< Previous90Pembangkitan Tenaga ListrikPenyelesaian:a)Tegangan line pada sekunder Es = 80/v3 = 139 kVb)Arus dalam belitan transformator Beban pada masing-masing phase S = 90/3 = 30 MVA Ip = 30 MVA/13,2 kV = 2.273 A (arus pada belitan primer)Is = 30 MVA/80 kV = 375 A (arus pada belitan sekunder)GambarII.87DiagramGambar Contoh Soalc.Transformator hubungan bintang-bintang (wye–wyeconnection)Ketika transformator dihubungkan secara bintang-bintang, yang perlu diperhatikan adalah mencegah penyimpangan dari tegangan line to netral(phaseke nol). Cara untuk mencegah menyimpangan adalahmenghubungkan netral (nol) untuk primer ke netral (nol) sumber yang biasanya dengan cara ground (pentanahan), seperti ditunjukkan pada Gambar II.88. Cara lain adalah dengan menyediakan setiap transformator dengan lilitan ke tiga, yang disebut lilitan ”tertiary”. Lilitan tertiary untuk tiga transformator dihubungkan secara delta seperti ditunjukkan pada Gambar II.89, yang sering menyediakan cabang yang melalui tegangan di mana transformator dipasang. Tidak ada beda phasa antara tegangan line transmisi masukan dan keluaran untuk transformator yangdihubungkan bintang-bintang.Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik 91GambarII.88Transformator3 Phase Hubungan Bintang-BintangGambarII.89TransformatorHubungan Bintang-Bintang dengan Belitan Tersierd.Transformator hubungan open- deltaHubunganopen-delta ini untuk merubah tegangan sistem 3 phasadengan menggunakan hanya 2 transformator yang dihubungkan secara open–delta. Rangkaianopen–delta adalah identik dengan rangkaiandelta–delta, kecuali bahwa satu transformer tidak ada (Gambar II.90). Bagaimanapun, hubungan delta jarang digunakan sebab beban kapasitif untuk transformator bank hanya 86.6% dari kapasitas transformator yang terpasang. Sebagai contoh, jika 2 transformator 50 kVA dihubungkansecaraopen–delta, kapasitas transformator bank yang terpasang adalah jelas 2x50 = 100 kVA. Tetapi, anehnya masalah ini pernah dijumpai, bahwa transformator hanya dapat mengirimkan 86.6kVA sebelumtransformator mulai menjadi overheat (panas berlebih).Hubunganopen–delta utamanya digunakan dalam situasi darurat. Maka, jika 3 transformator dihubungkan secara delta–delta dan salah satunyarusak dan harus diperbaiki/dipindahkan, maka hal ini memungkinkan92Pembangkitan Tenaga Listrikuntuk memasukkan beban secara temporeri (darurat) dengan 2transformator yang tersisa.GambarII.90OpenDelta ConectionGambarII.91TransformatorHubunganOpenDeltaContoh:Transformator satu phase 2 buah 150 kVA, 7200 V/600 V dihubungkan open-delta. Hitung beban 3 phase maksimum yang tepakaiEABEBCECAE31E23E12Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik 93Penyelesaian:Rating daya pada tiap transformator 150 kVA, sehingga daya maksimum pada beban 300 kVA.Is = 150 kVA/600 V = 250 AS = v3. EI = v3 X 600 X 250 = 259 800 VA = 260 kVA5.Pengujiankualitasminyaktransformatora.Pengujian kekuatan elektrik minyak transformatorKekuatan listrik merupakan karakteristik penting dalam material isolasi. Jika kekuatan listrik rendah minyak transformator dikatakan memiliki mutu yang jelek. Hal ini sering terjadi jika air dan pengotor ada dalam minyak transformator. Pengujian perlu dilakukan untuk mengetahui kegagalan minyak transformator.Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan uji kegagalan ini antara lain :Jarak elektroda 2.5 mmBejana dan elektroda harus benar-benar kering dan bersih setiapsebelum melakukan pengujian, elektroda harus dicuci dengan minyak transformator yang akan diuji.Minyak yang akan diuji harus diambil dengan alat yang benar-benarbersih, minyak pertama yang keluar dibuang supaya kran-kranmenjadi bersih. Minyak lama pada waktu pertama alirannya dibuang.Botol tempat minyak transformator ditutup dengan lilin supaya kotoran dahn uap air tidak masuk.b.PengujianviskositasminyaktransformatorViskositas minyak adalah suatu hal yang sangat penting karenaminyak tranformator yang baik akan memiliki viskositas yang rendah, sehingga dapat bersirkulasi dengan baik dan akhirnya pendinginan inti dan belitan transformator dapat berlangsung dengan baik pula.c.Titiknyala (flash point)Temperatur ini adalah temperatur campuran antara uap dari minyak dan udara yang akan meledak (terbakar) bila didekati dengan bunga api kecil. Untuk mencegah kemungkinan timbulnya kebakaran dari peralatan dipilih minyak dengan titik nyala yang tinggi. Titik nyala dari minyak yang baru tidak boleh lebih kecil dari 135 0C, sedangkan suhu minyak bekas tidak boleh kurang dari 130 0C. Untuk mengetahui titik 94Pembangkitan Tenaga Listriknyala minyak transformator dapat ditentukan dengan menggunakan alatClose up tester.d.PemurnianminyaktransformatorMinyak transformator dapat terkontaminasi oleh berbagai macampengotoran seperti kelembaban, serat, resin dan sebagainya.Ketidakmurnian dapat tinggal di dalam minyak karena pemurnian yang tidak sempurna. Pengotoran dapat terjadi saat pengangkutan dan penyimpanan, ketika pemakaian, dan minyak itu sendiri pun dapat membuat pengotoran pada dirinya sendiri. Beberapa metode pemurnian minyak transformator dijelaskan dalambagian berikut ini:1)Mendidihkan (boiling)Minyak dipanaskan hingga titik didih air dalam alat yang disebut boiler.Air yang ada dalam minyak akan menguap karena titik didih minyak lebih tinggi dari pada titik didih air. Metode ini merupakan metode yang paling sederhana namun memiliki kekurangan. Pertama hanya air yangdipindahkan dari minyak, sedangkan serat, arang dan pengotor lainnya tetap tinggal. Kedua minyak dapat menua dengan cepat karena suhutinggi dan adanya udara.Kekurangan yang kedua dapat diatasi dengan sebuahboilerminyakhampa udara (vacuum oil boiler). Alat ini dipakai dengan minyak yang dipanaskan dalam bejana udara sempit (air tight vessel) dimana udara dipindahkan bersama dengan air yang menguap dari minyak. Airmendidih pada suhu rendah dalam ruang hampa oleh sebab itu menguap lebih cepat ketika minyak dididihkan dalam alat ini pada suhu yang relatifrendah. Alat ini tidak menghilangkan kotoran pada kendala pertama,sehingga pengotor tetap tinggal. 2)Alatsentrifugal (Centrifuge reclaming)Air serat, karbon dan lumpur yang lebih berat dari minyak dapatdipindahkan minyak setelah mengendap. Untuk masalah ini memerlukan waktu lama sehingga untuk mempercepatnya minyak dipanaskan hingga 45- 55 oC dan diputar dengan cepat dalam alat sentrifugal. Pengotor akan tertekan ke sisi bejana oleh gaya sentrifugal, sedangkan minyak yang bersih akan tetap berada ditengah bejana. Alat ini mempunyaiefisiensi yang tinggi. Alat sentrifugal hampa merupakanpengembangannya.Bagian utama dari drum adalah drum dengan sejumlah besar piring/pelat(hingga 50) yang dipasang pada poros vertikal dan berputar bersama-sama. Karena piring mempunyai spasi sepersepuluh millimeter, piring-Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik 95piring ini membawa minyak karena gesekan dan pengotor berat ditekan keluar.3)Penyaringan (Filtering)Dengan metode ini minyak disaring melalui kertas penyaring sehingga pengotor tidak dapat melalui pori-pori penyaring yang kecil, sementara embun atau uap diserap oleh kertas yang mempunyai hygroscopicityyang tinggi. Jadi filter press ini sangat efisien memindahkan pengotor padat dan uap dari minyak yang merupakan kelebihan dari pada alat sentrifugal.Walaupun cara ini sederhana dan lebih mudah untukdilakukan, keluaran yang dihasilkan lebih sedikit jika dibandingkandengan alat sentrifugal yang menggunakan kapasitas motor penggerak yang sama. Filter press ini cocok digunakan untuk memisahkan minyak dalamcircuit breaker (CB), yang biasanya tercemari oleh partikel jelaga (arang) yang kecil dan sulit dipisahkan dengan menggunakan alatsentrifugal.4)Regenerasi (regeneration)Produk-produk penuaan tidak dapat dipindahkan dari minyak dengan cara sebelumnya. Penyaringan hanya untuk memindahkan bagianendapan yang masih tersisa dalam minyak. Semua sifat-sifat minyak yang tercemar dapat dipindahkan dengan pemurnian menyeluruh yang khusus yang disebut regenerasi.Dalam menggunakan absorbenuntuk regenerasi minyak trasformatorsering dipakai di gardu induk dan pembangkit.Absorben adalahsubstansi yang partikel-partikelnya dapat menyerap produk-produkpenuaan dan kelembaban pada permukaannya. Hal yang sama dilakukan absorben dalam ruang penyaring tabung gas menyerap gas beracun dan membiarkan udara bersih mengalir. Regenerasi dengan absorben dapat dilakukan lebih menyeluruh bila minyak dicampuri dengan asam sulfur.Ada dua cara merawat minyak dengan absorben yaitu :xPertama, minyak yang dipanasi dapat dicampuri secara menyeluruh denganabsorben yang dihancurkan dan kemudian disaring.xKedua, minyak yang dipanaskan dapat dilewatkan melalui lapisantebalabsorbenyang disebut perkolasi.Absorben untuk regenerasi minyak transformator terdiri dari selinder yang dilas dengan lubang pada dasarnya dimanaabsorberditempatkandengan minyak yang dipanaskan (80-100oC) hingga mengalir ke atas melaluiabsorber. Ketika minyak mengalir ke atas, filter tersumbat oleh partikel halus absorber dan udara dibersihkan dari absorberlebih cepat danlebih menyeluruh pada awalnya. Absorber yang digunakan untuk regenerasi minyak transformator kebanyakan yang terbuat silica gel dan 96Pembangkitan Tenaga Listrikalumina atau sejenis tanah liat khusus yang dikenal sebagai pemutih (bleaching earth), lempung cetakan (moulding clay).Transformator tentunya harus diistirahatkan (deenergized) ketikaminyaknya akan dimurnikan atau diregenerasi dengan salah satu metode diatas, walaupun demikian hal diatas dapat dilaksanakan dalamkeadaan berbeban jika dilakukan perlakuan khusus. Pengembanganmetode regenerasi minyak transformator dalam keadaan berbebanadalah dengan filter pemindahan pemanas (thermal siphon filter) yang dihubungkan dengan tangki minyak transformator. Filter ini diisi dengan absorbensebanyak 1% dari berat minyak transformator.e.Pengukuran Konduktivitas Arus Searah Minyak TransformatorKonduktivitas minyak (k) sangat tergantung pada kuat medan, suhu dan pengotoran. Nilai konduktivitas diakibatkan oleh pergerakan ion.Pengukuran k dapat menunjukkan tingkat kemurnian minyaktransformator.Penguraian pengotor elektrolitik menghasilkan ion positif dan negatif.Untuk satu jenis ion dengan muatan q1dengan rapat ion n1makakontribusi rapat arus ditimbulkan pada kuat medan E yang tidak terlalu tinggi adalah:S1= q1n1v1(2-1)S1= q1n1E(2-2)v1dan n1adalah kecepatan dan mobilitas ion. Mobilitas ion akan bernilai konstan hanya jika berlaku hukum Ohm. Jika terdapat kuat medantertentu dalam medan dielektrik, maka akan berlangsung mekanismekompensasi yang menyeimbangkan kerapatan berbagai jenis ion hingga tercapai keseimbangan antara penciptaan, rekombinasi serta kebocoran ion terdapat elektroda-elektroda. Karena mobilitas ion yang berbeda, maka mekanisme juga berlaku dengan laju yang berbeda pula sehingga nilai k merupakan fungsi waktu. Oleh karena itu dalam mengukur nilai k dianjurkan untuk menunggu beberapa saat misalnya 1 menit hingga mekanisme transient hilang.Susunan elektroda yang digunakan dalam mengukur nilai k harusdilengkapi dengan elektroda cincin pengaman untuk menghilangkanpengaruh pada bidang batas dan arus permukaan yang dibumikansecara langsung.Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik 97GambarII.92Susunan elektroda untuk tegangan searahKeterangan gambar:1.Elektroda tegangan tinggi2.Elektroda ukur3.Elektroda cincin pengamanMedan elektrik sedapat mungkin dibuat homogen. Disamping elektroda pelat umumnya digunakan elektroda silinder koaksial. Jika diterapkan tegangan U untuk medan homogen seluas A dan besar sel S maka nilai k dapat dihitung dari nilai arus I sebagai berikut: K = (LS)/U A(2-3)Arus yang terukur umumnya berkisar beberapa kiloampere. Untuk itu dapat digunakan galvanometer kumparan putar yang peka ataupunpengukur arus dengan penguat elektronik yang jauh lebih peka.f.Pengukuran Faktor Dissipasi Minyak TransformatorRugi dielektrik dari suatu isolasi dengan kapasitas C pada frekuensi jala-jala? dapat dihitung dengan menggunakanfaktor disipasi sebagaiberikut:P diel = U2wC tan d(2-4)Besar rugi dielektrik dapat diukur dengan jembatan Schering.98Pembangkitan Tenaga ListrikGambarII.93JembatanSchering Rangkai untuk mengukur kapasitansi dan faktor disipasidengan jembatan ScheringKapasitasCx danfaktor dissipasi tan d harus diukur sebagai fungsitegangan uji U dengan menggunakan rangkaian di atas. Tegangan yangdibangkitkan oleh transformator tegangan tinggi T diukur dengankapasitor CM dan alat ukur tegangan puncak SM. Tabung uji diparalelkan dengankapasitor standar dengan nilai kapasitansi C2 = 28 PF.g.Tembusan jembatan serat dalam minyak isolasiSetiap bahan isolasi cair mengandung pengotor makroskopik berupa partikel serta selulosa, kapas dan lain sebagainya. Jika partikel itumenyerap embun maka akanbekerja gaya yang bergerak menuju daerah dengan kuat medan yang lebih tinggi dan mengarahkannya sesuaidengan arah medan E. Muatan dengan polaritas yang berlawanan akan diinduksikan pada ujung-ujungnya sehingga mengarah mengikuti arah medan. Keadaan ini menciptakan saluran konduktif yang menjadi panas akibat rugi resistif sehingga menguapkan embun yang terkandung dalam partikel. Tembus kemudian terjadi pada tegangan yang relatif rendah yang digambarkan sebagai tembus thermal lokal pada bagian yang cacat.GambarII.94JembatanScheringInstalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik 99h.Prosedur Pengujian Tegangan Gagal Minyak Transformator dengan Berbagai Macam ElektrodaBerbagai macam elektroda yang digunakan untuk pengetesan inidimaksudkanuntuk mendapatkan hasil pengujian kegagalan minyaktransformator dalam keadaan volume minyak tertekan, medan seragam dan tak seragam.1)Pemprosesan Minyak Transformator (Oil Processing)Kekuatan dielektrik dari minyak transformator sangat dipengaruhi oleh pemprosesan dan kondisi pengujian, karena menentukan kualitas dari minyak transformator selama pengujian. Sifat minyak akanhilangmelalui uap lembab, gas, ketidakmurnian, dan pengisian kedalamtangki pengujian. Kualitas minyak harus dicek secara periodik denganoil cup tester, sehingga dapat diperoleh informasi bahwa pengurangan kekuatan elektrik dari minyak transformator diabaikan jika tangkiditutup 4 hari. Jika kekuatan dielektrik minyak menurun dari nilai awal 65 kV/25 mm sampai 55 kV/ 2.5 mm, atau jika lebih dari 4 hari setelah diisi minyak, maka minyak harus diganti.2)Penerapan TeganganTegangan AC dan tegangan impuls biasanya digunakan dalampengujian, Pengujian dengan tegangan AC dapat diperoleh dengan Steady voltage raising method danWithstand voltage method, dengan kenaikan dari 5 sampai10 % step, mulai 60 % dari ekspektasibreakdown voltage. Impuls voltage dibuat denganup and downmethod dari 5 sampai 10 % step dariekspektasibreakdown voltage.Probabilitas pengujian kegagalan dapat diperoleh dalam 2 cara yaitu:xTegangan AC naik pada kegagalan dengan kecepatan konstan 3kV/sec.Prosedur ini diulang sampai 500 kali dalam interval 1 menit.xVoltage band antara 0 sampai 100 % breakdown voltage, yang dibagai dalam beberapa level. Tegangan AC telah diaplikasi selama 1 menit 20 kali tiaplevel tegangan, sedangkan tegangan impuls telahdiaplikasi 20 kali tiap level tegangan. i.Analisis Kegagalan Minyak Transformator Beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan dielektrik minyaktransformator antara lain fenomena stabilisasi, perawatan sebelumpenggunaan minyak dan elektroda, pengaruh kecepatan minyak,pengaruh kapasitas paralel terhadap sel pengujian, dan pengaruh daerah elektroda dan jarak celah. Next >