Analisis Kinerja Isolasi Transformator Tenaga Akibat Pengaruh Pembebanan (Studi Kasus Transformator Tenaga 3 Gardu Induk Gas Insulated Switchgear Listrik Medan) Chapter III V
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
Penelitian ini akan dilakukan di PT. PLN (PERSERO) GI GIS Listrik
Medan, Sumatera Utara. Penelitian ini akan dilakukan pada Transformator Tenaga
3. Penelitian ini direncanakan selama 2 bulan.
3.2 Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data untuk penelitian ini dilakukan dengan
mengambil data langsung pada PT. PLN (PERSERO) GI GIS Listrik Medan.
Adapun data-data yang dibutuhkan dalam penelitian ini meliputi:
1. Data transformator
Yang meliputi:
Daya pengenal
Jenis pendingin
Tegangan primer
Tegangan sekunder
Rugi tembaga
Rugi beban nol
2. Data pembebanan dari GI GIS Listrik Medan
3. Data temperatur maksimal pada tahun 2016.
Untuk data suhu tahunan dikarenakan pada PT PLN (PERSERO) tidak
mencatat secara teratur suhu lingkungan trafo maka data diambil dari
Universitas Sumatera Utara
data BMKG Wilayah I Medan selama periode Desember 2015 sampai
dengan Nopember 2016. Data yang diambil meliputi suhu udara ratarata kota Medan dan suhu udara maksimum rata-rata.
3.3 Tahapan Perhitungan
Adapun tahapan perhitungan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Menentukan daya semu pada trafo (S)
2. Menentukan rasio pembebanan (K)
3. Menentukan rugi tembaga Pcu
4. Menentukan perbandingan rugi (d)
5. Menentukan kenaikan temperatur top oil (∆�� )
6. Menentukan kenaikan temperatur hot-spot (∆�� )
7. Menentukan laju penuaan thermal relatif (V)
8. Menghitung pengurangan umur (L)
Universitas Sumatera Utara
3.4 Flowchart Penyelesaian Perhitungan Susut Umur Isolasi Transformator
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Data Masukan
Data yang dibutuhkan untuk dapat melakukan perhitungan meliputi:
1. Data Transformator
Transformator 3 phasa
Daya Pengenal
: 36 /60 MVA
Jenis Pendingin
: ONAN /ONAF
Tegangan Primer
: 150 KV
Tegangan Sekunder
: 20 KV
Rugi tembaga
: 220 KW
Rugi beban nol
: 38 KW
2. Data Temperatur
Temperatur Rata-rata harian
: 27,88 0C
Temperatur harian maksimum bulan Nopember 2016
: 31 0C
Temperatur harian maksimum rata-rata tahun 2016
: 33,64 0C
3. Data pembebanan
Untuk data pembebanan tanggal 30 Nopember tahun 2016 bisa dilihat
pada Tabel 4.1 berikut:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.1 Pembebanan trnasformator tenaga 3 Gardu Induk GIS Listrik Medan
Tanggal 30 Nopember 2016.
4.2.
JAM
MW
MVAR
01.00
16,2
5,1
02.00
15,5
4,9
03.00
14,8
4,7
04.00
14,5
4,5
05.00
13,8
4,3
06.00
13,0
4,4
07.00
13,9
4,6
08.00
16,4
5,5
09.00
22,5
7,8
10.00
26,5
10,1
11.00
27,4
10,6
12.00
27,3
10,6
13.00
26,5
10,3
14.00
27,9
10,7
15.00
27,8
10,5
16.00
28,0
10,7
17.00
26,8
10,2
17.30
25,5
9,9
18.00
25,3
9,3
18.30
24,7
9,0
19.00
23,6
8,8
19.30
23,4
8,7
20.00
22,0
8,4
20.30
21,6
8,0
21.00
20,7
7,3
21.30
20,0
6,7
22.00
18,4
5,9
23.00
15,4
4,9
24.00
15,3
5,0
Pengaruh Pembebanan Transformator Dengan Beban Konstan
4.2.1. Perhitungan-perhitungan
Untuk mendapatkan pengaruh dari berbagai pembebanan terhadap
transformaator tenaga maka besarnya beban dibuat konstan menjadi seperti pada
tabel di bawah ini:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.2 Tabel Variasi Beban
No Beban Transformator (%)
1
100
2
90
3
80
1. Perhitungan-Perhitungan untuk beban transformator 100%
Langkah-langkah perhitungan
a. Menentukan ratio pembebanan (K)
�
K=
=
Sr
100%
100%
=1
b. Menentukan Perbandingan Rugi (d)
d=
=
���� ������� ���� ���� ��������
���� ����� ���
220
38
= 5,78
c. Menentukan Kenaikan Temperatur Stabil Tap Oil
1+d K 2 �
∆θ� = ∆θbr �
1+�
�
1+5,78 (1)2 0,9
∆θ� = 55 �
1+5,78
6,78 0,9
∆θ� = 55 �
6,78
∆θ� = 55 0C
�
�
Sedangkan untuk termperaturnya menggunakan temperatur rata-rata selama
periode Desember 2015 sampai Nopember 2016 yang dapat dilihat pada Tabel 4.3
berikut:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3 Suhu Udara Kota Medan sekitarnya pada periode Desember 2015
sampai Nopember 2016
Unsur Data
1
2015
Des Jan
2
3
Feb
4
Mar
5
Apr
6
Mei
7
2016
Jun Jul
8
9
Ags
10
Sep
11
Okt
12
Nop
13
1. Suhu Udara
Maks Rata-Rata
32,3
32,8 32,0 34,1 34,7 33,9 34,7 33,9 34,3 34,2 33,2 31,0
2. Suhu Udara
Rata-Rata
27,2
27,7 27,2 28,6 28,7 28,2 28,3 27,8 28,1 27,6 27,3 28,0
Sumber Data : Kantor BMKG Wilayah I
Keterangan :
Suhu Udara Dalam Derajad Celcius (0C)
d. Menentukan Kenaikan Temperatur Top Oil (∆θbt )
∆θbt = ∆θbo + (∆θb − ∆θbo ) �1 − e−t/τ �
∆θbt = 55 + (55-55) �1 − e−t/3 �
∆θbt = 55 0C
e. Menentukan selisih temperatur antara hot spot dengan top oil
∆θc = (∆θcr − ∆θbr ) K 2y
∆θc = (78 − 55) 12 (0,8)
∆θc = 23 0C
f. Menentukan temperatur hot spot
θc = θa + ∆θbt + ∆θc
θc = 33,64 + 55 + 23
θc = 111,64 0C
g. Menentukan laju penuaan thermal relatif dalam bentuk logaritma
V = 10(θc − 98)/19,93
V = 10(111 ,64−98)/19,93
V = 4,83 pu/jam
Universitas Sumatera Utara
Karena bebannya konstan maka besarnya laju penuaan relatif untuk tiap jam
perhari sama.
h. Menghitung pengurangan umur
Besarnya susut umur pada transformator saat dibebani 100% karena pengaruh
penurunan isolasi belitan saja tanpa memperhitungkan pengaruh yang lain dapat
dihitung sebagai berikut:
L=
L=
h
3T
{ ∑ 4 Vodd + ∑ 2Veven }
1
3 x 24
{4 ( 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 +
4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83) + 2 (4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 +
4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83)}
L = 4,83 pu/hari
Universitas Sumatera Utara
2. Perhitungan-perhitungan untuk beban transformator 90 %
a. Menentukan ratio pembebanan (K)
K=
=
�
Sr
90%
100%
= 0,9
b. Menentukan Perbandingan Rugi (d)
d=
=
���� ������� ���� ���� ��������
���� ����� ���
220
38
= 5.78
c. Menentukan Kenaikan Temperatur Stabil Tap Oil
1+d K 2 �
∆θ� = ∆θbr �
1+d
�
1+5,78 (0,9)2
∆θ� = 55�
1+5,78
4,68 0,9
∆θ� = 55 �
6,78
�
0,9
�
∆θ� = 55 (0,8529)
∆θ� = 46,91 0C
d. Menentukan Kenaikan Temperatur Top Oil (∆θbt )
∆θbt = ∆θbo + (∆θb − ∆θb0 ) �1 − e−t/τ �
∆θbt = 46,91 + (46,91 - 46,91) �1 − e−t/3 �
∆θbt = 46,91 0C
e. Menentukan selisih temperatur antara hot spot dengan top oil
∆θc = (∆θcr − ∆θbr ) K 2y
∆θc = (78 − 55) 0,92 (0,8)
∆θc = 19,43 0C
Universitas Sumatera Utara
f. Menentukan temperatur hot spot
θc = θa + ∆θbt + ∆θc
θc = 33,64 +46,91 + 19,43
θc = 99,98 0C
g. Menentukan laju penuaan thermal relatif
V = 10(θc − 98)/19,93
V = 10(99,98−98)/19,93
V = 1,25
Karena bebannya konstan maka besarnya laju penuaan relatif untuk tiap jam
perhari sama.
h. Menghitung pengurangan umur
Besarnya susut umur pada transformator saat dibebani 90% karena pengaruh
penurunan isolasi belitan saja tanpa memperhitungkan pengaruh yang lain dapat
dihitung sebagai berikut:
L=
L=
h
3T
{ ∑ 4 Vodd + ∑ 2Veven }
1
3 x 24
{4 ( 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 +
1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25) + 2 (1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 +
1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25)}
L = 1,25
3. Perhitungan-perhitungan untuk beban transformator 80 %
a. Menentukan ratio pembebanan (K)
K=
=
�
Sr
80%
100%
= 0,8
Universitas Sumatera Utara
b. Menentukan Perbandingan Rugi (d)
d=
=
���� ������� ���� ���� ��������
���� ����� ���
220
38
= 5,78
c. Menentukan Kenaikan Temperatur Stabil Tap Oil
1+d K 2 �
∆θ� = ∆θbr �
1+d
�
1+5,78 0,8)2
∆θ� = 55�
1+5,78
4,70 0,8
∆θ� = 55 �
6,78
�
0,9
�
∆θ� = 55 (0,6930)
∆θ� = 39,53 0C
d. Menentukan Kenaikan Temperatur Top Oil (∆θon )
∆θbt = ∆θb0 + (∆θb − ∆θb0 ) �1 − e−t/τ �
∆θbt = 39,53 + (39,53 - 39,53) �1 − e−t/3 �
∆θbt = 39,53 0C
e. Menentukan selisih temperatur antara hot spot dengan top oil
∆θc = (∆θcr − ∆θbr ) K 2y
∆θc = (78 − 55) 0,82 (0,8)
∆θc = 16,09 0C
f. Menentukan temperatur hot spot
θc = θa + ∆θbt + ∆θtd
θc = 33,64 + 39,53 + 16,09
θc = 89,27 0C
g. Menentukan laju penuaan thermal relatif
V = 10(θc − 98)/19,93
V = 10(89,27−98)/19,93
V = 0,36
Universitas Sumatera Utara
Karena bebannya konstan maka besarnya laju penuaan relatif untuk tiap jam
perhari sama.
h. Menghitung pengurangan umur
Besarnya susut umur pada transformator saat dibebani 90% karena pengaruh
penurunan isolasi belitan saja tanpa memperhitungkan pengaruh yang lain dapat
dihitung sebagai berikut:
L=
L=
h
3T
{ ∑ 4 Vodd + ∑ 2Veven }
1
3 x 24
{4 ( 0,36 + 0,36 + 036 + 0,36 + 0,36 + 0,36 + 0,36 + 0,36 +
0,36 + 0,36 + 0,36 + 0,36) + 2 (0,36 + 0,36 + 0,36 + 0,36 +
0,36 + 0,36 + 0,36 + 0 ,36 + 0,36 + 0,36 + 0,36 + 0,36)}
L = 0,36
4.2.2 Pengaruh Suhu Sekitar
Pengaruh suhu terhadap transformator maka beban transformator dibuat
menjadi 3 yaitu 100 %, 90 %, dan 80 % sedangkan suhunya diatur dari 20 0C
sampai 38 0C. Karena ∆θbt dan ∆θc dipengaruhi oleh pembebanan, sedangkan
pembebanan dibuat konstan maka ∆θbt dan ∆θc akan konstan juga. Oleh karena
itu yang mempengaruhi temperatur hot spot dalam hal ini adalah temperatur
ambient. Hasil perhitungannya dapat dilihat pada Tabel 4.4
Untuk setiap kenaikan 1°C maka akan mengakibatkan naiknya temperatur
hot spot sebesar 1°C juga, hal ini sesuai dengan rumusnya yaitu:
θc = θa + ∆θbt + ∆θc
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.4 Tabel Pengaruh Suhu Ambient
NO
Suhu (0C)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
Susut umur (p.u/hari)
Pada pembebanan
100%
90%
80%
1
0,27
0,08
1,12
0,30
0,09
1,25
0,34
0,10
1,41
0,38
0,11
1,58
0,42
0,12
1,78
0,48
0,14
2
0,54
0,16
2,24
0,60
0,18
2,51
0,68
0,20
2,82
0,76
0,25
3,17
0,85
0,25
3,56
0,96
0,28
4
1,08
0,32
4,48
1,21
0,36
5,03
1,36
0,40
5,65
1,52
0,45
6,34
1,71
0,51
7,12
1,92
0,57
8
2,16
0,65
Temperatur sekitar atau ambient menentukan perubahan temperatur hot
spot, semakin besar temperatur sekitar maka semakin besar temperatur hot spot
begitu pula sebaliknya. Kenaikan temperatur minyak dan suhu sekeliling akan
mempengaruhi besarnya temperatur hot spot.
Universitas Sumatera Utara
4.2.3. Menentukan Perkiraan Umur
Transformator yang digunakan pada Gardu Induk GIS Listrik tahun
beroprasinya adalah tahun 2014 sehingga umur oprasinya adalah 2 tahun.
Perkiraan sisa umur isolasi transformator karena pembebanan dapat dihitung
sebagai
berikut.
memperhitungkan
Perhitungan
perkiraan
umur
di
bawah
ini
hanya
pengaruh penurunan isolasi belitan karena pengaruh suhu
lingkungan transformator saja tanpa memperhitungkan faktor beban atau
pengaruh yang lain. Adapun perhitungannya diperlihatkan sebagai berikut:
Sisa umur pada tahun ke-n
= umur dasar - ( n x susut umur )
2
= umur dasar - ( n x susut umur )
2 + ( n x susut umur )
n
= umur dasar
=
=
umur dasar − 2
susut umur
30−2
4,83
= 5,79 tahun
Sedangkan untuk pembebanan yang lain seperti pada Tabel 4.4 umurnya juga
dapat ditentukan dengan cara yang sama, sehingga didapatkan tabel sebagai
berikut:
Tabel 4.5 Susut umur transformator dari berbagai macam pembebanan
NO
1
2
3
Beban
(%)
100
90
80
Susut umur
(pu/hari)
4,83
1,30
0,39
Umur
(tahun)
5,79
22,26
76,72
Universitas Sumatera Utara
Grafik Hubungan Antara Nilai Susut Umur Dengan Umur
Isolasi Transformator
120%
Susut Umur (%)
100%
80%
60%
40%
20%
0%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Umur Isolasi Transformator (Tahun)
Gambar 4. 1 Grafik Hubungan Antara Nilai Susut Umur Dengan Umur Isolasi
Transformator
4.3. Analisa Real Dengan Data Yang Ada
4.3.1. Perhitungan-Perhitungan
Berdasarkan data pembebanan Gardu Induk GIS Listrik Medan tahun 2016
dapat diambil sebagai contoh untuk perhitungan pengaruh pembebanan. Data
yang diambil adalah data tanggal 30 Nopember tahun 2016 yaitu pada saat
penelitian dimulai dengan pembebanan maksimalnya sekitar 75% dari daya
terpasang transformator.
Perhitungan-perhitungan untuk pembebanan tanggal 30 Nopember 2016.
Seperti terlihat pada Tabel 4.1, besarnya daya pengenal dari trafo yang digunakan
36 MVA / 60 MVA ( ONAN / ONAF ). Besarnya beban trafo pada tanggal 30
Nopember 2016 maksimum terjadi pada jam 16:00, yaitu sebesar 28 MW daya
aktif dan 10,7 MVAR daya reaktif.
Universitas Sumatera Utara
Tahapan perhitungan
1. Menghitung daya semu/total
S = ��2 + �2
S = �282 + 10,72
S = 29,97 MVA
2. Menentukan Load Factor
Perbandingan Pembebanan atau Load Factor nya adalah
K=
K=
�
��
29,97
36
K = 0,8326 untuk jenis pendingin ONAN
K=
K=
�
��
29,97
60
K = 0,49958 untuk jenis pendingin ONAF
3. Menetukan rugi tembaga
Besarnya rugi beban nol adalah 38 KW dan rugi tembaga untuk daya pengenal 60
MVA adalah 220 KW
Besarnya Arus
Untuk daya pengenal 36 MVA
Sr = V1 I1
I1 =
I1 =
��
�1
36���
150��
I 1 = 0,24 kA
Untuk daya pengenal 60 MVA
Sr = V1 I1
I1 =
��
�1
Universitas Sumatera Utara
I1 =
60���
150��
I 1 = 0,4 kA
Menghitung rugi tembaga
P CU = I 1 2R 1 + I 2 2R 2
= I 1 2R 1 + (I 1 a)2 R 2
= I 1 2R 1 + I 1 2a2 R 2
= I 1 2(R 1 + a2 R 2 )
���
2
(R 1 + a R 2 )
�12 =
450
0,4 2
= (R 1 + a2R 2 )
P CU = I 1 2R 1 + I 2 2R 2
= I 1 2R 1 + (I 1 a)2 R 2
= I 1 2R 1 + I 1 2a2 R 2
= I 1 2(R 1 + a2 R 2 )
= I12 (
���
�12 )
= 0,242 (
450
0,4 2
)
P CU = 162 kW
4. Menentukan perbandingan rugi (d)
Untuk daya pengenal 36 MVA
d=
d=
���� ������� ���� ���� ��������
162
���� ����� ���
38
d = 4,26
Untuk daya pengenal 60 MVA
d=
d=
���� ������� ���� ���� ��������
220
���� ����� ���
38
d = 5,78
Universitas Sumatera Utara
5. Menentukan kenaikan temperatur stabil oil
Δθ b = Δθ br �
1+d K 2 �
1+d
�
Pendingin yang digunakan adalah tipe ONAN/ONAF sehingga nilai Δθ br =
55 dan x = 0,9
1+4,26 (0,8326)2 �
Δθ b = 55 �
Δθ b = 55 �
Δθ b = 55 �
1+4,26
�
1+4,26 (0,6932) 0,9
5,26
1+2,95 0,9
5,26
�
�
Δθ b = 55 (0,7515)0,9
Δθ b = 55 (0,7733)
Δθ b = 42,53 0C
6. Menentukan kenaikan temperatur top oil
Kenaikan temperatur top oil dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut ini:
Δθ bt = Δθ b0 + (Δθ b – Δθ b0 ) ( 1-e-t/τ )
Pendingin ONAN memiliki nilai τ = 3
Untuk besarnya Δθ bo diasumsikan sama dengan Δθ b karena beban awalnya
dianggap stabil.
Δθ bt = 42,53 + (42,53 – 42,53 ) ( 1 – e-1/3 )
= 42,53 °C
7. Menentukan selisih temperatur antara hot spot dengan top oil
∆θc = (∆θcr − ∆θbr ) K 2y
∆θc = (78 − 55) 0,83262 (0,8)
∆θc = 17,15 0C
8. Menentukan temperatur hot spot
0
Suhu rata-rata pada bulan Nopember adalah 31 C
θc = θa + ∆θbt + ∆θc
θc = 31 + 42,53 + 17,15
θc = 90,69 0C
Universitas Sumatera Utara
9. Menentukan thermal Ageing
Menentukan Laju Penuaan Thermal Relatif Berdasarkan Persamaan
V = 10(θc − 98)/19,93
V = 10(90,69−98)/19,93
V = 0,4298
Dengan cara yang sama untuk pembebanan pada jam lainnya dapat dilihat
hasilnya pada Tabel 4.6.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.6 Perhitungan-perhitungan untuk jenis pendingin ONAN
Jam
Daya
Daya
Daya
Aktif
Reaktif
Semu
(MW) (MVAR) (MVA)
K
Δθ b
0
Δθ bt
0
Δθ c
0
θc
0
V
(%)
( C)
( C)
( C)
( C)
(pu/jam)
01.00
16,2
5,1
16,98
0,47
22,4927
22,4927
6,9135
60,4062
0,0130
02.00
15,5
4,9
16,25
0,45
21,6644
21,6644
6,4457
59,1101
0,0112
03.00
14,8
4,7
15,52
0,43
20,8692
20,8692
5,9902
57,8594
0,0097
04.00
14,5
4,5
15,18
0,42
20,5025
20,5025
5,7780
57,2806
0,0091
05.00
13,8
4,3
14,45
0,40
19,7564
19,7564
5,3413
56,0976
0,0079
06.00
13,0
4,4
13,72
0,38
19,0419
19,0419
4,9163
54,9581
0,0069
07.00
13,9
4,6
14,64
0,40
19,9448
19,9448
5,4522
56,3971
0,0082
08.00
16,4
5,5
17,29
0,48
22,8600
22,8600
7,1191
60,9791
0,0139
09.00
22,5
7,8
23,81
0,66
31,8208
31,8208
11,8731
74,6940
0,0677
10.00
26,5
10,1
28,35
0,78
39,5214
39,5214
15,7022
86,2236
0,2565
11.00
27,4
10,6
29,37
0,81
41,4056
41,4056
16,6150
89,0206
0,3544
12.00
27,3
10,6
29,28
0,81
41,2309
41,2309
16,5307
88,7616
0,3439
13.00
26,5
10,3
28,43
0,78
39,6523
39,6523
15,7659
86,4182
0,2624
14.00
27,9
10,7
29,88
0,83
42,3552
42,3552
17,0721
90,4273
0,4169
15.00
27,8
10,5
29,71
0,82
42,0426
42,0426
16,9218
89,9645
0,3952
16.00
28,0
10,7
29,97
0,83
42,5332
42,5332
17,1575
90,6907
0,4298
17.00
26,8
10,2
28,67
0,79
40,0993
40,0993
15,9830
87,0823
0,2833
18.00
25,3
9,3
26,95
0,74
37,0193
37,0193
14,4767
82,4960
0,1668
19.00
23,6
8,8
25,18
0,69
34,0255
34,0255
12,9878
78,0132
0,0994
20.00
22,0
8,4
23,54
0,65
31,4086
31,4086
11,6628
74,0714
0,0630
21.00
20.7
7,3
21,94
0,60
29,0018
29,0018
10,4213
70,4232
0,0413
22.00
18,4
5,9
19,32
0,53
25,3745
25,3745
8,4988
64,8733
0,0218
23.00
15,4
4,9
16,16
0,44
21,5584
21,5584
6,3853
58,9437
0,0110
24.00
15,3
5,0
16,09
0,44
21,4869
21,4869
6,3446
58,8315
0,0108
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.7 Perhitungan-perhitungan untuk jenis pendingin ONAF
Jam
Daya
Daya
Daya
Aktif
Reaktif
Semu
(MW) (MVAR) (MVA)
K
Δθ b
0
Δθ bt
0
Δθ c
0
θc
0
V
(%)
( C)
( C)
( C)
( C)
(pu/jam)
01.00
16,2
5,1
16,98
0,2831
13,8250
13,8250
3,0531
47,8781
0,0031
02.00
15,5
4,9
16,25
0,2709
13,4939
13,4939
2,8465
47,3404
0,0029
03.00
14,8
4,7
15,52
0,2588
13,1765
13,1765
2,6454
46,8219
0,0027
04.00
14,5
4,5
15,18
0,2530
13,0303
13,0303
2,5517
46,5820
0,0026
05.00
13,8
4,3
14,45
0,2409
12,7331
12,7331
2,3588
46,0919
0,0025
06.00
13,0
4,4
13,72
0,2287
12,4490
12,4490
2,1711
45,6201
0,0024
07.00
13,9
4,6
14,64
0,2440
12,8082
12,8082
2,4078
46,2159
0,0025
08.00
16,4
5,5
17,29
0,2883
13,9720
13,9720
3,1439
48,1159
0,0031
09.00
22,5
7,8
23,81
0,3969
17,5811
17,5811
5,2433
53,8245
0,0061
10.00
26,5
10,1
28,35
0,4727
20,7082
20,7082
6,9343
58,6425
0,0106
11.00
27,4
10,6
29,37
0,4896
21,4759
21,4759
7,3374
59,8133
0,0121
12.00
27,3
10,6
29,28
0,4881
21,4047
21,4047
7,3002
59,7048
0,0120
13.00
26,5
10,3
28,43
0,4739
20,7615
20,7615
6,9624
58,7239
0,0107
14.00
27,9
10,7
29,88
0,4980
21,8631
21,8631
7,5392
60,4024
0,0130
15.00
27,8
10,5
29,71
0,4953
21,7356
21,7356
7,4729
60,2085
0,0127
16.00
28,0
10,7
29,97
0,4996
21,9357
21,9357
7,5770
60,5127
0,0132
17.00
26,8
10,2
28,67
0,4779
20,9435
20,9435
7,0583
59,0019
0,0111
18.00
25,3
9,3
26,95
0,4493
19,6902
19,6902
6,3931
57,0833
0,0089
19.00
23,6
8,8
25,18
0,4198
18,4745
18,4745
5,7356
55,2100
0,0071
20.00
22,0
8,4
23,54
0,3925
17,4143
17,4143
5,1504
53,5647
0,0059
21.00
20.7
7,3
21,94
0,3658
16,4416
16,4416
4,6022
52,0438
0,0049
22.00
18,4
5,9
19,32
0,3220
14,9806
14,9806
3,7532
49,7337
0,0038
23.00
15,4
4,9
16,16
0,2693
13,4516
13,4516
2,8198
47,2714
0,0029
24.00
15,3
5,0
16,09
0,2683
13,4230
13,4230
2,8019
47,2249
0,0028
Universitas Sumatera Utara
10. Menghitung Pengurangan Umur
Untuk jenis pendingin ONAN
L
=
L
=
h
3T
{ ∑ 4 Vodd + ∑ 2Veven + Vn }
1
3 x 24
{4 ( 0,0130 + 0,0112 + 0,0097 + 0,0091 + 0,0079 + 0,0069 +
0,0082 + 0,0139 + 0,0677 + 0,2565 + 0,3544 + 0,3439) +
2 (0,2624 + 0,4169 + 0,3952 + 0,4298 + 0,2833 + 0,1668 +
0,0994 + 0,0630 + 0,0413 + 0,0218 + 0,0110 ) + 0,0108 }
L
= 0,1222 p.u/hari
Untuk jenis pendingin ONAF
L
=
L
=
h
3T
1
{ ∑ 4 Vodd + ∑ 2Veven + Vn }
3 x 24
{4 ( 0,0031 + 0,0029 + 0,0027 + 0,0026 + 0,0025 + 0,0024 +
0,0025 + 0,0031 + 0,0061 + 0,0106 + 0,0121 + 0,0120 ) +
2 (0,0107 + 0,0130 + 0,0127 + 0,0132 + 0,0111 + 0,0089 =
0,0071 + 0,0059 + 0,0049 + 0,0038 + 0,0029) + 0,0028}
L
= 0,1115 p.u/hari
Dari perhitungan diperoleh bahwa susut
umur akibat pengaruh suhu
lingkungan diperoleh untuk jenis pendingin ONAN sebesar 0,1222 p.u/hari atau
12,22 % dan jenis pendingin ONAF sebesar 0,1115 p.u/hari atau 11,15%.
Perhitungan umur isolasi transformator pendingin ONAN
Sisa umur pada tahun ke n
= umur dasar - ( n x susut umur )
2
= umur dasar - ( n x susut umur )
2 + ( n x susut umur )
n
= umur dasar
=
=
umur dasar − 2
susut umur
30−2
0,1222
= 229 tahun
Universitas Sumatera Utara
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan dapat diperoleh
kesimpulan sebagai berikut :
1. Semakin besar nilai pemebebanan maka semakin besar susut umur suatu
transformator dan sebaliknya. Untuk pembebanan sebesar 100%, 90%, dan
80 %. Nilai susut umur terbesar diperoleh pada pembebanan 100% yaitu
sebesar 483% dan yang terkecil pada pembebanan 80% yaitu sebesar 39%.
2. Diperoleh dari hasil penelitian bahwa suhu sekitar memengaruhi susut
umur transformator dapat dilihat dari Tabel 4.4. Dengan rentang suhu
antara 20 0C hingga 38 0C pembebanan 100% diperoleh rentang susut
umur 100% hingga 800%, pembebanan 90% susut umurnya antara 27%
hingga 216%, dan pembebanan 80% susut umurnya antara 8% hingga
65%.
3. Menurut standar IEC suatu Transformator beroprasi pada suhu lingkungan
20 0C dengan pembebanan maksimum 100% menghasilkan susut umur
sebesar 100%. Berdasarkan data real yang ada pada trafo tenaga 3 GIS
Listrik Medan pembebanan maksimum pada tanggal 30 Nopember 2016
dengan suhu bulanan 31 0C diperoleh susut umur sebesar 12,22%.
5.2 Saran
Saran penulis untuk mengembangkan penelitian lebih lanjut untuk
kedepannya adalah sebagai berikut :
1. Melakukan penelitian pada trafo yang melakukan pencatatan suhu
lingkungan langsung pada lingkungan Transformator.
2. Agar penelitian selanjutnya dilakukan pada transformator dengan
pendingin yang lebih kompleks misalnya kombinasi ONAN /OFAF
atau ONAN /OFWF
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
Penelitian ini akan dilakukan di PT. PLN (PERSERO) GI GIS Listrik
Medan, Sumatera Utara. Penelitian ini akan dilakukan pada Transformator Tenaga
3. Penelitian ini direncanakan selama 2 bulan.
3.2 Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data untuk penelitian ini dilakukan dengan
mengambil data langsung pada PT. PLN (PERSERO) GI GIS Listrik Medan.
Adapun data-data yang dibutuhkan dalam penelitian ini meliputi:
1. Data transformator
Yang meliputi:
Daya pengenal
Jenis pendingin
Tegangan primer
Tegangan sekunder
Rugi tembaga
Rugi beban nol
2. Data pembebanan dari GI GIS Listrik Medan
3. Data temperatur maksimal pada tahun 2016.
Untuk data suhu tahunan dikarenakan pada PT PLN (PERSERO) tidak
mencatat secara teratur suhu lingkungan trafo maka data diambil dari
Universitas Sumatera Utara
data BMKG Wilayah I Medan selama periode Desember 2015 sampai
dengan Nopember 2016. Data yang diambil meliputi suhu udara ratarata kota Medan dan suhu udara maksimum rata-rata.
3.3 Tahapan Perhitungan
Adapun tahapan perhitungan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Menentukan daya semu pada trafo (S)
2. Menentukan rasio pembebanan (K)
3. Menentukan rugi tembaga Pcu
4. Menentukan perbandingan rugi (d)
5. Menentukan kenaikan temperatur top oil (∆�� )
6. Menentukan kenaikan temperatur hot-spot (∆�� )
7. Menentukan laju penuaan thermal relatif (V)
8. Menghitung pengurangan umur (L)
Universitas Sumatera Utara
3.4 Flowchart Penyelesaian Perhitungan Susut Umur Isolasi Transformator
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Data Masukan
Data yang dibutuhkan untuk dapat melakukan perhitungan meliputi:
1. Data Transformator
Transformator 3 phasa
Daya Pengenal
: 36 /60 MVA
Jenis Pendingin
: ONAN /ONAF
Tegangan Primer
: 150 KV
Tegangan Sekunder
: 20 KV
Rugi tembaga
: 220 KW
Rugi beban nol
: 38 KW
2. Data Temperatur
Temperatur Rata-rata harian
: 27,88 0C
Temperatur harian maksimum bulan Nopember 2016
: 31 0C
Temperatur harian maksimum rata-rata tahun 2016
: 33,64 0C
3. Data pembebanan
Untuk data pembebanan tanggal 30 Nopember tahun 2016 bisa dilihat
pada Tabel 4.1 berikut:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.1 Pembebanan trnasformator tenaga 3 Gardu Induk GIS Listrik Medan
Tanggal 30 Nopember 2016.
4.2.
JAM
MW
MVAR
01.00
16,2
5,1
02.00
15,5
4,9
03.00
14,8
4,7
04.00
14,5
4,5
05.00
13,8
4,3
06.00
13,0
4,4
07.00
13,9
4,6
08.00
16,4
5,5
09.00
22,5
7,8
10.00
26,5
10,1
11.00
27,4
10,6
12.00
27,3
10,6
13.00
26,5
10,3
14.00
27,9
10,7
15.00
27,8
10,5
16.00
28,0
10,7
17.00
26,8
10,2
17.30
25,5
9,9
18.00
25,3
9,3
18.30
24,7
9,0
19.00
23,6
8,8
19.30
23,4
8,7
20.00
22,0
8,4
20.30
21,6
8,0
21.00
20,7
7,3
21.30
20,0
6,7
22.00
18,4
5,9
23.00
15,4
4,9
24.00
15,3
5,0
Pengaruh Pembebanan Transformator Dengan Beban Konstan
4.2.1. Perhitungan-perhitungan
Untuk mendapatkan pengaruh dari berbagai pembebanan terhadap
transformaator tenaga maka besarnya beban dibuat konstan menjadi seperti pada
tabel di bawah ini:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.2 Tabel Variasi Beban
No Beban Transformator (%)
1
100
2
90
3
80
1. Perhitungan-Perhitungan untuk beban transformator 100%
Langkah-langkah perhitungan
a. Menentukan ratio pembebanan (K)
�
K=
=
Sr
100%
100%
=1
b. Menentukan Perbandingan Rugi (d)
d=
=
���� ������� ���� ���� ��������
���� ����� ���
220
38
= 5,78
c. Menentukan Kenaikan Temperatur Stabil Tap Oil
1+d K 2 �
∆θ� = ∆θbr �
1+�
�
1+5,78 (1)2 0,9
∆θ� = 55 �
1+5,78
6,78 0,9
∆θ� = 55 �
6,78
∆θ� = 55 0C
�
�
Sedangkan untuk termperaturnya menggunakan temperatur rata-rata selama
periode Desember 2015 sampai Nopember 2016 yang dapat dilihat pada Tabel 4.3
berikut:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3 Suhu Udara Kota Medan sekitarnya pada periode Desember 2015
sampai Nopember 2016
Unsur Data
1
2015
Des Jan
2
3
Feb
4
Mar
5
Apr
6
Mei
7
2016
Jun Jul
8
9
Ags
10
Sep
11
Okt
12
Nop
13
1. Suhu Udara
Maks Rata-Rata
32,3
32,8 32,0 34,1 34,7 33,9 34,7 33,9 34,3 34,2 33,2 31,0
2. Suhu Udara
Rata-Rata
27,2
27,7 27,2 28,6 28,7 28,2 28,3 27,8 28,1 27,6 27,3 28,0
Sumber Data : Kantor BMKG Wilayah I
Keterangan :
Suhu Udara Dalam Derajad Celcius (0C)
d. Menentukan Kenaikan Temperatur Top Oil (∆θbt )
∆θbt = ∆θbo + (∆θb − ∆θbo ) �1 − e−t/τ �
∆θbt = 55 + (55-55) �1 − e−t/3 �
∆θbt = 55 0C
e. Menentukan selisih temperatur antara hot spot dengan top oil
∆θc = (∆θcr − ∆θbr ) K 2y
∆θc = (78 − 55) 12 (0,8)
∆θc = 23 0C
f. Menentukan temperatur hot spot
θc = θa + ∆θbt + ∆θc
θc = 33,64 + 55 + 23
θc = 111,64 0C
g. Menentukan laju penuaan thermal relatif dalam bentuk logaritma
V = 10(θc − 98)/19,93
V = 10(111 ,64−98)/19,93
V = 4,83 pu/jam
Universitas Sumatera Utara
Karena bebannya konstan maka besarnya laju penuaan relatif untuk tiap jam
perhari sama.
h. Menghitung pengurangan umur
Besarnya susut umur pada transformator saat dibebani 100% karena pengaruh
penurunan isolasi belitan saja tanpa memperhitungkan pengaruh yang lain dapat
dihitung sebagai berikut:
L=
L=
h
3T
{ ∑ 4 Vodd + ∑ 2Veven }
1
3 x 24
{4 ( 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 +
4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83) + 2 (4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 +
4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83 + 4,83)}
L = 4,83 pu/hari
Universitas Sumatera Utara
2. Perhitungan-perhitungan untuk beban transformator 90 %
a. Menentukan ratio pembebanan (K)
K=
=
�
Sr
90%
100%
= 0,9
b. Menentukan Perbandingan Rugi (d)
d=
=
���� ������� ���� ���� ��������
���� ����� ���
220
38
= 5.78
c. Menentukan Kenaikan Temperatur Stabil Tap Oil
1+d K 2 �
∆θ� = ∆θbr �
1+d
�
1+5,78 (0,9)2
∆θ� = 55�
1+5,78
4,68 0,9
∆θ� = 55 �
6,78
�
0,9
�
∆θ� = 55 (0,8529)
∆θ� = 46,91 0C
d. Menentukan Kenaikan Temperatur Top Oil (∆θbt )
∆θbt = ∆θbo + (∆θb − ∆θb0 ) �1 − e−t/τ �
∆θbt = 46,91 + (46,91 - 46,91) �1 − e−t/3 �
∆θbt = 46,91 0C
e. Menentukan selisih temperatur antara hot spot dengan top oil
∆θc = (∆θcr − ∆θbr ) K 2y
∆θc = (78 − 55) 0,92 (0,8)
∆θc = 19,43 0C
Universitas Sumatera Utara
f. Menentukan temperatur hot spot
θc = θa + ∆θbt + ∆θc
θc = 33,64 +46,91 + 19,43
θc = 99,98 0C
g. Menentukan laju penuaan thermal relatif
V = 10(θc − 98)/19,93
V = 10(99,98−98)/19,93
V = 1,25
Karena bebannya konstan maka besarnya laju penuaan relatif untuk tiap jam
perhari sama.
h. Menghitung pengurangan umur
Besarnya susut umur pada transformator saat dibebani 90% karena pengaruh
penurunan isolasi belitan saja tanpa memperhitungkan pengaruh yang lain dapat
dihitung sebagai berikut:
L=
L=
h
3T
{ ∑ 4 Vodd + ∑ 2Veven }
1
3 x 24
{4 ( 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 +
1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25) + 2 (1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 +
1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25 + 1,25)}
L = 1,25
3. Perhitungan-perhitungan untuk beban transformator 80 %
a. Menentukan ratio pembebanan (K)
K=
=
�
Sr
80%
100%
= 0,8
Universitas Sumatera Utara
b. Menentukan Perbandingan Rugi (d)
d=
=
���� ������� ���� ���� ��������
���� ����� ���
220
38
= 5,78
c. Menentukan Kenaikan Temperatur Stabil Tap Oil
1+d K 2 �
∆θ� = ∆θbr �
1+d
�
1+5,78 0,8)2
∆θ� = 55�
1+5,78
4,70 0,8
∆θ� = 55 �
6,78
�
0,9
�
∆θ� = 55 (0,6930)
∆θ� = 39,53 0C
d. Menentukan Kenaikan Temperatur Top Oil (∆θon )
∆θbt = ∆θb0 + (∆θb − ∆θb0 ) �1 − e−t/τ �
∆θbt = 39,53 + (39,53 - 39,53) �1 − e−t/3 �
∆θbt = 39,53 0C
e. Menentukan selisih temperatur antara hot spot dengan top oil
∆θc = (∆θcr − ∆θbr ) K 2y
∆θc = (78 − 55) 0,82 (0,8)
∆θc = 16,09 0C
f. Menentukan temperatur hot spot
θc = θa + ∆θbt + ∆θtd
θc = 33,64 + 39,53 + 16,09
θc = 89,27 0C
g. Menentukan laju penuaan thermal relatif
V = 10(θc − 98)/19,93
V = 10(89,27−98)/19,93
V = 0,36
Universitas Sumatera Utara
Karena bebannya konstan maka besarnya laju penuaan relatif untuk tiap jam
perhari sama.
h. Menghitung pengurangan umur
Besarnya susut umur pada transformator saat dibebani 90% karena pengaruh
penurunan isolasi belitan saja tanpa memperhitungkan pengaruh yang lain dapat
dihitung sebagai berikut:
L=
L=
h
3T
{ ∑ 4 Vodd + ∑ 2Veven }
1
3 x 24
{4 ( 0,36 + 0,36 + 036 + 0,36 + 0,36 + 0,36 + 0,36 + 0,36 +
0,36 + 0,36 + 0,36 + 0,36) + 2 (0,36 + 0,36 + 0,36 + 0,36 +
0,36 + 0,36 + 0,36 + 0 ,36 + 0,36 + 0,36 + 0,36 + 0,36)}
L = 0,36
4.2.2 Pengaruh Suhu Sekitar
Pengaruh suhu terhadap transformator maka beban transformator dibuat
menjadi 3 yaitu 100 %, 90 %, dan 80 % sedangkan suhunya diatur dari 20 0C
sampai 38 0C. Karena ∆θbt dan ∆θc dipengaruhi oleh pembebanan, sedangkan
pembebanan dibuat konstan maka ∆θbt dan ∆θc akan konstan juga. Oleh karena
itu yang mempengaruhi temperatur hot spot dalam hal ini adalah temperatur
ambient. Hasil perhitungannya dapat dilihat pada Tabel 4.4
Untuk setiap kenaikan 1°C maka akan mengakibatkan naiknya temperatur
hot spot sebesar 1°C juga, hal ini sesuai dengan rumusnya yaitu:
θc = θa + ∆θbt + ∆θc
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.4 Tabel Pengaruh Suhu Ambient
NO
Suhu (0C)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
Susut umur (p.u/hari)
Pada pembebanan
100%
90%
80%
1
0,27
0,08
1,12
0,30
0,09
1,25
0,34
0,10
1,41
0,38
0,11
1,58
0,42
0,12
1,78
0,48
0,14
2
0,54
0,16
2,24
0,60
0,18
2,51
0,68
0,20
2,82
0,76
0,25
3,17
0,85
0,25
3,56
0,96
0,28
4
1,08
0,32
4,48
1,21
0,36
5,03
1,36
0,40
5,65
1,52
0,45
6,34
1,71
0,51
7,12
1,92
0,57
8
2,16
0,65
Temperatur sekitar atau ambient menentukan perubahan temperatur hot
spot, semakin besar temperatur sekitar maka semakin besar temperatur hot spot
begitu pula sebaliknya. Kenaikan temperatur minyak dan suhu sekeliling akan
mempengaruhi besarnya temperatur hot spot.
Universitas Sumatera Utara
4.2.3. Menentukan Perkiraan Umur
Transformator yang digunakan pada Gardu Induk GIS Listrik tahun
beroprasinya adalah tahun 2014 sehingga umur oprasinya adalah 2 tahun.
Perkiraan sisa umur isolasi transformator karena pembebanan dapat dihitung
sebagai
berikut.
memperhitungkan
Perhitungan
perkiraan
umur
di
bawah
ini
hanya
pengaruh penurunan isolasi belitan karena pengaruh suhu
lingkungan transformator saja tanpa memperhitungkan faktor beban atau
pengaruh yang lain. Adapun perhitungannya diperlihatkan sebagai berikut:
Sisa umur pada tahun ke-n
= umur dasar - ( n x susut umur )
2
= umur dasar - ( n x susut umur )
2 + ( n x susut umur )
n
= umur dasar
=
=
umur dasar − 2
susut umur
30−2
4,83
= 5,79 tahun
Sedangkan untuk pembebanan yang lain seperti pada Tabel 4.4 umurnya juga
dapat ditentukan dengan cara yang sama, sehingga didapatkan tabel sebagai
berikut:
Tabel 4.5 Susut umur transformator dari berbagai macam pembebanan
NO
1
2
3
Beban
(%)
100
90
80
Susut umur
(pu/hari)
4,83
1,30
0,39
Umur
(tahun)
5,79
22,26
76,72
Universitas Sumatera Utara
Grafik Hubungan Antara Nilai Susut Umur Dengan Umur
Isolasi Transformator
120%
Susut Umur (%)
100%
80%
60%
40%
20%
0%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Umur Isolasi Transformator (Tahun)
Gambar 4. 1 Grafik Hubungan Antara Nilai Susut Umur Dengan Umur Isolasi
Transformator
4.3. Analisa Real Dengan Data Yang Ada
4.3.1. Perhitungan-Perhitungan
Berdasarkan data pembebanan Gardu Induk GIS Listrik Medan tahun 2016
dapat diambil sebagai contoh untuk perhitungan pengaruh pembebanan. Data
yang diambil adalah data tanggal 30 Nopember tahun 2016 yaitu pada saat
penelitian dimulai dengan pembebanan maksimalnya sekitar 75% dari daya
terpasang transformator.
Perhitungan-perhitungan untuk pembebanan tanggal 30 Nopember 2016.
Seperti terlihat pada Tabel 4.1, besarnya daya pengenal dari trafo yang digunakan
36 MVA / 60 MVA ( ONAN / ONAF ). Besarnya beban trafo pada tanggal 30
Nopember 2016 maksimum terjadi pada jam 16:00, yaitu sebesar 28 MW daya
aktif dan 10,7 MVAR daya reaktif.
Universitas Sumatera Utara
Tahapan perhitungan
1. Menghitung daya semu/total
S = ��2 + �2
S = �282 + 10,72
S = 29,97 MVA
2. Menentukan Load Factor
Perbandingan Pembebanan atau Load Factor nya adalah
K=
K=
�
��
29,97
36
K = 0,8326 untuk jenis pendingin ONAN
K=
K=
�
��
29,97
60
K = 0,49958 untuk jenis pendingin ONAF
3. Menetukan rugi tembaga
Besarnya rugi beban nol adalah 38 KW dan rugi tembaga untuk daya pengenal 60
MVA adalah 220 KW
Besarnya Arus
Untuk daya pengenal 36 MVA
Sr = V1 I1
I1 =
I1 =
��
�1
36���
150��
I 1 = 0,24 kA
Untuk daya pengenal 60 MVA
Sr = V1 I1
I1 =
��
�1
Universitas Sumatera Utara
I1 =
60���
150��
I 1 = 0,4 kA
Menghitung rugi tembaga
P CU = I 1 2R 1 + I 2 2R 2
= I 1 2R 1 + (I 1 a)2 R 2
= I 1 2R 1 + I 1 2a2 R 2
= I 1 2(R 1 + a2 R 2 )
���
2
(R 1 + a R 2 )
�12 =
450
0,4 2
= (R 1 + a2R 2 )
P CU = I 1 2R 1 + I 2 2R 2
= I 1 2R 1 + (I 1 a)2 R 2
= I 1 2R 1 + I 1 2a2 R 2
= I 1 2(R 1 + a2 R 2 )
= I12 (
���
�12 )
= 0,242 (
450
0,4 2
)
P CU = 162 kW
4. Menentukan perbandingan rugi (d)
Untuk daya pengenal 36 MVA
d=
d=
���� ������� ���� ���� ��������
162
���� ����� ���
38
d = 4,26
Untuk daya pengenal 60 MVA
d=
d=
���� ������� ���� ���� ��������
220
���� ����� ���
38
d = 5,78
Universitas Sumatera Utara
5. Menentukan kenaikan temperatur stabil oil
Δθ b = Δθ br �
1+d K 2 �
1+d
�
Pendingin yang digunakan adalah tipe ONAN/ONAF sehingga nilai Δθ br =
55 dan x = 0,9
1+4,26 (0,8326)2 �
Δθ b = 55 �
Δθ b = 55 �
Δθ b = 55 �
1+4,26
�
1+4,26 (0,6932) 0,9
5,26
1+2,95 0,9
5,26
�
�
Δθ b = 55 (0,7515)0,9
Δθ b = 55 (0,7733)
Δθ b = 42,53 0C
6. Menentukan kenaikan temperatur top oil
Kenaikan temperatur top oil dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut ini:
Δθ bt = Δθ b0 + (Δθ b – Δθ b0 ) ( 1-e-t/τ )
Pendingin ONAN memiliki nilai τ = 3
Untuk besarnya Δθ bo diasumsikan sama dengan Δθ b karena beban awalnya
dianggap stabil.
Δθ bt = 42,53 + (42,53 – 42,53 ) ( 1 – e-1/3 )
= 42,53 °C
7. Menentukan selisih temperatur antara hot spot dengan top oil
∆θc = (∆θcr − ∆θbr ) K 2y
∆θc = (78 − 55) 0,83262 (0,8)
∆θc = 17,15 0C
8. Menentukan temperatur hot spot
0
Suhu rata-rata pada bulan Nopember adalah 31 C
θc = θa + ∆θbt + ∆θc
θc = 31 + 42,53 + 17,15
θc = 90,69 0C
Universitas Sumatera Utara
9. Menentukan thermal Ageing
Menentukan Laju Penuaan Thermal Relatif Berdasarkan Persamaan
V = 10(θc − 98)/19,93
V = 10(90,69−98)/19,93
V = 0,4298
Dengan cara yang sama untuk pembebanan pada jam lainnya dapat dilihat
hasilnya pada Tabel 4.6.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.6 Perhitungan-perhitungan untuk jenis pendingin ONAN
Jam
Daya
Daya
Daya
Aktif
Reaktif
Semu
(MW) (MVAR) (MVA)
K
Δθ b
0
Δθ bt
0
Δθ c
0
θc
0
V
(%)
( C)
( C)
( C)
( C)
(pu/jam)
01.00
16,2
5,1
16,98
0,47
22,4927
22,4927
6,9135
60,4062
0,0130
02.00
15,5
4,9
16,25
0,45
21,6644
21,6644
6,4457
59,1101
0,0112
03.00
14,8
4,7
15,52
0,43
20,8692
20,8692
5,9902
57,8594
0,0097
04.00
14,5
4,5
15,18
0,42
20,5025
20,5025
5,7780
57,2806
0,0091
05.00
13,8
4,3
14,45
0,40
19,7564
19,7564
5,3413
56,0976
0,0079
06.00
13,0
4,4
13,72
0,38
19,0419
19,0419
4,9163
54,9581
0,0069
07.00
13,9
4,6
14,64
0,40
19,9448
19,9448
5,4522
56,3971
0,0082
08.00
16,4
5,5
17,29
0,48
22,8600
22,8600
7,1191
60,9791
0,0139
09.00
22,5
7,8
23,81
0,66
31,8208
31,8208
11,8731
74,6940
0,0677
10.00
26,5
10,1
28,35
0,78
39,5214
39,5214
15,7022
86,2236
0,2565
11.00
27,4
10,6
29,37
0,81
41,4056
41,4056
16,6150
89,0206
0,3544
12.00
27,3
10,6
29,28
0,81
41,2309
41,2309
16,5307
88,7616
0,3439
13.00
26,5
10,3
28,43
0,78
39,6523
39,6523
15,7659
86,4182
0,2624
14.00
27,9
10,7
29,88
0,83
42,3552
42,3552
17,0721
90,4273
0,4169
15.00
27,8
10,5
29,71
0,82
42,0426
42,0426
16,9218
89,9645
0,3952
16.00
28,0
10,7
29,97
0,83
42,5332
42,5332
17,1575
90,6907
0,4298
17.00
26,8
10,2
28,67
0,79
40,0993
40,0993
15,9830
87,0823
0,2833
18.00
25,3
9,3
26,95
0,74
37,0193
37,0193
14,4767
82,4960
0,1668
19.00
23,6
8,8
25,18
0,69
34,0255
34,0255
12,9878
78,0132
0,0994
20.00
22,0
8,4
23,54
0,65
31,4086
31,4086
11,6628
74,0714
0,0630
21.00
20.7
7,3
21,94
0,60
29,0018
29,0018
10,4213
70,4232
0,0413
22.00
18,4
5,9
19,32
0,53
25,3745
25,3745
8,4988
64,8733
0,0218
23.00
15,4
4,9
16,16
0,44
21,5584
21,5584
6,3853
58,9437
0,0110
24.00
15,3
5,0
16,09
0,44
21,4869
21,4869
6,3446
58,8315
0,0108
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.7 Perhitungan-perhitungan untuk jenis pendingin ONAF
Jam
Daya
Daya
Daya
Aktif
Reaktif
Semu
(MW) (MVAR) (MVA)
K
Δθ b
0
Δθ bt
0
Δθ c
0
θc
0
V
(%)
( C)
( C)
( C)
( C)
(pu/jam)
01.00
16,2
5,1
16,98
0,2831
13,8250
13,8250
3,0531
47,8781
0,0031
02.00
15,5
4,9
16,25
0,2709
13,4939
13,4939
2,8465
47,3404
0,0029
03.00
14,8
4,7
15,52
0,2588
13,1765
13,1765
2,6454
46,8219
0,0027
04.00
14,5
4,5
15,18
0,2530
13,0303
13,0303
2,5517
46,5820
0,0026
05.00
13,8
4,3
14,45
0,2409
12,7331
12,7331
2,3588
46,0919
0,0025
06.00
13,0
4,4
13,72
0,2287
12,4490
12,4490
2,1711
45,6201
0,0024
07.00
13,9
4,6
14,64
0,2440
12,8082
12,8082
2,4078
46,2159
0,0025
08.00
16,4
5,5
17,29
0,2883
13,9720
13,9720
3,1439
48,1159
0,0031
09.00
22,5
7,8
23,81
0,3969
17,5811
17,5811
5,2433
53,8245
0,0061
10.00
26,5
10,1
28,35
0,4727
20,7082
20,7082
6,9343
58,6425
0,0106
11.00
27,4
10,6
29,37
0,4896
21,4759
21,4759
7,3374
59,8133
0,0121
12.00
27,3
10,6
29,28
0,4881
21,4047
21,4047
7,3002
59,7048
0,0120
13.00
26,5
10,3
28,43
0,4739
20,7615
20,7615
6,9624
58,7239
0,0107
14.00
27,9
10,7
29,88
0,4980
21,8631
21,8631
7,5392
60,4024
0,0130
15.00
27,8
10,5
29,71
0,4953
21,7356
21,7356
7,4729
60,2085
0,0127
16.00
28,0
10,7
29,97
0,4996
21,9357
21,9357
7,5770
60,5127
0,0132
17.00
26,8
10,2
28,67
0,4779
20,9435
20,9435
7,0583
59,0019
0,0111
18.00
25,3
9,3
26,95
0,4493
19,6902
19,6902
6,3931
57,0833
0,0089
19.00
23,6
8,8
25,18
0,4198
18,4745
18,4745
5,7356
55,2100
0,0071
20.00
22,0
8,4
23,54
0,3925
17,4143
17,4143
5,1504
53,5647
0,0059
21.00
20.7
7,3
21,94
0,3658
16,4416
16,4416
4,6022
52,0438
0,0049
22.00
18,4
5,9
19,32
0,3220
14,9806
14,9806
3,7532
49,7337
0,0038
23.00
15,4
4,9
16,16
0,2693
13,4516
13,4516
2,8198
47,2714
0,0029
24.00
15,3
5,0
16,09
0,2683
13,4230
13,4230
2,8019
47,2249
0,0028
Universitas Sumatera Utara
10. Menghitung Pengurangan Umur
Untuk jenis pendingin ONAN
L
=
L
=
h
3T
{ ∑ 4 Vodd + ∑ 2Veven + Vn }
1
3 x 24
{4 ( 0,0130 + 0,0112 + 0,0097 + 0,0091 + 0,0079 + 0,0069 +
0,0082 + 0,0139 + 0,0677 + 0,2565 + 0,3544 + 0,3439) +
2 (0,2624 + 0,4169 + 0,3952 + 0,4298 + 0,2833 + 0,1668 +
0,0994 + 0,0630 + 0,0413 + 0,0218 + 0,0110 ) + 0,0108 }
L
= 0,1222 p.u/hari
Untuk jenis pendingin ONAF
L
=
L
=
h
3T
1
{ ∑ 4 Vodd + ∑ 2Veven + Vn }
3 x 24
{4 ( 0,0031 + 0,0029 + 0,0027 + 0,0026 + 0,0025 + 0,0024 +
0,0025 + 0,0031 + 0,0061 + 0,0106 + 0,0121 + 0,0120 ) +
2 (0,0107 + 0,0130 + 0,0127 + 0,0132 + 0,0111 + 0,0089 =
0,0071 + 0,0059 + 0,0049 + 0,0038 + 0,0029) + 0,0028}
L
= 0,1115 p.u/hari
Dari perhitungan diperoleh bahwa susut
umur akibat pengaruh suhu
lingkungan diperoleh untuk jenis pendingin ONAN sebesar 0,1222 p.u/hari atau
12,22 % dan jenis pendingin ONAF sebesar 0,1115 p.u/hari atau 11,15%.
Perhitungan umur isolasi transformator pendingin ONAN
Sisa umur pada tahun ke n
= umur dasar - ( n x susut umur )
2
= umur dasar - ( n x susut umur )
2 + ( n x susut umur )
n
= umur dasar
=
=
umur dasar − 2
susut umur
30−2
0,1222
= 229 tahun
Universitas Sumatera Utara
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan dapat diperoleh
kesimpulan sebagai berikut :
1. Semakin besar nilai pemebebanan maka semakin besar susut umur suatu
transformator dan sebaliknya. Untuk pembebanan sebesar 100%, 90%, dan
80 %. Nilai susut umur terbesar diperoleh pada pembebanan 100% yaitu
sebesar 483% dan yang terkecil pada pembebanan 80% yaitu sebesar 39%.
2. Diperoleh dari hasil penelitian bahwa suhu sekitar memengaruhi susut
umur transformator dapat dilihat dari Tabel 4.4. Dengan rentang suhu
antara 20 0C hingga 38 0C pembebanan 100% diperoleh rentang susut
umur 100% hingga 800%, pembebanan 90% susut umurnya antara 27%
hingga 216%, dan pembebanan 80% susut umurnya antara 8% hingga
65%.
3. Menurut standar IEC suatu Transformator beroprasi pada suhu lingkungan
20 0C dengan pembebanan maksimum 100% menghasilkan susut umur
sebesar 100%. Berdasarkan data real yang ada pada trafo tenaga 3 GIS
Listrik Medan pembebanan maksimum pada tanggal 30 Nopember 2016
dengan suhu bulanan 31 0C diperoleh susut umur sebesar 12,22%.
5.2 Saran
Saran penulis untuk mengembangkan penelitian lebih lanjut untuk
kedepannya adalah sebagai berikut :
1. Melakukan penelitian pada trafo yang melakukan pencatatan suhu
lingkungan langsung pada lingkungan Transformator.
2. Agar penelitian selanjutnya dilakukan pada transformator dengan
pendingin yang lebih kompleks misalnya kombinasi ONAN /OFAF
atau ONAN /OFWF
Universitas Sumatera Utara