REVIEW PENGUJIAN ELEKTRIK TRAFO DAN INTERPRETASINYA

REVIEW PENGUJIAN ELEKTRIK TRAFO DAN INTERPRETASINYA
ACHMAD SUSILO1 , ANDHY DHARMA S.2
1 PT. PLN (Persero) P3B Region Jawa Tengah & DIY
2 PT. PLN (Persero) P3B Bidang Sistem Transmisi
Abstrak
Trafo merupakan peralatan vital dalam sistem tenaga listrik. Untuk itu sebelum trafo
dienergize, trafo baru maupun yang telah beroperasi, perlu dilakukan beberapa pengujianpengujian yang meliputi pengujian secara elektrik, DGA, karakteristik serta uji fungsi
(functional test). Pengujian secara elektrik bertujuan untuk memastikan komponenkomponen pada trafo, terutama kumparan, berada dalam kondisi normal dan berfungsi dengan
baik.
I.
PENDAHULUAN
Kualitas penyediaan tenaga listrik sangat
ditentukan oleh performa peralatanperalatan listrik di dalam proses
penyaluran teanaga listrik tersebut. Salah
satunya adalah trafo. Trafo disebut sebagai
jantung penyaluran tenaga listrik, karena
itulah trafo menjadi bagian yang sangat
penting dalam proses penyaluran tenaga
listrik. Banyak sekali pengujian yang harus
dilakukan untuk memastikan kondisi trafo
tersebut baik dan dapat menjalankan
fungsinya dengan optimal. Diantaranya
adalah pengujian elektrik, pengujian DGA,
pengujian karakteristik minyak, serta uji
fungsi (functional test). Dalam makalah ini
akan dikhususkan pada review pengujian
elektrik trafo yang meliputi pengujian
tahanan isolasi, pengujian tahanan dc
(RDC), pengujian rasio kumparan dan
pengujian kehilangan daya dielektrik (tan
δ).
II. PENGUJIAN ELEKTRIK TRAFO
Salah satu pengujian yang dilakukan untuk
mengetahui kondisi trafo tersebut laik atau
tidak laik operasi adalah pengujian secara
elektrik.
II.1. Pengujian Tahanan Isolasi
Pengujian tahanan isolasi adalah proses
pengukuran dengan suatu alat uji
insulation tester untuk memperoleh hasil
(nilai/besaran)
tahanan
isolasi
belitan/kumparan trafo tenaga antara
bagian yang diberi tegangan (fasa)
terhadap badan (case) maupun antar belitan
primer, sekunder dan tertier (bila ada).(1)
Pengujian
ini
dilakukan
dengan
memberikan suatu tegangan searah pada
terminal uji dan mengukur arus bocor
yang mengalir melalui sistem isolasi. Hasil
pembacaan kemudian dimasukkan dalam
Hukum Ohm (R = V / I) dan suatu nilai
tahanan akan didapat. Pada kasus sistem
isolasi, arus yang terukur mungkin dalam
orde mili atau mikro. Pembacaan nilai
tahanan isolasi berubah terhadap waktu
dikarenakan penyerapan dielektrik. Secara
mendasar, sistem isolasi terdiri dari atomatom terpolarisasi yang terbentuk seperti
itu dengan pemberian tegangan DC. Saat
berpolarisasi, nilai tahanan isolasi akan
meningkat. Perubahan utama yang harus
dilakukan terhadap polarisasi sistem isolasi
baru ialah berdasarkan pada suhu, tidak
seperti konduktor yang mana nilai tahanan
akan naik seiring dengan bertambahnya
suhu, nilai tahanan isolasi berbanding
terbalik dengan suhu sehinggga tahanan
isolasi akan menurun bila suhu bertambah.
Untuk itu, sebuah pengujian yang
dilakukan pada suatu sistem isolasi yang
‘panas’ (misal : baru di de-energize)
dibandingkan dengan yang berada dalam
kondisi ‘dingin’ (misal: dalam area
penyimpanan) bisa saja terjadi perbedaan
yang signifikan. Satu-satunya cara yang
benar untuk melakukan analisa trending
adalah dengan melakukan setiap pengujian
pada kondisi suhu benda uji yang sama.
Beberapa hal yang perlu diperhatikan
selama proses pengujian tahanan isolasi
adalah :
1. Memperhatikan ketentuan pengujian yang berlaku sehingga tidak
merusak alat ukur itu sendiri.
2. Tegangan induksi listrik yang
mungkin
masih
terdapat
disekitarnya atau masih adanya
muatan residual pada belitan
sehingga harus dilakukan tindakan
pencegahan dengan menghubungkan peralatan tersebut ke tanah
hingga muatan-muatan tersebut
hilang.
3. Hasil pengujian tahanan isolasi
belitan trafo juga dipengaruhi oleh
kebersihan permukaan isolator
bushing, suhu trafo, faktor usia dan
kelembaban udara sekitar.
Indeks Polarisasi
Salah satu ukuran untuk menentukan
kualitas
isolasi
adalah
dengan
menggunakan metode Indeks Polarisasi
(IP). Indeks Polarisasi adalah perbandingan
antara hasil pengukuran tahanan isolasi
selama 10 menit dengan hasil pengukuran
tahanan isolasi selama 1 menit. Indeks
Polarisasi (IP) dapat dirumuskan :
IP =
R10
R1
dimana :
R10 : tahanan isolasi selama 10 menit
R1 : tahanan isolasi selama 1 menit
Rangkaian pengujian tahanan isolasi
3 fasa di
hub.singkat
pus
h
olt
c
conservator
radiator
titik yang diuji antara lain :
 Primer – Ground
 Sekunder – Ground
 Tertier – Ground
 Primer – Sekunder
 Primer – Tertier
 Sekunder – Tertier
Batasan pengujian isolasi
Menurut standard VDE (catalouge 228/4)
minimum besarnya tahanan isolasi
kumparan trafo, pada suhu operasi dihitung
sebagai berikut.
“ 1 kilo Volt = 1 MΩ (Mega Ohm) “.
Dengan catatan 1 kV = besarnya tegangan
fasa terhadap tanah, kebocoran arus yang
diijinkan setiap kV = 1 mA.
Selain batasan umum untuk tahanan
isolasi, juga terdapat batasan Indeks
Polarisasi (IP).
Kondisi
Index Polarisasi
Berbahaya
<1
Jelek
1 - 1,1
Dipertanyakan
1,1 - 1,25
Baik
1,25 - 2
Sangat Baik
>2
Jika terjadi kenaikan IP lebih besar dari
20%, harus dilakukan investigasi.
II.2. Pengujian Tahanan DC (RDC)
Trafo 3 fasa mempunyai bermacam jenis
belitan dan inti, ada yang inti dan
kumparan yang ditempatkan dalam satu
bank dengan hubungan Y atau Δ yang
terhubung di dalam trafo (trafo 3 fasa), dan
ada juga trafo 3 fasa yang setiap fasanya
mempunyai kumparan dan inti masingmasing hubungan Y atau Δ terhubung di
luar ( trafo 1 fasa).
Pengujian tahanan DC (RDC) dilakukan
untuk mengetahui tahanan murni dari
belitan trafo. Sehingga bisa dilihat apakah
terjadi perubahan besarnya nilai tahanan
tersebut atau tidak. Untuk mendapatkan
tahanan murni tersebut dilakukan dengan
pengujian yang menggunakan sumber arus
searah sehingga tahanan yang dihasilkan
sering disebut tahanan dc.
II.3. Pengujian Rasio Kumparan
Pengujian bertujuan untuk mengetahui
rasio atau perbandingan sebenarnya dari
alat
yang
berfungsi
untuk
mentranformasikan besaran listrik, antara
lain transformator tenaga, transformator
arus dan transformator tegangan (termasuk
didalamnya Capasitive Voltage Transformator).
Rasio yang akan dibandingkan adalah nilai
awal (nilai desainnya, factory report atau
site test report) dengan nilai pengujian
terakhir. Sehingga dapat diketahui rasio
dari alat listrik tersebut masih sesuai atau
tidak.
Prinsip
kerja
transformator
adalah
mentransformasikan tegangan atau besaran
listrik lainnya dengan menggunakan teori
induktansi dan atau kapasitansi. Ratio
Transformator dapat dilihat dengan
perbandingan sebagai berikut :
Persamaan dasar transformator adalah :
yang mana :
N2 adalah banyaknya belitan pada sisi
sekunder.
N1 adalah banyaknya belitan pada sisi
primer.
E1 adalah tegangan pada sisi primer.
E2 adalah tegangan pada sisi sekunder.
K adalah konstanta Transformator atau
rasio transformator.
Jika N2 > N1 atau K > 1 maka trafo
tersebut berfungsi sebagai
penaik
tegangan atau step-up transformer,
demikian
sebaliknya bila N2 < N1
atau
K< 1 berfungsi sebagai trafo
penurun
tegangan
atau
step-down
transformator.
Idealnya tranformator mempunya daya
input sama dengan daya output, dalam
persamaan :
Input VA = Output VA
Toleransi yang diijinkan berdasarkan
Standard ANSI C57 adalah 0,5% terhadap
teraannya.
II.4. Pengujian
Kehilangan
Daya
Dielektrik
Dalam Teknik Tegangan Tinggi masalah
isolasi tidak pernah lepas untuk
dibicarakan. Setiap peralatan yang akan
dioperasikan di tegangan tinggi harus telah
lulus uji isolasi yang layak.
Kegagalan ( failure ) yang terjadi pada
peralatan tegangan tinggi yang sedang
dipakai dalam operasi sehari – hari
disebabkan karena isolasinya memburuk
(deterioration)
atau
karena
terjadi
kegagalan ( breakdown ) pada bagian –
bagiannya.
Melemahnya isolasi ini
disebabkan karena panas, kelembaban,
kerusakan mekanis, korosi kimiawi,
korona, tegangan lebih dll. Maksud dari
pengujian isolasi adalah untuk mengetahui
proses kelemahan yang terjadi, supaya
kegagalan
dalam
operasi
dapat
dihindarkan.
Transformator yang diuji diibaratkan
sebagai
kapasitor.
Apabila
sebuah
kapasitor
sempurna / ideal diberikan
tegangan bolak – balik sinusoida maka
arusnya akan mendahului tegangan dengan
90 o.
Dalam hal ini berlaku hubungan antara
arus Ic dan tegangan V :
Ic =  C V
Oleh karena kehilangan daya dielektrik,
maka I mendahului V dengan sudut kurang
dari 90 o , gambar 2. Sudut  disebut sudut
fasa dari kapasitor dan faktor dayanya Cos
. Dan  = 90 o -  disebut sudut
kehilangan ( loss – angle ). Jadi faktor
daya dapat juga dinyatakan sebagai sin .
Dalam kapasitor sempurna / ideal  = 90 o
sehingga  = 0. Oleh karena itu kehilangan
daya dielektrik dinyatakan oleh :
PD = I V cos  = I V sin 
Maka kehilangan daya dalam kapasitor
sempurna adalah Nol. Komponen pada
kapasitor yang tidak sempurna dijelaskan
pada gambar diatas. Jadi persamaannya
adalah :
sehingga :
Keterangan :
 Ic = Arus Kapasitor
 Ir = Arus Resistan
  = 2f
 PD = Power Disappear
 Tan 
= Dissipation Factor
Batasan nilai serta interpretasi yang
direkomendasikan oleh DOBLE adalah
sebagai berikut :
 Hasil uji < 0,5%  baik
 0,5% < hasil uji < 0,7%  pemburukan
 0,5% < hasil uji < 1% dan meningkat 
perlu investigasi
 Hasil uji > 1%  tidak baik
III. PENUTUP
Hasil interpretasi dari pengujian yang
dilakukan ditentukan oleh metode dalam
melaksanakan kegiatan pemeliharaan
tersebut serta referensi acuan yang sahih
(standard-standard) dalam menindaklanjuti
hasil
pengukuran
sehingga
akan
didapatkan suatu hasil interpretasi yang
menggambarkan kondisi yang sebenarnya
dari peralatan yang diuji.
Akan tetapi pengujian tersebut belumlah
dapat menjustifikasi 100% assessment
kondisi trafo yang sebenarnya apabila trafo
tersebut dioperasikan kembali. Perlu
dilakukan suatu pemeliharaan – perbaikan
yang komprehensif dilapangan.
DAFTAR PUSTAKA
(1) Buku Panduan Pemeliharaan Trafo
Tenaga
(2) Transformer Turns Ratio Measurement
Using The Doble M2h Test Set (A
Progress Report) Robert W. Booth and
William L. Bailey - Doble Engineering
Company.
(3) A Review of Polarization Index and
IEEE Standard 43-2000An ALL-TEST
Pro, LLC White Paper by Dr. Howard
W. Penrose, Ph.D.