PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 20 KV / 220 V di PLN AREA LUBUK PAKAM LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK Oleh : Boi Rolas Revanhill Rajagukguk NIM: 1105052055 JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
INTISARI Transformator merupakan salah satu bagian penting dalam suatu system distribusi daya listrik. Transformator distribusi 20 KV merupakan tipe pasangan luar (outdoor). Trafo tersebut berfungsi sebagai penurun tegangan ( stepdown transformer ), yang menurunkan tegangan 20 KV (tegangan menengah ) menjadi 380/220 V ( tegangan rendah). Karena trafo terhubung dengan saluran udara 20 KV dengan kawat telanjang (over head open wire ) dan penempatannya yang ditempat terbuka sehingga pada trafo dapat terjadi gangguan tegangan lebih akibat sambaran petir secara langsung atau sambaran petir tidak langsung ( induksi). sambaran petir akan menimbulkan tegangan lebih yang tinggi melebihi kemampuan isolasi trafo hingga menyebabkan kerusakkan isolasi yang fatal. Untuk mencegah terjadinya hal tersebut maka setiap pemasangan trafo distribusi 20 KV selalu dilengkapi dengan proteksi. Dengan meningkatnya kebutuhan tenaga listrik, maka timbul masalah mengenai pemeliharahaan transformator dengan penyaluran daya yang continue kepada konsumen. Dimana penyaluran beban yang dimaksud adalah kelestarian dari pengadaan tenaga listrik yang tidak terlepas dari kestabilan itu sendiri dalam penyaluran tenaga listrik bila terjadi gangguan. Kata kunci : Transformator, proteksi, pemeliharaan.
ABSTRACT Transformeris oneimportant part ofanelectric powerdistribution system. 20KVdistribution transformeris a type ofoutdoor use(outdoor). Thetransformerserves asloweringthe voltage(stepdowntransformers), whichlowersthe voltage20kv(medium voltage) to 380/220V(low voltage). Becausethe transformeris connectedto theair duct20kvwithbare wire(over headopenwire) andplacingtheopen place so thatthetransformervoltage disturbancescanoccurfrom lightning strikesoverdirectorindirectlightning strikes(induction). lightning strikeswilllead tomorehigh-voltage isolationtransformerexceeds theabilityto causefataldamageinsulation. Topreventthis, each installation of20kvdistribution transformersare always equippedwithprotection. With the increasingneed for electricity, then theproblem arisesregarding themaintenanceof powerdistributiontransformerswithcontinueto the consumer.wherethe distribution ofthe loadin question is thesustainabilityof thesupplyof electric powercan not be separatedfromit's own stabilityin the distribution ofelectrical powerin the event ofdisruption. Keywords: transformers, protection, maintenance. vi
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan Berkat dan rahmat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dan laporan tugas akhir ini dengan baik hingga batas waktu yang telah di tentukan. Laporan ini berjudul Analisa Perawatan Transformator Distribusi 20 KV / 380/220 V di PLN area Lubuk Pakam disusun sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Politeknik Negeri Medan. Dalam penulisan laporan ini, penulis banyak menghadapi kendala, namun berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih atas segala bantuan dan bimbingan yang diberikan. Dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besar nya kepada: 1. M Syahrudin, M.T selaku direktur Politeknik Negeri Medan, 2. Idham Kamil, ST., MT. selaku ketua jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. 3. Ir.Abdul razak, M.T. selaku ketua program studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. 4. Rihat Sebayang,S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing dengan segenap hati telah telah banyak memberikan waktu, bimbingan dan yang serta petunjuk yang sangat membantu kami dalam penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan dengan baik. 5. Kedua orang tua saya, H. Rajagukguk dan N. Malau yang selalu memberikan dukungan, doa, materi dan kasih sayang yang melimpah. 6. Buat adik adikku yang selalu memberi dukungan kepada saya. vii
7. Teman temanku EN 6D yang selalu setia dalam mendukung saya dan memberikan motivasi. 8. Seseorang yang selalu memberikan motivasi, saran dan kasih sayang dalam mengerjakan tugas akhir ini. Penulis menyadari sepenuhnya, bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat banyak kekurangan, untuk itu saran dan kritik dari semua pihak merupakan sumbangan yang berarti, mudah-mudahan akan lebih menyempurnakan tugas akhir ini, penulis mengharapkan buku laporan tugas akhir ini bermampaat bagi kita semua. Medan, September 2014 Hormat saya Boi Rolas Revanhill Rajagukguk 1105052055 viii
DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS AKHIR...ii PERSETUJUAN LAPORAN TUGAS AKHIR...iii PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR...iv INTISARI...v ABSTRACT...vi KATA PENGANTAR...vii DAFTAR ISI...ix DAFTAR GAMBAR...xiii DAFTAR TABEL...xv DAFTAR LAMPIRAN...xvi BAB I. PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Batasan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penulisan Tugas Akhir... 2 1.4 Manfaat Penulisan Tugas Akhir... 2 1.5 Metode Penelitian... 3 BAB II.DASAR TEORI... 4 2.1. Transformator Distribusi... 4 2.2. Prinsip Kerja Transformator... 5 2.2.1. Keadaan Transformator tanpa beban...5 2.2.2. Arus Penguat...6 ix
2.2.3. Keadaan Berbeban...7 2.2.4. Rugi - Rugi Transformator...8 2.2.5. Rangkaian Ekivalen Transformator...10 2.3. Konstruksi Transformator... 12 2.3.1. Bagian Bagian Transformator...12 2.3.2. Hubungan Transformator 3 Phasa...18 2.3.3. Jenis Jenis Hubungan Transformator 3 Phasa...21 2.3.4. Gangguan Pada Transformator Distribusi......26 2.4. Proteksi... 28 2.5. Tipe Proteksi... 29 2.5.1. Jenis - Jenis Proteksi Transformator Distribusi...30 2.5.1.1. Relai Buchollz...30 2.5.1.2. Relai Jansen...31 2.5.1.3. Relai Tekanan Lebih...32 2.5.1.4. Relai HV/LV Winding Temperature...33 2.5.1.5. Relai Arus Lebih...33 2.5.1.6. Relai Tangki Tanah...34 2.5.1.7. Restriced Earth faulth...35 2.5.1.8. Relai Difrensial...35 2.5.1.9. Lightning Arester...37 2.5.2. Tujuan Pemasangan Proteksi Pada Transformasi Distribusi...37 2.5.3. Bagan Satu Garis Pengaman Transformator...38 BAB III.PEMELIHARAAN TRANSFRORMATOR DISRIBUSI...39 3.1 Pemeliharaan Transformator Distribusi... 39 3.2 Jenis - Jenis Pemeliharaan...39 3.2.1. Predictive Maintenance...39 x
3.2.2. Prevent Maintenance...39 3.2.3. Corretive Maintenance...40 3.2.4. Break Down Maintenance...40 3.3 Jadwal Pemeliharaan...40 3.3.1. Jadwal Mingguan...40 3.3.2. Jadwal Bulanan...41 3.3.3. Jadwal Tahunan...41 3.4 Spesifikasi Transformator Distribusi...46 BAB IV. PEMBAHASAN... 47 4.1. Pemeriksaan Nameplate Trafo... 47 4.2. Pemeriksaan Secara Visual...47 4.3. Pengukuran Nilai Tahanan Isolasi......47 4.4. Pemeriksaan Kondisi Transformator Saat Beroperasi... 48 4.5. Tindakan Overhaul....49 BAB V.KESIMPULAN...50 5.1 Kesimpulan...50 5.2 Saran...51 DAFTAR PUSTAKA DAFTAR LAMPIRAN xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Transfor mator tanpa beban...5 Gambar 2.2 Arus Penguat...7 Gambar 2.3 Pemagnetan...7 Gambar 2.4 Transformator dalam keadaan berbeban...7 Gambar 2.5 Loop Histerisis...9 Gambar 2.6 Rugi Eddy Current...9 Gambar 2.7 Ideal Transformer...11 Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Transformator Dilihat dari Sisi Sekunder...12 Gambar 2.9 Inti Besi...13 Gambar 2.10 Kumparan Phasa RST...14 Gambar 2.11 Minyak Transformator...14 Gambar 2.12 Bushing Transformator...15 Gambar 2.13. Konservator Trafo...15 Gambar 2.14 Alat Pengukur Suhu...18 Gambar 2.15 Transformator tiga phasa hubungan bintang...19 Gambar 2.16 Tansformator tiga phasa hubungan delta...20 Gambar 2.17 Transformator tiga phasa hubungan zigzag...21 Gambar 2.18 Transformator 3 phasa hubungan Y-Y...23 Gambar 2.19 Transformator 3 phasa hubungan Y-...23 Gambar 2.20 Transformator 3 phasa hubungan -Y...24 Gambar 2.21 Transformator 3 phasa hubungan -...25 Gambar 2.22 Peta Potensi Gangguan didalam Transformator...28 Gambar 2.23 Relai bucholz...30 Gambar 2.24 Relai Jansen...31 Gambar 2.25 Relai Tekanan Lebih...32 Gambar 2.26 Relay HV/ LV Winding Temperature...33 Gambar 2.27 Relai Arus Lebih...34 Gambar 2.28 Relai Tangki Tanah...34 Gambar 2.29 Restricted Earth Fault...35 xii
Gambar 2.30 Relai Diferensial...36 Gambar 2.30a Relai diferensial dalam keadaan normal...36 Gambar 2.30b diferensial dalam keadaan gangguan...36 Gambar 2.31 Bagan Satu Garis Pengaman Transformator...38 xiii
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Spesifikasi Transformator...46 xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang terjadi saat ini menyebabkan kebutuhan energi listrik di masyarakat cukup besar. Energi listrik sebagai salah satu kebutuhan masyarakat yang harus dipenuhi. Maka PT PLN Distribusi mempunyai peranan penting dalam penyaluran energi listrik ke konsumen. Listrik memiliki peran vital dan strategis, ketersediannya harus memenuhi aspek andal, aman dan akrab dengan lingkungan. Keandalan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem dan konstruksi instalasi listrik yang memenuhi ketentuan dan persyaratan yang berlaku. Keamanan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem pengaman (protection system) yang baik, benar, andal atau tepat sesuai dengan kebutuhan sistem yang ada. Proteksi sistem tenaga listrik merupakan perlindungan atau pengaman pembangkitan (pembangkit tenaga listrik), penyalur (transmisi), pendistribusian (distribusi) dan instalasi pemanfaatan. Transformator Distribusi adalah merupakan suatu komponen yang sangat penting dalam penyaluran tenaga listrik dari gardu distribusi ke konsumen. Kerusakan pada Trafo Distribusi menyebabkan kontiniutas pelayanan terhadap konsumen akan terganggu (terjadi pemutusan aliran listrik atau pemadaman). Pemadaman merupakan suatu kerugian yang menyebabkan biaya-biaya pembangkitan akan meningkat tergantung harga KWH yang tidak terjual. Pemeliharaan perlengkapan transformator distribusi yang rutin bertujuan untuk mengatasi penurunan effisiensi dan kerusakan agar perlengkapan tersebut dapat bekerja dengan baik sesuai fungsinya. Dalam hal ini perawatan dan pemeliharaan jaringan yang dilakukan oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN) dengan sistem tanpa tegangan (pemadaman) menjadi masalah vital yang dialami oleh konsumen maupun perusahaan listrik karena dapat menurunkan kontinuitas 1
pelayanan. Suplai tenaga listrik untuk pelanggan menjadi terhambat dan tidak dapat melakukan proses produksi dengan optimal karena tenaga listrik tidak tersalurkan. Kerugian yang dialami oleh perusahaan listrik sangatlah besar karena adanya pemadaman listrik mengakibatkan banyaknya energi listrik yang hilang dan tidak dapat terjualkan kepada konsumen. 1.2 Batasan Masalah Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis perlu membuat batasan-batasan masalah untuk menghindari pembahasan yang tidak perlu. Adapun pokok pembahasan masalah yang akan dibahas didalam tugas akhir ini adalah: 1. Apa prinsip kerja transformator distribusi? 2. Apa proteksi yang terdapat pada transformator distribusi? 3. Bagaimana pemeliharaan transformator distribusi? 1.3 Tujuan Penulisan Tugas Akhir Tujuan dari penulisan dari laporan tugas akhir ini adalah untuk lebih mengerti tentang transformator distribusi dan mengetahui cara memelihara transformator distribusi. 1.4 Manfaat Penulisan Tugas Akhir Adapun manfaat yang diambil dari penulisan dari laporan tugas akhir ini adalah: 1. Menambah pengetahuan tentang transformator distribusi, komponen komponen transformator distribusi dan mengetahui cara memelihara transformator distribusi. 2. Meningkatkan kreatifitas dan motivasi bagi mahasiswa Politeknik Negeri Medan dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi. 2
1.5 Metode Pengumpulan Data Dalam penyusunan laporan ini, penulis melakukan beberapa metode dalam pengumpulan data, antara lain : 1. Observasi langsung ke lapangan. 2. Konsultasi dengan pembimbing lapangan dan pembimbing di perkuliahan. 3. Studi pustaka, yaitu mempelajari buku-buku referensi dalam melengkapi teori-teori yang berhubungan dengan pompa. 3