Transformator Daya

1.1    Konstruksi Bagian-Bagian Transformator.

Pada dasarnya semua jenis transformator memiliki bagian utama yang  terdiri dari inti besi yang dililit oleh 2 buah kumparan penghantar, yaitu kumparan sisi primer dan kumparan sisi sekunder. Namun pada transformator 150 – 20 KV memiliki bagian-bagian tambahan seperti peralatan bantu dan peralatan proteksi. Berikut adalah pembahasan lebih lanjut dari cara kerja maing masing konstruksi transformator  sebagai mana dijelaskan oleh P.T. PLN P3B  (2003).
a.Bagian utama

 - Inti besi

 Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluks, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas sebagai rugi-rugi besi yang ditimbulkan oleh Eddy Current.

gambar inti besi trafo

-Kumparan transformator

 Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain.Umumnya pada transformator terdapat kumparan primer dan sekunder. Bila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluksi yang menginduksikan tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup  maka akan mengalir arus pada kumparan ini. Jadi dapat dikatakan kumparan berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus. 

gambar kumparan trafo

- Minyak transformator

 Sebagian besar transformator tenaga kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam minyak transformator, terutama transformator-transformator tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak transformator mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan bersifat pula sebagai isolasi karena memiliki daya tegangan tembus yang tinggi, sehingga minyak transformator berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. Untuk itu minyak transformator harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

• Kekuatan isolasi tinggi 
• Penyalur panas yang baikberat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat 
• Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan menjadi lebih baik 
• Ttik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan 
• Tidak merusak bahan isolasi padat 
• Sifat kimia yang stabil. 

gambar minyak trafo

 - Bushing

Kumparan transformator ke jaringan luar dihubungkan  melalui sebuah busing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut denga tangki transformator.

gambar beebrapa bushing trafo yang tidak terpasang

- Konservator

Pada umumnya bagian-bagian dari transformator yang terendam minyak transformator berada didalam tangki. Untuk menampung pemuaian minyak transformator, tangki dilengkapi dengan konservator.

Gambar tangki konservator transformator

1.1    Peralatan Bantu Transformator.

Peralatan bantu transformator berfungsi untuk membantu kinerja transformator agar semakin efisien dan handal. Berikut adalah  alat bantu pada transformator sebagaimana dijelaskan oleh P.T.PLN (1984).

 - Pendingin

 Pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi di dalam transformator, maka untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebihan tersebut transformator perlu dilengkapi dengan sistem pendingin untuk menyalurkan panas keluar transformator. Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa udara/gas, minyak dan air.

Pengalirannya (sirkulasi) dapat dilakukan dengan cara : 

• Alamiah (natural) 
• Tekanan/paksaan (forced).  Macam-macam dan sistem pendingin transformator berdasarkan media dan cara pengalirannya dapat diklasifikasikan seperti pada Tabel 1.

Pada cara alamiah (natural), pengaliran media sebagai akibat adanya perbedaan suhu media dan untuk mempercepat perpindahan panas dari media tersebut ke udara luar diperlukan bidang perpindahan panas yang lebih luas antara media (minyak-udara/gas), dengan cara melengkapi transformator dengan sirip-sirip(Radiator).

Bila diinginkan penyaluran panas yang lebih cepat lagi, cara natural/alamiah

tersebut dapat dilengkapi dengan peralatan untuk mempercepat sirkulasi media pendingin dengan pompa-pompa sirkulasi minyak, udara dan air. Cara ini disebut pendingin paksa (Forced).

Tabel 1. Macam-Macam Sistim Pendingin

No.	MACAM SISTEM PENDINGIN *)	MEDIA
		DIDALAM TRAFO		DILUAR TRAFO
		Sirkulasi Alamiah	Sirkulasi Paksa	Sirkulasi Alamiah	Sirkulasi Paksa
1.	AN	-	-	Udara	-
2.	AF	-	-	-	Udara
3.	ONAN	Minyak	-	Udara	-
4.	ONAF	Minyak	-	-	Udara
5.	OFAN	-	Minyak	Udara	-
6.	OFAF	-	Minyak	-	Udara
7.	OFWF	-	Minyak	-	Air
8.	ONAN/ONAF	Kombinasi 3 dan 4
9.	ONAN/OFAN	Kombinasi 3 dan 5
10.	ONAN/OFAF	Kombinasi 3 dan 6
11.	ONAN/OFWF	Kombinasi 3 dan 7

*) Menurut IEC tahun 1976

Pendingin Riben dan Kipas Trafo

- Tap Changer (perubah tap)

- Tap Changer (Perubah Tap)

 Tap changer adalah alat perunbah perbandingan transformasi untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder yang lebih baik,dari tegangan jaringan primer yang berubah-ubah.

Tap changer yang hanya dapat beroprasi untuk memindahkan tap trafo dalam keadaan tak berbeban disebut OFF Load Tap Changer. Dan hanya dapat dioprasikan secara manual.

Gambar On Load Tap Changer

- Alat pernapasan

Karena pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu udara luar, maka suhu minyakpun akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari dalam tangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki.

       Kedua proses di atas disebut pernapasan transformator. Permukaan minyak transformator akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang menurunkan nilai tegangan tembus minyak transformator, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat hygroskopis. Dedi Mulyana sebagai pegawai PLN di bidang pemeliharaan mengatakan bahwa “Pada kondisi dilapangan kami menggunakan tabung silicagel untuk menyerap kelembaban udara, bila tabung berwarna biru berarti silicagel dalam kondisi baik, namun bila silicagel berwarna merah muda berarti silicagel harus sudah diganti.”

Gambar Tabung Silicagel

- Indikator

 Untuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka perlu adanya indicator pada transformator sebagai berikut:

• indikator suhu minyak 
• indikator permukaan minyak 
• indikator sistem pendingin 
• indikator kedudukan tap 

Gambar Indikator Winding Temperatur

-          Pentanahan Netral ( Neutral Grounding Resistor).

Dengan semakin berkembang sistem tenaga listrik maka dewasa ini sistem tenaga listrik tidak lagi dibiarkan mengambang (sistem delta) melainkan titik netralnya ditanahkan melalui resitansi ataupun reaktansi. Selama kondisi normal metode pentanahan netral sistem tidak berpengaruh, akan tetapi jika terjadi gangguan khususnya I phasa ke tanah sistem pentanahan netral sistem menjadi penting dipertimbangkan. Tujuan dari pentanahan netral sistem ini adalah :

1. Membatasi arus gangguan satu phasa-tanah

2. Membatasi tegangan pada phasa yang tidak terganggu (sehat)

3. Membantu pemadaman busur api.

a.       Metode Pentanahan Eksisting

Untuk sistem PLN Jawa Bali digunakan metode pentanahan netral sistem sesuai tabel berikut:

Tabel 2. Tabel Metode Pentanahan Netral di PLN P3B

No	Tegangan Sistem	Jenis Pentanahan	Lokasi
1.	20 kV	Solid Low resistance  ( 12 – 40 Ohm) High resistance  ( 500 Ohm )	Jawa Tengah Jawa Barat dan DKI Jawa Timur
2.	70 kV	Low resistance (40 - 60 Ohm) High resistance ( 200 Ohm)	Jawa Barat dan DKI Jawa Timur
3.	150 kV	Solid	Semua wilayah
4.	500 kV	Solid	Semua wilayah

Pola pengaman gangguan tanah disesuaikan dengan pola pentanahan netral

sistem seperti yang ditunjukkan pada tabel di atas.Ada beberapa macam jenis pentanahan titik netral trafo :

1.      Pentanahan tanpa impedansi ( Solid Grounding ) dan biasanya digunakandi sisi primer trafo ( 150 kV dan 500 kV )

2.      Pentanahan melalui tahanan ( Resistance Grounding ) biasanya digunakan disisi sekunder ( 20 kV dan 70 kV )

3. Macam jenis NGR terdiri dari :

       -      Liquid

       -      Elemen(logam)

1.3  Peralatan Proteksi transformator

 - Rele Bucholz

 Rele Bucholz adalah rele untuk mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan di dalam transformator yang menimbulkan gas. 

Gas yang timbul diakibatkan oleh:

a. Hubung singkat antar lilitan pada/dalam phasa  

b. Hubung singkat antar phasa  

c. Hubung singkat antar phasa ke tanah  

d. Busur api listrik antar laminasi  

e. Busur api listrik karena kontak yang kurang baik.  

Gambar Rele Bucholz

- Pengaman tekanan lebih 

Alat ini berupa membran yang dibuat dari kaca, plastik, tembaga atau katup berpegas, berfungsi sebagai pengaman tangki transformator terhadap kenaikan tekan gas yang timbul di dalam tangki. Ada dua jenis pengaman tekanan lebih yaitu yang hancur dan yang tidak hancur.Pengaman jenis hancur adalah pengaman  yang akan pecah pada tekanan tertentu dan kekuatannya lebih rendah dari kekuatan tangki transformator. Namun pada jenis tak hancur hanya akan membuka sehingga minyak didalam trafo tumpah. Rele ini hanya bekerja oleh kenaikan tekanan gas yang tiba-tiba dan langsung menjatuhkan PMT.

- Rele tekanan lebih.

 Rele ini berfungsi hampir sama seperti rele Bucholz, yakni mengamankan terhadap gangguan di dalam transformator. Bedanya rele ini hanya bekerja oleh kenaikan tekanan gas yang tiba-tiba dan langsung mentripkan P.M.T. (Pemutus Tenaga).

- Rele Diferensial .

 Berfungsi mengamankan transformator dari gangguan di dalam transformator antara lain flash over antara kumparan dengan kumparan atau kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan di dalam kumparan ataupun beda kumparan.

- Rele Tangki tanah.

 Berfungsi untuk mengamankan transformator bila ada hubung singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan pada transformator.

- Rele Termis.

 Berfungsi untuk mencegah/mengamankan transformator dari kerusakan isolasi kumparan, akibat adanya panas lebih yang ditimbulkan oleh arus lebih. Besaran yang diukur di dalam rele ini adalah kenaikan temperatur.

- Fire Protection.

Transformator Tenaga adalah salah satu peralatan yang cukup mahal yang terpasang di pusat pembangkit dan Gardu Induk. Setiap Trafo Tenaga terisi dengan material yang mudah terbakar dengan jumlah yang cukup besar yang mana bila tersulut dapat menjalarkan api ke instalasi yang berdekatan. Oleh karena itu sangat perlu dilengkapi dengan peralatan pengamannya. Kegagalan-kegagalan Trafo Tenaga umumnya disebabkan oleh Break Down isolasi pada bagian internal Trafo. Adanya energi busur listrik akan diikuti kenaikan temperatur dan tekanan yang sangat cepat di dalam tangki Trafo. Terbakarnya minyak pada jumlah tertentu dapat mengakibatkan tekanan yang sangat tinggi kearah luar melalui kisaran bidang tertentu dan dapat langsung diikuti nyala api.

Gambar Fire Protection Berkerja

DAFTAR PUSTAKA

Ant. 2009. “Pemadaman Listrik di Kupang Mendekati Sempurna”.  Kompas 19                      April.

Febrianti. 2009. “Pemadaman Listrik di Sumatera Barat Hingga Akhir Maret”. Tempo 26 Maret.

Hage. “Komponen-Komponen Transformator,”  http : dunia listrik.blogspot.

              com200901komponen-komponen-transformator.html [26 April 2009].

Hamma. (2001, April). Elektro Indonesia : Transformator Daya dan Cara Pengujiannya [25 paragraf]. 7(36). [26 April 2009].

Isnanto. (2009, Januari)”Transformator Distribusi,” http: masisnanto.blogdetik.

              com20090123transformator-distribusi.html [26 April 2009].

Kadir, A. 1989. Transformator. Jakarta : Gramedia.

Mustafa, D. (2008, November). Techno : Transformator Listrik Tenaga [35 paragraf]. [26 April 2009]

P.T. PLN. 1984. Petunjuk Operasi dan Pemeliharaan Peralatan Penyaluran Tenaga Listrik. Jakarta : Perusahaan Umum Listrik Negara Pusat.

P.T . PLN P3B. 2003. Panduan Pemeliharaan Trafo Tenaga. Jakarta : Perusahaan Umum Listrik Negara Pusat.

Theraja, B.L. 1989. Electrical Technology. New Delhi : Nirja Construction and Development.

www.Jemiras. Net

Zal. 2009. “Masih Terjadi Pemadaman Listrik di Manado”.  Kompas 2 Mei.

http://bisniskeuangan.kompas.com/read/xml/2009/11/16/06321150/infrastruktur.listrik.rapuh

http://mulyajatra.com/index.php?n1n=5

http://cntigerceramics.en.alibaba.com/product/50553788-50121388/Transformer_Bushing.html