Transformator Daya
Trans Transfor format mator or
adalah adalah suatu suatu alat listr listrik ik statis statis yang diper dipergun gunakan akan untuk untuk
menguba mengubah h
tegangan bolak-balik menjadi lebih lebih tinggi atau lebih rendah dan digunakan untuk memindahkan energi dari suatu rangkaian listrik listrik ke rangkaian lainnya tanpa merubah frekuensi. Transformator Transformator disebut peralatan statis karena tidak ada bagian yang bergerak atau atau berputar, tidak seperti motor atau generator. Dalam bentuknya yang paling sederhana, transformator terdiri atas dua kumparan dan satu induktansi mutual. Dua kumparan tersebut terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder. Kumparan primer adalah kumparan yang menerima daya dan dinyatakan sebagai terminal masukan dan kumparan sekunder adalah kumparan yang melepas daya dan dinyatakan sebagai terminal keluaran. Kedua kumparan dibelit pada suatu inti yang terdiri atas material magnetik berlaminasi.Secara sederhana transformator dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu lilitan primer, lilitan lilitan sekunder dan inti besi. Lilitan primer merupakan bagian transformator yang terhubung dengan sumber energi (catu daya. Lilitan sekunder merupakan bagian transformator yang terhubung dengan rangkaian beban. Sedangkan inti besi merupakan bagian transformator yang bertujuan untuk mengarahkan keseluruhan fluks magnet yang dihasilkan oleh lilitan primer agar masuk ke lilitan sekunder.
Gangguan-Gangguan pada Transformator 1. Gangguan Dalam
!anggua !angguan n dalam dalam (inter (internal nal fault faults s adalah adalah ganggua gangguan n yang yang disebab disebabkan kan karena karena adanya adanya gangguan yang terjadi di dalam d alam transformator, gangguan itu antara lain" a. • • •
b.
Terjadi busur api yang kecil dan pemanasan lokal yang dapat disebabkan oleh" #ara penyambungan konduktor yang tidak baik Kontak-kontak listrik yang tidak baik Kerusakan isolasi antara inti baut !angg !anggua uan n pada pada sist sistem em pend pendin ingi gin n Seba Sebaga gaim iman anaa diket diketah ahui ui,, banya banyak k tran transf sfor orma mato torr daya daya memper mempergun gunakan akan minyak minyak transf transform ormato atorr sebaga sebagaii isolas isolasii yang sekali sekaligus gus merupa merupakan kan bahan bahan pendingin. Suatu kenyataan adalah bah$a terjadinya suatu gangguan atau kerusakan di dalam transformator, maka maka dalam minyak itu akan terbentuk sejumlah gas.
c. d.
%rus sirkulasi pada transformator yang bekerja parallel !angguan hubung singkat &ada umumnya gangguan ini dapat dideteksi karena akan selalu timbul arus maupun tegangan yang tidak normal'tidak seimbang. enis gangguan ini antara lain, hubung singkat antar
• • •
belitan, yaitu, )ubung singkat antara kumparan dengan tanah )ubung singkat dua fasa, dan Kerusakan pada isolator transformator
2. Gangguan Luar enis gangguan luar (e*ternal faults ini dapat dibedakan atas dua macam, yaitu "+ )ubung singkat luar • )ubung singkat jenis ini terjadi di luar transformator daya, misalnya" hubung singkat di bus,
hubung singkat di feeder dan gangguan hubung singkat di sistem yang merupakan sumber bagi transformator daya tersebut. !angguan ini dapat dideteksi karena timbulnya arus yang sangat •
besar, mencapai beberapa ratus kali arus nominalnya. eban luar (oerload Transformator daya dapat beroperasi secara terus menerus pada beban nominalnya. %pabila beban yang dilayani lebih besar // 0, transformator daya akan mendapat pemanasan lebih. Kondisi ini memungkinkan tidak segera menimbulkan kerusakan pada transformator daya, tetapi apabila berlangsung secara terus-menerus akan mengakibatkan umur isolasi bertambah pendek.
Proteksi &ada sistem tenaga listrik, sistem proteksi adalah perlindungan atau isolasi pada bagian
yang memungkinkan akan terjadi gangguan atau bahaya. Tujuan utama proteksi adalah untuk mencegah terjadinya gangguan atau memadamkan gangguan yang telah terjadi dan melokalisirnya, dan membatasi pengaruh-pengaruhnya, biasanya dengan mengisolir bagian bagian yang terganggu tanpa mengganggu bagian-bagian yang lain. Sistem proteksi ini mendeteksi kondisi abnormal dalam suatu rangkaian listrik dengan mengukur besaran-besaran listrik yang berbeda antara kondisi normal dengan kondisi abnormal. %da beberapa kriteria yang perlu diketahui pada pemasangan suatu sistem proteksi dalam suatu rangkaian sistem tenaga listrik yaitu " a. Sensitifitas (kepekaan Sensitifitas adalah kepekaan rele proteksi terhadap segala macam gangguan dengan tepat yakni gangguan yang terjadi di daerah perlindungannya. Sensitifitas suatu sistem proteksi ditentukan
oleh nilai terkecil dari besaran penggerak saat peralatan proteksi mulai beroperasi. 1ilai terkecil besaran penggerak berhubungan dengan nilai minimum arus gangguan dalam daerah yang dilindunginya. b. Selektifitas dan diskriminatif Selektif berarti suatu sistem proteksi harus dapat memilih bagian sistem yang harus diisolir apabila rele proteksi mendeteksi gangguan. agian yang dipisahkan dari sistem yang sehat sebisanya adalah bagian yang terganggu saja. Diskriminatif berarti suatu sistem proteksi harus mampu membedakan antara kondisi normal dan kondisi abnormal. %taupun membedakan apakah kondisi abnormal tersebut terjadi di dalam atau di luar daerah proteksinya. c.
Kecapatan Sistem proteksi
perlu
memiliki
tingkat
kecepatan
sebagaimana
ditentukan
sehingga
meningkatkan mutu pelayanan, keamanan manusia, peralatan dan stabilitas operasi. d. Keandalan Suatu sistem proteksi dapat dikatakan andal jika selalu berfungsi sebagaimana yang diharapkan. Sistem proteksi disebut tidak andal bila gagal bekerja pada saat dibutuhkan dan bekerja pada saat proteksi itu tidak seharusnya bekerja. e. 2konomis Suatu perencanaan teknik yang baik tidak terlepas tentunya dari pertimbangan nilai ekonomisnya. Suatu rele proteksi yang digunakan hendaknya ekonomis mungkin dengan tidak mengesampingkan fungsi dan keandalannya. Tipe Proteksi %da dua kategori proteksi yang dikenal yaitu proteksi utama (main protection dan
proteksi pembantu (back up protection. &roteksi utama dalah pertahanan utama dan akan membebaskan gangguan pada bagian yang akan diproteksi secepat mungkin. 3engingat keandalan // 0 tidak hanya dari perlindungan tetapi juga dari trafo arus, trafo tegangan dan pemutus rangkaian yang tidak dapat dijamin, untuk itu diperlukan perlindungan pembantu (au*iliary protection pada alat proteksi tersebut. &roteksi pembantu bekerja bila rele utama gagal dan tidak hanya melindungi daerah berikutnya dengan perlambatan $aktu yang lebih lama dari pada relay utamanya.
Jenis-Jenis Proteksi Trafo Daya
4elai yang biasa digunakan pada sebuah transformator daya sebagai pengaman pada saat terjadi gangguan adalah"
1. Relai Bucoll!
Gambar 4.1 Relai bucholz
4elai buchol5 dipasang pada pipa dari maintank ke konserator ataupun dari 6LT# ke konserator tergantung design trafonya apakah dikedua pipa tersebut dipasang relai buchol5. 4elai buchol5 berfungsi untuk mendeteksi dan mengamankan gangguan di dalam transformator yang menimbulkan gas. Selama transformator beroperasi normal, relai akan terisi penuh dengan minyak. &elampung akan berada pada posisi a$al. ila terjadi gangguan yang kecil didalam tangki transformator, misalnya hubung singkat dalam kumparan, maka akan menimbulkan gas. !as yang terbentuk akan berkumpul dalam relai pada saat perjalanan menuju tangki konserator, sehingga leel minyak dalam relai turun dan akan mengerjakan kontak alarm (kontak pelampung atas. ila leel minyak transformator turun secara perlahan-lahan akibat dari suatu kebocoran, maka pelampung atas akan memberikan sinyal alarm dan bila penurunan minyak tersebut terus berlanjut, maka pelampung ba$ah akan memberikan sinyal trip. ila terjadi busur api yang besar, kerusakan minyak akan terjadi dengan cepat dan timbul surja tekanan pada minyak yang bergerak melalui pipa menuju ke relai uchol5. #ara kerja adalah gas yang timbul di dalam trafo akan mengalir melalui pipa dan tekanan gas ini akan mengerjakan relay dalam 7 tahap, yaitu " •
3engerjakan alarm pada kontak bagian atas (.
•
2.
3engerjakan perintah trip ke &3T pada kontak bagian ba$ah (7.
Relai Jansen
Gambar 4.2. Relai Jansen
Tap changer adalah alat yang terpasang pada transformator yang berfungsi untuk mengatur tegangan keluaran (sekunder akibat beban maupun ariasi tegangan pada sistem masukannya (input. Tap changer umumnya dipasang pada ruang terpisah dengan ruang untuk tempat kumparan, dimaksudkan agar minyak tap changer tidak bercampur dengan minyak tangki utama. 8ntuk mengamankan ruang dierter s$itch apabila terjadi gangguan pada sistem tap changer, digunakan pengaman yang biasa disebut rele jansen (buchholtnya tap changer. 4ele jansen dipasang antara tangki tap changer dengan konserator minyak tap changer. &rinsip kerja rele jansen, yaitu " 4ele buchhol5 tap changer (jansen untuk mengamankan ruangan beserta isinya dari dierter s$itch. 7 4ele jansen akan bekerja apabila ada desakan tekanan yang terjadi akibat flash oer antar bagian bertegangan atau bagian bertegangan dengan body atau ada desakan aliran minyak karena gangguan eksternal. 9 &rinsipnya ada aliran minyak yang deras, ada tekanan minyak sehingga ada minyak mengalir ke konserator, goncangan minyak yang cukup besar, dan semua itu menyebabkan katup akan berayun dan megerjakan kontak triping, akhirnya melepas gangguan.
".
Relai Tekanan Le#i $%udden Pressure Relay&
Gambar 4.3. Relai Tekanan Lebih (Sudden Pressure Relay
4elai tekanan lebih berfungsi hampir sama seperti relai bucholl5 yaitu mengamankan transformator dari gangguan internal. edanya relai ini hanya bekerja apabila terjadi kenaikan tekanan gas tiba-tiba yang disebabkan oleh hubung singkat. •
•
Tipe 'em#ran &lat tipis yag didesain sedemikian rupa yang akan pecah bila menerima tekanan melebihi
disainnya. 3embran ini hanya sekali pakai sehingga bila pecah harus diganti baru. Pressure Relief (al)e Suatu katup yang ditekan oleh sebuah pegas yang didesain sedemikian rupa sehingga apabila terjadi tekanan didalam transformator melebihi tekanan pegas maka akan membuka dan membuang tekanan keluar bersama-sama sebagian minyak. Katup akan menutup kembali apabila tekanan didalam transformator turun atau lebih kecil dari tekanan pegas.
*.
Relay +(, L( inding Temperature
Gambar 4.4. Relay !"# L" $indin% Tem&era'ure
.
4elay ):'L: ;inding Temperature bekerja apabila suhu kumparan trafo melebihi setting dari pada relai ):'L: ;inding, besarnya kenaikan suhu adalah sebanding dengan faktor pembebanan dan suhu udara luar trafo. 8rutan kerja relai suhu kumparan' $inding ini dibagi 7
• •
tahap" 3engerjakan alarm ($inding temperature alarm 3engerjakan perintah trip ke &3T ($inding temperature trip
7. 4elai ):'L: 6il temperature bekerja apabila suhu minyak trafo melebihi setting dari pada relai ):'L: oil. esarnya kenaikan suhu adalah sebanding dengan faktor pembebanan dan suhu • •
.
udara luar trafo. 8rutan kerja relai suhu minyak' o il ini dibagi 7 tahap" 3engerjakan alarm (oil temperatur alarm 3engerjakan perintah trip ke &3T (oil temperature trip Relai /rus Le#i $0)er urrent Relay&
Gambar 4.. Relai )rus Lebih (*+er ,urren' Relay
4elai arus lebih bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus yang melebihi suatu nilai pengaman yang telah ditentukan dan dalam jangka $aktu yang telah ditetapkan. 4elai arus lebih akan pick up jika besar arus melebihi nilai setting. &ada proteksi transformator daya, relai arus lebih digunakan sebagai tambahan bagi relai differensial untuk memberikan tanggapan terhadap gangguan luar. 4elai ini digunakan untuk mengamankan peralatan terhadap gangguan hubung singkat antar fasa, hubung singkat satu fasa ke tanah dan beberapa hal dapat digunakan sebagai pengaman beban lebih. .
Relai Tangki Tana
erfungsi untuk mengamankan trafo terhadap hubung singkat antara fasa dengan tangki trafo dan titik netral trafo yang ditanahkan.
Gambar 4. - Relai Tan%ki Tanah
4elai <! yang terpasang, mendeteksi arus gangguan dari tangki trafo ketanah, kalau terjadi kebocoran isolasi dari belitan trafo ke tangki, arus yang mengalir ketanah akan dideteksi relai arus lebih melalui #T. 4elai akan mentripkan &3T di kedua sisi (TT dan T3. adi arus gangguan kembali kesistem melalui pembumian trafo. 3.
Restricted 4art 5ault $R45&
4elai gangguan tanah terbatas atau 4estricted 2arth =ault (42= untuk mengamankan transformator bila ada gangguan satu fasa ketanah didekat titik netral transformator yang tidak dirasakan oleh rele diferensial.
Gambar 4. Res'ric'ed /ar'h 0aul' (R/0
6.
Relai Diferensial $Differential Relay& 4elai diferensial berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubung
singkat yang terjadi di dalam daerah pengaman transformator. 4elai ini merupakan pengaman utama (main protection yang sangat selektif dan cepat sehingga tidak perlu dikoordinir dengan relai lain dan tidak memerlukan time delay. &rinsip dari relai ini yaitu membandingkan arus yang masuk keperalatan dengan arus yang keluar dari peralatan tersebut.
Gambar 4.. Relai ierensial (ieren'ial Relay
a. Gambar relai deerensial dalam keadaan normal • • • •
Diferensial sebagai pengaman trafo Dalam keadaan normal arah >p dan >s seperti pada gambar Disisi sekunder masing-masing #T, arus keluar dari terminal D6T Karena >p sama besar >s tapi arah berla$anan maka diferensial relai tidak dialiri arus.
b. Gambar relai deerensial dalam keadaan %an%%uan
•
Dalam keadaan gangguan arah >p seperti pada dan hanya >p. Disisi sekunder #Tp, arus >p keluar dari terminal D6T, dan mengerjakan D>== 4?
•
(Differensial 4elai. Terminal sekunder #Tp dan #ts terhubung ke D>==. 4? difasa yang berla$anan atau
•
beda sudut @//.
*.2
Tu7uan pemasangan Relai proteksi Trafo Tenaga.
3aksud dan tujuan pemasangan relai proteksi pada transformator daya adalah untuk mengamankan peralatan'system sehingga kerugian akibat gangguan dapat dihindariatau dikurangi menjadi sekecil mungkin dengan cara " . 3encegah kerusakan transformator akibat adanya gangguan' ketidak normalan yang terjadi pada transformator atau gangguan pada bay transformator. 7. 3endeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya yang dapat membahayakan peralatan atau sistem. 9. 3elepaskan (memisahkan bagian sistem yang terganggu atau yang mengalami keadaan abnormal lainnya secepat mungkin sehingga kerusakan instalasi yang terganggu atau yang dilalui arus gangguan dapat dihindari atau dibatasiseminimum mungkin dan bagian sistem lainnya tetap dapat beroperasi. A. 3emberikan pengamanan cadangan bagi instalasi lainnya. <. 3emberikan pelayanan keandalan dan mutu listrik yang terbaik kepadakonsumen.
B. 3engamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan ole listrik.
Bagan %atu Garis Pengaman Transformator
Gambar 4. . 5a%an Sa'u Garis Pen%aman Transorma'or
8esimpulan Sistem proteksi adalah perlindungan atau isolasi pada bagian yang memungkinkan akan
terjadi gangguan atau bahaya. Tujuan utama proteksi adalah untuk mencegah terjadinya gangguan atau memadamkan gangguan yang telah terjadi dan melokalisirnya, dan membatasi pengaruh-pengaruhnya, biasanya dengan mengisolir bagian-bagian yang terganggu tanpa mengganggu bagian-bagian yang lain. 4elay proteksi yang baik adalah relay yang telah memenuhi beberapa syarat relay proteksi, adapun syarat itu diantaranya adalah, sesnsitif, selektif, handal, cepat, lebih ekonomis, sederhana. %dapaun jenis-jenis dari relay proteksi ini diantaranya" . 4elai ucholl5 7. 4elai ansen 9. 4elai Tekanan Lebih (Sudden &ressure 4elay
A. <. B. C. @.
4elay ):' L: ;inding Temperature 4elai %rus Lebih (6er #urrent 4elay 4elai Tangki Tanah 4estricted 2arth =ault (42= 4elai Diferensial (Differential 4elay
&rinsip kerja rele proteksi yang digunakan adalah jika rele tersebut mendeteksi gangguan baik berupa gas, suhu, tekanan, dan arus gangguan hubung singkat, terlebih dahulu dia$ali dengan bunyi alarm atau lampu indikator menyala sebelum rele tersebut bekerja, kemudian memerintahkan &3T untuk trip.
