ANALISA TEMPERATUR MINYAK TERHADAP KINERJA TRANSFORMATOR DI UNIT 6 PLTG PAYA PASIR LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3 PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI oleh: ELISANTI SUGITHA GINTING 1305052072 JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2016
ii
iii
iv
v
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan bimbingan-nya yang selalu menyertai penulis sehingga dapat menyelesaikan penulisan Laporan Tugas Akhir ini. Adapun Laporan Tugas Akhir yang berjudul Analisa Temperatur Minyak Terhadap Kinerja Transformator di Unit 6 PLTG Paya Pasir. Ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat bagi penulis untuk menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3, Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. Banyak kendala dan masalah yang dihadapi penulis dalam menyelesaikan laporan ini, namun atas bantuan dan pertolongan dari berbagai pihak, maka laporan ini dapat diselesaikan. Sudah selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T. M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin; 3. Ir. Abdul Razak, M.T., Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi; 4. Aulia Salman, S.T., M.T., Dosen pembimbing penulis yang telah membantu penulis dengan memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan laporan ini; 5. Ir. Isman Harianda, M.T., Dosen wali EN-6C; 6. Seluruh staff pengajar Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. 7. Seluruh staff Administrasi Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. 8. Para staff dan pegawai di PT PLN Persero Sektor Pembangkitan Paya Pasir dan staf di bagian HAR atas kerja samanya. 9. Seluruh teman-teman di Politeknik Negeri Medan khususnya kelas EN- 6C yang banyak memberikan dukungan moral untuk terselesaikannya Tugas Akhir ini; vi
10. Buat seluruh keluargaku terimakasih atas dukungan dan doanya secara khusus dengan tulus hati dan dengan rasa penuh hormat penulis menyampaikan rasa terimakasih kepada Ayahku dan Ibuku Asli Ginting, BA / Jorena BR Bangun yang telah menyemangatiku saat mengerjakan Tugas Akhir ini, juga buat kakakku Maya Sugitha Ginting, S. Pd dan Ayudhia Sugitha Ginting, A.Md serta adikku Emaia Sugitha Ginting. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Tugas akhir ini masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki dari segi penyajian, bentuk maupun isinya. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk kesempurnaan laporan ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua yang membacanya. Tuhan Yesus memberkati. Medan, 16 Juli 2016 Penulis, Elisanti Sugitha Ginting NIM: 1305052072 vii
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i LEMBAR SPESIFIKASI... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv LEMBAR KEASLIAN TUGAS AKHIR... v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xiii INTISARI... xiv ABSTRACT... xv BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan Tugas Akhir... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Manfaat Penelitian... 2 1.5 Metode Penelitian... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB 2 DASAR TEORI... 5 2.1 Sistem Tenaga Listrik... 5 2.1.1 Sistem Pembangkitan... 6 2.1.2 Sistem Penyaluran... 7 2.1.2.1 Saluran Transmisi... 8 2.1.2.2 Saluran Distribusi... 8 2.2 Pengertian Transformator... 9 2.3 Prinsip Kerja Transformator... 10 viii
2.4 Jenis-Jenis Transformator... 12 2.4.1 Transformator Step Up... 12 2.4.2 Transformator Step Down... 13 2.4.3 Autotransformator... 13 2.4.4 Autotransformator Variabel... 14 2.4.5 Transformator Isolasi... 14 2.4.6 Transformator Pulsa... 14 2.4.7 Transformator Tiga Phasa... 15 2.5 Bagian-Bagian Transformator... 15 2.5.1 Bagian Utama... 15 2.5.1.1 Inti Besi... 15 2.5.1.2 Kumparan Transformator... 15 2.5.1.3 Minyak Transformator... 16 2.5.1.4 Bushing... 21 2.5.1.5 Tangki Konservator... 22 2.5.2 Peralatan Bantu... 24 2.5.2.1 Pendingin... 24 2.5.2.2 Tap Changer (Pengubah Tap)... 25 2.5.2.2.1 Alat Pernapasan Trafo (Silica Gel)... 26 2.5.2.3 Indikator... 27 2.6 Peralatan Proteksi... 27 2.6.1 Relay Bucholz... 27 2.6.2 Relay Jansen... 28 2.6.3 Relay Tekanan Mendadak (Sudden Pressure Relay).. 29 2.6.4 Relay HV/LV Winding Temperatur... 30 2.6.5 Relay Arus Lebih (Over Current Relay)... 31 2.6.6 Relay Tangki Tanah... 32 2.6.7 Restricted Earth Fault (REF)... 32 2.6.8 Relay Diferensial (Differential Relay)... 33 ix
BAB 3 PEMBAHASAN... 35 3.1 Data Spesifikasi Transformator Unit 6... 35 3.2 Pengambilan Data... 35 3.3 Temperatur... 36 3.4 Proteksi Oil Temperatur... 36 3.4.1 Komponen-Komponen Proteksi Oil Temperatur... 36 3.4.1.1 PT 100... 36 3.4.1.2 Decoder NT 100... 37 3.4.1.3 Adaptor... 38 3.4.1.4 Relay... 38 3.5 Proteksi Temperatur Ambient... 39 3.5.1 Silica Gel... 39 3.6 Wiring Diagram Transformator di Unit 6 PLTG Paya Pasir... 41 3.7 Data Temperatur Oil, Temperatur Ambient dan Beban Trafo... 42 3.8 Analisa Waktu Terhadap Pembebanan Trafo... 49 3.9 Analisa Beban Trafo Terhadap Oil Temperatur dan Temperatur Ambient... 49 3.10 Pengaruh Temperatur Ambient Terhadap Temperatur Transformator... 49 3.11 Efek Ketika Suhu Berlebih... 50 BAB 4 PENUTUP... 52 5.1 Simpulan... 52 5.2 Saran... 52 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Sistem Tenaga Listrik... 5 Gambar 2.2 PLTU Sebagai Contoh Sistem Pembangkitan... 6 Gambar 2.3 Sistem Penyaluran Tenaga Listrik... 7 Gambar 2.4 Jaringan Transmisi Sumatera... 8 Gambar 2.5 Transformator... 10 Gambar 2.6 Lambang Transformator Step Up... 12 Gambar 2.7 Lambang Transformator Step Down... 13 Gambar 2.8 Lambang Autotransformator... 13 Gambar 2.9 Lambang Autotransformator Variabel... 14 Gambar 2.10 Kumparan Transformator... 16 Gambar 2.11 Alat Penganalisa Gas yang Timbul Dalam Transformator... 17 Gambar 2.12 Transformator Beserta Bagian-Bagiannya... 18 Gambar 2.13 Kumparan Transformator yang Dikeluarkan Dari Tangki... 19 Gambar 2.14 OLTC Yang Dikeluarkan Dari Tangki... 20 Gambar 2.15 Bushing di Transformator Unit 6... 21 Gambar 2.16 Tangki Konservator di Transformator Unit 6... 22 Gambar 2.17 Transformator Tipe Conventional Beradiator... 23 Gambar 2.18 Sistem Pendinginan Minyak Transformator di Unit 6... 25 Gambar 2.19 Silica Gel Sebagai Alat Pernapasan Transformator... 26 Gambar 2.20 Relay Bucholz... 27 Gambar 2.21 Relay Jansen... 29 Gambar 2.22 Relay Tekanan Mendadak... 30 Gambar 2.23 Relay HV/LV Winding Temperatur... 30 Gambar 2.24 Relay Arus Lebih... 31 Gambar 2.25 Relay Tangki Tanah... 32 Gambar 2.26 Restricted Earth Fault... 32 Gambar 2.27 Relay Differensial... 33 Gambar 3.1 Sensor Panas PT 100... 36 Gambar 3.2 NT 20 Decoder di Transformator Unit 6... 37 xi
Gambar 3.3 Adaptor di Transformator Unit 6... 38 Gambar 3.4 Relay di Transformator Unit 6... 38 Gambar 3.5 Silica Gel Berwarna Biru... 40 Gambar 3.7 Wiring Diagram Proteksi Transformator di Unit 6 PLTG Paya Pasir... 41 xii
DAFTAR TABEL Tabel 3.7.1 Data Temperatur Oil, Temperatur Ambient dan Beban Trafo... 42 Tabel 3.11.1 Tabel Uji Temperatur... 50 xiii
INTISARI ANALISA TEMPERATUR MINYAK TERHADAP KINERJA TRANSFORMATOR DI UNIT 6 PLTG PAYA PASIR Minyak transformator mempunyai fungsi sebagai bahan isolasi dan sebagai bahan pendingin transformator. Panas yang berasal dari temperatur ambient akan mempengaruhi temperatur di transformator. Hal lain yang menyebabkan temperatur di transformator tinggi adalah pembebanan di transformator. Jika temperatur di transformator tinggi maka akan menyebabkan transformator tidak bekerja (trip). Untuk mencegah transformator trip maka diperlukan suatu alat proteksi temperatur minyak dan temperatur ambient berupa Sensor PT 100, Decoder NT 100 dan Silica gel. PT 100 akan mendeteksi panas pada minyak transformator, Decoder NT 20 akan membaca perubahan panas pada temperatur minyak dalam bentuk arus dan silica gel akan mengurangi masuknya udara luar yang lembab ke dalam transformator. Dari analisa yang didapatkan bahwa untuk mencegah transformator tidak bekerja (trip) maka hal yang perlu dilakukan adalah cara memindahkan beban yang dari transformator Unit 6 ke transformator Unit lain. Kata kunci: PT 100, Decoder NT 100, Silica gel, trip, Transformator xiv
ABSTRACT Analysis Of Oil Temperature To Performance Transformator At Unit 6 PLTG Paya Pasir Transformer oil has a function as an insulating material and a transformer cooling material. The heat from the ambient temperature will affect the temperature at the transformer. Another thing that causes high temperatures in the transformer is loading on the transformer. If the temperature at the transformer high, it will cause the transformer is not working (trip). To prevent transformer trip we need a protection device the oil temperature and the ambient temperature in the form of Sensor PT 100, Decoder NT 100 and Silica gel. PT 100 will detect heat in transformer oil, Decoder NT 20 will read the changes of heat at a temperature of oil in the form of current and silica gel will reduce the influx of outside air is humid inside the transformer. From the analysis it was found that in order to prevent transformer was not working (trip) the thing to do is how to move the load from the transformer to transformer Unit Unit 6 others. Keywords: PT100, Decoder NT 100, Silica gel, trip, Transformator xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Di dalam suatu sistem tenaga listrik, aliran daya dari suatu pembangkit tenaga listrik menuju suatu saluran transmisi tegangan tingi dan pada akhirnya di distribusikan menuju para konsumen, suatu peralatan yang memegang peranan yang sangat penting dalam kelancaran sistem tersebut adalah transformator. Transformator merupakan suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet berdasarkan prinsip induksielektromagnet. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga listrik memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk berbagai keperluan misalnya keperluan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh. Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti yang terbuat dari besi berlapis dan dua buah kumparan yaitu primer dan sekunder. Kedua kumparan ini tidak terhubung secara langsung. Satu-satunya hubungan antara kedua kumparan adalah fluks magnetic bersama yang terdapat dalam inti. Dalam transformator ada dua bagian yang secara aktif membangkitkan panas, yaitu: besi (inti) dan tembaga (kumparan). Panas-panas itu bilamana tidak disalurkan atau diadakan pendinginan akan menyebabkan bahwa besi ataupun tembaga itu mencapai suatu suhu yang terlampau tinggi, sehingga bahan-bahan isolasi akan menjadi rusak. Untuk hal ini kebanyakan dilakukan dengan memasukkan inti dan kumparan ke dalam minyak. Sistem pendinginan transformator sangat penting untuk kontinuitas pelayanan, terutama mencegah kerusakan trafo itu sendiri. Untuk menentukan 16
suatu sistem pendingin data temperatur batas akhir sangat diperlukan. Pada prinsipnya kumparan pada trafo ada dua yaitu kumparan primer dan sekunder. Jika ada kumparan ketiga disebut dengan kumparan tersier. Dengan tahanan (ohm) berubah dan berbanding lurus dengan temperatur maka batas akhir temperatur transformator distribusi dapat ditentukan untuk mencegah dan mengurangi kerusakan yang diakibatkan panas. 1.2 Tujuan Tugas Akhir Adapun tujuan utama penulisan tugas akhir ini adalah: 1. Untuk menambah ilmu pengetahuan tentang transformator bagi mahasiswa Teknik Konversi Energi dan bagi penulis. 2. Untuk mengetahui pengaruh pembebanan trafo terhadap suhu trafo. 3. Untuk menjelaskan pengaruh suhu minyak terhadap kinerja trafo. 4. Untuk mengetahui pengaruh suhu ambient terhadap suhu trafo. 1.3 Batasan Masalah Pembahasan mengenai transformator sangatlah luas, mengingat hal tersebut dalam pengerjaan tugas akhir ini penulis merumuskan beberapa hal yang akan dibahas, antara lain : 1. Apa saja bagian-bagian dari transformator di Unit 6 PLTG Paya Pasir? 2. Apa pengaruh pembebanan trafo terhadap suhu di trafo? 3. Bagaimana pengaruh oil temperatur terhadap kinerja trafo? 1.4 Manfaat Tugas Akhir Adapun manfaat dari penulisan dan pembuatan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 17
1. Bermanfaat terhadap penulis untuk mendapatkan pengetahuan dan pengalaman mengenai transformator sehingga dapat menjadi modal sebelum memasuki dunia kerja 2. Laporan ini dapat menjadi sumber referensi dalam menganalisa oil temperatur pada transformator baik di perpustakaan Politeknik Negeri Medan dan di Arsip PLTG Paya Pasir 3. Sebagai wahana tambahan belajar yang menjadi masukan dan menambah wawasan bagi mahasiswa Teknik Konversi Energi yang mempelajari indikator pada transformator khususnya pada oil temperatur. 1.5 Metode Penulisan Data data yang diperoleh dan diolah dalam laporan tugas akhir berikut di kumpulkan dari beberapa metode, yaitu sebagai berikut : 1. Riset dan Tinjauan Lapangan Melakukan peninjauan secara langsung kelapangan untuk melihat, mengamati dan mempelajari secara langsung keadaan dari transformator unit 6 di PLTG Paya Pasir 2. Studi Kepustakaan Mempelajari buku dan karya ilmiah yang berhubungan dengan transformator. 3. Diskusi Melakukan diskusi langsung mengenai topik indikator pada transformator khususnya mengenai oil temperature secara intens dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh jurusan Teknik Mesin, program studi Teknik Konversi Energi 1.6 Sistematika Penulisan sebagai berikut : Sistematika penulisan tugas akhir di susun dalam beberapa bab, yaitu 18
1. BAB 1 Pendahuluan Bab ini berisi pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, tujuan,, batasan masalah, manfaat, metodologi penulisan dan sistematika penulisan dari laporan tugas akhir ini 2. BAB 2 Dasar Teori Bab ini berisi tentang cakupan konsep dan teori teori pendukung yang menjadi landasan dari tugas akhir ini 3. BAB 3 Pembahasan Pada bab ini menjelaskan dan menguraikan tentang perhitungan data data parameter yang digunakan sebagai bahan perhitungan yang diolah menjadi data hasil penelitian 4. BAB 4 Kesimpulan dan Saran Bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil pengamatan yang penulis dapatkan dan saran dari penulis untuk perkembangan di masa yang akan datang 19