ANALISIS KINERJA ISOLASI TRANSFORMATOR TENAGA AKIBAT PENGARUH PEMBEBANAN (STUDI KASUS TRANSFORMATOR TENAGA 3 GARDU

Transkripsi

1 SKRIPSI ANALISIS KINERJA ISOLASI TRANSFORMATOR TENAGA AKIBAT PENGARUH PEMBEBANAN (STUDI KASUS TRANSFORMATOR TENAGA 3 GARDU INDUK GAS INSULATED SWITCHGEAR LISTRIK MEDAN) Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Oleh RONALDO SARAGIH NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017

2

3

4 ABSTRAK Perkiraan umur normal transformator tidak dapat dihitung secara pasti karena bemacam-macam faktor. Transformator tenaga didesain untuk beroprasi dengan suhu lingkungan sekitar 20 0 C. Semakin tinggi suhu lingkungan semakin pendek umur operasional dan semakin besar juga susut umur dari transformator tenaga tersebut. Susut umur transformator tenaga dipengaruhi oleh isolasi belitan trafo dan minyak trafo. Salah satu kerusakan atau kegagalan isolasi dari minyak trafo diakibatkan dari perubahan suhu atau suhu sekitar pada transformator tenaga terendam minyak tersebut. Pemanasan pada belitan trafo dapat mengakibatkan isolasi menjadi rusak dan kenaikan temperatur minyak akan mengubah sifat serta komposisi minyak trafo. Pada Skripsi ini meneliti pengaruh pembebanan tranformator tenaga dan pengaruh suhu lingkungan kota Medan terhadap susut umur dilihat dari penurunan isolasi belitan transformator serta menganalisis susut umur trafo tenaga 3 Gardu Induk Gas Insulated Switchgear (GI GIS) Listrik Medan dengan mengacu pada pada standar IEC 354 tahun Suhu rata-rata tahunan kota Medan berdasarkan data BMKG tahun 2016 berada di antara 27 0 C hingga 29 0 C dimana hal ini akan mengakibatkan penurunan umur isolasi transformator. Hasil penelitian diperoleh pembebanan tranformator tenaga 80% daya pengenal mengakibatkan susut umur sebesar 39%, pembebanan 90% mengakibatkan susut umur sebesar 130%, dan pembebanan 100% menghasilkan susut umur sebesar 483%. Berdasar data pembebanan tahun 2016 susut umur transformator tenaga 3 GI GIS Listrik dengan pembebanan maksimum tanggal 30 Nopember menghasilkan susut umur 19,03% dengan perkiraan umur transformator sebesar 229 tahun Kata Kunci : Transformator Tenaga, susut umur, pembebanan.

5 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmat yang telah diberikan-nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul Analisis Kinerja Isolasi Transformator Tenaga Akibat Pengaruh Pembebanan (Studi Kasus Transformator Tenaga 3 Gardu Induk Gas Insulated Switchgear Listrik Medan. Penulisan Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. Skripsi ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu Mudi Saragih dan Mayurlina Tondang, saudara kandung penulis Fenry Saragih, Chandra Saragih, Rosdiana Saragih, serta Mery Saragih, atas kasih, perhatian, dan dukungannya hingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik. Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Skripsi ini, penulis mendapat dukungan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hari penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Ir. Fahmi, ST, M.Sc, IPM sebagai Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU serta Bapak Ir. Arman Sani, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si sebagai Dosen Pembimbing Skripsi yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan Skripsi ini. Terima kasih sebesar-besarnya penulis ucapkan untuk Beliau. 3. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S dan Bapak Ir. Raja Harahap, MT sebagai dosen pembanding Skripsi yang turut menyusun Skripsi ini. 4. Seluruh staf dosen dan pengajar serta pegawai administrasi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU 5. Teman teman stambuk 2010: Enjoi Capital Sinaga, Reikson Parhusip, Novenri Amabarita, Daniel Sembiring, Andry Marpaung, Christoper

6 Pasaribu, Meikolin Saimara dan teman teman 2010 lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu terima kasih atas dukungan dan semangat yang diberikan kepada penulis. 6. Semua abang kakak senior dan adik adik junior yang telah mau berbagi pengalaman dan motivasi kepada penulis. 7. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, penulis ucapkan terima kasih banyak. Penulis menyadari bahwa Skripsi ini tidak luput dari kesalahan kesalahan, baik segi tata bahasa maupun dari segi ilmiah. Untuk itu, penulis akan menerima dengan terbuka, segala saran dan kritik yang ditujukan untuk memperbaiki Skripsi ini. Akhir kata, semoga Skripsi ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca. Medan, April 2017 Penulis Ronaldo Saragih

7 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... vi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Metode Penulisan Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Konstruksi Transformator Tipe Inti (Core Type) Tipe Cangkang (Shell Type) Prinsip Kerja Transformator Keadaan Transformator Tanpa Beban Keadaan Transformator Berbeban Rugi-rugi Pada Transformator Isolasi Kumparan Transformator Daya Tegangan Tinggi Jenis Pendingin Transformator Daya Temperatur Hot-spot Pengaruh Pembebanan Terhadap Umur Isolasi Pada Kondisi Beban Stabil Pada Kondisi Untuk Beban Berubah-ubah Penentuan Umur Isolasi Transformator Umur Pemakaian Relatif Persamaan Diagram Kehilangan Umur dalam Periode 24 Jam... 19

8 BAB III METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Metode Pengumpulan Data Tahapan Perhitungan Flowchart Penyelesaian Perhitungan Susut Umur Isolasi Transformator BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Data Masukan Pengaruh Pembebanan Transformator Dengan Beban Konstan Perhitungan-perhitungan Pengaruh Suhu Sekitar Menentukan Perkiraan Umur Analisa Real Dengan Data Yang Ada Perhitungan-Perhitungan BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran Daftar Pustaka... 44

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konstruksi transformator tipe inti (core type) Gambar 2.2 Konstruksi transformator tipe cangkang (shell type) Gambar 2.3 Transformator dalam keadaan tanpa beban Gambar 2.4 Transformator dalam keadaan berbeban Gambar 4. 1 Grafik Hubungan Antara Susut Umur Dengan Umur Transformator DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Pembebanan Gardu Induk GIS Listrik Medan Tanggal 30 Nopember Tabel 4.2 Tabel Variasi Beban Tabel 4.3 Suhu Udara Kota Medan sekitarnya pada periode Desember 2015 sampai Nopember 2016 Tabel 4.4 Tabel Pengaruh Suhu Ambient Tabel 4.5 Susut umur dari berbagai macam pembebanan Tabel 4.6 Perhitungan-perhitungan untuk jenis pendingin ONAN Tabel 4.7 Perhitungan-perhitungan untuk jenis pendingin ONAF