Makalah Standar Pengujian Transformator (1)
Standar Pengujian Peralatan Transformator
Fahmi Arif Kurnia Rahman
Jurusan Teknik Elektro POLINES
Jl. Prof. H. Sudarto, S. H. Tembalang Semarang 50275 INDONESIA
Abstrak
Transformer atau trafo merupakan suatu peralatan yang
dapat mengubah tenaga listrik dari suatu level tegangan
ke level tegangan lainnya. Trafo ini tentunya diharapkan
dapat bekerja pada performa yang diinginkan. Oleh
karena itu, sebelum trafo dapat digunakan pada sistem
tenaga listrik, maka perlu dilakukan beberapa rangkaian
pengujian pada trafo daya tersebut. Pengujian
transformator dilaksanakan menurut SPLN D3.002-1:
2007 (Rev. SPLN 50: 1997 dan SPLN 50: 1982) dengan
melalui tiga macam pengujian, sebagaimana diuraikan
juga dalam IEC 60076, yaitu: pengujian rutin, pengujian
jenis, pengujian khusus, pengujian serah-terima,
pengujian lapangan. Beberapa peralatan yang digunakan
dalam pengujian Transformer diantaranya: tangen delta
2000 & delta 3000, tangen delta oil transformer, insulation
test MIT1020, transformer turn ratio 310, transformer
ohmmeter, dielectric breakdown, voltage OTS100 AF/2,
dissolve gas analysis potable.
Keywords— Transformator, trafo, pengujian, SPLN, IEC,
peralatan, listrik.
I. PENDAHULUAN
Dalam pola pendistribusian tenaga listrik ke pengguna
tenaga listrik di suatu kawasan, penggunaan sistem tegangan
menengah sebagai jaringan utama adalah upaya utama untuk
menghindarkan rugi-rugi penyaluran (losses) dengan kualitas
persyaratan tegangan yang harus dipatuhi oleh PT PLN
Persero selaku pemegang kuasa usaha utama sebagaimana
diatur dalam UU Ketenagalistrikan No. 30 Tahun 2009.
Dengan ditetapkannya standar Tegangan Menengah
sebagai tegangan operasi yang digunakan di Indonesia adalah
20 kV, maka peralatan- peralatan JTM wajib memenuhi
kriteria enjineering kemananan ketenagalistrikan, termasuk
didalamnya adalah peralatan transformator.
Transformator (trafo) adalah salah satu peralatan utama
dalam
penyaluran
energi
listrik
yang
berfungsi
mengkonversikan tegangan. Trafo ini tentunya diharapkan
dapat bekerja pada performa yang diinginkan. Karena apabila
peralatan ini tidak bekerja dengan semestinya, maka
penyaluran energi listrik menjadi terganggu dan bahkan dapat
menyebabkan terhentinya pasokan listrik pada suatu jaringan
listrik yang saling terinterkoneksi satu sama lain. Terhentinya
pasokan listrik tersebut tentunya merugikan berbagai pihak
mulai dari konsumen listrik ataupun produsen listrik yang
dalam hal ini PT PLN.
Oleh karena itu, sebelum trafo dapat digunakan pada
sistem tenaga listrik, maka perlu dilakukan beberapa
rangkaian pengujian pada trafo daya tersebut. Hal ini
dimaksudkan agar trafo daya tersebut dapat bekerja sesuai
dengan spesifikasinya pada berbagai kondisi di lapangan.
A. Tujuan
Dalam penulisan makalah ini, penulis bertujuan untuk :
1) Mengetahui pengertian dan jenis-jenis trafo.
2) Mengetahui klasifikasi standar pengujian trafo yang
diperlukan sebagai bahan acuan.
3) Membandingkan klasifikasi trafo yang baik dan trafo
yang buruk.
4) Mengetahui peralatan-peralatan yang digunakan
dalam pengujian trafo.
5) Mempelajari studi kasus atau contoh pengujian trafo.
B. Ruang Lingkup Materi
Materi yang dibahas pada makalah ini meliputi pengertian,
jenis-jenis, cara pengujian, perlatan-peralatan pengujian, dan
studi kasus trafo.
II. PEMBAHASAN TRANSFORMATOR
Transformer atau trafo merupakan suatu peralatan yang dapat
mengubah tenaga listrik dari suatu level tegangan ke level
tegangan lainnya. Trafo biasanya terdiri atas dua bagian inti
besi atau lebih yang dibungkus oleh belitan – belitan kawat
tembaga. Prinsip pengubahan level tegangan dilakukan
dengan memanfaatkan banyaknya jumlah belitan pada inti
trafo. Bila salah satu kumpulan belitan, biasanya disebut
belitan primer, diberikan suatu tegangan yang berubah-ubah,
maka akan menghasilkan mutual flux yang berubah-ubah
dengan besar amplitude yang tergantung pada tegangan,
frekuensi tegangan, dan jumlah lilitan kawat tembaga
dibelitan primer. Mutual flux yang terjadi akan terhubung
dengan belitan lain yang disebut sisi sekunder dan akan
menginduksi suatu tegangan yang berubah-ubah di dalamnya
dengan nilai tegangan yang bergantung pada jumlah lilitan
pada belitan sekunder. Dengan mengatur perbandingan jumlah
lilitan antara sisi primer dan sekunder, maka akan dapat
ditentukan rasio tegangan ataupun sering disebut rasio trafo.
A. Trafo Tidak Berbeban
Gambar 1 menunjukkan suatu bentuk trafo dengan
rangkaian pada sisi sekunder dalam keadaan terbuka ataupun
tidak berbeban, dan pada bagian primernya diberikan
tegangan berubahubah vi . Kemudian arus iφ , yang biasa
disebut sebagai arus eksitasi, akan mengalir pada sisi primer
dan menghasilkan flux yang berubah-ubah secara magnetik.
Flux tersebut menghasilkan gaya gerak listrik (emf) dengan
persamaan sebagai berikut ini:
e2 sehingga belitan sekunder akan menghasilkan tegangan
pada terminalnya dengan persamaan.
dimana :
λ1 = flux di sisi primer
φ
= flux di inti trafo yang menghubungkan kedua belitan
N1 = jumlah lilitan kawat di belitan primer
Dengan membandingkan persamaan (2) dan (3) maka
dapat diperoleh,
Ma
ka dapat dikatakan bahwa prinsip pengubahan tegangan pada
trafo dilakukan dengan perbandingan antara jumlah belitan
antara sisi primer dengan sisi sekundernya. Apabila suatu
beban dihubungkan pada sisi sekunder trafo maka akan
dihasilkan arus i2 dengan mmf N2i2. Dari persamaan (1) dan
dengan mengasumsikan permeabilitas inti trafo yang sangat
besar, maka penambahan beban pada sisi sekunder trafo tidak
mempengaruhi flux inti trafo. Total eksitasi mmf pada inti
trafo tidak akan berubah dan bahkan dapat diabaikan. Maka
akan diperoleh:
Gambar 1. Trafo dengan sisi sekunder
hubungan terbuka
B. Trafo Hubung Beban
Bila belitan lilitan kawat tembaga di sisi sekunder pada
gambar 1 diatas dihubungkan dengan beban, maka akan
terlihat seperti pada gambar 2. N1 adalah jumlah lilitan di sisi
primer dan N2 adalah jumlah lilitan di sisi sekunder. Belitan
sisi sekunder terhubung ke beban dan diasumsikan bahwa arus
yang keluar dari belitan sekunder adalah bernilai positif, maka
arus tersebut akan menghasilkan gaya gerak magnet yang
berlawanan arah dengan yang dihasilkan oleh arus dari lilitan
primer. Dengan menganggap resistansi belitan dapat
diabaikan, maka akan dihasilkan flux yang terbatas pada inti
trafo yang menghubungkan kedua inti belitan (flux bocor
diasuksikan dapat diabaikan).
Gambar 2. Trafo ideal terhubung dengan beban
Dengan asumsi tersebut di atas, maka pada gambar 1 dapat
dikatakan apabila tegangan yang berubah waktu v1 diberikan
pada belitan primer akan dihasilkan flux inti φ yang
menghasilkan gaya gerak listrik e1 yang sebanding dengan
tegangan v1.
Flux pada inti juga terhubung ke bagian sekunder trafo
sehingga menghasilkan induksi gaya gerak gerak listrik emf
Dari kedua persamaan diatas dapat dituliskan persamaan
(7) di bawah ini,
Perbandingan arus yang mengalir pada sisi primer dengan
sisi sekunder adalah berbanding terbalik dengan perbandingan
antara jumlah lilitan pada kedua belitan trafo. Dari persamaan
(4) dan (7) dapat dituliskan persamaan berikut
v1i1 = v2i2 ………………………………. (8)
Dari persamaan (8) dapat dikatakan bahwa suplai daya
yang terjadi pada sisi primer trafo akan bernilai sama dengan
yang disalurkan pada sisi sekundernya akibat dari tidak
adanya disipasi daya dan rugi-rugi daya.
C. Rangkaian Pengganti Trafo
Pada umumnya, trafo yang digunakan di dunia
ketenagalistrikan bukanlah trafo-trafo ideal, karena sangatlah
sulit untuk memperoleh bahan pada inti dan belitan trafo yang
dapat menghasilkan persamaan-persamaan sesuai dengan
keadaan saat trafo pada keadaan ideal. Hal ini disebabkan oleh
resistansi pada belitan, fluksi nyasar (rugi-rugi fluksi), dan
permeabilitas inti trafo. Agar dapat memperoleh gambaran
terhadap trafo yang digunakan, maka digunakanlah
pemodelan trafo dengan cara membuat rangkaian pengganti
pada trafo. Rangkaian pengganti trafo dapat dilihat seperti
gambar di bawah ini.
Gambar 3. Rangkaian pengganti trafo
Pada umumnya, satuan – satuan yang ada pada rangkaian
pengganti trafo sudah diinformasikan pada nameplate trafo
saat trafo sudah melewati serangkaian pengujian pada
laboratorium sehingga dapat digunakan di lapangan. Namun,
untuk dapat mengetahui parameter reaktansi dan induktansi
tiap belitan pada trafo, dapat dilakukan dengan dua jenis
pengujian, yakni uji hubung singkat dan uji opencircuit. Uji
hubung singkat digunakan untuk mengetahui impedansi
ekivalen dari kedua belitan (R1+jX1 dan R2+jX2), sedangkan
uji open-circuit yang dilakukan dengan keadaan sisi sekunder
terbuka, dilakukan untuk mengetahui rugi – rugi magnetik
trafo (Rc dan Xm) yang dimodelkan secara paralel dengan
kedua belitan pada trafo. Rugi – rugi magnetik ini disebabkan
oleh inti trafo dan belitan trafo yang menghasilkan fluksi pada
trafo.
Untuk keadaan short circuit, maka berlaku formula
sebagai berikut ini untuk mengetahui parameter impedansi
tiap belitan trafo.
Untuk saat keadaan open-circuit, maka digunakan formula
berikut ini untuk mengetahui parameter Rc dan Xm.
III. PEMBAHASAN PENGUJIAN TRANSFORMATOR
Semua sistem pengukuran yang digunakan pada
pengujian-pengujian harus bersertifikat, terkalibrasi periodik
dan tertelusur sesuai aturan yang tertuang dalam ISO 9001.
Macam pengujian pada setiap klasifikasi pengujian tercantum
pada dibawah ini.
TABEL I
MACAM PENGUJIAN
Catatan :
R = pengujian rutin ; J= pengujian jenis
S = pengujian serah-terima ; L = pengujian lapangan
Tidak dilakukan pada sisi primer untuk trasformator
dengan tegangan pengenal 20 kV/ √ 3 .
Untuk transformator dengan tegangan pengenal 20 kV/
√ 3 , pengujian dilakukan pada tegangan uji 3,46
tegangan nominal.
Setelah pengujian kenaikan suhu, transformator harus
mampu dienerjais tanpa beban pada 105% tegangan
pengenal selama 2 jam.
Dapat dilakukan dengan waktu uji lebih cepat.
PT PLN (Persero) dapat menetapkan mata uji khusus
maupun merubah atau menambahkan mata uji dengan
menyatakannya saat pemesanan.
Pengujian transformator dilaksanakan menurut SPLN
D3.002-1: 2007 (Rev. SPLN 50: 1997 dan SPLN 50: 1982)
dengan melalui tiga macam pengujian, sebagaimana
diuraikan juga dalam IEC 60076, yaitu:
1. Pengujian Rutin
Pengujian rutin adalah pengujian yang dilakukan terhadap
setiap transformator, meliputi:
A. Pengujian tahanan isolasi
Pengukuran tahanan isolasi dilakukan pada awal
pengujian dimaksudkan untuk mengetahui secara dini
kondisi isolasi transformator, untuk menghindari
kegagalan yang fatal dan pengujian selanjutnya,
pengukuran dilakukan antara:
Tahanan isolasi antara kumparan fase
Tahanan isolasi antara kumparan primer dan
kumparan sekunder
Tahanan isolasi antara tangki dengan tanah (khusus
untuk transformator yang memakai pengaman
tangki).
Harga tahanan isolasi ini digunakan untuk
kriteria kering tidaknya transformator, juga untuk
mengetahui apakah ada bagian-bagian yang terhubung
singkat
Berdasarkan IEC standar, ketentuan tahanan isolasi
adalah:
1kV = 1M ohm
Catatan :
1kV = besar tegangan fase terhadap tanah.
Kebocoran arus yang diizinkan setiap kV= 1mA.
b.1/10 dari persentase impedansi pada tapping
nominal.
Pengukuran perbandingan belitan dilakukan pada
saat semi assembling yaitu, setelah coil transformator
diassembling dengan inti besi dan setelah tap changer
terpasang, pengujian kedua ini bertujuan untuk
mengetahui apakah posisi tap transformator telah
terpasang secara benar dan juga untuk pemeriksaan
vector group transformator. Pengukuran dapat
dilakukan dengan menggunakan Transformer Turn
Ratio Test (TTR), misalnya merk Jemes G. Biddle Co
Cat. No.55005 atau Cat. No. 550100-47
B. Pengujian tahanan kumparan
Pengukuran tahanan kumparan adalah untuk
mengetahui berapa nilai tahanan listrik pada
kumparan yang akan menimbulkan panas bila
kumparan tersebut dialiri arus. Nilai tahanan belitan
dipakai untuk perhitungan rugi-rugi tembaga
transformator. Pada saat melakukan pengukuran yang
perlu diperhatikan adalah suhu belitan pada saat
pengukuran yang diusahakan sama dengan suhu
udara sekitar, oleh karenanya diusahakan arus
pengukuran kecil.
Peralatan yang digunakan untuk pengukuran
tahanan di atas 1 Ohm adalah Wheatstone Bridge,
sedangkan untuk tahanan yang lebih kecil dari 1 ohm
digunakan Precition Double Bridge. Pengukuran
dilakukan pada setiap phasa transformator, yaitu
antara terminal:
1) Pengukuran pada terminal tegangan tinggi
a) Pada transformator 3 phasa
- phasa A - phasa B
- phasa B - phasa C
- phasa C - phasa A
b) Transformator 1 phasa
Terminal H1-H2 untuk transformator
double bushing dan terminal H dengan
Ground untuk transformator single
bushing dan pengukuran
sisi tegangan rendah
c) Pada transformator 3 phasa
- phasa a - phasa b
- phasa b - phasa c
- phasa c - phasa a
d) Transformator 1 phasa (terminal X1-X4
dengan X2-X3 dihubung singkat.
C. Pengujian perbandingan belitan
Pengukuran perbandingan belitan adalah untuk
mengetahui perbandingan jumlah kumparan sisi
tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah pada setiap
tapping, sehingga tegangan output yang dihasilkan oleh
transformator sesuai dengan yang dikehendaki,
toleransi yang diijinkan adalah:
a.0,5 % dari rasio tegangan atau
D. Pengujian vector group
Pemeriksaan vector group bertujuan untuk
mengetahui apakah polaritas terminal-terminal
transformator positif atau negatif. Standar dari notasi
yang dipakai adalah Additive dan Subtractive.
E. Pengujian rugi-rugi tanpa beban (No Load Losses Test)
Rugi-rugi tanpa beban merupakan rugi-rugi yang
terkait dengan eksitasi trafo. No load test yang diukur
meliputi
• Rugi-rugi inti
• Rugi-rugi dielektrik
• Rugi-rugi konduktor pada lilitan yang terkait dengan
arus eksitasi
• Rugi-rugi konduktor oleh arus sirkulasi pada belitan
paralel
Pengukuran ini bertujuan untuk mengukur rugi–
rugi saat belitan sekunder tidak terhubung sama sekali
pada beban.
F. Pengujian rugi-rugi beban (Load Losses Test)
Rugi–rugi beban (load losses) merupakan rugi–rugi
yang diakibatkan oleh beban pada trafo. Rugi–rugi ini
mencakup I2 R pada belitan dan bus bar
yang
disebabkan oleh arus yang mengalir pada beban
yang terhubung pada trafo.
Load losses diukur dengan mengaplikasikan hubung
singkat pada terminal high voltage atau terminal lowvoltage pada trafo dan memberikan tegangan tertentu
melalui terminal yang berlainan untuk menghasilkan
arus yang mengalir pada belitan– belitan pada trafo.
Untuk mendapatkan hasil pengujian yang akurat,
maka ada beberapa hal yang harus diperhatikan sebagai
berikut:
a. Untuk dapat mengetahui suhu dari belitan– belitan
pada trafo dengan tingkat akurasi tertentu,
minimal ketiga kondisi dibawah ini harus
dipenuhi:
(1) Suhu dari tiap belitan trafo harus dalam
keadaan stabil,
(2) Suhu pada tiap belitan tarafo harus diukur
dengan cepat
sesaat sebelum
dan
sesudah pengujian load losses dan tegangan
impedansi beban. Rata–rata pengukuran
diambil sebagai data untuk menentukan
suhu yang sebenarnya,
(3) Perbedaan suhu antara sebelum dan sesudah
pengujian tidak lebih dari 50 C pada tiap
belitan.
b. Konduktor
yang
digunakan
untuk
menghubungsingkatkan belitan low-voltage yang
berarus tinggi harus memiliki luas yang sama atau
lebih besar dari timah trafo.
c. Frekuensi yang digunakan dari sumber pengujian
untuk mengukur load losses dan tegangan
impedansi beban harus ±0,5 % dari nilai nominal
trafo.
Penghitungan nilai koreksi rugi – rugi akibat
kenaikan temperatur saat uji load losses dan
tegangan impedansi dari data yang diperoleh
dilakukan dengan menggunakan formula di
bawah ini.
Dimana:
Ps(Tm) : stray losses (watt) pada suhu Tm
P(Tm) : rugi – rugi beban trafo (transformer load
losses) (watt) pada suhu Tm
Pr(Tm) : rugi – rugi I2 R yang dihitung (watt)
pada suhu Tm
G. Pengujian tegangan terapan (Withstand Test)
Pengujian ini dimaksudkan untuk menguji kekuatan
isolasi antara kumparan dan body tangki. Pengujian
dilakukan dengan memberi tegangan uji sesuai dengan
standar uji dan dilakukan pada:
tegangan tinggi terhadap sisi tegangan rendah dan
body yang di ke tanahkan
tegangan rendah terhadap sisi tegangan tinggi dan
body yang di ke tanahkan
pengujian 60 detik
H. Pengujian tegangan induksi (Induce Test)
Pengujian tegangan induksi bertujuan untuk
mengetahui kekuatan isolasi antara layer dari tiap-tiap
belitan dan kekuatan isolasi antara belitan
transformator. Pengujian dilakukan dengan memberi
tegangan supply dua kali tegangan nominal pada salah
satu sisi dan sisi lainnya dibiarkan terbuka. Untuk
mengatasi kejenuhan pada inti besi (core) maka
frekuensi yang digunakan harus dinaikkan sesuai denga
kebutuhan. Lama pengujian tergantung pada besarnya
frekuensi pengujian dan waktu pengujian maksimum
adalah 60 detik
I. Pengujian kebocoran tangki
Pengujian kebocoran tangki dilakukan setelah
semua komponen transformator sudah terpasang.
Pengujian dilakukan untuk mengetahui kekuatan dan
kondisi paking dan las transformator. Pengujian
dilakukan dengan memberikan tekanan nitrogen (N2)
sebesar kurang lebih 5 psi dan dilakukan pengamatan
pada bagian-bagian las dan paking dengan memberikan
cairan sabun pada bagian tersebut. Pengujian dilakukan
sekitar 3 jam apakah terjadi penurunan tekanan
2. Pengujian Jenis
A. Pengujian kenaikan suhu
Pengujian kenaikan suhu dimaksudkan untuk
mengetahui berapa kenaikan suhu oli dan kumparan
transformator yang disebabkan oleh rugi-rugi
transformator
apabila
transformator
dibebani.
Pengujian inijuga bertujuan untuk melihat apakah
penyebab panas transformator sudah cukup effisien
atau belum. Pada transformator dengan tapping
tegangan di atas 5% pengujian kenaikan suhu
dilakukan pada tappng tegangan terendah (arus
tertinggi), pada transformator dengan tapping
maksimum 5% pengujian dilakukan pada tapping
nominal. Pengujian kenaikan suhu sama dengan
pengujian beban penuh, pengujian dilakukan dengan
memberikan arus transformator sedemikian hingga
membangkitkan rugi-rugi transformator, yaitu rugi
beban penuh dan rugi beban kosong.
B. Pengujian tegangan impulse
Pengujian impulse ini dimaksudkan untuk
mengetahui kemampuan dielektrik dari sistem isolasi
transformator terhadap tegangan surja petir. Pengujian
impuls adalah pengujian dengan memberi tegangan
lebih sesaat dengan bentuk gelombang tertentu.
Tegangan tinggi impuls umumnya terbagi manjadi
dua, yaitu tegangan tinggi impuls petir dan tegangan
tinggi surja hubung.
C. Pengujian tegangan tembus oli
Pengujian tegangan tembus oli dimaksudkan
mengetahui kemampuan dielektrik oli. Hal ini
dilakukan karena selain berfungsi sebagai pendingin
dari transformator, oli juga berfungsi sebagai isolasi.
Persyaratan yang ditentukan adalah sesuai dengan
standart SPLN 49 - 1 : 1982, IEC 158 dan IEC 296
yaitu:
> = 30 KV/2,5 mm sebelum purifying
> = 50 KV/2,5 mm setelah purifying
3. Pengujian Khusus
Pengujian khusus adalah pengujian yang lain dari uji rutin
dan jenis, dilaksanakan atas persetujuan pabrik denga
pembeli dan hanya dilaksanakan terhadap satu atau lebih
transformator dari sejumlah transformator yang dipesan
dalam suatu kontrak. Pengujian khusus meliputi :
A. Dielektrick test
Tujuan pengujian dielektrik pada trafo adalah
untuk mengetahui bahwa trafo telah didesain
sehingga dapat bertahan terhadap tegangan lebih
yang tidak tepat pada trafo berkaitan pada level
kemampuan isolasi trafo. Suhu trafo selama uji
dielektrik haruslah berada diantara 100C – 400C.
Pengujian dielektrik dapat dilakukan pada kondisi
low-frequency dielectric test. Pengujian ini
dilakukan dengan beberapa acuan seperti yang
tertera pada Tabel 2 dan Tabel 3.
TABEL 2.
HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN NOMINAL SISTEM
DENGAN BIL UNTUK SISTEM PADA 34,5 KV BIL (KV)
HINGGA LEBIH KECIL DARI 34,5 KV
Sehingga arus simetri hubung singkat yang
terjadi dengan besar beberapa kali dari arus
normalnya adalah:
b. Arus asimetri (asymmetrical current)
Trafo didesain untuk dapat bertahan terhadap
arus asimetri yang mencapai puncaknya di awal
cycle saat arus tersebut mengalir di trafo. Arus
asimetri, ISC (pk asymm) dapat diketahui dengan
formula berikut :
Dimana,
TABEL 2.
HUBUNGAN ANTARA TINGKATAN ISOLASI DIELEKTRIK PADA
TRAFO KERING DENGAN TINGKAT BIL 200 KV DAN DIBAWAHNYA
Ø : arc tan (x/r) (dalam radian)
e : bilangan logaritma alami
C. Pengujian impedansi urutan nol pada transformator
tiga phasa
D. Harmonik pada arus beban kosong
E. Tingkat bunyi akuistik
F. Daya yang diambil oleh motor-motor kipas dan
pompa minyak
B. Hubung singkat
Pengujian hubung singkat (short circuit)
dilakukan pada trafo untuk dapat mengetahui
kemampuan trafo terhadap tekanan elektrik dan
mekanik yang disebabkan oleh hubung singkat pada
bagian beban. Hubung singkat yang dimaksud dapat
meliputi hubung singkat satu fase ke tanah, fase fase, tiga fase, dan double fase ke tanah. Kejadian
hubung singkat dapat membentuk arus simetri dan
arus asimetri pada trafo.
a. Arus simetri (symmetrical current)
Formula yang digunakan untuk menghitung
arus hubung singkat (I SC, dalam ampere rms)
adalah :
Dimana:
IR
: arus nominal pada trafo ( per unit)
ZT
: impedansi trafo pada keadaan I (per unit)
Z S : impedansi sistem sebagai beban yang
terhubung ke trafo (per unit)
4. Pengujian Serah-Terima
Mata uji pengujian serah-terima adalah sama dengan
mata uji pengujian rutin (Tabel 6 kolom 4), tetapi PT PLN
dapat menambah mata uji lainnya dengan menyatakannya
pada saat pemesanan.
Pengujian serah-terima
dilaksanakan di laboratorium PLN atau pabrikan.
Prosedur pengujian adalah sebagai berikut:
A. Transformator yang akan diserah-terimakan harus telah
lulus uji jenis dan identik dengan transformator yang
diuji jenis.
B. Transformator yang akan diserah-terimakan harus lulus
uji rutin dan dilengkapi dengan laporan pengujiannya.
C. Pengujian serah terima disaksikan oleh PT PLN.
D. Jumlah sampel adalah 10% (dibulatkan) dari jumlah
yang akan diserahterimakan dengan jumlah minimum 1
(satu) unit pada kelompok tersebut.
Transformator identik
Sebuah transformator dapat dinyatakan identik satu sama
lain bila:
A. Daya pengenal, tegangan tertinggi (Um) sisi belitan
primer dan
sekunder, kelompok vektor harus
sama.
B. Tegangan impedans harus sama dengan toleransi ±
10%.
C. Rugi tanpa beban harus sama dengan toleransi ± 10%
D. Rugi I²R pada belitan primer dan sekunder harus sama
dengan toleransi ± 10%
E. Arus tanpa beban harus sama dengan toleransi 30%.
F. Bahan dasar, desain dan konstruksi dari belitan dan inti
besi harus sama
Gambar 4. Tangen Delta 2000
G.
Letak busing tegangan tinggi maupun tegangan rendah
harus
sama, tetapi jenis busing dapat berbeda
(porselin atau plug-in).
H. Jumlah dan ukuran sirip pendingin harus sama,
toleransi ukuran sirip 5%
I. Dimensi tangki harus sama dengan toleransi 5%
A.
B.
C.
D.
E.
Penilaian pengujian serah terima
Kriteria penilaian pengujian serah-terima :
Sampel transformator dinyatakan baik, jika hasil
pengujian dari seluruh mata uji pada kolom 6 Tabel 6
berhasil baik.
Seluruh transformator yang akan diserahterimakan
dinyatakan diterima jika semua sampel yang diuji
hasilnya baik.
Jika lebih dari 1 (satu) sampel mengalami kegagalan,
maka semua transformator yang diajukan (akan
diserahterimakan) ditolak, karena dianggap dalam
kelompok tersebut masih ada cacat.
Jika 1 (satu) sampel mengalami kegagalan, pada
dasarnya semua
transformator yang diajukan belum
dapat diterima dan pengujian dapat diulang dengan
mengambil sampel baru sejumlah yang pertama. Jika
semua sampel baru diuji dengan hasil baik, maka
semua transformator yang diajukan dianggap baik dan
dapat diterima. Jika dalam pengujian ulang masih ada 1
(satu) sampel saja mengalami gagal, maka seluruh
transformator yang diajukan ditolak.
Terhadap kelompok transformator yang dinyatakan
ditolak pada butir C dan D, pabrikan atau pemasok
dapat mensortir dan transformator yang baik dapat
diajukan kembali. Untuk pengajuan kembali pabrikan
harus meneliti sebab-sebab kegagalan dan bila
kegagalan menyangkut sistem produksi, pabrikan harus
memperbaiki proses produksinya.
5. Pengujian Lapangan
Pengujian lapangan dilakukan oleh PLN unit. Mata uji
pengujian lapangan tercantum pada Tabel 1 kolom 7
IV. PEMBAHASAN PERALATAN PENGUJIAN TRAFO
Beberapa peralatan yang digunakan dalam pengujian
Transformer diantaranya :
1. TANGEN DELTA 2000 & DELTA 3000
Penggunaan:
Pengukuran tangen delta pada Transformator, untuk
menguji kelayakan isolasi trafo dan dapat mengukur arus
eksistensi dari gulungan trafo.
Spesifikasi:
Teruji baik, pada daerah dengan interferensi tinggi
hingga mencapai 765 kV.
Dioperasikan secara otomatis, mempersingkat
waktu pengujian dan meminimalisir kesalahan
pengujian oleh operator.
Dilengkapi dengan thermal print-out external,
sehingga pengukuran dapat langsung terbaca.
Dapat melakukan pengujian pada TRAFO dengan
sistem GIS
Dapat membaca dan merekam Transformator yang
didesain dengan sistem Tangen Delta Negative.
2.
TANGEN DELTA OIL TRANSFORMER
Penggunaan:
Pengujian Power Factor dari isolasi minyak trafo.
Gambar 5. Tangen Delta Oil Transformer
Spesifikasi:
Dihubungkan dengan perangkat utama DELTA
2000 atau DELTA 3000 dapat menginject tegangan
hingga 10kV
Pengujian dilakukan pada 25 derajat dan 100
derajat Celcius
Standard ASTM D-924
3.
INSULATION TEST MIT1020
Penggunaan:
Insulation test dan Polarity Index dimana pengujian
untuk mengukur kekuatan dan kelayakan bahan isolasi
Gambar 6. Insulation Test MIT1020
Spesifikasi:
500 V, 1000 V, 2500 V, 5000 V dan 10000 V
Variasi test pada volatse 25 V hingga 10000 V
Akurasi baik dengan toleran 5%
4.
TRANSFORMER TURN RATIO 310
Penggunaan:
Pengukuran untuk mengetahui Rasio, Arus Eksitasi,
Pergeseran Fasa dan Persen Error antar belitan
Transformer yang diukur.
Print Out Internal
7.
DISSOLVED GAS ANALYSIS PORTABLE
Penggunaan:
Untuk mengetahui kandungan gas terlarut (ppm) dan
sampel minya trafo.
Gambar 7. Transformer Turn Ratio 310
5.
Keunggulan:
Pengukuran dengan jangkauan rasio tertinggi
(45,000:1) dan akurasi tertinggi (0,1%)
Bekerja pada daerah interferensi tinggi/teganan
tinggi.
TRANSFORMER OHMMETER
Penggunaan:
Untuk Mengetahui nilai resistansi Trafo pada tiap tiap
tap changer.
Gambar 8. Transformer Ohmmeter
6.
Spesifikasi:
Portable untuk mengukur DC winding, motor, tap
Changer
Memungkinkan pengukuran arus DC primer dan
sekunder pada winding secara bersamaan.
Dilengkapi dengan Electromagnetic safety indicator
DIELCTRIC BREAKDOWN VOLTAGE OTS100 AF/2
Penggunaan:
Pengukuran tegangan tembus dari isolasi minyak pada
Tranformator
Gambar 10. Dissolved Gas Analysis Portable
Spesifikasi:
Dapat diketahui secara lansung pada lokasi uji
7 Fault Gas : C02,CO,H2,C2H2,C2H4,C2H6,CH4
Portable dalam carry case sehingga dapat dibawa
kelokasi uji
Standard IEEE C57.104; IEC 60599 dan ASTM D3612
3 Diagnosis tools: Duval Triangle, Rogger Ratio,
Key Glass
V. PENUTUP
Makalah ini berisi tentang definisi transformator, dimana
transformator adalah suatu peralatan yang dapat mengubah
tenaga listrik dari suatu level tegangan ke level tegangan
lainnya. Dalam pengujiannya berdasarkan SPLN D3.002-1:
2007 terdapat lima macam pengujian, yaitu pengujian rutin,
pengujian jenis, pengujian khusus, pengujian serah-terima,
pengujian lapangan. Beberapa peralatan yang digunakan
dalam pengujian Transformer diantaranya: tangen delta 2000
& delta 3000, tangen delta oil transformer, insulation test
MIT1020, transformer turn ratio 310, transformer ohmmeter,
dielectric breakdown, voltage OTS100 AF/2, dissolve gas
analysis potable. Penyusun berharap makalah ini berguna
untuk penulis pribadi dan siapa saja yang ingin memperlajari
pengujiannya tranformator .
REFERENSI
[1]
[2]
Gambar 9. Dielectric Breakdown Voltage OTS100 AF/2
Spesifikasi:
Mampu menginject tegangan hingga mencapai
100kV
Standard test ASTM D2877, IEC 156, UNF21,
ASTM D1816
[3]
[4]
[5]
[6]
Anonim. Techniques for High-Voltage Testing. IEEE: Std4, 1995.
Anonim. IEC 60076-1. International Electrotechnical Commission:
1999
Meriam, L, J., & Kraige, G. L. Mekanika Teknik Dinamika. Jakarta:
Erlangga, 1993.
Tobing, L., Bonggas. Peralatan Tegangan Tinggi. Jakarta: Erlangga.
2003.
Kelompok Bidang Distribusi. SPLN D3.002-1 Spesifikasi
Transformator Distribusi. PT PLN (Persero): 2007.
Kelompok Pembakuan Bidang Transmisi. SPLN 50 Pengujian
Transformator. PT PLN (Persero): 1997.
[7]
[8]
[9]
[10]
http://elearning.smkn1samarinda.com/virlib/multi_
media/listrik/listrik_07/ch4/index.html
http://www.elektroindonesia.com/elektro/ener36b. html
http://kamuslistrik.blogspot.com/2011/05/pengujian-transformator.html
http://kamuslistrik.blogspot.com/2011/05/pengujian-transformator.html
Fahmi Arif Kurnia Rahman
Jurusan Teknik Elektro POLINES
Jl. Prof. H. Sudarto, S. H. Tembalang Semarang 50275 INDONESIA
Abstrak
Transformer atau trafo merupakan suatu peralatan yang
dapat mengubah tenaga listrik dari suatu level tegangan
ke level tegangan lainnya. Trafo ini tentunya diharapkan
dapat bekerja pada performa yang diinginkan. Oleh
karena itu, sebelum trafo dapat digunakan pada sistem
tenaga listrik, maka perlu dilakukan beberapa rangkaian
pengujian pada trafo daya tersebut. Pengujian
transformator dilaksanakan menurut SPLN D3.002-1:
2007 (Rev. SPLN 50: 1997 dan SPLN 50: 1982) dengan
melalui tiga macam pengujian, sebagaimana diuraikan
juga dalam IEC 60076, yaitu: pengujian rutin, pengujian
jenis, pengujian khusus, pengujian serah-terima,
pengujian lapangan. Beberapa peralatan yang digunakan
dalam pengujian Transformer diantaranya: tangen delta
2000 & delta 3000, tangen delta oil transformer, insulation
test MIT1020, transformer turn ratio 310, transformer
ohmmeter, dielectric breakdown, voltage OTS100 AF/2,
dissolve gas analysis potable.
Keywords— Transformator, trafo, pengujian, SPLN, IEC,
peralatan, listrik.
I. PENDAHULUAN
Dalam pola pendistribusian tenaga listrik ke pengguna
tenaga listrik di suatu kawasan, penggunaan sistem tegangan
menengah sebagai jaringan utama adalah upaya utama untuk
menghindarkan rugi-rugi penyaluran (losses) dengan kualitas
persyaratan tegangan yang harus dipatuhi oleh PT PLN
Persero selaku pemegang kuasa usaha utama sebagaimana
diatur dalam UU Ketenagalistrikan No. 30 Tahun 2009.
Dengan ditetapkannya standar Tegangan Menengah
sebagai tegangan operasi yang digunakan di Indonesia adalah
20 kV, maka peralatan- peralatan JTM wajib memenuhi
kriteria enjineering kemananan ketenagalistrikan, termasuk
didalamnya adalah peralatan transformator.
Transformator (trafo) adalah salah satu peralatan utama
dalam
penyaluran
energi
listrik
yang
berfungsi
mengkonversikan tegangan. Trafo ini tentunya diharapkan
dapat bekerja pada performa yang diinginkan. Karena apabila
peralatan ini tidak bekerja dengan semestinya, maka
penyaluran energi listrik menjadi terganggu dan bahkan dapat
menyebabkan terhentinya pasokan listrik pada suatu jaringan
listrik yang saling terinterkoneksi satu sama lain. Terhentinya
pasokan listrik tersebut tentunya merugikan berbagai pihak
mulai dari konsumen listrik ataupun produsen listrik yang
dalam hal ini PT PLN.
Oleh karena itu, sebelum trafo dapat digunakan pada
sistem tenaga listrik, maka perlu dilakukan beberapa
rangkaian pengujian pada trafo daya tersebut. Hal ini
dimaksudkan agar trafo daya tersebut dapat bekerja sesuai
dengan spesifikasinya pada berbagai kondisi di lapangan.
A. Tujuan
Dalam penulisan makalah ini, penulis bertujuan untuk :
1) Mengetahui pengertian dan jenis-jenis trafo.
2) Mengetahui klasifikasi standar pengujian trafo yang
diperlukan sebagai bahan acuan.
3) Membandingkan klasifikasi trafo yang baik dan trafo
yang buruk.
4) Mengetahui peralatan-peralatan yang digunakan
dalam pengujian trafo.
5) Mempelajari studi kasus atau contoh pengujian trafo.
B. Ruang Lingkup Materi
Materi yang dibahas pada makalah ini meliputi pengertian,
jenis-jenis, cara pengujian, perlatan-peralatan pengujian, dan
studi kasus trafo.
II. PEMBAHASAN TRANSFORMATOR
Transformer atau trafo merupakan suatu peralatan yang dapat
mengubah tenaga listrik dari suatu level tegangan ke level
tegangan lainnya. Trafo biasanya terdiri atas dua bagian inti
besi atau lebih yang dibungkus oleh belitan – belitan kawat
tembaga. Prinsip pengubahan level tegangan dilakukan
dengan memanfaatkan banyaknya jumlah belitan pada inti
trafo. Bila salah satu kumpulan belitan, biasanya disebut
belitan primer, diberikan suatu tegangan yang berubah-ubah,
maka akan menghasilkan mutual flux yang berubah-ubah
dengan besar amplitude yang tergantung pada tegangan,
frekuensi tegangan, dan jumlah lilitan kawat tembaga
dibelitan primer. Mutual flux yang terjadi akan terhubung
dengan belitan lain yang disebut sisi sekunder dan akan
menginduksi suatu tegangan yang berubah-ubah di dalamnya
dengan nilai tegangan yang bergantung pada jumlah lilitan
pada belitan sekunder. Dengan mengatur perbandingan jumlah
lilitan antara sisi primer dan sekunder, maka akan dapat
ditentukan rasio tegangan ataupun sering disebut rasio trafo.
A. Trafo Tidak Berbeban
Gambar 1 menunjukkan suatu bentuk trafo dengan
rangkaian pada sisi sekunder dalam keadaan terbuka ataupun
tidak berbeban, dan pada bagian primernya diberikan
tegangan berubahubah vi . Kemudian arus iφ , yang biasa
disebut sebagai arus eksitasi, akan mengalir pada sisi primer
dan menghasilkan flux yang berubah-ubah secara magnetik.
Flux tersebut menghasilkan gaya gerak listrik (emf) dengan
persamaan sebagai berikut ini:
e2 sehingga belitan sekunder akan menghasilkan tegangan
pada terminalnya dengan persamaan.
dimana :
λ1 = flux di sisi primer
φ
= flux di inti trafo yang menghubungkan kedua belitan
N1 = jumlah lilitan kawat di belitan primer
Dengan membandingkan persamaan (2) dan (3) maka
dapat diperoleh,
Ma
ka dapat dikatakan bahwa prinsip pengubahan tegangan pada
trafo dilakukan dengan perbandingan antara jumlah belitan
antara sisi primer dengan sisi sekundernya. Apabila suatu
beban dihubungkan pada sisi sekunder trafo maka akan
dihasilkan arus i2 dengan mmf N2i2. Dari persamaan (1) dan
dengan mengasumsikan permeabilitas inti trafo yang sangat
besar, maka penambahan beban pada sisi sekunder trafo tidak
mempengaruhi flux inti trafo. Total eksitasi mmf pada inti
trafo tidak akan berubah dan bahkan dapat diabaikan. Maka
akan diperoleh:
Gambar 1. Trafo dengan sisi sekunder
hubungan terbuka
B. Trafo Hubung Beban
Bila belitan lilitan kawat tembaga di sisi sekunder pada
gambar 1 diatas dihubungkan dengan beban, maka akan
terlihat seperti pada gambar 2. N1 adalah jumlah lilitan di sisi
primer dan N2 adalah jumlah lilitan di sisi sekunder. Belitan
sisi sekunder terhubung ke beban dan diasumsikan bahwa arus
yang keluar dari belitan sekunder adalah bernilai positif, maka
arus tersebut akan menghasilkan gaya gerak magnet yang
berlawanan arah dengan yang dihasilkan oleh arus dari lilitan
primer. Dengan menganggap resistansi belitan dapat
diabaikan, maka akan dihasilkan flux yang terbatas pada inti
trafo yang menghubungkan kedua inti belitan (flux bocor
diasuksikan dapat diabaikan).
Gambar 2. Trafo ideal terhubung dengan beban
Dengan asumsi tersebut di atas, maka pada gambar 1 dapat
dikatakan apabila tegangan yang berubah waktu v1 diberikan
pada belitan primer akan dihasilkan flux inti φ yang
menghasilkan gaya gerak listrik e1 yang sebanding dengan
tegangan v1.
Flux pada inti juga terhubung ke bagian sekunder trafo
sehingga menghasilkan induksi gaya gerak gerak listrik emf
Dari kedua persamaan diatas dapat dituliskan persamaan
(7) di bawah ini,
Perbandingan arus yang mengalir pada sisi primer dengan
sisi sekunder adalah berbanding terbalik dengan perbandingan
antara jumlah lilitan pada kedua belitan trafo. Dari persamaan
(4) dan (7) dapat dituliskan persamaan berikut
v1i1 = v2i2 ………………………………. (8)
Dari persamaan (8) dapat dikatakan bahwa suplai daya
yang terjadi pada sisi primer trafo akan bernilai sama dengan
yang disalurkan pada sisi sekundernya akibat dari tidak
adanya disipasi daya dan rugi-rugi daya.
C. Rangkaian Pengganti Trafo
Pada umumnya, trafo yang digunakan di dunia
ketenagalistrikan bukanlah trafo-trafo ideal, karena sangatlah
sulit untuk memperoleh bahan pada inti dan belitan trafo yang
dapat menghasilkan persamaan-persamaan sesuai dengan
keadaan saat trafo pada keadaan ideal. Hal ini disebabkan oleh
resistansi pada belitan, fluksi nyasar (rugi-rugi fluksi), dan
permeabilitas inti trafo. Agar dapat memperoleh gambaran
terhadap trafo yang digunakan, maka digunakanlah
pemodelan trafo dengan cara membuat rangkaian pengganti
pada trafo. Rangkaian pengganti trafo dapat dilihat seperti
gambar di bawah ini.
Gambar 3. Rangkaian pengganti trafo
Pada umumnya, satuan – satuan yang ada pada rangkaian
pengganti trafo sudah diinformasikan pada nameplate trafo
saat trafo sudah melewati serangkaian pengujian pada
laboratorium sehingga dapat digunakan di lapangan. Namun,
untuk dapat mengetahui parameter reaktansi dan induktansi
tiap belitan pada trafo, dapat dilakukan dengan dua jenis
pengujian, yakni uji hubung singkat dan uji opencircuit. Uji
hubung singkat digunakan untuk mengetahui impedansi
ekivalen dari kedua belitan (R1+jX1 dan R2+jX2), sedangkan
uji open-circuit yang dilakukan dengan keadaan sisi sekunder
terbuka, dilakukan untuk mengetahui rugi – rugi magnetik
trafo (Rc dan Xm) yang dimodelkan secara paralel dengan
kedua belitan pada trafo. Rugi – rugi magnetik ini disebabkan
oleh inti trafo dan belitan trafo yang menghasilkan fluksi pada
trafo.
Untuk keadaan short circuit, maka berlaku formula
sebagai berikut ini untuk mengetahui parameter impedansi
tiap belitan trafo.
Untuk saat keadaan open-circuit, maka digunakan formula
berikut ini untuk mengetahui parameter Rc dan Xm.
III. PEMBAHASAN PENGUJIAN TRANSFORMATOR
Semua sistem pengukuran yang digunakan pada
pengujian-pengujian harus bersertifikat, terkalibrasi periodik
dan tertelusur sesuai aturan yang tertuang dalam ISO 9001.
Macam pengujian pada setiap klasifikasi pengujian tercantum
pada dibawah ini.
TABEL I
MACAM PENGUJIAN
Catatan :
R = pengujian rutin ; J= pengujian jenis
S = pengujian serah-terima ; L = pengujian lapangan
Tidak dilakukan pada sisi primer untuk trasformator
dengan tegangan pengenal 20 kV/ √ 3 .
Untuk transformator dengan tegangan pengenal 20 kV/
√ 3 , pengujian dilakukan pada tegangan uji 3,46
tegangan nominal.
Setelah pengujian kenaikan suhu, transformator harus
mampu dienerjais tanpa beban pada 105% tegangan
pengenal selama 2 jam.
Dapat dilakukan dengan waktu uji lebih cepat.
PT PLN (Persero) dapat menetapkan mata uji khusus
maupun merubah atau menambahkan mata uji dengan
menyatakannya saat pemesanan.
Pengujian transformator dilaksanakan menurut SPLN
D3.002-1: 2007 (Rev. SPLN 50: 1997 dan SPLN 50: 1982)
dengan melalui tiga macam pengujian, sebagaimana
diuraikan juga dalam IEC 60076, yaitu:
1. Pengujian Rutin
Pengujian rutin adalah pengujian yang dilakukan terhadap
setiap transformator, meliputi:
A. Pengujian tahanan isolasi
Pengukuran tahanan isolasi dilakukan pada awal
pengujian dimaksudkan untuk mengetahui secara dini
kondisi isolasi transformator, untuk menghindari
kegagalan yang fatal dan pengujian selanjutnya,
pengukuran dilakukan antara:
Tahanan isolasi antara kumparan fase
Tahanan isolasi antara kumparan primer dan
kumparan sekunder
Tahanan isolasi antara tangki dengan tanah (khusus
untuk transformator yang memakai pengaman
tangki).
Harga tahanan isolasi ini digunakan untuk
kriteria kering tidaknya transformator, juga untuk
mengetahui apakah ada bagian-bagian yang terhubung
singkat
Berdasarkan IEC standar, ketentuan tahanan isolasi
adalah:
1kV = 1M ohm
Catatan :
1kV = besar tegangan fase terhadap tanah.
Kebocoran arus yang diizinkan setiap kV= 1mA.
b.1/10 dari persentase impedansi pada tapping
nominal.
Pengukuran perbandingan belitan dilakukan pada
saat semi assembling yaitu, setelah coil transformator
diassembling dengan inti besi dan setelah tap changer
terpasang, pengujian kedua ini bertujuan untuk
mengetahui apakah posisi tap transformator telah
terpasang secara benar dan juga untuk pemeriksaan
vector group transformator. Pengukuran dapat
dilakukan dengan menggunakan Transformer Turn
Ratio Test (TTR), misalnya merk Jemes G. Biddle Co
Cat. No.55005 atau Cat. No. 550100-47
B. Pengujian tahanan kumparan
Pengukuran tahanan kumparan adalah untuk
mengetahui berapa nilai tahanan listrik pada
kumparan yang akan menimbulkan panas bila
kumparan tersebut dialiri arus. Nilai tahanan belitan
dipakai untuk perhitungan rugi-rugi tembaga
transformator. Pada saat melakukan pengukuran yang
perlu diperhatikan adalah suhu belitan pada saat
pengukuran yang diusahakan sama dengan suhu
udara sekitar, oleh karenanya diusahakan arus
pengukuran kecil.
Peralatan yang digunakan untuk pengukuran
tahanan di atas 1 Ohm adalah Wheatstone Bridge,
sedangkan untuk tahanan yang lebih kecil dari 1 ohm
digunakan Precition Double Bridge. Pengukuran
dilakukan pada setiap phasa transformator, yaitu
antara terminal:
1) Pengukuran pada terminal tegangan tinggi
a) Pada transformator 3 phasa
- phasa A - phasa B
- phasa B - phasa C
- phasa C - phasa A
b) Transformator 1 phasa
Terminal H1-H2 untuk transformator
double bushing dan terminal H dengan
Ground untuk transformator single
bushing dan pengukuran
sisi tegangan rendah
c) Pada transformator 3 phasa
- phasa a - phasa b
- phasa b - phasa c
- phasa c - phasa a
d) Transformator 1 phasa (terminal X1-X4
dengan X2-X3 dihubung singkat.
C. Pengujian perbandingan belitan
Pengukuran perbandingan belitan adalah untuk
mengetahui perbandingan jumlah kumparan sisi
tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah pada setiap
tapping, sehingga tegangan output yang dihasilkan oleh
transformator sesuai dengan yang dikehendaki,
toleransi yang diijinkan adalah:
a.0,5 % dari rasio tegangan atau
D. Pengujian vector group
Pemeriksaan vector group bertujuan untuk
mengetahui apakah polaritas terminal-terminal
transformator positif atau negatif. Standar dari notasi
yang dipakai adalah Additive dan Subtractive.
E. Pengujian rugi-rugi tanpa beban (No Load Losses Test)
Rugi-rugi tanpa beban merupakan rugi-rugi yang
terkait dengan eksitasi trafo. No load test yang diukur
meliputi
• Rugi-rugi inti
• Rugi-rugi dielektrik
• Rugi-rugi konduktor pada lilitan yang terkait dengan
arus eksitasi
• Rugi-rugi konduktor oleh arus sirkulasi pada belitan
paralel
Pengukuran ini bertujuan untuk mengukur rugi–
rugi saat belitan sekunder tidak terhubung sama sekali
pada beban.
F. Pengujian rugi-rugi beban (Load Losses Test)
Rugi–rugi beban (load losses) merupakan rugi–rugi
yang diakibatkan oleh beban pada trafo. Rugi–rugi ini
mencakup I2 R pada belitan dan bus bar
yang
disebabkan oleh arus yang mengalir pada beban
yang terhubung pada trafo.
Load losses diukur dengan mengaplikasikan hubung
singkat pada terminal high voltage atau terminal lowvoltage pada trafo dan memberikan tegangan tertentu
melalui terminal yang berlainan untuk menghasilkan
arus yang mengalir pada belitan– belitan pada trafo.
Untuk mendapatkan hasil pengujian yang akurat,
maka ada beberapa hal yang harus diperhatikan sebagai
berikut:
a. Untuk dapat mengetahui suhu dari belitan– belitan
pada trafo dengan tingkat akurasi tertentu,
minimal ketiga kondisi dibawah ini harus
dipenuhi:
(1) Suhu dari tiap belitan trafo harus dalam
keadaan stabil,
(2) Suhu pada tiap belitan tarafo harus diukur
dengan cepat
sesaat sebelum
dan
sesudah pengujian load losses dan tegangan
impedansi beban. Rata–rata pengukuran
diambil sebagai data untuk menentukan
suhu yang sebenarnya,
(3) Perbedaan suhu antara sebelum dan sesudah
pengujian tidak lebih dari 50 C pada tiap
belitan.
b. Konduktor
yang
digunakan
untuk
menghubungsingkatkan belitan low-voltage yang
berarus tinggi harus memiliki luas yang sama atau
lebih besar dari timah trafo.
c. Frekuensi yang digunakan dari sumber pengujian
untuk mengukur load losses dan tegangan
impedansi beban harus ±0,5 % dari nilai nominal
trafo.
Penghitungan nilai koreksi rugi – rugi akibat
kenaikan temperatur saat uji load losses dan
tegangan impedansi dari data yang diperoleh
dilakukan dengan menggunakan formula di
bawah ini.
Dimana:
Ps(Tm) : stray losses (watt) pada suhu Tm
P(Tm) : rugi – rugi beban trafo (transformer load
losses) (watt) pada suhu Tm
Pr(Tm) : rugi – rugi I2 R yang dihitung (watt)
pada suhu Tm
G. Pengujian tegangan terapan (Withstand Test)
Pengujian ini dimaksudkan untuk menguji kekuatan
isolasi antara kumparan dan body tangki. Pengujian
dilakukan dengan memberi tegangan uji sesuai dengan
standar uji dan dilakukan pada:
tegangan tinggi terhadap sisi tegangan rendah dan
body yang di ke tanahkan
tegangan rendah terhadap sisi tegangan tinggi dan
body yang di ke tanahkan
pengujian 60 detik
H. Pengujian tegangan induksi (Induce Test)
Pengujian tegangan induksi bertujuan untuk
mengetahui kekuatan isolasi antara layer dari tiap-tiap
belitan dan kekuatan isolasi antara belitan
transformator. Pengujian dilakukan dengan memberi
tegangan supply dua kali tegangan nominal pada salah
satu sisi dan sisi lainnya dibiarkan terbuka. Untuk
mengatasi kejenuhan pada inti besi (core) maka
frekuensi yang digunakan harus dinaikkan sesuai denga
kebutuhan. Lama pengujian tergantung pada besarnya
frekuensi pengujian dan waktu pengujian maksimum
adalah 60 detik
I. Pengujian kebocoran tangki
Pengujian kebocoran tangki dilakukan setelah
semua komponen transformator sudah terpasang.
Pengujian dilakukan untuk mengetahui kekuatan dan
kondisi paking dan las transformator. Pengujian
dilakukan dengan memberikan tekanan nitrogen (N2)
sebesar kurang lebih 5 psi dan dilakukan pengamatan
pada bagian-bagian las dan paking dengan memberikan
cairan sabun pada bagian tersebut. Pengujian dilakukan
sekitar 3 jam apakah terjadi penurunan tekanan
2. Pengujian Jenis
A. Pengujian kenaikan suhu
Pengujian kenaikan suhu dimaksudkan untuk
mengetahui berapa kenaikan suhu oli dan kumparan
transformator yang disebabkan oleh rugi-rugi
transformator
apabila
transformator
dibebani.
Pengujian inijuga bertujuan untuk melihat apakah
penyebab panas transformator sudah cukup effisien
atau belum. Pada transformator dengan tapping
tegangan di atas 5% pengujian kenaikan suhu
dilakukan pada tappng tegangan terendah (arus
tertinggi), pada transformator dengan tapping
maksimum 5% pengujian dilakukan pada tapping
nominal. Pengujian kenaikan suhu sama dengan
pengujian beban penuh, pengujian dilakukan dengan
memberikan arus transformator sedemikian hingga
membangkitkan rugi-rugi transformator, yaitu rugi
beban penuh dan rugi beban kosong.
B. Pengujian tegangan impulse
Pengujian impulse ini dimaksudkan untuk
mengetahui kemampuan dielektrik dari sistem isolasi
transformator terhadap tegangan surja petir. Pengujian
impuls adalah pengujian dengan memberi tegangan
lebih sesaat dengan bentuk gelombang tertentu.
Tegangan tinggi impuls umumnya terbagi manjadi
dua, yaitu tegangan tinggi impuls petir dan tegangan
tinggi surja hubung.
C. Pengujian tegangan tembus oli
Pengujian tegangan tembus oli dimaksudkan
mengetahui kemampuan dielektrik oli. Hal ini
dilakukan karena selain berfungsi sebagai pendingin
dari transformator, oli juga berfungsi sebagai isolasi.
Persyaratan yang ditentukan adalah sesuai dengan
standart SPLN 49 - 1 : 1982, IEC 158 dan IEC 296
yaitu:
> = 30 KV/2,5 mm sebelum purifying
> = 50 KV/2,5 mm setelah purifying
3. Pengujian Khusus
Pengujian khusus adalah pengujian yang lain dari uji rutin
dan jenis, dilaksanakan atas persetujuan pabrik denga
pembeli dan hanya dilaksanakan terhadap satu atau lebih
transformator dari sejumlah transformator yang dipesan
dalam suatu kontrak. Pengujian khusus meliputi :
A. Dielektrick test
Tujuan pengujian dielektrik pada trafo adalah
untuk mengetahui bahwa trafo telah didesain
sehingga dapat bertahan terhadap tegangan lebih
yang tidak tepat pada trafo berkaitan pada level
kemampuan isolasi trafo. Suhu trafo selama uji
dielektrik haruslah berada diantara 100C – 400C.
Pengujian dielektrik dapat dilakukan pada kondisi
low-frequency dielectric test. Pengujian ini
dilakukan dengan beberapa acuan seperti yang
tertera pada Tabel 2 dan Tabel 3.
TABEL 2.
HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN NOMINAL SISTEM
DENGAN BIL UNTUK SISTEM PADA 34,5 KV BIL (KV)
HINGGA LEBIH KECIL DARI 34,5 KV
Sehingga arus simetri hubung singkat yang
terjadi dengan besar beberapa kali dari arus
normalnya adalah:
b. Arus asimetri (asymmetrical current)
Trafo didesain untuk dapat bertahan terhadap
arus asimetri yang mencapai puncaknya di awal
cycle saat arus tersebut mengalir di trafo. Arus
asimetri, ISC (pk asymm) dapat diketahui dengan
formula berikut :
Dimana,
TABEL 2.
HUBUNGAN ANTARA TINGKATAN ISOLASI DIELEKTRIK PADA
TRAFO KERING DENGAN TINGKAT BIL 200 KV DAN DIBAWAHNYA
Ø : arc tan (x/r) (dalam radian)
e : bilangan logaritma alami
C. Pengujian impedansi urutan nol pada transformator
tiga phasa
D. Harmonik pada arus beban kosong
E. Tingkat bunyi akuistik
F. Daya yang diambil oleh motor-motor kipas dan
pompa minyak
B. Hubung singkat
Pengujian hubung singkat (short circuit)
dilakukan pada trafo untuk dapat mengetahui
kemampuan trafo terhadap tekanan elektrik dan
mekanik yang disebabkan oleh hubung singkat pada
bagian beban. Hubung singkat yang dimaksud dapat
meliputi hubung singkat satu fase ke tanah, fase fase, tiga fase, dan double fase ke tanah. Kejadian
hubung singkat dapat membentuk arus simetri dan
arus asimetri pada trafo.
a. Arus simetri (symmetrical current)
Formula yang digunakan untuk menghitung
arus hubung singkat (I SC, dalam ampere rms)
adalah :
Dimana:
IR
: arus nominal pada trafo ( per unit)
ZT
: impedansi trafo pada keadaan I (per unit)
Z S : impedansi sistem sebagai beban yang
terhubung ke trafo (per unit)
4. Pengujian Serah-Terima
Mata uji pengujian serah-terima adalah sama dengan
mata uji pengujian rutin (Tabel 6 kolom 4), tetapi PT PLN
dapat menambah mata uji lainnya dengan menyatakannya
pada saat pemesanan.
Pengujian serah-terima
dilaksanakan di laboratorium PLN atau pabrikan.
Prosedur pengujian adalah sebagai berikut:
A. Transformator yang akan diserah-terimakan harus telah
lulus uji jenis dan identik dengan transformator yang
diuji jenis.
B. Transformator yang akan diserah-terimakan harus lulus
uji rutin dan dilengkapi dengan laporan pengujiannya.
C. Pengujian serah terima disaksikan oleh PT PLN.
D. Jumlah sampel adalah 10% (dibulatkan) dari jumlah
yang akan diserahterimakan dengan jumlah minimum 1
(satu) unit pada kelompok tersebut.
Transformator identik
Sebuah transformator dapat dinyatakan identik satu sama
lain bila:
A. Daya pengenal, tegangan tertinggi (Um) sisi belitan
primer dan
sekunder, kelompok vektor harus
sama.
B. Tegangan impedans harus sama dengan toleransi ±
10%.
C. Rugi tanpa beban harus sama dengan toleransi ± 10%
D. Rugi I²R pada belitan primer dan sekunder harus sama
dengan toleransi ± 10%
E. Arus tanpa beban harus sama dengan toleransi 30%.
F. Bahan dasar, desain dan konstruksi dari belitan dan inti
besi harus sama
Gambar 4. Tangen Delta 2000
G.
Letak busing tegangan tinggi maupun tegangan rendah
harus
sama, tetapi jenis busing dapat berbeda
(porselin atau plug-in).
H. Jumlah dan ukuran sirip pendingin harus sama,
toleransi ukuran sirip 5%
I. Dimensi tangki harus sama dengan toleransi 5%
A.
B.
C.
D.
E.
Penilaian pengujian serah terima
Kriteria penilaian pengujian serah-terima :
Sampel transformator dinyatakan baik, jika hasil
pengujian dari seluruh mata uji pada kolom 6 Tabel 6
berhasil baik.
Seluruh transformator yang akan diserahterimakan
dinyatakan diterima jika semua sampel yang diuji
hasilnya baik.
Jika lebih dari 1 (satu) sampel mengalami kegagalan,
maka semua transformator yang diajukan (akan
diserahterimakan) ditolak, karena dianggap dalam
kelompok tersebut masih ada cacat.
Jika 1 (satu) sampel mengalami kegagalan, pada
dasarnya semua
transformator yang diajukan belum
dapat diterima dan pengujian dapat diulang dengan
mengambil sampel baru sejumlah yang pertama. Jika
semua sampel baru diuji dengan hasil baik, maka
semua transformator yang diajukan dianggap baik dan
dapat diterima. Jika dalam pengujian ulang masih ada 1
(satu) sampel saja mengalami gagal, maka seluruh
transformator yang diajukan ditolak.
Terhadap kelompok transformator yang dinyatakan
ditolak pada butir C dan D, pabrikan atau pemasok
dapat mensortir dan transformator yang baik dapat
diajukan kembali. Untuk pengajuan kembali pabrikan
harus meneliti sebab-sebab kegagalan dan bila
kegagalan menyangkut sistem produksi, pabrikan harus
memperbaiki proses produksinya.
5. Pengujian Lapangan
Pengujian lapangan dilakukan oleh PLN unit. Mata uji
pengujian lapangan tercantum pada Tabel 1 kolom 7
IV. PEMBAHASAN PERALATAN PENGUJIAN TRAFO
Beberapa peralatan yang digunakan dalam pengujian
Transformer diantaranya :
1. TANGEN DELTA 2000 & DELTA 3000
Penggunaan:
Pengukuran tangen delta pada Transformator, untuk
menguji kelayakan isolasi trafo dan dapat mengukur arus
eksistensi dari gulungan trafo.
Spesifikasi:
Teruji baik, pada daerah dengan interferensi tinggi
hingga mencapai 765 kV.
Dioperasikan secara otomatis, mempersingkat
waktu pengujian dan meminimalisir kesalahan
pengujian oleh operator.
Dilengkapi dengan thermal print-out external,
sehingga pengukuran dapat langsung terbaca.
Dapat melakukan pengujian pada TRAFO dengan
sistem GIS
Dapat membaca dan merekam Transformator yang
didesain dengan sistem Tangen Delta Negative.
2.
TANGEN DELTA OIL TRANSFORMER
Penggunaan:
Pengujian Power Factor dari isolasi minyak trafo.
Gambar 5. Tangen Delta Oil Transformer
Spesifikasi:
Dihubungkan dengan perangkat utama DELTA
2000 atau DELTA 3000 dapat menginject tegangan
hingga 10kV
Pengujian dilakukan pada 25 derajat dan 100
derajat Celcius
Standard ASTM D-924
3.
INSULATION TEST MIT1020
Penggunaan:
Insulation test dan Polarity Index dimana pengujian
untuk mengukur kekuatan dan kelayakan bahan isolasi
Gambar 6. Insulation Test MIT1020
Spesifikasi:
500 V, 1000 V, 2500 V, 5000 V dan 10000 V
Variasi test pada volatse 25 V hingga 10000 V
Akurasi baik dengan toleran 5%
4.
TRANSFORMER TURN RATIO 310
Penggunaan:
Pengukuran untuk mengetahui Rasio, Arus Eksitasi,
Pergeseran Fasa dan Persen Error antar belitan
Transformer yang diukur.
Print Out Internal
7.
DISSOLVED GAS ANALYSIS PORTABLE
Penggunaan:
Untuk mengetahui kandungan gas terlarut (ppm) dan
sampel minya trafo.
Gambar 7. Transformer Turn Ratio 310
5.
Keunggulan:
Pengukuran dengan jangkauan rasio tertinggi
(45,000:1) dan akurasi tertinggi (0,1%)
Bekerja pada daerah interferensi tinggi/teganan
tinggi.
TRANSFORMER OHMMETER
Penggunaan:
Untuk Mengetahui nilai resistansi Trafo pada tiap tiap
tap changer.
Gambar 8. Transformer Ohmmeter
6.
Spesifikasi:
Portable untuk mengukur DC winding, motor, tap
Changer
Memungkinkan pengukuran arus DC primer dan
sekunder pada winding secara bersamaan.
Dilengkapi dengan Electromagnetic safety indicator
DIELCTRIC BREAKDOWN VOLTAGE OTS100 AF/2
Penggunaan:
Pengukuran tegangan tembus dari isolasi minyak pada
Tranformator
Gambar 10. Dissolved Gas Analysis Portable
Spesifikasi:
Dapat diketahui secara lansung pada lokasi uji
7 Fault Gas : C02,CO,H2,C2H2,C2H4,C2H6,CH4
Portable dalam carry case sehingga dapat dibawa
kelokasi uji
Standard IEEE C57.104; IEC 60599 dan ASTM D3612
3 Diagnosis tools: Duval Triangle, Rogger Ratio,
Key Glass
V. PENUTUP
Makalah ini berisi tentang definisi transformator, dimana
transformator adalah suatu peralatan yang dapat mengubah
tenaga listrik dari suatu level tegangan ke level tegangan
lainnya. Dalam pengujiannya berdasarkan SPLN D3.002-1:
2007 terdapat lima macam pengujian, yaitu pengujian rutin,
pengujian jenis, pengujian khusus, pengujian serah-terima,
pengujian lapangan. Beberapa peralatan yang digunakan
dalam pengujian Transformer diantaranya: tangen delta 2000
& delta 3000, tangen delta oil transformer, insulation test
MIT1020, transformer turn ratio 310, transformer ohmmeter,
dielectric breakdown, voltage OTS100 AF/2, dissolve gas
analysis potable. Penyusun berharap makalah ini berguna
untuk penulis pribadi dan siapa saja yang ingin memperlajari
pengujiannya tranformator .
REFERENSI
[1]
[2]
Gambar 9. Dielectric Breakdown Voltage OTS100 AF/2
Spesifikasi:
Mampu menginject tegangan hingga mencapai
100kV
Standard test ASTM D2877, IEC 156, UNF21,
ASTM D1816
[3]
[4]
[5]
[6]
Anonim. Techniques for High-Voltage Testing. IEEE: Std4, 1995.
Anonim. IEC 60076-1. International Electrotechnical Commission:
1999
Meriam, L, J., & Kraige, G. L. Mekanika Teknik Dinamika. Jakarta:
Erlangga, 1993.
Tobing, L., Bonggas. Peralatan Tegangan Tinggi. Jakarta: Erlangga.
2003.
Kelompok Bidang Distribusi. SPLN D3.002-1 Spesifikasi
Transformator Distribusi. PT PLN (Persero): 2007.
Kelompok Pembakuan Bidang Transmisi. SPLN 50 Pengujian
Transformator. PT PLN (Persero): 1997.
[7]
[8]
[9]
[10]
http://elearning.smkn1samarinda.com/virlib/multi_
media/listrik/listrik_07/ch4/index.html
http://www.elektroindonesia.com/elektro/ener36b. html
http://kamuslistrik.blogspot.com/2011/05/pengujian-transformator.html
http://kamuslistrik.blogspot.com/2011/05/pengujian-transformator.html