STUDI PERBADIGA BELITA TRASFORMATOR DISTRIBUSI TIGA FASA PADA SAAT PEGGUAA TAP CHAGER (Aplikai pada PT.MORAWA ELEKTRIK TRASBUAA) Bayu T. Sianipar, Ir. Panuur S.M. L.Tobing Konentrai Teknik Energi Litrik, Departemen Teknik Elektro Fakulta Teknik Univerita Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampu USU Medan 0 IDOESIA e-mail: bayu_9nipar@yahoo.co.id Abtrak Untuk memenuhi kualita tegangan pelayanan euai kebutuhan konumen (PL Ditribui), tegangan keluaran trandormator haru dapat dirubah euai keinginan. Untuk hal itu, maka pada alah atu kedua ii belitan tranformator dibuat tap (penyadap) untuk merubah perbandingan belitan (ratio) tranformator. Tulian ini membaha mengenai ketepatan perbandingan belitan pada tranformator ditribui pada aat penggunaan tap changer, dan analia ketepatan perbandingan pada tolerani %. Jumlah belitan ekunder tranforamator dihitung/diukur ecara manual dengan menggunakan alat penghitung jumlah belitan tranformator. Kemudian bearnya belitan primer perhitungan diperoleh dengan mengalikan jumlah belitan ekunder terhadap peramaan perbandingan tegangan yang bearnya ama dengan perbandingan belitan. Setelah itu akan dihitung jumlah belitan primer pengukuran dengan mengalikan nilai belitan ekunder dengan data hail pengukuran (tranformator turn ratio). Dengan memperhatikan perbedaan antara hail analia belitan perhitungan dan belitan pengukuran, maka didapat hail bahwa pada beberapa tranformator jumlah belitan primernya perlu dilakukan penambahan belitan agar tegangan keluaran dari tranformator terebut euai dengan tegangan keluaran yang diharapkan. Kata Kunci: Tranformator, Belitan tranforamator, Tap Changer. Pendahuluan Suatu maalah yang terdapat dalam item tenaga litrik adalah perubahan tegangan yang diakibatkan jauhnya jarak antara pembangkit dengan beban. Trafo dirancang edemikian rupa ehingga perubahan tegangan pada ii mauk/input tidak mengakibatkan perubahan tegangan pada ii keluar/output, dengan kata lain tegangan di ii keluar/output-nya tetap. Alat ini diebut ebagai adapan pengatur tegangan atau tap changer. Tap changer di bagi dalam bagian yaitu tap changer yang bekerja pada aat berbeban tanpa terjadi pemutuan beban, biaa diebut On Load Tap Changer (OLTC) dan tap changer tanpa beban biaa diebut Off load tap changer.. Tranformator Tranformator terdiri ata dua buah kumparan ( primer dan ekunder ) yang berifat induktif. Seperti pada Gambar, kedua kumparan ini terpiah ecara elektrik namun berhubungan ecara magneti melalui jalur yang memiliki reluktani ( reluctance ) rendah. Apabila kumparan primer dihubungkan dengan umber tegangan bolak-balik maka fluk bolakbalik akan muncul didalam inti yang dilaminai, karena kumparan terebut membentuk jaringan tertutup maka mengalirlah aru primer. Akibat adanya fluk di kumparan primer maka di kumparan primer terjadi induki endiri ( elf induction ) dan terjadi pula induki di kumparan ekunder karena pengaruh induki dari kumparan primer atau diebut ebagai induki berama ( mutual induction ) yang menyebabkan timbulnya fluk magnet dikumparan ekunder, maka mengalirlah aru ekunder jika rangkaian ekunder dibebani, ehingga energi litrik dapat ditranfer keeluruhan ( ecara magnetiai ).[] Secara umum uatu kumparan dialiri aru bolakbalik akan timbul Φ, lalu timbul tegangan induki ebear :
d e () dt RS = ΦP () Tegangan kawat-kawat ekunder ebanding dengan tegangan phaa : r = ΦS () Maka diperoleh perbandingan tegangan tranformator : Gambar Prinip kerja tranforamtor a. Tranformator Tiga Phaa Pada prinipnya, tranformator tiga phaa ama dengan tranformator atu phaa, perbedaannya adalah eperti perbedaan item litrik atu phaa dengan item litrik tiga phaa yaitu mengenal item bintang ( Y ) dan delta ( Δ ), erta item zig-zag ( Z ), dan juga item bilangan jam yang angat menentukan untuk kerja paralel tranformator tiga phaa. Untuk menganalia tranformator daya tiga phaa dilakukan dengan memandang atau menganggap tranformator tiga phaa ebagai tranformator atu phaa, teknik perhitungannya pun ama, hanya untuk nilai akhir biaanya parameter tertentu ( aru, tegangan, dan daya ) tranformator tiga phaa dikaitkan dengan nilai. Dalam pelakanaannya tiga buah lilitan faa dalam ii primer dan ii ekunder dapat dihubungkan dalam bermacam macam hubungan, eperti hubungan bintang, hubungan egitiga (delta) dan hubungan kombinai Y-Y, Y- Δ, Δ-Y dan Δ- Δ. Bahkan dalam kau tertentu lilitan ekunder dapat dihubungkan ecara berliku-liku (zig-zag), ehingga didapatkan kombinai Δ-Z dan Z-Y.[] Pada hubungan wye-wye (Y-Y) Tegangan primer pada maing-maing phaa adalah : ST Φp = () Maka diperoleh perbandingan tegangan tranformator : ST P a t S () Pada hubungan wye-delta (Y- Δ) tegangan kawat ke kawat primer ebanding dengan tegangan phaa primer : RS P a (6) r S Pada hubungan wye-delta (Δ - Y) tegangan kawat ke kawat primer ebanding dengan tegangan phaa primer : RS = ΦP (7) Tegangan kawat-kawat ekunder ebanding dengan tegangan phaa : r = ΦS (8) Maka diperoleh perbandingan tegangan tranformator : RS P a (9) r S Sedangkan pada hubungan wye-delta (Δ - Δ) diperoleh : RS = ST = RT = L (0) Aru pada tranforamtor hubungan delta : I L = I P () b. Tap Changer Tap changer atau pengubah tapping adalah uatu alat pengubah tegangan dengan mengubah raio perbandingan belitan tranformator untuk mendapatkan tegangan operai ekunder akibat adanya perubahan tegangan pada ii primer. Tegangan keluaran atau tegangan terminal konumen dapat dikendalikan dengan pemaangan tapping pada ii primer atau pada ii ekunder tranformator. Perubahan poii tapping dikendalikan oleh tap changer.[] Prinip pengaturan tegangan ekunder berdaarkan perubahan jumlah belitan primer atau ekunder., dan, adalah parameter primer dan ekunder. ()
() x IX r x (7) dapat dibuat di awal, di akhir dan di tengah belitan tranformator ditunjukkan Gambar. [6] a. akhir b. tengah Gambar Poii tapping pada belitan tranformator Tap changer tanpa beban biaanya digunakan pada tranformator ditribui dimana tegangannya lebih tabil, ehingga pengaturan tappingnya dilakukan pada aat pemaangan tranformator kedalam item tenaga litrik dan dalam jangak waktu lama.suatu tranformator, tapping dibuat pada ii primer. Ketika emua belitan primer dalam rangkaian terhubung keumber tegangan, tegangan ekundernya adalah : () x IX r x () (6) x (8) x. Perbandingan Belitan Tranformator Ditribui Tiga Phaa pada Saat Penggunaan Tap Changer Untuk mendapatkan data-data yang diperlukan elama penulian, penuli melakukan pengamatan dan pengukuran terhadap lima buah tranformator di PT. MORAWA ELEKTRIK TRASBUAA. Adapun kelima tranformator terebut memiliki kapaita dan jumlah belitan ekunder yang berbeda, namun tipe hubungan belitan, tegangan maukan dan tegangan keluarannya ama.. Pada Tabel ditunjukkan jumlah belitan ekunder untuk maing-maing tranformator.. Tabel Jumlah belitan ekunder pada maingmaing trafo Kapaita Tranformator Jumlah belitan ekunder ( ka ) ( Turn ) 0 8 00 0 60 6 00 0 0 Data hail pengukuran perbandingan belitan tranformator (TTR) pada tiap tap maingmaing phaa untuk etiap tranformator ditunjukkan pada Tabel, Tabel, Tabel, Tabel, Tabel, dan Tabel 6. Bearnya perbandingan belitan pada tranformator 0kA ditunjukkan Tabel. Tabel Data perbandingan belitan pada Tranformator 0 ka R S T 90,97 90,98 90,97 86,6 86,6 86,6 8,0 8,0 8,97 77,97 77,97 77,96 7,6 7,6 7,6
Bearnya perbandingan belitan pada tranformator 00kA ditunjukkan Tabel. Tabel Data perbandingan belitan pada Tranformator 00 ka R S T 9,6 9, 9, 90,9 90,9 90,9 86,6 86,6 86,6 8,7 8,7 8, 77,98 77,96 77,97 Bearnya perbandingan belitan pada tranformator 60kA ditunjukkan Tabel. Tabel Data perbandingan belitan pada Tranformator 60 ka R S T 9,8 9,8 9,98 90,98 90,96 90,9 86,8 86,8 86,7 8,8 8, 8, 77,9 77,9 77,906 Bearnya perbandingan belitan pada tranformator 00kA ditunjukkan Tabel. Tabel Data perbandingan belitan pada Tranformator 00 ka R S T 90,90 90,9 90,9 86,7 80,8 86,8 8,8 8,6 8,6 77,9 77,9 77,9 7,9 7,9 7,60 Bearnya perbandingan belitan pada tranformator 0kA ditunjukkan Tabel 6. Tabel 6 Data perbandingan belitan pada Tranformator 0 ka R S T 90, 90, 90,6 88,007 88,8 87,98 8,8 8,8 8,8 8,68 8,68 8,6 8, 8, 8,0 Hubungan belitan tranformatornya ditunjukkan Gambar. Gambar Hubungan belitan tranformator phaa tipe Y-zn. Analia Perbandingan Belitan Tranformator Tap yang dipakai pada tiap tranformator adalah ebear % dan untuk tiap tranformator dilakukan tapping. Bearnya tegangan maukan awal tiap tranformator adalah 0k. Setelah dilakukan tapping, maka bear tegangan maukan untuk maing-maing trafo adalah k,k,0k,9k, dan 8k. Sedangkan untuk tegangan keluaran yang diinginkan adalah 00/ olt. Karena tipe tranformator yang digunakan adalah tipe Y-zn, maka jumlah belitan primer dapat dihitung bedaarkan peramaan (9) p p = (9) Peramaan (9) berlaku untuk emua tranformator. Sedangkan bearnya pernbandingan belitan dapat diperoleh dari perbandingan tegangan maukan tiga phaa dengan tegangan keluaran aru phaa. Dengan
memberikan nilai tolerani ebear % maka aka diperoleh bearnya nilai perbandingan belitan makimum dan perbandingan belitan minimum. Dengan mengalikan jumlah belitan ekunder dengan nilai perbandingan belitan makimum dan minimumnya maka akan diperoleh bataan nilai makimum dan minimum jumlah belitan primer dari tiap tranformator. Kemudian untuk jumlah belitan berdaarkan pengukuran dapat diperoleh dengan mengalikan jumlah belitan ekunder dengan data hail pengukuran perbandingan belitan tranformator pada Tabel.a ampai Tabel.e. Hail eluruh perhitungan data yang dilakukan kemudian dimaukkan kedalam ebuah tabel eperti pada Tabel ampai Tabel 7. Kemudian dilakukan analia terhadap maingmaing tranforamator berdaarkan maingmaing tabel. Pada Tabel 7 jumlah belitan berdaarkan pengukuran berada diluar rentang makimum maupun minimum. Jadi pada tranformator ini jumlah belitan primer haru ditambah minimal 69 lilitan ampai makimum lilitan. Tabel 7 Jumlah belitan pada pengukuran dan perhitungan Tranformator 0 ka 67 67 67 6 6 9 9 8 07 0 9 9 90 97 7 7 7 988 909 778 70 Pada Tabel 8 jumlah belitan tranformator berdaarkan pengukurannya euai dengan hail perhitungan, jadi pada tranformator ini tidak ada penambahan maupun pengurangan belitan. Tabel 8 Jumlah belitan pada pengukuran dan perhitungan Tranformator 00 ka 87 87 87 888 89 78 78 78 7 700 99 99 99 6 7 67 67 67 9 8 8 9 6 Pada Tabel 9 jumlah belitan tranformator berdaarkan pengukurannya euai dengan hail perhitungan, jadi pada tranformator ini tidak ada penambahan maupun pengurangan belitan. Tabel 9 Jumlah belitan pada pengukuran dan perhitungan Tranformator 60 ka 0 09 69 0 8 8 8 99 7 6 6 6 9 0 7 7 6 9 Pada Tabel 0 didapat bahwa jumlah belitan berdaarkan pengukuran berada dibawah hail perhitungan, jadi jumlah belitan primer haru ditambah minimal lilitan dan makimal 8 lilitan. Tabel 0 Jumlah belitan pada pengukuran dan perhitungan Tranformator 00 ka 09 09 09 7 06 9 70 9 060 797 797 797 97 9 69 60 69 8 769 0 0 0 676 6
Pada Tabel didapat bahwa jumlah belitan berdaarkan pengukuran berada dibawah hail perhitungan, jadi jumlah belitan primer haru ditambah minimal 66 lilitan dan makimal 6 lilitan. Tabel Jumlah belitan pada pengukuran dan perhitungan Tranformator 0 ka 606 606 60 8 77 0 9 67 600 98 9 7 7 6 7 6 6 60 8 086 Penambahan belitan bertujuan untuk mendapatkan tegangan keluaran yang euai dengan yang diinginkan. Keimpulan Dari hail perhitungan dan analii data maka dapat diimpulkan:. Untuk uatu perbandingan belitan, emakin bear jumlah lilitan ekunder pada tranformator ditribui emakin bear juga jumlah lilitan primernya.. Dikarenakan kealahan pembacaan pada alat penggulungan belitan tranformator pada aat penggulungan belitan tranformator, pada hail TTR maingmaing trafo, jumlah lilitan primer tidak euai dengan hail perhitungan, maka dilakukan pengurangan atau penambahan jumlah lilitan yaitu, pada trafo 0kA dlikakukan penambahan 69 ampai lilitan, pada trafo 00kA penambahan ampai 8 lilitan, dan pada trafo 0kA penambahan 66 ampai 6 lilitan. Sedangkan untuk trafo 00 dan 60 ka jumlah lilitan primer udah euai dengan bata tolerani %.. Jika didapati tegangan maukan pada tranformator ditribui yang menggunakan tap changer tidak euai dengan tegangan primer yang ditentukan untuk tiap tapping, maka haru dipilih alah atu tap yang akan menghailkan tegangan keluaran yang lebih mendekati tegangan keluaran yang ditetapkan atau tegangan keluaran yang diinginkan dengan mengutamakan keelamatan proteki Ucapan Terimakaih Penuli mengucapkan terimakaih kepada Bapak Ir. Panuur S.M. L.Tobing dan juga taff dan pegawai di PT. MORAWA ELEKTRIK TRASBUAA ata bantuannya dalam menyeleaikan penelitian ini. Refereni [] Wijaya, Mochtar, Daar-Daar Mein Litrik, Penerbit Djambatan, Jakarta, 00. [] Chapman Stephen J, Electric Machinery Fundamental,Second Edition Mc Graw Hill Companie, ew York, 99. [] Theraja, B.L. & Theraja, A.K., A Text Book of Electrical Technology, ew Delhi, S.Chand and Company Ltd., 00. [] Gonen, Turan, Electric Power ditribution Sytem Engineering,Mc Graw-Hill Book Company, Singapore 986. [] Stigant, S. Auten and A.C. Franklin, The J&P tranformer Book,newne- Butterworth,London,97 [6] http://ojandonk.com/0/0//tranforme r-electrical-deign/ [7] http://xa.yimg.com/kq/group/6989/ 7670/name/Review_Deain_Trafo.pdf [8] Grigby, Leo L., Electric Power Enginering, CRC Pre LLC, Florida, 000.