Studi Efisiensi Transformator Daya Dalam Melayani Beban Pada Pltu Riau Power (Studi Kasus:PT.RAPP)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum
Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi
berlapis dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder.
Rasio perubahan tegangan akan tergantung dari rasio jumlah lilitan pada kedua
kumparan itu. Biasanya kumparan terbuat dari kawat tembaga yang dibelit pada
sekeliling “kaki” inti transformator.
Penggunaan transformator yang sangat sederhana dan andal merupakan
salah satu alasan penting dalam pemakaiannya pada penyaluran tenaga listrik arus
bolak-balik,
karena
arus
bolak–balik
sangat
banyak
digunakan
untuk
pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik. Pada penyaluran tenaga listrik arus
bolak-balik terjadi kerugian energi sebesar I2R. Kerugian ini akan banyak
berkurang apabila tegangan dinaikkan setinggi mungkin. Dengan demikian maka
saluran-saluran transmisi tenaga listrik senantiasa mempergunakan tegangan yang
tinggi, hal ini dilakukan terutama untuk mengurangi kerugian energi yang terjadi
[2].
2.2 Jenis-Jenis Transformator
Berikut ini merupakan jenis-jenis dari transformator yang pada umumnya
sering digunakan,yaitu:
2.2.1 Transformator Instrumen
Dalam prakteknya tidaklah aman menghubungkan instrumen, alat ukur atau
peralatan kendali langsung ke rangkaian tegangan tinggi. Transformator instrumen
umum digunakan untuk mengurangi tegangan tinggi dan arus hingga harga aman
4
Universitas Sumatera Utara
dan dapat digunakan untuk kerja peralatan. Ada 2 jenis transformator instrumen,
yaitu [12]:
2.2.1.1 Transformator Arus
Guna transformator arus adalah menyediakan cara pengurangan arus saluran
ke harga-harga yang dapat digunakan untuk mengoperasikan alat pengukur arus
rendah dan alat kendali yang baku dan alat ini benar-benar terisolasi dari
rangkaian utama. Karena transformator arus ini digunakan berkaitan dengan alat
pengukur arus, maka lilitan primernya dirancang untuk dihubungkan secara seri
dengan saluran. Transformator arus dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut:
Gambar 2.1 Transformator arus
2.2.1.2 Transformator Tegangan
Transformator tegangan memberikan tegangan ke alat ukur, instrumen, atau
alat kendali yang mempunyai perbandingan tertentu. Transformator tegangan
bekerja dengan prinsip yang sama dengan transformator daya. Jika lilitan primer
dihubungkan pada saluran, aliran arus akan membangun fluksi dalam inti. Fluksi
ini menghubungkan lilitan sekunder menginduksikan ggl yang berbanding lurus
dengan perbandingan lilitan primer dan sekunder. Berikut ditunjukkan
5
Universitas Sumatera Utara
transformator tegangan sesuai pada Gambar 2.2:
Gambar 2.2 Transformator tegangan
2.2.2 Transformator Tenaga
Transformator ini biasa disebut sebagai transformator daya, biasa digunakan
pada pembangkit listrik dan gardu induk untuk menaikkan dan menurunkan
tegangan.
Beberapa alasan digunakannya transformator daya, antara lain :
1. Tegangan yang dihasilkan oleh Generator tidak sesuai dengan tegangan
yang sampai pada konsumen.
2. Jauhnya jarak antara pembangkit dan konsumen sehingga tegangan perlu
dinaikkan pada jaringan transmisi.
3. Sebelum sampai ke konsumen, transformator daya digunakan untuk
menurunkan kembali tegangan tinggi menjadi tegangan rendah.
Transformator tenaga dibagi menjadi 2 bagian, yaitu :
1. Transformator Penaik Tegangan (Step Up Transformer ).
Transformator ini berfungsi untuk menaikkan tegangan. Misalnya dari 11
kV pada sisi primer menjadi 150 kV pada sisi sekunder.
2. Transformator Penurun Tegangan (Step Down Transformer ).
Transformator ini berfungsi untuk menurunkan tegangan misalnya dari
6
Universitas Sumatera Utara
150 kV pada sisi primer menjadi 20 kV pada sisi sekunder.
Berikut ditunjukkan transformator tenaga sesuai Gambar 2.3:
Gambar 2.3 Transformator tenaga
2.3 Prinsip Kerja Transformator
Transformator terdiri dari dua buah kumparan yang disebut kumpuran
primer dan kumparan sekunder. Kedua kumparan ini bersifat induktif, yang
terpisah secara elektris namun terhubung secara magnetis. Apabila kumparan
primer dihubungkan ke sumber tegangan AC (bolak-balik) maka fluks bolak-balik
akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk
jaringan tertutup maka akan mengalir arus primer. Akibat adanya fluks di
kumparan primer maka pada kumparan primer tersebut terjadi induksi (self
induction) yang juga terjadi pada kumparan sekunder karena pengaruh dari
induksi kumparan primer atau disebut juga sebagai induksi bersama (mutual
induction) yang menyebabkan timbulnya fluks magnet pada kumparan sekunder
[8]. Prinsip kerja transformator dapat dilihat seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4
7
Universitas Sumatera Utara
di bawah ini:
Gambar 2.4 Prinsip kerja transformator
2.4 Transformator Tanpa Beban
Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber
tegangan
yang sinusoidal, akan mengalir arus primer
dengan menganggap belitan
primer
yang juga sinusoid dan
akan tertinggal 90o dari
reaktif murni,
. Arus
menimbulkan fluks (Φ) yang sefasa dan juga sinusoid. Berikut
merupakan rangkaian transformator tanpa beban (Gambar 2.5) dan rangkaian
ekivalennya (Gambar 2.6) serta fasor dari transformator tanpa beban (Gambar 2.7)
di bawah ini [1]:
I0
AC
V1
I2
M
N1
N2
V2
Gambar 2.5 Transformator tanpa beban
8
Universitas Sumatera Utara
I1
I0
Ic
Rc
V1
Im
XM
V2
Gambar 2.6 Rangkaian ekivalen transformator tanpa beban
I0
V1
E1
Gambar 2.7 Fasor transformator tanpa beban
Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi
(Hukum
Faraday) seperti pada Persamaan 2.1 di bawah ini [1]:
(tertinggal 900 dari Φ)
Di mana:
= gaya gerak listrik (Volt)
= jumlah lilitan sisi primer (turn)
= kecepatan sudut putar (rad/sec)
= fluks magnetik (weber )
9
Universitas Sumatera Utara
Sehingga nilai efektifnya:
Pada rangkaian sekunder, fluks (Φ) bersama tersebut juga menimbulkan:
(Volt)
Sehingga nilai efektifnya:
(Volt)
Dengan mengabaikan adanya rugi tahanan dan fluks bocor, maka:
Di mana:
= ggl induksi sisi primer (Volt)
= ggl induksi sisi sekunder (Volt)
= tegangan terminal sisi primer (Volt)
= tegangan terminal sisi sekunder (Volt)
= jumlah lilitan sisi primer (turn)
= jumlah lilitan sisi sekunder (turn)
= faktor transformasi
2.5 Transformator Berbeban
Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban
pada
kumparan
sekunder,
di
mana
,
mengalir
dengan
. Berikut merupakan rangkaian transformator berbeban
(Gambar 2.8) dan rangkaian ekivalennya (Gambar 2.9) serta fasor dari
transformator berbeban (Gambar 2.10) di bawah ini [2]:
10
Universitas Sumatera Utara
‘2
M
2
I1
AC
I2
N1
V1
N2
E1
V2
E2
Gambar 2.8 Transformator berbeban
R1
V1
X1 I I’2
1
I0
Ic
R c Xm
R2
X2
I2
IM
V2 Z L
Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen transformator berbeban
Gambar 2.10 Fasor transformator berbeban
11
Universitas Sumatera Utara
ZL
Arus beban
ini akan menimbulkan gaya gerak magnetik (ggm)
yang
cenderung menentang fluks (Φ) bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan.
Agar fluks bersama tersebut tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus
mengalir arus
yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban
,
sehingga keseluruhan arus yang mengalir pada kumparan primer menjadi [1]:
(Ampere)
(2.4)
Bila komponen arus rugi inti ( ) diabaikan, maka
(Ampere)
, sehingga:
(2.5)
Di mana:
= arus pada sisi primer (Amp)
= arus pada sisi sekunder (Amp)
= arus penguat (Amp)
= arus pemagnetan (Amp)
= arus rugi inti (Amp)
Untuk menjaga agar fluks tetap tidak berubah sebesar ggm yang dihasilkan
oleh arus pemagnetan
Karena
, maka berlaku hubungan:
dianggap kecil, maka
sehingga:
12
Universitas Sumatera Utara
2.6 Konstruksi Transformator
Berikut ini dijelaskan bagian-bagian dari konstruksi yang terdapat pada
transformator:
2.6.1 Inti Besi
Inti besi digunakan sebagai media jalannya fluks yang timbul akibat induksi
arus bolak balik pada kumparan yang mengelilingi inti besi sehingga dapat
menginduksi kembali ke kumparan yang lain. Inti besi dibentuk dari lempenganlempengan besi tipis berisolasi yang disusun sedemikian rupa untuk mengurangi
panas yang ditimbulkan oleh rugi arus eddy. Inti besi transformator ditunjukkan
oleh Gambar 2.11 berikut:
Gambar 2.11 Inti besi transformator
2.6.2 Kumparan (Winding)
Pada suatu transformator terdapat lilitan kawat berisolasi yang membentuk
suatu kumparan. Kumparan transformator terdiri dari kumparan primer dan
kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap
kumparan belitan dengan isolasi padat. Kumparan transformator digunakan
sebagai alat transformasi tegangan dan arus. Kumparan terdiri dari batang
tembaga berisolasi yang mengelilingi inti besi, dimana saat arus bolak balik
13
Universitas Sumatera Utara
mengalir pada belitan tembaga tersebut, inti besi akan terinduksi dan
menimbulkan fluks magnetik. Belitan kumparan transformator ditunjukkan oleh
Gambar 2.12 berikut:
Gambar 2.12 Kumparan transformator R-S-T
Kerja transformator yang berdasarkan induksi elektromagnet menghendaki
adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Gandengan
magnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama.
2.6.3 Bushing
Bushing merupakan sarana penghubung antara belitan dengan jaringan luar.
Bushing terdiri dari sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator. Isolator
tersebut berfungsi sebagai penyekat antara konduktor bushing dengan body main
tank transformator. Contoh bushing yang digunakan pada transformator dapat
diperlihatkan oleh Gambar 2.13 berikut:
14
Universitas Sumatera Utara
4.1 Gambar 2.13 Bushing transformator
Secara garis besar bushing dapat dibagi menjadi empat bagian utama yaitu
isolasi, konduktor, klem koneksi, dan asesoris. Isolasi pada bushing terdiri dari
dua jenis yaitu oil impregnated paper dan resin impregnated paper . Pada tipe oil
impregnated paper isolasi yang digunakan adalah kertas isolasi dan minyak
isolasi sedangkan pada tipe resin impregnated paper isolasi yang digunakan
adalah kertas isolasi dan resin.
Aksesoris bushing terdiri dari indikator level minyak dan seal atau gasket.
Seal atau gasket pada bushing terletak di bagian bawah mounting flange. Berikut
ditunjukkan gasket dan indikator level minyak bushing sesuai pada Gambar 2.14:
Gambar 2.14 A. Gasket atau seal pada bushing transformator
B. Indikator level minyak bushing
15
Universitas Sumatera Utara
2.6.4 Tangki Konservator
Saat terjadi kenaikan suhu operasi pada transformator, minyak isolasi akan
memuai sehingga volumenya bertambah. Sebaliknya saat terjadi penurunan suhu
operasi, maka minyak akan menyusut dan volume minyak turun. Konservator
digunakan untuk menampung minyak pada saat transformator mengalami
kenaikan suhu. Konservator minyak transformator dapat ditunjukkan oleh
Gambar 2.15 berikut:
Gambar 2.15 Konservator minyak transformator
Seiring dengan naik turunnya volume minyak di konservator akibat
pemuaian dan penyusutan minyak, volume udara di dalam konservator juga akan
bertambah dan berkurang. Penambahan atau pembuangan udara di dalam
konservator akan berhubungan dengan udara luar. Agar minyak isolasi
transformator tidak terkontaminasi oleh kelembaban dan oksigen dari luar, maka
udara yang akan masuk kedalam konservator akan difilter melalui alat pernapasan
(oil breather ) pada transformator. Berikut ditunjukkan alat pernapasan (oil
breather ) sesuai Gambar 2.16:
16
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.16 Oil Breather
2.6.5 Minyak dan Kertas Isolasi
Minyak isolasi pada transformator berfungsi sebagai media isolasi,
pendingin dan pelindung belitan dari oksidasi. Salah satu minyak isolasi yang
digunakan pada transformator adalah jenis Shell Diala B. Adapun contoh
spesifikasi dari minyak isolasi pada transformator dapat dilihat pada Gambar 2.17
berikut:
Gambar 2.17 Spesifikasi minyak isolasi transformator
Di dalam standar IEC 60422 telah dicantumkan parameter-parameter
minyak isolasi dengan batasan-batasan minimum untuk minyak isolasi yang baru
dimasukan kedalam peralatan sebelum dienergize. Berikut ditunjukkan batasan
nilai parameter minyak isolasi yang baru seperti ditunjukkan pada Tabel 2.1 di
bawah ini:
17
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Batasan nilai parameter minyak isolasi baru
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Sifat Minyak
Isolasi
Kejernihan
Massa Jenis (200C)
Viskositas (200C)
Kinematik - (150C)
Kinematik - (300C)
Titik Nyala
Titik Tuang
Angka Kenetralan
g/cm3
cSt
cSt
cSt
0
C
0
C
mgKOH/g
9.
Korosi Belerang
-
Klas I/Klas
II
Jernih
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum
Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi
berlapis dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder.
Rasio perubahan tegangan akan tergantung dari rasio jumlah lilitan pada kedua
kumparan itu. Biasanya kumparan terbuat dari kawat tembaga yang dibelit pada
sekeliling “kaki” inti transformator.
Penggunaan transformator yang sangat sederhana dan andal merupakan
salah satu alasan penting dalam pemakaiannya pada penyaluran tenaga listrik arus
bolak-balik,
karena
arus
bolak–balik
sangat
banyak
digunakan
untuk
pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik. Pada penyaluran tenaga listrik arus
bolak-balik terjadi kerugian energi sebesar I2R. Kerugian ini akan banyak
berkurang apabila tegangan dinaikkan setinggi mungkin. Dengan demikian maka
saluran-saluran transmisi tenaga listrik senantiasa mempergunakan tegangan yang
tinggi, hal ini dilakukan terutama untuk mengurangi kerugian energi yang terjadi
[2].
2.2 Jenis-Jenis Transformator
Berikut ini merupakan jenis-jenis dari transformator yang pada umumnya
sering digunakan,yaitu:
2.2.1 Transformator Instrumen
Dalam prakteknya tidaklah aman menghubungkan instrumen, alat ukur atau
peralatan kendali langsung ke rangkaian tegangan tinggi. Transformator instrumen
umum digunakan untuk mengurangi tegangan tinggi dan arus hingga harga aman
4
Universitas Sumatera Utara
dan dapat digunakan untuk kerja peralatan. Ada 2 jenis transformator instrumen,
yaitu [12]:
2.2.1.1 Transformator Arus
Guna transformator arus adalah menyediakan cara pengurangan arus saluran
ke harga-harga yang dapat digunakan untuk mengoperasikan alat pengukur arus
rendah dan alat kendali yang baku dan alat ini benar-benar terisolasi dari
rangkaian utama. Karena transformator arus ini digunakan berkaitan dengan alat
pengukur arus, maka lilitan primernya dirancang untuk dihubungkan secara seri
dengan saluran. Transformator arus dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut:
Gambar 2.1 Transformator arus
2.2.1.2 Transformator Tegangan
Transformator tegangan memberikan tegangan ke alat ukur, instrumen, atau
alat kendali yang mempunyai perbandingan tertentu. Transformator tegangan
bekerja dengan prinsip yang sama dengan transformator daya. Jika lilitan primer
dihubungkan pada saluran, aliran arus akan membangun fluksi dalam inti. Fluksi
ini menghubungkan lilitan sekunder menginduksikan ggl yang berbanding lurus
dengan perbandingan lilitan primer dan sekunder. Berikut ditunjukkan
5
Universitas Sumatera Utara
transformator tegangan sesuai pada Gambar 2.2:
Gambar 2.2 Transformator tegangan
2.2.2 Transformator Tenaga
Transformator ini biasa disebut sebagai transformator daya, biasa digunakan
pada pembangkit listrik dan gardu induk untuk menaikkan dan menurunkan
tegangan.
Beberapa alasan digunakannya transformator daya, antara lain :
1. Tegangan yang dihasilkan oleh Generator tidak sesuai dengan tegangan
yang sampai pada konsumen.
2. Jauhnya jarak antara pembangkit dan konsumen sehingga tegangan perlu
dinaikkan pada jaringan transmisi.
3. Sebelum sampai ke konsumen, transformator daya digunakan untuk
menurunkan kembali tegangan tinggi menjadi tegangan rendah.
Transformator tenaga dibagi menjadi 2 bagian, yaitu :
1. Transformator Penaik Tegangan (Step Up Transformer ).
Transformator ini berfungsi untuk menaikkan tegangan. Misalnya dari 11
kV pada sisi primer menjadi 150 kV pada sisi sekunder.
2. Transformator Penurun Tegangan (Step Down Transformer ).
Transformator ini berfungsi untuk menurunkan tegangan misalnya dari
6
Universitas Sumatera Utara
150 kV pada sisi primer menjadi 20 kV pada sisi sekunder.
Berikut ditunjukkan transformator tenaga sesuai Gambar 2.3:
Gambar 2.3 Transformator tenaga
2.3 Prinsip Kerja Transformator
Transformator terdiri dari dua buah kumparan yang disebut kumpuran
primer dan kumparan sekunder. Kedua kumparan ini bersifat induktif, yang
terpisah secara elektris namun terhubung secara magnetis. Apabila kumparan
primer dihubungkan ke sumber tegangan AC (bolak-balik) maka fluks bolak-balik
akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk
jaringan tertutup maka akan mengalir arus primer. Akibat adanya fluks di
kumparan primer maka pada kumparan primer tersebut terjadi induksi (self
induction) yang juga terjadi pada kumparan sekunder karena pengaruh dari
induksi kumparan primer atau disebut juga sebagai induksi bersama (mutual
induction) yang menyebabkan timbulnya fluks magnet pada kumparan sekunder
[8]. Prinsip kerja transformator dapat dilihat seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4
7
Universitas Sumatera Utara
di bawah ini:
Gambar 2.4 Prinsip kerja transformator
2.4 Transformator Tanpa Beban
Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber
tegangan
yang sinusoidal, akan mengalir arus primer
dengan menganggap belitan
primer
yang juga sinusoid dan
akan tertinggal 90o dari
reaktif murni,
. Arus
menimbulkan fluks (Φ) yang sefasa dan juga sinusoid. Berikut
merupakan rangkaian transformator tanpa beban (Gambar 2.5) dan rangkaian
ekivalennya (Gambar 2.6) serta fasor dari transformator tanpa beban (Gambar 2.7)
di bawah ini [1]:
I0
AC
V1
I2
M
N1
N2
V2
Gambar 2.5 Transformator tanpa beban
8
Universitas Sumatera Utara
I1
I0
Ic
Rc
V1
Im
XM
V2
Gambar 2.6 Rangkaian ekivalen transformator tanpa beban
I0
V1
E1
Gambar 2.7 Fasor transformator tanpa beban
Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi
(Hukum
Faraday) seperti pada Persamaan 2.1 di bawah ini [1]:
(tertinggal 900 dari Φ)
Di mana:
= gaya gerak listrik (Volt)
= jumlah lilitan sisi primer (turn)
= kecepatan sudut putar (rad/sec)
= fluks magnetik (weber )
9
Universitas Sumatera Utara
Sehingga nilai efektifnya:
Pada rangkaian sekunder, fluks (Φ) bersama tersebut juga menimbulkan:
(Volt)
Sehingga nilai efektifnya:
(Volt)
Dengan mengabaikan adanya rugi tahanan dan fluks bocor, maka:
Di mana:
= ggl induksi sisi primer (Volt)
= ggl induksi sisi sekunder (Volt)
= tegangan terminal sisi primer (Volt)
= tegangan terminal sisi sekunder (Volt)
= jumlah lilitan sisi primer (turn)
= jumlah lilitan sisi sekunder (turn)
= faktor transformasi
2.5 Transformator Berbeban
Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban
pada
kumparan
sekunder,
di
mana
,
mengalir
dengan
. Berikut merupakan rangkaian transformator berbeban
(Gambar 2.8) dan rangkaian ekivalennya (Gambar 2.9) serta fasor dari
transformator berbeban (Gambar 2.10) di bawah ini [2]:
10
Universitas Sumatera Utara
‘2
M
2
I1
AC
I2
N1
V1
N2
E1
V2
E2
Gambar 2.8 Transformator berbeban
R1
V1
X1 I I’2
1
I0
Ic
R c Xm
R2
X2
I2
IM
V2 Z L
Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen transformator berbeban
Gambar 2.10 Fasor transformator berbeban
11
Universitas Sumatera Utara
ZL
Arus beban
ini akan menimbulkan gaya gerak magnetik (ggm)
yang
cenderung menentang fluks (Φ) bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan.
Agar fluks bersama tersebut tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus
mengalir arus
yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban
,
sehingga keseluruhan arus yang mengalir pada kumparan primer menjadi [1]:
(Ampere)
(2.4)
Bila komponen arus rugi inti ( ) diabaikan, maka
(Ampere)
, sehingga:
(2.5)
Di mana:
= arus pada sisi primer (Amp)
= arus pada sisi sekunder (Amp)
= arus penguat (Amp)
= arus pemagnetan (Amp)
= arus rugi inti (Amp)
Untuk menjaga agar fluks tetap tidak berubah sebesar ggm yang dihasilkan
oleh arus pemagnetan
Karena
, maka berlaku hubungan:
dianggap kecil, maka
sehingga:
12
Universitas Sumatera Utara
2.6 Konstruksi Transformator
Berikut ini dijelaskan bagian-bagian dari konstruksi yang terdapat pada
transformator:
2.6.1 Inti Besi
Inti besi digunakan sebagai media jalannya fluks yang timbul akibat induksi
arus bolak balik pada kumparan yang mengelilingi inti besi sehingga dapat
menginduksi kembali ke kumparan yang lain. Inti besi dibentuk dari lempenganlempengan besi tipis berisolasi yang disusun sedemikian rupa untuk mengurangi
panas yang ditimbulkan oleh rugi arus eddy. Inti besi transformator ditunjukkan
oleh Gambar 2.11 berikut:
Gambar 2.11 Inti besi transformator
2.6.2 Kumparan (Winding)
Pada suatu transformator terdapat lilitan kawat berisolasi yang membentuk
suatu kumparan. Kumparan transformator terdiri dari kumparan primer dan
kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap
kumparan belitan dengan isolasi padat. Kumparan transformator digunakan
sebagai alat transformasi tegangan dan arus. Kumparan terdiri dari batang
tembaga berisolasi yang mengelilingi inti besi, dimana saat arus bolak balik
13
Universitas Sumatera Utara
mengalir pada belitan tembaga tersebut, inti besi akan terinduksi dan
menimbulkan fluks magnetik. Belitan kumparan transformator ditunjukkan oleh
Gambar 2.12 berikut:
Gambar 2.12 Kumparan transformator R-S-T
Kerja transformator yang berdasarkan induksi elektromagnet menghendaki
adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Gandengan
magnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama.
2.6.3 Bushing
Bushing merupakan sarana penghubung antara belitan dengan jaringan luar.
Bushing terdiri dari sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator. Isolator
tersebut berfungsi sebagai penyekat antara konduktor bushing dengan body main
tank transformator. Contoh bushing yang digunakan pada transformator dapat
diperlihatkan oleh Gambar 2.13 berikut:
14
Universitas Sumatera Utara
4.1 Gambar 2.13 Bushing transformator
Secara garis besar bushing dapat dibagi menjadi empat bagian utama yaitu
isolasi, konduktor, klem koneksi, dan asesoris. Isolasi pada bushing terdiri dari
dua jenis yaitu oil impregnated paper dan resin impregnated paper . Pada tipe oil
impregnated paper isolasi yang digunakan adalah kertas isolasi dan minyak
isolasi sedangkan pada tipe resin impregnated paper isolasi yang digunakan
adalah kertas isolasi dan resin.
Aksesoris bushing terdiri dari indikator level minyak dan seal atau gasket.
Seal atau gasket pada bushing terletak di bagian bawah mounting flange. Berikut
ditunjukkan gasket dan indikator level minyak bushing sesuai pada Gambar 2.14:
Gambar 2.14 A. Gasket atau seal pada bushing transformator
B. Indikator level minyak bushing
15
Universitas Sumatera Utara
2.6.4 Tangki Konservator
Saat terjadi kenaikan suhu operasi pada transformator, minyak isolasi akan
memuai sehingga volumenya bertambah. Sebaliknya saat terjadi penurunan suhu
operasi, maka minyak akan menyusut dan volume minyak turun. Konservator
digunakan untuk menampung minyak pada saat transformator mengalami
kenaikan suhu. Konservator minyak transformator dapat ditunjukkan oleh
Gambar 2.15 berikut:
Gambar 2.15 Konservator minyak transformator
Seiring dengan naik turunnya volume minyak di konservator akibat
pemuaian dan penyusutan minyak, volume udara di dalam konservator juga akan
bertambah dan berkurang. Penambahan atau pembuangan udara di dalam
konservator akan berhubungan dengan udara luar. Agar minyak isolasi
transformator tidak terkontaminasi oleh kelembaban dan oksigen dari luar, maka
udara yang akan masuk kedalam konservator akan difilter melalui alat pernapasan
(oil breather ) pada transformator. Berikut ditunjukkan alat pernapasan (oil
breather ) sesuai Gambar 2.16:
16
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.16 Oil Breather
2.6.5 Minyak dan Kertas Isolasi
Minyak isolasi pada transformator berfungsi sebagai media isolasi,
pendingin dan pelindung belitan dari oksidasi. Salah satu minyak isolasi yang
digunakan pada transformator adalah jenis Shell Diala B. Adapun contoh
spesifikasi dari minyak isolasi pada transformator dapat dilihat pada Gambar 2.17
berikut:
Gambar 2.17 Spesifikasi minyak isolasi transformator
Di dalam standar IEC 60422 telah dicantumkan parameter-parameter
minyak isolasi dengan batasan-batasan minimum untuk minyak isolasi yang baru
dimasukan kedalam peralatan sebelum dienergize. Berikut ditunjukkan batasan
nilai parameter minyak isolasi yang baru seperti ditunjukkan pada Tabel 2.1 di
bawah ini:
17
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Batasan nilai parameter minyak isolasi baru
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Sifat Minyak
Isolasi
Kejernihan
Massa Jenis (200C)
Viskositas (200C)
Kinematik - (150C)
Kinematik - (300C)
Titik Nyala
Titik Tuang
Angka Kenetralan
g/cm3
cSt
cSt
cSt
0
C
0
C
mgKOH/g
9.
Korosi Belerang
-
Klas I/Klas
II
Jernih