MANAJEMEN ASET GARDU DISTRIBUSI Trafo Di
PT. PLN (Persero)
PUSAT PENDIDIKAN DAN LATIHAN - UDIKLAT MAKASSAR
MANAJEMEN ASET GARDU DISTRIBUSI
TRAFO DISTRIBUSI dan PROTEKSI GARDU
oleh
Maurits A. Paath
Pokok Bahasan
Latar Belakang
Transformator (Konstruksi, Tegangan Pengenal, Efisiensi,
Beban Tak Seimbang vs Efisiensi, Beban Tak Seimbang vs
Losses, Biaya Losses vs Biaya Trafo, Umur dan Suhu
Trafo)
Masalah Harmonik (Penyebab Harmonik, Sifat Beban
Linier & Non Linier, Beban Linier & Non Linier, Gelombang
Sinus Murni & Gelombang Distorsi Harmonik, Domain
Harmonik, Indikator dan Standar Harmonik)
Efek Harmonik di JTR & Transformator
Solusi / Teknik Mitigasi Harmonik
Peralatan Pengaman (Koordinasi Pelebur TR/TM)
Penyebab Tegangan Lebih (Petir & Surja Hubung)
Pengaman Tegangan Lebih (Arrester)
2
Penutup
Latar Belakang
Kontinyuitas Penyaluran Perlu Dijaga dan Kualitas
Pelayanan Serta Kualitas Daya Perlu Ditingkatkan
Angka Gangguan Trafo Distribusi Relatif Masih Tinggi,
Harus Ditekan Gangguannya (Target Kinerja).
Pengaman Trafo Distribusi Harus Sesuai Standar dan
Berfungsi Secara Optimal.
Pemahaman SDM Terhadap Sistem Pengaman Trafo
Distribusi Perlu Terus Ditingkatkan
3
Transformator
Konstruksi Trafo
3 kumparan yang
menerima arus listrik
(kumparan arah primer)
(sirkit listrik)
Sirkit maknetis (besi
bagian atas tidak
ditunjukkan) inti kern
3 kumparan yang
mengeluarkan arus
(kumparan
sekunder)
Semuanya itu
direndam dalam
minyak
transformator pada
suatu bak / tangki
4
Transformator
Tegangan Pengenal & Penyadapan
Tegangan Primer
Sistem 3 Fasa 3 Kawat = Vn = 20 KV
Sistem 3 Fasa 4 Kawat 20/V3 = Per Fasa 12 KV
Tegangan Sekunder
Sistem JTR 3 Fasa 4 Kawat = 220 / 380 V
Trafo 3 Fasa 4 Kawat = Vn = 231 / 400 V
Sadapan
Tiga Langkah:
21 KV – 20 KV – 20 KV
Tiga Langkah:
21 KV – 20,5 KV – 20 KV – 19,5 KV – 19 KV
5
Transformator
Efisiensi Transformator
Losses Inti Besi (Beban Nol)
Losses Tembaga (Berbeban)
6
Transformator
Beban Tak Seimbang vs Efisiensi
% efisiensi <
% tak seimbang >
Sumber: Hotdes Lumbanraja, Pengaruh Beban Tidak Seimbang
Terhadap Efisiensi Transformator Tiga Fasa
Aplikasi Pada Laboratorium Fakultas Teknik USU, Medan, 2008
7
Transformator
losses>
Beban Tak Seimbang vs Losses Trafo
% tak seimbang >
Sumber: Hotdes Lumbanraja, Pengaruh Beban Tidak Seimbang
Terhadap Efisiensi Transformator Tiga Fasa
Aplikasi Pada Laboratorium Fakultas Teknik USU, Medan, 2008
8
Transformator
Biaya Losses vs Biaya Trafo
9
Transformator
Gangguan Pada Trafo
10
Transformator
VEKTOR
PENY BBN
PER CPT
Susut Trafo Distribusi
•DROP TEGANGAN MAKS 3 %; PEMBEBANAN TRAFO 50 – 60 %
11
Transformator
Suhu vs Umur Trafo
SUSUT UMUR SEBAGAI FUNGSI DARI SUHU TITIK PANAS LILITAN C
c
SUSUT UMUR
80
86
92
98
104
110
116
122
128
134
140
0,125
0,25
0,5
1
2
4
8
16
32
64
128
TRAFO DIBEBANI MELEBIHI DAYA PENGENALNYA PADA SUHU SEKITAR TERTENTU TETAPI HARUS
DIBATASI OLEH LAMANYA PEMBEBANAN LEBIH, PENGATURAN PEMBEBANAN HARUS DILAKUKAN
AGAR SUSUT UMUR TRAFO SESUAI DENGAN YANG DIRENCANAKAN
12
Transformator
(lanjutan)
Suhu vs Umur Trafo
Kondisi baik
PENGUKURAN TEMPERATUR TRANSFORMATOR TIGA FASA
DENGAN MENGGUNAKAN INFRA RED
13
Transformator
Suhu vs Umur Trafo
(lanjutan)
Kondisi
tdk baik
Kondisi
baik
TEMPERATUR KONEKTOR KARENA
Catatan :
LOOSE CONTACT
Untuk temperatur diatas 40° Celsius diperiksa/kencangkan ulang
14
PT. PLN (Persero)
PUSAT PENDIDIKAN DAN LATIHAN
MASALAH HARMONIK
PADA
JARDIS TR & TRAFO
15
Masalah Harmonik
Penyebab Harmonik
Tanur Besi
Lampu Jenis
Kompak (LHE)
UPS
Peralatan Elektronik
Lainnya
Komputer
Mesin FAX
TV
16
Masalah Harmonik
Sifat Beban Linier & Non Linier
Benan Linier: Beban yang memberikan
Bentuk gelombang keluaran yang
linier artinya arus yang mengalir
sebanding dengan impedansi
dan perubahan tegangan
Beban Non Linier: Bentuk gelombang
keluarannya tak sebanding dgn tegangan
dlm setiap setengan siklus sehingga bentuk
gelombang arus maupun tegangan
17
keluarannya tdk sama dgn gelombang
masukannya (mengalami distorsi)
Masalah Harmonik
Beban Linier dan Beban Non Linier
Beban Lampu Pijar vs Personal Computer (PC)
Sumber: Harmonic Mitigataing Transformers (HTM’s), MIRUS International Inc. 6805 Invader Cres., Unit #12,
Mississauga, Ontario, Canada L5T 2K6
18
Masalah Harmonik
Gelombang Sinus & Distorsi Harmonik
Bentuk gelombang tegangan & arus
serta hasil Daya P (217 W) sinus murni
Sumber: Alex McEachern’s, (alex@powerstandards.com)
Power Standars Lab (PSL)
Power Quality Teaching Toy, Edition 3.0.4
Bentuk gelombang tegangan sinus sedangkan
arus memiliki harmonisa orde 3 akibatnya
gelombang daya P terdistorsi
dan total Daya P nol
19
Masalah Harmonik
Domain Harmonik
20
Masalah Harmonik
Indikator-Indikator Yang Dipakai Untuk Mengukur &
Mengevaluasi Distorsi Harmonik Arus & Tegangan
Power Factor (PF)
Crest Factor (CF)
Distortion Power
(VAd)
Harmonic
Spectrum
Sumber: Harmonic Management, Schneider Electric, 2008
HarmonicDistortion Values
21
Masalah Harmonik
Regulasi dan Standar Harmonik
Permen ESDM
No. 04 Tahun
2009
Aturan
Distribusi
Tenaga Listrik
(Distribution Code)
Standar IEEE
519-1992
Recommended
Practices &
Requirements
For Harmonic
Control
22
PT. PLN (Persero)
PUSAT PENDIDIKAN DAN LATIHAN
EFEK HARMONIK
PADA
JARDIS TR & TRAFO
23
Efek Harmonik
Di Jaringan Distribusi 1 Fasa
Z = 0,286 Ώ
Sumber
220 V
Beban
200 V
Justifikasi Perbandingan Losses TR
1608.75
1800
1600
1401.4
Watt
1400
1200
Ploss Fund
Ploss Harm
Losses Lebih Besar di Jaringan Distribusi
Sumber: Michael Z. Lowenstein, Ph.D, Harmonic Current and Voltage Distortion
Harmonics Ltd. Nov 1, 2002 12:00 PM
Untuk
Tiga Fasa
Termasuk
Losses Di
Kabel Netral
24
Efek Harmonik
Di Transformator Distribusi
Justifikasi Penurunan (Derating) Kapasitas Trafo
200
160
150
KVA 100
KVA
LAMA
91,2
KVA
BARU
50
0
Kondisi Normal
Kondisi Harmonisa
Penurunan Kapasitas Trafo
Sumber: Dr. Prasad Enjeti, Texas A& M University, PSERC Online Seminar, February 13, 2001
Computer Business Equipment Manufactur Association-Transformer Harmonic Derating Factor (THDF)
25
Efek Harmonik
Di Transformator Distribusi
Extra loss
due to
harmonics
Peh Pef
h h max
h 1
I 2h h 2
Conventional
load loss excl
harmonics
No load loss
Losses Trafo >> & Efisiensi Trafo
(B)
Passive Filter
(C)
(B) Untuk Pelanggan
Industri 200 kVA >
Tujuan:
Mereduksi distorsi
harmonik & untuk Power
Factor Correction (PFC)
31
Sumber: Harmonic Management, Schneider Electric, 2008
Solusi / Teknik Mitigasi Harmonik
Memilih Sistem Pentanahan Yang Tepat
TN-S System
TN-C
TOP
IH3 &
IUnd
IUNBALANCE + IH3
IGROUND
Should be choosed the right instalation grounding system
The instalation grounding system are includes:
TN, TN-C (PEN), TN-S, TN-C-S, TT and IT.
TN-S is suitable for harmonics case
If any triplen harmonic cutrrent flow back to neutral
conductor the voltage distortion doesn’t effect on grounding
conductor
BOTTOM
TOP Radial or “daisy chain” grounding Although Code
compliant per NEC, small differences in potential can
cause unintended Ground Loops
BOTTOM Best method for grounding is via dedicated
equipment grounding conductors back to the source
32
Solusi / Teknik Mitigasi Harmonik
Memasang ZSH Filter Untuk Mereduksi Harmonik
Orde 3 (Triplen) di Kawat Netral
(A)
(B) Gambar instalasi sistem tiga fasa tiga
kawat. TIDAK ADA beban harmonik
kelipatan orde 3 di kawat netral
sekunder dan di belitan delta primer,
karena telah direduksi menggunakan
ZSHF (Zero Sequence Harmonic
Filter)
Sumber: Harmonic Mitigataing Transformers (HTM’s),
MIRUS International Inc. 6805 Invader Cres., Unit #12,
Mississauga, Ontario, Canada L5T 2K6
(A) Gambar instalasi sistem tiga
fasa tiga kawat. ADA beban
harmonik kelipatan orde 3
di kawat netral sekunder dan
di belitan delta primer, karena
belum menggunakan ZSHF
(Zero Sequence Harmonic Filter)
(B)
33
PT. PLN (Persero)
PUSAT PENDIDIKAN DAN LATIHAN
PERALATAN PENGAMAN
(KOORDINASI PELEBUR)
34
Peralatan Pengaman
Rekomendasi Pemilihan Pelebur
35
Peralatan Pengaman
Jenis Pelebur
(lanjutan)
Untuk rasio lebur KURVA KETAHANAN PELEBUR
C-> KURVA KETAHANAN TRAFO 400 KVA
B -> KURVA PELEBUR PEMBATAS ARUS 630 A ( TR )
D -> KURVA PELEBUR JENIS LETUPAN 40 A tipe K ( TM )
2
0,7
In = 11,547 A
0,025
ARUS ( Amp )
288,5
Gambar : Contoh Kurva Kordinasi antara pelebur primer dan sekunder untuk
mengamankan trafo 400 kVA pasangan luar
41
Peralatan Pengaman
(lanjutan)
TABEL BATAS KETAHANAN HUB. SINGKAT
42
(Menurut SPLN 50 : 1982)
PT. PLN (Persero)
PUSAT PENDIDIKAN DAN LATIHAN
PENYEBAB dan PENGAMAN
TEGANGAN LEBIH
43
Penyebab Tegangan Lebih (Petir)
Pembentukan Petir
Awan dari daerah
bermuatan positif
dan negatif.
Pusat-pusat muatan
ini menginduksikan
muatan memiliki
polaritas berlawanan
ke awan yang
terdekat atau bumi
44
Penyebab Tegangan Lebih (Petir)
Jenis Petir (Lightning Types)
Negative Downward Lightning
Cachoeira Paulista (Brazil)
Positive upward lightning
Nadachi (Japan)
45
Penyebab Tegangan Lebih (Petir)
Akibat Sambaran Petir
46
Penyebab Tegangan Lebih (Petir)
Tegangan Lebih Sambaran Langsung
U = Z0 x i/2
47
Penyebab Tegangan Lebih (Surja Hubung)
Tegangan Lebih Surja Hubung
48
Pengaman Tegangan Lebih (Petir)
Konstruksi Pemasangan Batang Pengaman
PHG Pada SUTM
Jika :
A = 80 CM, B = 80 CM dan C = 30 CM
Maka D = B + C = 110 CM
Sudut Daerah
Perlindungan
< 2 x 300
D
Batang Penangkal
Petir
Tinggi Minimal Batang Pengaman PetirTerhadap
Sumbu / Garis Datar Konduktor Adalah = E
E
C
Tinggi E dapat dicari dengan rumus:
E = D x tan 600 = 110 CM x 1,732 = 190,52 CM
A
B
F
Maka panjang batang pengaman
Petir = E + F = 190,52 CM + F
Panjang F dusesuaikan dengan kebutuhan
Kebutuhan sekitar 30 – 40 CM
KAWAT PENTANAHAN
49
Pengaman Tegangan Lebih (Petir)
Spesifikasi Lightning Arrester (LA)
18 kV, 5 kA
Pada Sisi Trafo Distribusi
Hub. Bintang Ditanahkan
24 kV, 5 kA (Seri A)
Pada Sisi Trafo Distribusi
Hubungan Delta
24 kV, 10 kA
Pada Sisi Trafo Daya
Gardu Induk Untuk
Satu Fasa Sistem Delta
50
Pengaman Tegangan Lebih (Petir)
Konstruksi Pemasangan Arrester Yang Kurang Efektif
R
S
T
HANTARAN PHASA
MENIMBULKAN
IMPEDANSI TINGGI
TERHADAP SURJA PETIR
ARRESTER
CUT OUT
TRAFO
PENTANAHAN
ARRESTER
PENTANAHAN
TITIK NETRAL &
51
RANGKA GARDU
KONSTRUKSI
PEMASANGAN
ARRESTER
Pengaman
Tegangan
Lebih (Petir)
PADA GARDU TIANG YANG KURANG EFEKTIF
Konstruksi Pemasangan Arrester Yang Kurang Efektif
R
KONDUKTOR
SUTM
S
T
T
HANTARAN PHASA
MENIMBULKAN
IMPEDANSI TINGGI
TERHADAP SURJA PETIR
ARRESTER
CUT OUT
TRAFO
PENTANAHAN
ARRESTER
PENTANAHAN
TITIK NETRAL &
52
RANGKA GARDU
KONSTRUKSI
PEMASANGAN
ARRESTER
Pengaman
Tegangan
Lebih (Petir)
PADA GARDU TIANG YANG BENAR / EFEKTIF
Konstruksi Pemasangan Arrester Yang Bener / Efektif
R
S
T
T
HANTARAN PHASA
MEMPERKECIL IMPEDANSI
TERHADAP SURJA PETIR
ARRESTER
CUT OUT
E primer
I-f =
c tanah + R pentanahan
= 21 kV / 0,4 + 1,7
TRAFO
= 10 kA
PENTANAHAN
ARRESTER
PENTANAHAN
TITIK NETRAL &
53
RANGKA GARDU
Pengaman Tegangan Lebih (Petir)
Konstruksi Pemasangan Arrester
Pada Peralihan SUTM Dengan SKTM
PEMASANGAN
ARRESTER YANG
LEBIH EFEKTIF
TERMINAL KABEL
PENTANAHAN
ARRESTER
PEMASANGAN
ARRESTER YANG
KURANG EFEKTIF
KARENA DAPAT
MENGHAMBAT
GELOMBANG PETIR
TERMINAL KABEL
PENTANAHAN
ARRESTER
54
KONSTRUKSI
PEMASANGAN
ARRESTER
Pengaman
Tegangan
Lebih (Petir)
PADA PERALIHAN SUTM DENGAN SKTM
Konstruksi Pemasangan Arrester
Pada Peralihan SUTM Dengan SKTM
KANAN
KIRI
PEMASANGAN
ARRESTER YANG
KURANG EFEKTIF
TERMINAL KABEL
PENTANAHAN
ARRESTER
CATATAN :
APABILA ADA GELOMBANG PETIR DARI ARAH
KANAN MAKA KABEL AKAN LEBIH DAHULU
TERKENA PENGARUH GELOMBANG PETIR,
SEBALIKNYA KABEL AKAN AMAN BILA
GELOMBANG PETIR DATANG DARI ARAH KIRI
55
KONSTRUKSI
PEMASANGAN
ARRESTER
Pengaman
Tegangan
Lebih (Petir)
PADA PERALIHAN SUTM DENGAN SKTM
Konstruksi Pemasangan Arrester
Pada Peralihan SUTM Dengan SKTM
KANAN
KIRI
PEMASANGAN
ARRESTER YANG
LEBIH EFEKTIF
TERMINAL KABEL
PENTANAHAN
ARRESTER
CATATAN :
APABILA ADA GELOMBANG PETIR BAIK DARI ARAH
KANAN MAUPUN DARI ARAH KIRI MAKA KABEL AKAN
56
TETAP AMAN
KONSTRUKSI
PEMASANGAN
ARRESTER
Pengaman
Tegangan
Lebih (Petir)
PADA PERALIHAN SUTM DENGAN SKTM
Konstruksi Pemasangan Arrester
Pada Peralihan SUTM Dengan SKTM
KIRI
KANAN
PEMASANGAN
ARRESTER YANG
LEBIH EFEKTIF
PEMASANGAN
ARRESTER TAMBAHAN
TERMINAL KABEL
PENTANAHAN
ARRESTER
CATATAN :
APABILA ADA GELOMBANG PETIR BAIK DARI ARAH
KANAN MAUPUN DARI ARAH KIRI MAKA KABEL AKAN
SANGAT AMAN TETAPI KURANG EFISIEN (BOROS),
KARENA PEMASANGAN ARRESTER BERLEBIHAN.
57
Pengaman Tegangan Lebih (Petir)
Sistim Pentanahan Terpisah
Pada Arrester & Titik Netral Trafo Di Gardu Distribusi
SUTM
R
S
ARRESTER
TRAFO
JARINGAN
TEGANGAN
RENDAH
T
N
SETIAP 200 M
HANTARAN NETRAL
DIKETANAHKAN
DENGAN R TOTAL 100A
1. KHA. TIC
2. BEBAN TERSEBAR
65
Peralatan Pengaman
WAKTU dt
Koordinasi Proteksi Sederhana
Di Transformator
(lanjutan)
TRAFO
25 x In 2”
FUSE LINK
1,2 x In 2”
NHFUSE
1,1 x In 360”
REF HAL 32
KAJIAN LMK
KURVA TRAFO
3 x In 300”
ARUS amp
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
66
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
67
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
68
FUSE CUT OFF
lead konduktor , tabung pertinaks & elemen pelebur
Rumah pelebur
Tabung pelebur
Sumber
220 V
Z = 0,286 Ώ
Beban
200 V
•Tegangan Sumber = 220 V
•Tegangan Ujung = 200 V
•Tegangan Drop = 220 V – 200 V = 20 V
•Ifund = 70 A (Fundamental)
• IRMS = 75 A (Nonfundamental/Harmonic)
•Impedansi (Z) = 20 V / 70 A = 0.286 Ω
Maka Rugi-Rugi Jaringan (Losses) / PLoss Fundamental & PLoss Harmonisa, adalah:
PLoss Fund = I² x Z = 70² x 0.286 = 1.401, 4 Watt
PLoss Har = I² x Z = 75² x 0.286 = 1.608,75 Watt
Kesimpulan:
Rugi-Rugi Jaringan (Losses) kondisi harmonisa “LEBIH BESAR” dibandingkan
dengan kondisi Fundamental.
Sumber: Harmonic Current and Voltage Distortion By Michael Z. Lowenstein, Ph.D.
Harmonics Ltd. Nov 1, 2002 12:00 PM
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
70
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
71
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
72
Effect of Displacement Power Factor on Power System Losses
for Nonsinusoidal
Example (Note: harmonic amperes held constant at the level
corresponding to the following: THDI = 100% , pf disp = 10. .
Losses are expressed in per unit of nominal sinusoidal case
where pf true = 10 . .)
Effect of Displacement Power Factor on Power System Losses
for Sinusoidal Example
(Note: losses are expressed in per unit of nominal sinusoidal
case where pf true = pfdisp = 1.0)
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
73
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
74
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
75
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
76
PUSAT PENDIDIKAN DAN LATIHAN - UDIKLAT MAKASSAR
MANAJEMEN ASET GARDU DISTRIBUSI
TRAFO DISTRIBUSI dan PROTEKSI GARDU
oleh
Maurits A. Paath
Pokok Bahasan
Latar Belakang
Transformator (Konstruksi, Tegangan Pengenal, Efisiensi,
Beban Tak Seimbang vs Efisiensi, Beban Tak Seimbang vs
Losses, Biaya Losses vs Biaya Trafo, Umur dan Suhu
Trafo)
Masalah Harmonik (Penyebab Harmonik, Sifat Beban
Linier & Non Linier, Beban Linier & Non Linier, Gelombang
Sinus Murni & Gelombang Distorsi Harmonik, Domain
Harmonik, Indikator dan Standar Harmonik)
Efek Harmonik di JTR & Transformator
Solusi / Teknik Mitigasi Harmonik
Peralatan Pengaman (Koordinasi Pelebur TR/TM)
Penyebab Tegangan Lebih (Petir & Surja Hubung)
Pengaman Tegangan Lebih (Arrester)
2
Penutup
Latar Belakang
Kontinyuitas Penyaluran Perlu Dijaga dan Kualitas
Pelayanan Serta Kualitas Daya Perlu Ditingkatkan
Angka Gangguan Trafo Distribusi Relatif Masih Tinggi,
Harus Ditekan Gangguannya (Target Kinerja).
Pengaman Trafo Distribusi Harus Sesuai Standar dan
Berfungsi Secara Optimal.
Pemahaman SDM Terhadap Sistem Pengaman Trafo
Distribusi Perlu Terus Ditingkatkan
3
Transformator
Konstruksi Trafo
3 kumparan yang
menerima arus listrik
(kumparan arah primer)
(sirkit listrik)
Sirkit maknetis (besi
bagian atas tidak
ditunjukkan) inti kern
3 kumparan yang
mengeluarkan arus
(kumparan
sekunder)
Semuanya itu
direndam dalam
minyak
transformator pada
suatu bak / tangki
4
Transformator
Tegangan Pengenal & Penyadapan
Tegangan Primer
Sistem 3 Fasa 3 Kawat = Vn = 20 KV
Sistem 3 Fasa 4 Kawat 20/V3 = Per Fasa 12 KV
Tegangan Sekunder
Sistem JTR 3 Fasa 4 Kawat = 220 / 380 V
Trafo 3 Fasa 4 Kawat = Vn = 231 / 400 V
Sadapan
Tiga Langkah:
21 KV – 20 KV – 20 KV
Tiga Langkah:
21 KV – 20,5 KV – 20 KV – 19,5 KV – 19 KV
5
Transformator
Efisiensi Transformator
Losses Inti Besi (Beban Nol)
Losses Tembaga (Berbeban)
6
Transformator
Beban Tak Seimbang vs Efisiensi
% efisiensi <
% tak seimbang >
Sumber: Hotdes Lumbanraja, Pengaruh Beban Tidak Seimbang
Terhadap Efisiensi Transformator Tiga Fasa
Aplikasi Pada Laboratorium Fakultas Teknik USU, Medan, 2008
7
Transformator
losses>
Beban Tak Seimbang vs Losses Trafo
% tak seimbang >
Sumber: Hotdes Lumbanraja, Pengaruh Beban Tidak Seimbang
Terhadap Efisiensi Transformator Tiga Fasa
Aplikasi Pada Laboratorium Fakultas Teknik USU, Medan, 2008
8
Transformator
Biaya Losses vs Biaya Trafo
9
Transformator
Gangguan Pada Trafo
10
Transformator
VEKTOR
PENY BBN
PER CPT
Susut Trafo Distribusi
•DROP TEGANGAN MAKS 3 %; PEMBEBANAN TRAFO 50 – 60 %
11
Transformator
Suhu vs Umur Trafo
SUSUT UMUR SEBAGAI FUNGSI DARI SUHU TITIK PANAS LILITAN C
c
SUSUT UMUR
80
86
92
98
104
110
116
122
128
134
140
0,125
0,25
0,5
1
2
4
8
16
32
64
128
TRAFO DIBEBANI MELEBIHI DAYA PENGENALNYA PADA SUHU SEKITAR TERTENTU TETAPI HARUS
DIBATASI OLEH LAMANYA PEMBEBANAN LEBIH, PENGATURAN PEMBEBANAN HARUS DILAKUKAN
AGAR SUSUT UMUR TRAFO SESUAI DENGAN YANG DIRENCANAKAN
12
Transformator
(lanjutan)
Suhu vs Umur Trafo
Kondisi baik
PENGUKURAN TEMPERATUR TRANSFORMATOR TIGA FASA
DENGAN MENGGUNAKAN INFRA RED
13
Transformator
Suhu vs Umur Trafo
(lanjutan)
Kondisi
tdk baik
Kondisi
baik
TEMPERATUR KONEKTOR KARENA
Catatan :
LOOSE CONTACT
Untuk temperatur diatas 40° Celsius diperiksa/kencangkan ulang
14
PT. PLN (Persero)
PUSAT PENDIDIKAN DAN LATIHAN
MASALAH HARMONIK
PADA
JARDIS TR & TRAFO
15
Masalah Harmonik
Penyebab Harmonik
Tanur Besi
Lampu Jenis
Kompak (LHE)
UPS
Peralatan Elektronik
Lainnya
Komputer
Mesin FAX
TV
16
Masalah Harmonik
Sifat Beban Linier & Non Linier
Benan Linier: Beban yang memberikan
Bentuk gelombang keluaran yang
linier artinya arus yang mengalir
sebanding dengan impedansi
dan perubahan tegangan
Beban Non Linier: Bentuk gelombang
keluarannya tak sebanding dgn tegangan
dlm setiap setengan siklus sehingga bentuk
gelombang arus maupun tegangan
17
keluarannya tdk sama dgn gelombang
masukannya (mengalami distorsi)
Masalah Harmonik
Beban Linier dan Beban Non Linier
Beban Lampu Pijar vs Personal Computer (PC)
Sumber: Harmonic Mitigataing Transformers (HTM’s), MIRUS International Inc. 6805 Invader Cres., Unit #12,
Mississauga, Ontario, Canada L5T 2K6
18
Masalah Harmonik
Gelombang Sinus & Distorsi Harmonik
Bentuk gelombang tegangan & arus
serta hasil Daya P (217 W) sinus murni
Sumber: Alex McEachern’s, (alex@powerstandards.com)
Power Standars Lab (PSL)
Power Quality Teaching Toy, Edition 3.0.4
Bentuk gelombang tegangan sinus sedangkan
arus memiliki harmonisa orde 3 akibatnya
gelombang daya P terdistorsi
dan total Daya P nol
19
Masalah Harmonik
Domain Harmonik
20
Masalah Harmonik
Indikator-Indikator Yang Dipakai Untuk Mengukur &
Mengevaluasi Distorsi Harmonik Arus & Tegangan
Power Factor (PF)
Crest Factor (CF)
Distortion Power
(VAd)
Harmonic
Spectrum
Sumber: Harmonic Management, Schneider Electric, 2008
HarmonicDistortion Values
21
Masalah Harmonik
Regulasi dan Standar Harmonik
Permen ESDM
No. 04 Tahun
2009
Aturan
Distribusi
Tenaga Listrik
(Distribution Code)
Standar IEEE
519-1992
Recommended
Practices &
Requirements
For Harmonic
Control
22
PT. PLN (Persero)
PUSAT PENDIDIKAN DAN LATIHAN
EFEK HARMONIK
PADA
JARDIS TR & TRAFO
23
Efek Harmonik
Di Jaringan Distribusi 1 Fasa
Z = 0,286 Ώ
Sumber
220 V
Beban
200 V
Justifikasi Perbandingan Losses TR
1608.75
1800
1600
1401.4
Watt
1400
1200
Ploss Fund
Ploss Harm
Losses Lebih Besar di Jaringan Distribusi
Sumber: Michael Z. Lowenstein, Ph.D, Harmonic Current and Voltage Distortion
Harmonics Ltd. Nov 1, 2002 12:00 PM
Untuk
Tiga Fasa
Termasuk
Losses Di
Kabel Netral
24
Efek Harmonik
Di Transformator Distribusi
Justifikasi Penurunan (Derating) Kapasitas Trafo
200
160
150
KVA 100
KVA
LAMA
91,2
KVA
BARU
50
0
Kondisi Normal
Kondisi Harmonisa
Penurunan Kapasitas Trafo
Sumber: Dr. Prasad Enjeti, Texas A& M University, PSERC Online Seminar, February 13, 2001
Computer Business Equipment Manufactur Association-Transformer Harmonic Derating Factor (THDF)
25
Efek Harmonik
Di Transformator Distribusi
Extra loss
due to
harmonics
Peh Pef
h h max
h 1
I 2h h 2
Conventional
load loss excl
harmonics
No load loss
Losses Trafo >> & Efisiensi Trafo
(B)
Passive Filter
(C)
(B) Untuk Pelanggan
Industri 200 kVA >
Tujuan:
Mereduksi distorsi
harmonik & untuk Power
Factor Correction (PFC)
31
Sumber: Harmonic Management, Schneider Electric, 2008
Solusi / Teknik Mitigasi Harmonik
Memilih Sistem Pentanahan Yang Tepat
TN-S System
TN-C
TOP
IH3 &
IUnd
IUNBALANCE + IH3
IGROUND
Should be choosed the right instalation grounding system
The instalation grounding system are includes:
TN, TN-C (PEN), TN-S, TN-C-S, TT and IT.
TN-S is suitable for harmonics case
If any triplen harmonic cutrrent flow back to neutral
conductor the voltage distortion doesn’t effect on grounding
conductor
BOTTOM
TOP Radial or “daisy chain” grounding Although Code
compliant per NEC, small differences in potential can
cause unintended Ground Loops
BOTTOM Best method for grounding is via dedicated
equipment grounding conductors back to the source
32
Solusi / Teknik Mitigasi Harmonik
Memasang ZSH Filter Untuk Mereduksi Harmonik
Orde 3 (Triplen) di Kawat Netral
(A)
(B) Gambar instalasi sistem tiga fasa tiga
kawat. TIDAK ADA beban harmonik
kelipatan orde 3 di kawat netral
sekunder dan di belitan delta primer,
karena telah direduksi menggunakan
ZSHF (Zero Sequence Harmonic
Filter)
Sumber: Harmonic Mitigataing Transformers (HTM’s),
MIRUS International Inc. 6805 Invader Cres., Unit #12,
Mississauga, Ontario, Canada L5T 2K6
(A) Gambar instalasi sistem tiga
fasa tiga kawat. ADA beban
harmonik kelipatan orde 3
di kawat netral sekunder dan
di belitan delta primer, karena
belum menggunakan ZSHF
(Zero Sequence Harmonic Filter)
(B)
33
PT. PLN (Persero)
PUSAT PENDIDIKAN DAN LATIHAN
PERALATAN PENGAMAN
(KOORDINASI PELEBUR)
34
Peralatan Pengaman
Rekomendasi Pemilihan Pelebur
35
Peralatan Pengaman
Jenis Pelebur
(lanjutan)
Untuk rasio lebur KURVA KETAHANAN PELEBUR
C-> KURVA KETAHANAN TRAFO 400 KVA
B -> KURVA PELEBUR PEMBATAS ARUS 630 A ( TR )
D -> KURVA PELEBUR JENIS LETUPAN 40 A tipe K ( TM )
2
0,7
In = 11,547 A
0,025
ARUS ( Amp )
288,5
Gambar : Contoh Kurva Kordinasi antara pelebur primer dan sekunder untuk
mengamankan trafo 400 kVA pasangan luar
41
Peralatan Pengaman
(lanjutan)
TABEL BATAS KETAHANAN HUB. SINGKAT
42
(Menurut SPLN 50 : 1982)
PT. PLN (Persero)
PUSAT PENDIDIKAN DAN LATIHAN
PENYEBAB dan PENGAMAN
TEGANGAN LEBIH
43
Penyebab Tegangan Lebih (Petir)
Pembentukan Petir
Awan dari daerah
bermuatan positif
dan negatif.
Pusat-pusat muatan
ini menginduksikan
muatan memiliki
polaritas berlawanan
ke awan yang
terdekat atau bumi
44
Penyebab Tegangan Lebih (Petir)
Jenis Petir (Lightning Types)
Negative Downward Lightning
Cachoeira Paulista (Brazil)
Positive upward lightning
Nadachi (Japan)
45
Penyebab Tegangan Lebih (Petir)
Akibat Sambaran Petir
46
Penyebab Tegangan Lebih (Petir)
Tegangan Lebih Sambaran Langsung
U = Z0 x i/2
47
Penyebab Tegangan Lebih (Surja Hubung)
Tegangan Lebih Surja Hubung
48
Pengaman Tegangan Lebih (Petir)
Konstruksi Pemasangan Batang Pengaman
PHG Pada SUTM
Jika :
A = 80 CM, B = 80 CM dan C = 30 CM
Maka D = B + C = 110 CM
Sudut Daerah
Perlindungan
< 2 x 300
D
Batang Penangkal
Petir
Tinggi Minimal Batang Pengaman PetirTerhadap
Sumbu / Garis Datar Konduktor Adalah = E
E
C
Tinggi E dapat dicari dengan rumus:
E = D x tan 600 = 110 CM x 1,732 = 190,52 CM
A
B
F
Maka panjang batang pengaman
Petir = E + F = 190,52 CM + F
Panjang F dusesuaikan dengan kebutuhan
Kebutuhan sekitar 30 – 40 CM
KAWAT PENTANAHAN
49
Pengaman Tegangan Lebih (Petir)
Spesifikasi Lightning Arrester (LA)
18 kV, 5 kA
Pada Sisi Trafo Distribusi
Hub. Bintang Ditanahkan
24 kV, 5 kA (Seri A)
Pada Sisi Trafo Distribusi
Hubungan Delta
24 kV, 10 kA
Pada Sisi Trafo Daya
Gardu Induk Untuk
Satu Fasa Sistem Delta
50
Pengaman Tegangan Lebih (Petir)
Konstruksi Pemasangan Arrester Yang Kurang Efektif
R
S
T
HANTARAN PHASA
MENIMBULKAN
IMPEDANSI TINGGI
TERHADAP SURJA PETIR
ARRESTER
CUT OUT
TRAFO
PENTANAHAN
ARRESTER
PENTANAHAN
TITIK NETRAL &
51
RANGKA GARDU
KONSTRUKSI
PEMASANGAN
ARRESTER
Pengaman
Tegangan
Lebih (Petir)
PADA GARDU TIANG YANG KURANG EFEKTIF
Konstruksi Pemasangan Arrester Yang Kurang Efektif
R
KONDUKTOR
SUTM
S
T
T
HANTARAN PHASA
MENIMBULKAN
IMPEDANSI TINGGI
TERHADAP SURJA PETIR
ARRESTER
CUT OUT
TRAFO
PENTANAHAN
ARRESTER
PENTANAHAN
TITIK NETRAL &
52
RANGKA GARDU
KONSTRUKSI
PEMASANGAN
ARRESTER
Pengaman
Tegangan
Lebih (Petir)
PADA GARDU TIANG YANG BENAR / EFEKTIF
Konstruksi Pemasangan Arrester Yang Bener / Efektif
R
S
T
T
HANTARAN PHASA
MEMPERKECIL IMPEDANSI
TERHADAP SURJA PETIR
ARRESTER
CUT OUT
E primer
I-f =
c tanah + R pentanahan
= 21 kV / 0,4 + 1,7
TRAFO
= 10 kA
PENTANAHAN
ARRESTER
PENTANAHAN
TITIK NETRAL &
53
RANGKA GARDU
Pengaman Tegangan Lebih (Petir)
Konstruksi Pemasangan Arrester
Pada Peralihan SUTM Dengan SKTM
PEMASANGAN
ARRESTER YANG
LEBIH EFEKTIF
TERMINAL KABEL
PENTANAHAN
ARRESTER
PEMASANGAN
ARRESTER YANG
KURANG EFEKTIF
KARENA DAPAT
MENGHAMBAT
GELOMBANG PETIR
TERMINAL KABEL
PENTANAHAN
ARRESTER
54
KONSTRUKSI
PEMASANGAN
ARRESTER
Pengaman
Tegangan
Lebih (Petir)
PADA PERALIHAN SUTM DENGAN SKTM
Konstruksi Pemasangan Arrester
Pada Peralihan SUTM Dengan SKTM
KANAN
KIRI
PEMASANGAN
ARRESTER YANG
KURANG EFEKTIF
TERMINAL KABEL
PENTANAHAN
ARRESTER
CATATAN :
APABILA ADA GELOMBANG PETIR DARI ARAH
KANAN MAKA KABEL AKAN LEBIH DAHULU
TERKENA PENGARUH GELOMBANG PETIR,
SEBALIKNYA KABEL AKAN AMAN BILA
GELOMBANG PETIR DATANG DARI ARAH KIRI
55
KONSTRUKSI
PEMASANGAN
ARRESTER
Pengaman
Tegangan
Lebih (Petir)
PADA PERALIHAN SUTM DENGAN SKTM
Konstruksi Pemasangan Arrester
Pada Peralihan SUTM Dengan SKTM
KANAN
KIRI
PEMASANGAN
ARRESTER YANG
LEBIH EFEKTIF
TERMINAL KABEL
PENTANAHAN
ARRESTER
CATATAN :
APABILA ADA GELOMBANG PETIR BAIK DARI ARAH
KANAN MAUPUN DARI ARAH KIRI MAKA KABEL AKAN
56
TETAP AMAN
KONSTRUKSI
PEMASANGAN
ARRESTER
Pengaman
Tegangan
Lebih (Petir)
PADA PERALIHAN SUTM DENGAN SKTM
Konstruksi Pemasangan Arrester
Pada Peralihan SUTM Dengan SKTM
KIRI
KANAN
PEMASANGAN
ARRESTER YANG
LEBIH EFEKTIF
PEMASANGAN
ARRESTER TAMBAHAN
TERMINAL KABEL
PENTANAHAN
ARRESTER
CATATAN :
APABILA ADA GELOMBANG PETIR BAIK DARI ARAH
KANAN MAUPUN DARI ARAH KIRI MAKA KABEL AKAN
SANGAT AMAN TETAPI KURANG EFISIEN (BOROS),
KARENA PEMASANGAN ARRESTER BERLEBIHAN.
57
Pengaman Tegangan Lebih (Petir)
Sistim Pentanahan Terpisah
Pada Arrester & Titik Netral Trafo Di Gardu Distribusi
SUTM
R
S
ARRESTER
TRAFO
JARINGAN
TEGANGAN
RENDAH
T
N
SETIAP 200 M
HANTARAN NETRAL
DIKETANAHKAN
DENGAN R TOTAL 100A
1. KHA. TIC
2. BEBAN TERSEBAR
65
Peralatan Pengaman
WAKTU dt
Koordinasi Proteksi Sederhana
Di Transformator
(lanjutan)
TRAFO
25 x In 2”
FUSE LINK
1,2 x In 2”
NHFUSE
1,1 x In 360”
REF HAL 32
KAJIAN LMK
KURVA TRAFO
3 x In 300”
ARUS amp
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
66
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
67
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
68
FUSE CUT OFF
lead konduktor , tabung pertinaks & elemen pelebur
Rumah pelebur
Tabung pelebur
Sumber
220 V
Z = 0,286 Ώ
Beban
200 V
•Tegangan Sumber = 220 V
•Tegangan Ujung = 200 V
•Tegangan Drop = 220 V – 200 V = 20 V
•Ifund = 70 A (Fundamental)
• IRMS = 75 A (Nonfundamental/Harmonic)
•Impedansi (Z) = 20 V / 70 A = 0.286 Ω
Maka Rugi-Rugi Jaringan (Losses) / PLoss Fundamental & PLoss Harmonisa, adalah:
PLoss Fund = I² x Z = 70² x 0.286 = 1.401, 4 Watt
PLoss Har = I² x Z = 75² x 0.286 = 1.608,75 Watt
Kesimpulan:
Rugi-Rugi Jaringan (Losses) kondisi harmonisa “LEBIH BESAR” dibandingkan
dengan kondisi Fundamental.
Sumber: Harmonic Current and Voltage Distortion By Michael Z. Lowenstein, Ph.D.
Harmonics Ltd. Nov 1, 2002 12:00 PM
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
70
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
71
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
72
Effect of Displacement Power Factor on Power System Losses
for Nonsinusoidal
Example (Note: harmonic amperes held constant at the level
corresponding to the following: THDI = 100% , pf disp = 10. .
Losses are expressed in per unit of nominal sinusoidal case
where pf true = 10 . .)
Effect of Displacement Power Factor on Power System Losses
for Sinusoidal Example
(Note: losses are expressed in per unit of nominal sinusoidal
case where pf true = pfdisp = 1.0)
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
73
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
74
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
75
PROTEKSI GARDU DISTRIBUSI
76