini akan membahas tentang pengaruh pembebanan terhadap susut umur transformator daya.

40 38 Dalam prosedur pengambilan data yang dilakukan untuk mendapatkan data-data yang lengkap harus melalui beberapa tahapan, yaitu : Studi Literatur Tahapan ini mempelajari teori-teori dasar yang menunjang, yaitu tentang transformator daya, pengukuran beban listrik, sistem tenaga listrik dan pembebanan transformator daya yang meliputi klasifikasi beban Pengumpulan Data Materi Pada tahapan pengumpulan data, penulis akan terjun langsung ke lokasi untuk mengambil data-data yang dibutuhkan. Melakukan pengukuran beban pada trafo daya dan mengumpulkan data-data pendukung dari pihak Gardu Induk PT. Semen Padang Teknik Pengambilan Data Data yang diambil untuk penelitian tersebut terdiri dari data-data teknis sebagai berikut : 1. Beban transformator daya 2. Temperatur transformator daya 3. Data spesifikasi transformator daya Cara pengambilan data dilakukan dengan studi dokumentasi dan teknik wawancara Studi Dokumentasi Yaitu berupa pengambilan data-data yang berhubungan dengan penelitian seperti pengukuran beban transformator daya, spesifikasi transformator daya dan

41 39 data lainnya yang terdapat di Gardu Induk PT. Semen Padang baik dalam bentuk file atau dokumentasi yang berhubungan dengan bahan yang akan dianalisis Teknik Wawancara Yaitu berupa data yang penulis peroleh berdasarkan dari keterangan dari karyawan pada Gardu Induk PT. Semen Padang. Berikut data yang yang penulis peroleh selama penelitian : 1. Data Transformator Daya Transformator daya yang akan dianalisa adalah transformator daya yang terdapat di gardu induk PT. Semen Padang. Pengukuran dilakukan pada transformator 1 dengan daya nominal sebesal 30 MVA dan pada pengukuran di bulan agustus tahun 2016 ini beban transformator daya dalam keadaan tidak seimbang. Tabel 3.1 Data Transformator Daya Gardu Induk PT. Semen Padang Serial Number P 030 LD 653 Merk Unindo Daya Nominal (MVA) 30 Banyak fasa 3 Frekuensi (Hz) 50 Tegangan Nominal Primer (KV) 150 Tegangan Nominal Sekunder (KV) 6,3 Tegangan Tap (KV) 150 ; 8 x 1,25 %, step 1,25 %, 17 Tap

42 40 Sistem Pendinginan Tipe Tap Changer Koneksi Kumparan Kenaikan Suhu Minyak Kenaikan Suhu Kumparan Merk/Type Minyak ONAN On Load Tap Changer Ynd C 55 0 C Nynas, Nitro Libra Tahun Pembuatan 2011 Rugi-rugi Tembaga (KW) 138 Rugi Beban Nol (KW) Data pengukuran beban Tabel 3.2. Hasil pengukuran beban transformator daya 1 (TR1) tanggal 27 agustus 2016 Jam Beban Tegangan Primer Arus (A) Tegangan Trafo (MW) VAB VBC VCA R S T sekunder , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,24

43 , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,35 Untuk tegangan Primer pada phasa A, alat ukur CVT (current voltage transformator) mengalami kerusakan sehingga tidak dapat melakukan pengukuran secara benar. 2. Data pengukuran suhu Tabel 3.3. Data pengukuran suhu transformator daya pada tanggal 27 agustus 2016 Jam Suhu Kumparan ( 0 C) Suhu Minyak ( 0 C) , , , ,2 Suhu lingkungan Ѳa ( 0 C)

44 , , , , , , , , , , , , , , , , , , Teknik Pemecahan Masalah Dalam tugas akhir ini pemecahan masalah yang akan dilakukan yaitu dengan cara menganalisis permasalahan yang terjadi, yaitu pengaruh temperatur dari transformator dan suhu lingkungan serta pengaruh pembebanan terhadap susut umur transformator daya dengan cara melakukan perhitungan terhadap susut umur transformator dan perkiraan masa umur pakai transformator daya berdasarkan data-data teknis yang diperoleh. Perhitungan yang dilakukan

45 43 berdasarkan pada landasan teori dan referensi yang mendukung sesuai dengan permasalahan yang terjadi Analisis Perhitungan Perhitungan yang dilakukan untuk mengetahui susut umur transformator daya adalah sebagai berikut : Dimana : L = Susust Umur h = Konstanta = 1 T = Waktu Vodd, Veven = Laju penuaan thermal relatif. Vodd untuk nilai V ganjil,veven untuk nilai V genap Penarikan Kesimpulan Penarikan kesimpulan diperoleh dari hasil analisa data dan perhitungan sehingga dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa hasil tersebut dapat diterima atau tidak secara teoritis dengan memberikan alasan yang kuat sesuai isi dari permasalahan yang dihadapi dan merupakan hasil yang dapat dipertanggung jawabkan.

46 Tahapan Metodologi Penelitian Mulai Input : Pengukuran Beban Trafo Daya, Pengukuran suhu minyak trafo, suhu kumparan trafo dan suhu lingkungan Menghitung Presentase Beban Trafo Daya Menghitung Nilai Susut Trafo daya Hasil Analisa dan Pembahasan susut umur transformator Kesimpulan Analisa Gambar 3.1. Flowchart Perhitungan Susut Umur Transformator

47 48 BAB IV ANALISIS DAN PERHITUNGAN 4.1. Data Pembebanan Transformator Daya Berdasarkan tabel 3.1, diperoleh data pembebanan transformator daya sebagai berikut : Tabel 4.1. Data pembebanan transformator daya Daya terpasang (MW) Daya Terpakai (MW) Presentase Pembebanan (%) 28 14,85 53,03 Untuk daya terpasang digunakan persamaan : Daya nominal X cos = 30 MVA x 0,94 = 28 MW Untuk daya terpakai digunakan persamaan : Pada transformator daya pada gardu induk PT. Semen Padang, menggunakan transformator dengan jenis pendingin yang digunakan yaitu type ONAN. Jenis pendingin dapat ditentukan dengan memenuhi satu keadaan atau lebih, yaitu :

48 49 1. Jika temperatur top oil kurang dari atau sama dengan 64 0 C maka jenis pendinginnya adalah ONAN. 2. Jika temperatur top oil lebih dari 64 maka jenis pendinginnya adalah OFAF, bila temperaturnya masih diatas 50 pendinginannya masih OFAF. 3. Jika kurang dari 50 pendinginannya berubah menjadi ONAN 4.2. Perhitungan Transformator Daya Ratio Pembebanan Dengan persentase pembebanan sebesar 53,03 % untuk menentukan rasio pembebanan bisa digunakan persamaan 4 sebagai berikut : K = K = K = 0,53 Maka rasio yang didapat adalah sebesar 0, Kenaikan Temperatur Stabil Top Oil Untuk menentukan temperatur stabil top oil dapat digunakan persamaan 8 sebagai berikut : Untuk d = d = = 6,27

49 50 maka, b = br ( x b = ( 0,9 b = ( 0,9 b = ( 0,9 b = 55 (0,37) 0,9 b = 55 (0,40) b = 22 0 C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil kenaikan temperatur stabil top oil adalah sebesar 22 0 C Kenaikan Temperatur Top Oil untuk Beban yang Berubah Untuk menentukan temperature top oil dapat digunakan persamaan 11 sebagai berikut : = 50 + (-28) (0,281) = 50 + (-7,868)

50 51 = 42,132 0 C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil kenaikan temperatur top oil adalah sebesar 42,132 0 C Selisih Temperatur antara Hot spot dengan Top Oil Untuk menentukan selisih tempertur antara hot spot dengan top oil dapat digunakan persamaan 10 sebagai berikut : 0 C Dari hasil perhitungan diatas maka diperoleh selisih tempertur antara hot spot dengan top oil adalah 0 C Temperatur Hot Spot Untuk menentukan temperatur hot spot dapat digunakan persamaan sebagai berikut : Untuk disini, diperoleh dari suhu ambient (suhu lingkungan) yang merupakan suhu maksimum selama 24 jam yang terdapat pada tabel 3.3.

51 52 = 34,7 Sehingga : + 42, C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil temperatur hot spot adalah sebesar 0 C Laju Penuaan Thermal Relatif Untuk menentukan laju penuaan thermal relatif dapat digunakan persamaan 16 sebagai berikut : V = V = V = 10 (-12,842)/19,93 V = 10-0,644 V = 0,226 Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil laju penuaan thermal relatif adalah sebesar 0,226.

52 Pengurangan Umur Untuk menghitung susut umur transformator pada daya 30 MVA karena pengaruh penurunan isolasi belitan saja tanpa memperhitungkan pengaruh yang lain dalam keadaan pembebanan tidak stabil, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 17, Berdasarkan perhitungan pada tabel 4.2 yaitu sebagai berikut : {0, (2,85) + 2 (2,718) + 0,273} {0, ,4 + 5,436+ 0,273} { 17,231} Dari perhitungan diatas didapatkan hasil susut umur transformator sebesar

53 Perkiraan umur transformator daya Untuk menentukan perkiraan umur transformator daya dengan beban yang tidak stabil dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 18 sebagai berikut : Karena rata-rata pemakaian / pembebanan transformator tidak sampai 100 % hanya 53%, maka umur transformator dapat lebih panjang dibandingkan umur dasarnya. Umur dasar adalah patokan umur transformator jika dipakai terus menerus selama 24 jam dengan rata-rata pembebanan sebesar 53,03 %. Adapun untuk nilai dari umur dasar selama 20,55 tahun menggunakan standart IEEE tahun Hasil perkiraan umur transformator diatas hanya berasal dari pengaruh penurunan kemampuan isolasi akibat pemanasan dari pembebanan dan jenis pendingin yang digunakan, belum memperhitungkan pengaruh lain yang dapat mengakibatkan penambahan laju penyusutan umur transformator daya.

54 Data Pembanding Adapun untuk pembanding dari susut umur transformator berdasarkan data real dilapangan, praktikan menggunakan data pembebanan sebesar 110 %, 100 % dan 90 % pembebanan 110 % 1. Ratio Pembebanan Dengan persentase pembebanan sebesar 110 % untuk menentukan rasio pembebanan bisa digunakan persamaan 4 sebagai berikut : K = K = K = 1,1 Maka rasio yang didapat adalah sebesar 1,1. 2. Kenaikan Temperatur Stabil Top Oil Untuk menentukan temperatur stabil top oil dapat digunakan persamaan 8 sebagai berikut : Untuk d = d = = 6,27

55 56 maka, b = br ( x b = ( 0,9 b = ( 0,9 b = ( 0,9 b = 55 (1,21) 0,9 b = 55 (1,187) b = 65,293 0 C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil kenaikan temperatur stabil top oil adalah sebesar 65,293 0 C 3. Kenaikan Temperatur Top Oil untuk Beban yang Berubah Untuk menentukan temperature top oil dapat digunakan persamaan 11 sebagai berikut : = 50 + (15,293) (0,281) = 50 + (4,297)

56 57 = 54,297 0 C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil kenaikan temperatur top oil adalah sebesar 54,297 0 C. 4. Selisih Temperatur antara Hot spot dengan Top Oil Untuk menentukan selisih tempertur antara hot spot dengan top oil dapat digunakan persamaan 10 sebagai berikut : 0 C Dari hasil perhitungan diatas maka diperoleh selisih tempertur antara hot spot dengan top oil adalah 0 C 5. Temperatur Hot Spot Untuk menentukan temperatur hot spot dapat digunakan persamaan sebagai berikut : Untuk disini, diperoleh dari suhu ambient (suhu lingkungan) yang merupakan suhu maksimum selama 24 jam yang terdapat pada tabel 3.3.

57 58 = 34,7 Sehingga : + 54, C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil temperatur hot spot adalah sebesar 0 C. 6. Laju Penuaan Thermal Relatif Untuk menentukan laju penuaan thermal relatif dapat digunakan persamaan 16 sebagai berikut : V = V = V = 10 (17,785)/19,93 V = 10 0,89 V = 7,762 Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil laju penuaan thermal relatif adalah sebesar 7,762.

58 59 7. Pengurangan Umur Untuk menghitung susut umur transformator pada daya 30 MVA karena pengaruh penurunan isolasi belitan saja tanpa memperhitungkan pengaruh yang lain dalam keadaan pembebanan seimbang, karena bebannya konstan maka besarnya laju penuaan relatif (V) tiap jam perharinya sama. dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 17 sebagai berikut : { 4 (93,144) + 2 (93,144) } { } { 566,626}

59 60 8. Perkiraan umur transformator daya Untuk menentukan perkiraan umur transformator daya dengan beban yang tidak stabil dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 18 sebagai berikut : pembebanan 100 % 1. Ratio Pembebanan Dengan persentase pembebanan sebesar 100 % untuk menentukan rasio pembebanan bisa digunakan persamaan 4 sebagai berikut : K = K = K = 1 Maka rasio yang didapat adalah sebesar 1.

60 61 2. Kenaikan Temperatur Stabil Top Oil Untuk menentukan temperatur stabil top oil dapat digunakan persamaan 8 sebagai berikut : Untuk d = d = = 6,27 maka, b = br ( x b = ( 0,9 b = ( 0,9 b = ( 0,9 b = 55 (1) 0,9 b = 55 (1) b = 55 0 C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil kenaikan temperatur stabil top oil adalah sebesar 55 0 C

61 62 3. Kenaikan Temperatur Top Oil untuk Beban yang Berubah Untuk menentukan temperature top oil dapat digunakan persamaan 11 sebagai berikut : = 50 + (5) (0,281) = 50 + (1,405) = 51,405 0 C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil kenaikan temperatur top oil adalah sebesar 51,405 0 C. 4. Selisih Temperatur antara Hot spot dengan Top Oil Untuk menentukan selisih tempertur antara hot spot dengan top oil dapat digunakan persamaan 10 sebagai berikut : 0 C

62 63 Dari hasil perhitungan diatas maka diperoleh selisih tempertur antara hot spot dengan top oil adalah 0 C 5. Temperatur Hot Spot Untuk menentukan temperatur hot spot dapat digunakan persamaan sebagai berikut : Untuk disini, diperoleh dari suhu ambient (suhu lingkungan) yang merupakan suhu maksimum selama 24 jam yang terdapat pada tabel 3.3. = 34,7 Sehingga : + 51, C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil temperatur hot spot adalah sebesar 0 C. 6. Laju Penuaan Thermal Relatif Untuk menentukan laju penuaan thermal relatif dapat digunakan persamaan 16 sebagai berikut : V = V =

63 64 V = 10 (11,105)/19,93 V = 10 0,55 V = 3,548 Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil laju penuaan thermal relatif adalah sebesar 3, Pengurangan Umur Untuk menghitung susut umur transformator pada daya 30 MVA karena pengaruh penurunan isolasi belitan saja tanpa memperhitungkan pengaruh yang lain dalam keadaan pembebanan seimbang, karena bebannya konstan maka besarnya laju penuaan relatif (V) tiap jam perharinya sama. dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 17 sebagai berikut :

64 65 { 4 (42,576) + 2 (42,576) } { } { 259,004} 8. Perkiraan umur transformator daya Untuk menentukan perkiraan umur transformator daya dengan beban yang tidak stabil dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 18 sebagai berikut : pembebanan 90 % 1. Ratio Pembebanan Dengan persentase pembebanan sebesar 90 % untuk menentukan rasio pembebanan bisa digunakan persamaan 4 sebagai berikut : K =

65 66 K = K = 0,9 Maka rasio yang didapat adalah sebesar 0,9 2. Kenaikan Temperatur Stabil Top Oil Untuk menentukan temperatur stabil top oil dapat digunakan persamaan 8 sebagai berikut : Untuk d = d = = 6,27 maka, b = br ( x b = ( 0,9 b = ( 0,9 b = ( 0,9 b = 55 (0,83) 0,9 b = 55 (0,84)

66 67 b = 46,2 0 C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil kenaikan temperatur stabil top oil adalah sebesar 46,2 0 C 3. Kenaikan Temperatur Top Oil untuk Beban yang Berubah Untuk menentukan temperature top oil dapat digunakan persamaan 11 sebagai berikut : = 50 + (-3,8) (0,281) = 50 + (- 1,067) = 48,993 0 C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil kenaikan temperatur top oil adalah sebesar 48,993 0 C. 4. Selisih Temperatur antara Hot spot dengan Top Oil Untuk menentukan selisih tempertur antara hot spot dengan top oil dapat digunakan persamaan 10 sebagai berikut :

67 68 0 C Dari hasil perhitungan diatas maka diperoleh selisih tempertur antara hot spot dengan top oil adalah 0 C 5. Temperatur Hot Spot Untuk menentukan temperatur hot spot dapat digunakan persamaan sebagai berikut : Untuk disini, diperoleh dari suhu ambient (suhu lingkungan) yang merupakan suhu maksimum selama 24 jam yang terdapat pada tabel 3.3. = 34,7 Sehingga : + 48, C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil temperatur hot spot adalah sebesar 0 C.

68 69 6. Laju Penuaan Thermal Relatif Untuk menentukan laju penuaan thermal relatif dapat digunakan persamaan 16 sebagai berikut : V = V = V = 10 (5,123)/19,93 V = 10 0,257 V = 1,807 Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil laju penuaan thermal relatif adalah sebesar 1, Pengurangan Umur Untuk menghitung susut umur transformator pada daya 30 MVA karena pengaruh penurunan isolasi belitan saja tanpa memperhitungkan pengaruh yang lain dalam keadaan pembebanan seimbang, karena bebannya konstan maka besarnya laju penuaan relatif (V) tiap jam perharinya sama. dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 17 sebagai berikut :

69 70 { 4 (21,684) + 2 (21,684) } { } { 131,911} 8. Perkiraan umur transformator daya Untuk menentukan perkiraan umur transformator daya dengan beban yang tidak stabil dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 18 sebagai berikut :

70 pembebanan 80 % 1. Ratio Pembebanan Dengan persentase pembebanan sebesar 80 % untuk menentukan rasio pembebanan bisa digunakan persamaan 4 sebagai berikut : K = K = K = 0,8 Maka rasio yang didapat adalah sebesar 0,8 2. Kenaikan Temperatur Stabil Top Oil Untuk menentukan temperatur stabil top oil dapat digunakan persamaan 8 sebagai berikut : Untuk d = d = = 6,27 maka, b = br ( x

71 72 b = ( 0,9 b = ( 0,9 b = ( 0,9 b = 55 (0,551) 0,9 b = 55 (0,584) b = 32, C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil kenaikan temperatur stabil top oil adalah sebesar 32, C 3. Kenaikan Temperatur Top Oil untuk Beban yang Berubah Untuk menentukan temperature top oil dapat digunakan persamaan 11 sebagai berikut : = 50 + (-17,8339) (0,281) = 50 + (- 5,011) = 44,989 0 C

72 73 Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil kenaikan temperatur top oil adalah sebesar 44,989 0 C. 4. Selisih Temperatur antara Hot spot dengan Top Oil Untuk menentukan selisih tempertur antara hot spot dengan top oil dapat digunakan persamaan 10 sebagai berikut : 0 C Dari hasil perhitungan diatas maka diperoleh selisih tempertur antara hot spot dengan top oil adalah 0 C 5. Temperatur Hot Spot Untuk menentukan temperatur hot spot dapat digunakan persamaan sebagai berikut : Untuk disini, diperoleh dari suhu ambient (suhu lingkungan) yang merupakan suhu maksimum selama 24 jam yang terdapat pada tabel 3.3. = 34,7

73 74 Sehingga : + 44, C Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil temperatur hot spot adalah sebesar 0 C. 6. Laju Penuaan Thermal Relatif Untuk menentukan laju penuaan thermal relatif dapat digunakan persamaan 16 sebagai berikut : V = V = V = 10 (-2,217)/19,93 V = 10 0,111 V = 1,291 Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan hasil laju penuaan thermal relatif adalah sebesar 1, Pengurangan Umur Untuk menghitung susut umur transformator pada daya 30 MVA karena pengaruh penurunan isolasi belitan saja tanpa memperhitungkan pengaruh yang

74 75 lain dalam keadaan pembebanan seimbang, karena bebannya konstan maka besarnya laju penuaan relatif (V) tiap jam perharinya sama. dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 17 sebagai berikut : { 4 (15,492) + 2 (15,492) } { } { 94,243} 8. Perkiraan umur transformator daya Untuk menentukan perkiraan umur transformator daya dengan beban yang tidak stabil dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 18 sebagai berikut :

75 Pembahasan Berikut tabel hasil perhitungan pembebanan 110 %, 100 %, 90 %, 80 % dan data real lapangan 53,03 % : Tabel 4.3. Perhitungan variasi pembebanan No Persentase Pembebanan (%) K V L Sisa Umur (tahun) 1 55,03 % 0,55 0,226 0,239 60, % 0,8 1,291 1,308 11, % 0,9 1,807 1,83 8, % 1 3,548 3,597 4, % 1,1 7,762 7,87 1,975 Keterangan : K = ratio pembebanan V = Laju penuaan thermal relatif L = perkiraan susut umur transformator daya

76 77 Jika diubah dalam bentuk grafik, maka diperoleh hasil sebagai berikut : Ratio Pembebanan Laju Penuaan Thermal Relatif Susut Umur Trafo Sisa Umur Gambar 4.1. Grafik perhitungan variasi pembebanan Dari hasil perhitungan-perhitungan diatas dapat diketahui bahwa pembebanan yang lebih kecil dari daya terpasang akan mengakibatkan nilai laju penuaan thermal yang rendah, dan memperkecil susut umur transformator, sedangkan pembebanan yang semakin besar juga akan memperbesar nilai laju penuaan thermal akibatnya akan memperbesar pula susut umur transformator. Pengaruh suhu sekitar atau ambient terhadap susut umur transformator sangat berpengaruh, karena pada umunya suhu sekitar untuk transformator berkisar 20 sampai 38 (IEC 354). Temperatur sekitar atau ambient menentukan perubahan temperatur hot spot. Semakin besar temperatur sekitar maka semakin besar temperatur hot spot, begitu pula sebaliknya. Batasan suhu dan umur transformator menurut standart IEEE, tahun 1999 adalah sebagai berikut :

77 78 Tabel 4.4. Batasan suhu dan umur transformator menurut IEEE tahun 1999 Variabel Suhu ( ) Keterangan Kenaikan suhu belitan rata-rata 65 Diatas suhu lingkungan Kenaikan suhu titik panas 98 Diatas suhu lingkungan Kenaikan suhu minyak rata-rata ( ) 65 Diatas suhu lingkungan Batas suhu titik panas maksimum ( 110 Absolut Rata-rata umur transformator normal 20,55 tahun Berdasarkan hasil perhitungan diatas baik pada yang terlampir pada tabel 4.2. yang merupakan data real lapangan maupun perhitungan variasi pembebanan untuk data pembanding diperoleh hasil sebagai berikut : 1. Berdasarkan data real lapangan.pada pembebanan tidak stabil, saat ratio pembebanan (K) sama dengan 0,372 0,578 diperoleh kenaikan suhu minyak atas ( ) sebesar 40,38 43,136. Nilai tersebut tidak melebihi batas suhu yang diizinkan yaitu sebesar 65. sedangkan untuk suhu titik panas ( yang diperoleh yaitu sebesar 79,807 87,456. Nilai tersebut juga belum melebihi batas kenaikan suhu titik panas ( yaitu sebesar Pada pembebanan 110 % diperoleh ratio pembebanan (K) = 1,1 dengan minyak atas ( ) sebesar 54,297. Nilai tersebut tidak melebihi batas suhu yang diizinkan yaitu sebesar 65. sedangkan untuk suhu titik panas ( yang diperoleh yaitu sebesar 115,785. Nilai tersebut sudah melebihi batas maksimum kenaikan suhu titik panas ( yaitu sebesar 110

78 79 3. Pada pembebanan 100 % diperoleh ratio pembebanan (K) = 1 dengan minyak atas ( ) sebesar 51,405. Nilai tersebut tidak melebihi batas suhu yang diizinkan yaitu sebesar 65. sedangkan untuk suhu titik panas ( yang diperoleh yaitu sebesar. Nilai tersebut belum melebihi batas maksimum kenaikan suhu titik panas ( yaitu sebesar Pada pembebanan 90 % diperoleh ratio pembebanan (K) = 0,9 dengan minyak atas ( ) sebesar 48,993. Nilai tersebut tidak melebihi batas suhu yang diizinkan yaitu sebesar 65. sedangkan untuk suhu titik panas ( yang diperoleh yaitu sebesar. Nilai tersebut belum melebihi batas maksimum kenaikan suhu titik panas ( yaitu sebesar Pada pembebanan 80 % diperoleh ratio pembebanan (K) = 0,8 dengan minyak atas ( ) sebesar 44,989. Nilai tersebut tidak melebihi batas suhu yang diizinkan yaitu sebesar 65. sedangkan untuk suhu titik panas ( yang diperoleh yaitu sebesar. Nilai tersebut juga belum melebihi batas kenaikan suhu titik panas ( yaitu sebesar Berdasarkan penjelasan diatas dapat dinyatakan bahwa transformator daya khususnya transformator 1 pada gardu induk PT. Semen padang dalam kondisi layak pakai dengan sisa umur yaitu sebesar pada beban tidak stabil dengan rata-rata pembebanan 53,03 %. 7. Pada pembebanan 110 % suhu titik panasnya sudah melebihi suhu maksimum sehingga menyebabkan nilai susut umur yang tinggi dengan sisa umur 1,975 tahun

79 80 8. Pada pembebanan 100 %, 90 % dan 80 %, suhu titik panasnya belum melebihi suhu maksimum, dengan urutan sisa umur yaitu sebesar 4,232, 8,48 dan 11,8 tahun.

80 81 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan 1. Susut umur transformator dipengaruhi oleh isolasi belitan dan minyak transformator yang diakibatkan oleh pembebanan transformator dan juga suhu lingkungan sekitar. 2. Pada pembebanan tidak stabil, saat ratio pembebanan (K) sama dengan 0,372 0,578 diperoleh kenaikan suhu minyak atas ( ) sebesar 40,38 43,136. Sedangkan untuk suhu titik panas ( yang diperoleh yaitu sebesar 79,807 87, Pada pembebanan 110 % diperoleh ratio pembebanan (K) = 1,1 dengan minyak atas ( ) sebesar 54,297.. sedangkan untuk suhu titik panas ( yang diperoleh yaitu sebesar 115, Pada pembebanan 100 % diperoleh ratio pembebanan (K) = 1 dengan minyak atas ( ) sebesar 51,405. sedangkan untuk suhu titik panas ( yang diperoleh yaitu sebesar. 5. Pada pembebanan 90 % diperoleh ratio pembebanan (K) = 0,9 dengan minyak atas ( ) sebesar 48,993. sedangkan untuk suhu titik panas ( yang diperoleh yaitu sebesar.

81 82 6. Pada pembebanan 80 % diperoleh ratio pembebanan (K) = 0,8 dengan minyak atas ( ) sebesar 44,989. Nilai tersebut tidak melebihi batas suhu yang diizinkan yaitu sebesar 65. sedangkan untuk suhu titik panas ( yang diperoleh yaitu sebesar. Nilai tersebut juga belum melebihi batas kenaikan suhu titik panas ( yaitu sebesar untuk nilai pembebanan 53,03 %, 100 %, 90 % dan 80 %, nilainya tidak melebihi batas suhu suhu minyak atas ( ) yang diizinkan yaitu sebesar 65 dan untuk kenaikan suhu titik panas ( juga belum melebihi batas maksimum yaitu sebesar 110. Tetapi pada pembebanan 110 % untuk kenaikan suhu titik panas ( sudah melebihi batas maksimum 8. Semakin tinggi pembebanan maka semakin besar nilai susut umur dari transformator tersebut. Transformator dapat dikatakan masih layak pakai jika tidak dibebani diatas beban nominalnya. 9. Berdasarkan penjelasan diatas dapat dinyatakan bahwa transformator daya khususnya transformator 1 pada gardu induk PT. Semen padang dalam kondisi layak pakai dengan sisa umur yaitu sebesar pada beban tidak stabil dengan rata-rata pembebanan sebesar 53,03 %

82 Saran Beberapa saran yang dapat diberikan untuk pembahasan susut umur transformator daya selanjutnya yaitu sebagai berikut : 1. Agar penelitian dilakukan di daerah yang transformatornya dibebani dengan beban lebih besar dari daya pengenalnya. 2. Untuk memperpanjang umur transformator maka juga diperlukan pemeliharaan, baik pemeliharaan tingkat mingguan, bulanan atau tahunan.

83 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Transformator daya...5 Gambar 2.2. Bushing...9 Gambar 2.3. Konservator minyak trafo...10 Gambar 2.4. Tap changer...14 Gambar 2.5. Silicagel...16 Gambar 2.6. Thermometer...17 Gambar 2.7. Potongan melintang transformator terendam minyak...25 Gambar 2.8. Diagram thermal...27 Gambar 3.1. Flowchart Perhitungan Susut Umur Transformator...36 ix

84 ix

85 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Transformator daya...5 Gambar 2.2. Bushing...9 Gambar 2.3. Konservator minyak trafo...10 Gambar 2.4. Tap changer...14 Gambar 2.5. Silicagel...16 Gambar 2.6. Thermometer...17 Gambar 2.7. Potongan melintang transformator terendam minyak...25 Gambar 2.8. Diagram thermal...27 Gambar 3.1. Flowchart Perhitungan Susut Umur Transformator...36 ix

86 ix

87 DAFTAR ISI ABSTRAK...i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI...iv DAFTAR TABEL...viii DAFTAR GAMBAR...ix BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Sistematika Penulisan...3 BAB II TEORI DASAR 2.1. Transformator Daya Bagian Bagian Transformator Daya Peralatan Utama Peralatan Bantu Prinsip Kerja Transformator Daya Pengaruh Pembebanan Pada Transformator Kenaikan Beban Kenaikan Suhu Penuaan Isolasi...22 viii

88 2.5. Penentuan Kenaikan Temperatur Pengasumsian Dengan Diagram Thermal Kondisi Untuk Nilai Daya Tertentu Kondisi Untuk Beban Stabil Kondisi Untuk Beban Yang Berubah Penuaan Isolasi Belitan Transformator Hukum Deterioration Perhitungan Laju Penuaan Thermal Relatif Perhitungan Pengurangan Umur Transformator Perhitungan Perkiraan Sisa Umur Transformator...36 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Metode Penelitian Jenis Penelitian Objek Penelitian Langkah Penelitian Studi Literatur Pengumpulan Data Materi Teknik Pengambilan Data Studi Dokumentasi Teknik Wawancara Teknik Pemecahan Masalah Analisis Perhitungan...44 viii

89 3.8. Penarikan Kesimpulan...44 BAB IV ANALISIS DAN PERHITUNGAN 4.1. Data Pembebanan Transformator Daya Perhitungan Transformator Daya Ratio Pembebanan Kenaikan Temperatur Stabil Top Oil Kenaikan Temperatur Top Oil Untuk Beban Yang Berubah Selisih Temperatur Antara Hot Spot dengan Top Oil Temperatur Hot Spot Laju Penuaan Thermal Relatif Pengurangan Umur Perkiraan Umur Transformator Daya Data Pembanding Pembebanan 110 % Pembebanan 100 % Pembebanan 90 % Pembebanan 80 % Pembahasan...76 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan Saran...82 DAFTAR PUSTAKA...83 viii

90 LAMPIRAN 1 LAMPIRAN 2 viii

91 DAFTAR PUSTAKA [1] IEC, Loading Guide For Oil Immersed Transformer, IEC Publication, [2] IEEE Guide for Protective Relay Applications topower Transformers, IEEE Standard C57.91,Institute of Electrical and Electronic Engineers, NewYork NY, [3] IEEE Recommended Practice For Performing Temperature Rise Test on Oil- Immersed Power Transformers at Load Beyond Nameplate Ratings,Institute of Electrical and Electronic Engineers, NewYork NY, 2002 [4] PLN, Pedoman Pembebanan Transformator Terendam Minyak, SPLN 17, [5] PLN, Spesifikasi Transformator Tegangan Tinggi, SPLN 61, [6] Rijono, Yon Dasar Teknik Tenaga Listrik. Yogyakarta [7]Sigid, Purnama, Analisa Pengaruh Pembebanan terhadap Susut Umur TransformatorTenaga,Semarang.( -content/uploads/2012/05/l2f306046_mta.pdf. [8]Term Of Reference (TOR) Transformator 30 MVA 150/6,3 KV For GI. PT. Semen Padang, Departement Perencanaan Teknik Pabrik Biro Tenaga & Bengkel, Padang, [9] Tobing, B.L., Peralatan Tegangan Tinggi, Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama, [10] Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, ITB, Bandung, 1991.

92 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Type Pendingin Pada Transformator...13 Tabel 3.1. Data Transformator Daya Gardu Induk PT. Semen Padang...40 Tabel 3.2. Hasil pengukuran beban transformator daya 1 (TR1) tanggal 27 agustus Tabel 3.3. Data pengukuran suhu transformator daya pada tanggal 27 agustus Tabel 4.1. Tabel 4.1. Data pembebanan transformator daya...45 Tabel 4.2. Perhitungan-Perhitungan Pada Beban tidak Stabil...50 Tabel 4.3. Perhitungan Variasi Pembebanan...76 Tabel 4.4. Batasan suhu dan umur transformator menurut IEEE tahun viii

93 HALAMAN PENGESAHAN Tugas Akhir yang berjudul Perhitungan Susut Umur Transformator Daya 30 MVA Akibat Pembebanan Pada Gardu Induk PT. Semen Padang telah disidangkan atau dipertanggungjawabkan di depan tim penguji sebagai berikut pada hari Rabu 28 September 2016 di Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang. No. Nama Jabatan Tanda Tangan 1. Nasrul Harun, ST.,M.Kom Ketua (...) Nip Effendi Muchtar, ST.,MT Sekretaris (...) Nip Surfa Yondri, ST.,S.ST,M.Kom Anggota (...) Nip Firmansyah, ST. MT Anggota (...) Nip Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Elektro Ketua Program Studi Teknik Listrik AFRIZAL YUHANEF, ST. M. Kom Nip HERISAJANI, ST., M. Kom Nip

94 PERHITUNGAN SUSUT UMUR TRANSFORMATOR DAYA 30 MVA AKIBAT PEMBEBANAN PADA GARDU INDUK PT. SEMEN PADANG TUGAS AKHIR Oleh: NIA SYAHPUTRI MARANTIKA BP : Pembimbing I Pembimbing II, Firmansyah ST.,MT NIP Berlianti ST.,MT NIP

95 Tabel 4.2. perhitungan-perhitungan pada beban tidak stabil waktu Beban trafo (MW) Persentase pembebanan (%) K ( 0 C) ( 0 C) ( 0 C) ( 0 C) V L ,434 37,26 0,372 15,79 40,38 4,727 79,807 0, ,505 37,51 0,375 16,24 40,514 4,788 79,941 0, ,512 55,4 0,554 24,11 42,725 8,940 86,365 0, ,523 55,43 0,554 24,11 42,725 8,940 86,365 0, ,307 54,66 0,546 23,56 42,571 8,734 86,005 0, ,693 56,04 0,56 24,11 42,725 9,095 86,52 0, ,142 50,5 0,505 21, ,708 84,47 0, ,656 55,91 0,559 24,49 42,832 9,069 86,601 0, ,574 55,62 0,556 24,32 42,784 8,991 86,475 0, ,602 55,72 0,557 24,38 42,8 9,017 86,517 0, ,632 55,82 0,558 24,43 42,815 9,043 86,558 0, ,448 55,17 0,551 24,11 42,725 8,862 86,287 0, ,649 55,88 0,558 24,43 42,815 9,043 86,558 0, ,194 57,83 0,578 25,46 43,105 9,567 87,372 0, ,263 58,08 0,58 25,57 43,136 9,620 87,456 0, ,963 39,15 0,391 16,92 40,705 5,119 80,524 0,132 0,239 50

96 ,360 47,71 0,477 20,27 41,646 7,036 83,382 0, , ,57 25,03 42,984 9,356 87,04 0, ,057 57, ,2 43,032 9,435 87,167 0, ,057 57,34 0,573 25,2 43,032 9,435 87,167 0, ,736 56,2 0,562 24,16 42,739 9,147 86,586 0, ,036 57,27 0,572 25,19 43,029 9,409 87,138 0, ,199 47,13 0,471 20,16 41,615 6,895 83,21 0, ,812 56,47 0,564 24,70 42,891 9,20 86,791 0,273 Tabel 4.2 diatas merupakan hasil dari perhitungan untuk mencari nilai susut umur transformator, yang melingkupi : 1. Waktu pengambilan data selama 24 jam 2. Beban transformator (Mw) 3. Persentase pembebanan (%) 4. Ratio Pembebanan (K) 5. Kenaiakan temperatur stabil top oil ( ) 6. Kenaikan temperatur top oil untuk beban yang berubah ( ) 7. Selisih temperatur antara hot spot dengan top oil ( ) 51

97 8. Temperatur hot spot ( ) 9. Laju penuaan thermal relatif (V) 10. Perkiraan susut umur transformator daya (L) 52