24 - Dd
a. Ini adalah hubungan yang ekonomis antara LV transformator. b.Tidak terlalu sulit untuk menghubungkan beban tidak seimbang.
-Yd
5
a. Biasanya digunakan pada mesin dan transformator berkapasitas besar pada pembangkit dan sistem distribusi.
b. Netralnya dapat dibebani sampai batasan arus tertentu. - Berbagai hubungan yang lain
a. banyak digunakan dalam hal penelitian dan lain- lain.
2.2 Beban 2.2.1 Jenis- Jenis Beban
1. Beban Tiga Phasa Seimbang Yang dimaksud dengan keadaan seimbang adalah suatu keadaan dimana :
1. Ketiga vektor arus atau tegangan sama besar 2. Ketiga vektor saling membentuk sudut 120
satu sama lain. Rangkaian beban tiga phasa untuk hubungan Y dapat digambaran seperti
gambar 2.13 dibawah ini:
25 Gambar 2.16 Rangakaian beban 3 phasa hubungan Wye
Pada keaadaan seimbang bahwa impedansi beban pada masing- masing phasanya adalah sama besarnya, sehingga dapat dituliskan sebagai berikut:
Z
a
= Z
a=
Z
a
=R+jX = IZI Dalam hubungan Y, arus line sama dengan arus phasa, dapat ditentukan
dengan : I
a’a
= I
an
= ;
I
b’b
= I
bn
= ;
I
c’c
= I
cn
=
Untuk rangkaian beban tiga phasa terhubung delta dapat dilihat pada gambar 2.14 berikut:
Gambar 2.17 Rangakaian beban 3 phasa hubungan Delta
26 Pernyataan arus beban untuk hubungan delta:
I
ab
=
I
bc
=
I
ca
=
Arus saluran Ia’a diperoleh dengan menerapkan hukum arus kirchoff , yaitu: I
a’a
= I
ab
+ I
ac
= I
ab
– I
ca
I
b’b
= I
ba
+ I
bc
= I
bc
– I
ab
I
c’c
= I
ca
+ I
cb
= I
ca
– I
bc
2. Beban Tiga Phasa Tidak Seimbang Yang dimaksud dengan keadaan tidak seimbang adalah keadaan dimana
salah satu atau kedua syarat keadaan seimbang tidak terpenuhi. Kemungkinan keadaan tidak seimbang ada tiga yaitu:
1. Ketiga vektor sama besar tetapi tidak membentuk sudut 120 satu sama
lain. 2. Ketiga vektor tidak sama besar tetapi membentk sudut 120
satu sama lain. 3. Ketiga vektor tidak sama besar dan tidak membentuk sudut 120
satu sama lain.[2]
27
2.3 Beban Lebih Pada Transformator 2.3.1 Umum
Dalam pengoperasianya transformator sering mengalami gangguan, masing- masing gangguan mengakibatkan berbagai hal yang merugikan bagi
tansformator. Salah satu gangguan yang sering terjadi yaitu gangguan arus lebih yang disebabkan kondisi beban lebih pada transformator. Beban lebih adalah
kondisi dimana beban yang dipikul oleh transformator melebihi dari kapasitas transformator itu sendiri.
2.3.2 Gangguan- Gangguan Pada Transformator
a. Gangguan internal Gangguan internal adalah gangguan yang terjadi di dlam transformator itu
sendiri. Gangguan internal dapat dikelompokkan ke dalam dua kelompok : a.1 Gangguan yang baru terjadi incipient Faults
Adalah gangguan kecil yang apabila tidak segera terdeteksi akan membesar dan akan menyebabkan kerusakan yang lebih serius seperti:
1. terjadi busur api are yang kecil dan pemanasan lokal yang dapat
disebabkan oleh : - cara penyambungan yang tidak baik
- partial discharg - Kerusakan isolasi pada penjepit inti.
2. gangguan pada sistem pendingin 3. arus sirkulasi pada trafo- trafo yang bekerja paralel.
28 4. gangguan hubung singkat
a.2 Gangguan Eksternal Yaitu gangguan hubung singkat diluar trafo, gangguan ini dapat dideteksi
karena timbulnya arus yang sangat besar, mencapai beberapa kali arus nominal. Trafo daya dapat beroperasi secara terus menerus pada arus beban nominalnya
100 x I
NT
. Apabila beban yang dilayani lebih besar dari 100, trafo akan mendapat pemanasan lebih[8].
Efek dari pembebanan pada transformator yang melebihi name plate tidak akan terlihat tanpa membongkar transformator itu sendiri. Sejarah dari
pengoperasian transformator akan menjadi indikasi pertama dari kerusakan akibat beban lebih. Transformator mungkin memiliki kemampuan bawaan untuk
menangani beban diatas rating nameplate nya. Akan tetapi, pembebanan diatas ratingnya dapat mengakibatkan pengurangan umur transformator. Pengurangan
umur ini tidak dapat diperbaiki. Pemanasan lebih atau beban lebih dapat menyebabkan kerusakan pada
transformator. Suhu puncak minyak, suhu ambient, beban arus, dll dapat dikombinasikan untuk mengetahui suhu dan mengatur kondisi suhu pada
transformator[5]. Akibat terjadinya kenaikan arus yang disebabkan oleh adanya peningkatan
beban yang melebihi kapasitas transformator maka pada transformator akan mengalami kenaikan suhu yang besarnya[9] :
∆T= K. I
2
. Tmins Ω ≠
29 Dimana:
∆T= kenaikan temperatur dalam celcius K= 0,343 konstanta
I= arus yang mengalir ampere T= waktu dalam menit
Ω ≠ = ohm per jumlah konduktor.
2.3.3 Batas Ketahanan Transformator
Sesuai dengan SPLN 64:1984 Ketentuan pengaman Trafo Distribusi adalah sebagai berikut :
1. Dilihat dari karakteristik waktu- arusnya maka pengamanan untuk trafo distribusi dibatasi oleh dua garis kerja.
1.1 Garis kerja pertama garis batas ketahanan pelebur yang merupakan dimana pelebur primer tidak boleh bekerja, ditrntukan oleh beban lebih
yang masih ditahan oleh trafo tersebut. Beban atau arus lebih yang dimaksud adalah:
- beban lebih Beban maksimum
- arus beban peralihan cold load pick up
- hubung singkat JTR jaringan Tegangan menengah
- Arus inrush trafo
1.2 Garis kedua garis batas ketahanan trafo yang merupakan batas ketahanan trafo dimana fuse harus sudah bekerja. Gangguan yang
dapat melebihi batas tersebut adalah gangguan hubung singkat disisi primer atau sekunder trafo.
30 2. Garis batas ketahanan trafo distribusi umum ditentukan oleh titik- titik
berikut: -
2 x In selama 100 detik - beban lebih -
3 x In selama 10 detik - beban peralihan -
6 x In selama 1 detik - beban peralihan -
15 x In selama 0,1 detik - arus inrush trafo -
25 x In selama 0,01 detik - arus inrush trafo 3. Garis batas ketahanan trafo ditentukan oleh titik- titik berikut:
Untuk arus lebih, hubung singkat pada jaringan tegangan rendah: -
3 x In selama 300 detik -
4,75 x In selama 60 detik -
6,7 x In selama 30 detik -
11,3 x In selama 10 detik
2.3.4 Kemampuan Termal Bahan Transformator
Salah satu bagian terpenting dari transformator adalah belitanlilitan yang biasanya terbuat dari konduktor tembaga atau alumunium. Saat terjadi gangguan
baik beban lebih maupun hubung singkat, akan timbul stress termal akibat gangguan bergantung besarnya gangguan. Untuk masing- masing konduktor,
terdapat batas temperatur dimana konduktor tersebut mulai kehilangan kekuatan selama periode waktu tertentu. Konduktor yang dipilih harus tahan terhadap panas
yang dihasilkan saat terjadi gangguan. Panas tersebut tidak boleh melebihi batas temperatur konduktor. Batas ketahanan termal untuk tembaga dan alumunium
ditunjukkan pada tabel 1 berikut:
31 Tabel 2.1
Batas ketahanan suhu bahan Tembaga dan Alumunium Bahan
Batas Temperatur
o
C Tembaga
250 Aluminium
200
2.4 Effisiensi Dan Regulasi Tegangan 2.4.1 Effisiensi Transformator
Effisiensi adalah perbandingan daya keluaran dan daya maksimum, effisiensi dapat dirumuskan:
Efisiensi η = PoutPinx 100
= 100
= 1 100
Dimana: rugi = Pcu + Pi
atau = PoutPinx 100
= 100
= 1 + 100
Dimana : = Effisiensi
Pout = Daya Keluaran dari Transformator Watt Pin = Daya Masukkan dari Transformator Watt
Pcu = Rugi- rugi Tembaga Watt Pi = Rugi- rugi Inti Watt
32
2.4.2 Regulasi Tegangan
Regulasi tegangan adalah perbandingan antara perubahan tegangan keluaran pada saat tanpa beban dan pada saat beban penuh terhadap tegangan
keluaran pada tanpa beban. Regulasi tegangan dapat dirumuskan sebagai berikut:
= 100
Dimana : VR = Regulasi Tegangan
V
NL
= Tegangan Keluaran Pada Saat Tanpa Beban V
FL
= Tegangan
Keluaran Pada
Saat Beban
Penuh
33
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Listrik Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. Penelitian akan dilaksanakan setelah
proposal diseminarkan dan disetujui. Lama penelitian direncanakan selama 2 dua bulan.
3.2 Bahan dan Peralatan
Percobaan ini menggunakan beberapa peralatan, yaitu: 1. Transformator 3 phasa: 50 Hz, 2000VA
2. PT AC 3. Wattmeter
4. Kabel 5. Multitester
6. Beban Lampu pijar
3.3 Variabel yang Diamati
