Di dalam pusat pembangkitan terdapat motor –motor listrik yang

Makalah seminar kerja praktek
PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR DAYA GARDU INDUK 150 KV PT.PETROKIMIA
GRESIK
Joko Susilo, Abdul Syakur
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jl. Prof. Soedharto, Tembalang, Semarang
Email : [email protected]
Abstrak
PT.Petrokimia Gresik merupakan perusahaan yang memproduksi bahan kimia dan pupuk
membutuhkan energi listrik yang besar. Untuk memanfaatkan energi listrik yang ada serta menjaga
keandalan dan kualitas sistem tenaga listrik dari kerusakan peralatan, maka diperlukan suatu sistem
pengaman dan pemeliharaan instalasi gardu induk. Dalam suatu gardu induk terdapat peralatan yang
berfungsi untuk mengubah daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya yaitu
trafo.
Pemeliharaan transformator daya dilakukan untuk menjaga efektivitas dan daya tahan peralatan
sistem tenaga listrik, khususnya transformator daya agar dapat bekerja sebagaimana mestinya sehingga
kontinuitas penyaluran tetap terjaga dengan baik. Jika terjadi ketidaknormalan dari suatu hasil
pemeliharaan transformator maka perlu dilakukan investigasi lebih lanjut agar tidak terjadi gangguan
pada saat transformator beroperasi
Dalam laporan kerja praktek ini, penulis melaporkan hal – hal yang berkaitan dengan
pemeliharaan transformator daya meliputi parameter, pengukuran tahanan isolasi minyak trafo, index
polaritas tahanan isolasi belitan dan pengukuran tahanan isolasi, berdasarkan kegiatan yang telah
dilaksanakan selama kerja praktek.
Kata kunci:Transformator daya, pemeiliharaan, tahanan isolasi
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Gardu Induk merupakan kumpulan
peralatan listrik tegangan tinggi yang
mempunyai fungsi dan kegunaan dari masingmasing peralatan yang satu sama lain saling
terkait sehingga penyaluran energi listrik dapat
terlaksana dengan baik.
Salah satu peralatan utama yang terdapat
di Gardu Induk adalah transformator daya.
Pemeliharaan dan pengoperasian yang tidak
benar terhadap transformator daya akan
memperpendek umur transformator daya dan
akan menimbulkan gangguan - gangguan pada
saat beroperasi sehingga kontinuitas penyaluran
menjadi tidak lancar.
1.2 Tujuan
Tujuan penulisan laporan kerja praktek
ini adalah untuk mengetahui pemeliharaan
transformator daya yang terdapat di Gardu Induk
150 kV PT.Petrokimia Gresik.
Kerja Praktek PT.Petrokimia Gresik
1.3 Batasan Masalah
Makalah ini disusun untuk mempelajari
jenis dan bagian-bagian transformator daya yang
terdapat di GI 150 kV PT.Petrokimia Gresik.
Untuk mempersempit masalah, maka hanya
dibahas
mengenai
pemeliharaan
pada
transformator daya.
II. DASAR TEORI
Transformator daya adalah suatu
peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk
mentransformasi daya listrik dari tegangan
tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya
(mentransformasikan tegangan).
Dalam operasi umumnya, trafo – trafo
daya ditanahkan pada titik netralnya sesuai
dengan
kebutuhan
untuk
sistem
pengamanan/proteksi,
sebagai
contoh
transformator 150/70 kV ditanahkan secara
langsung disisi netral 150 kV, dan transformator
70/20 kV ditanahkan dengan tahanan disisi
netral 20 kVnya.
1
2.1 Prinsip Kerja
Trafo bekerja atas dasar pembangkit
tegangan induksi bolak-balik di dalam
kumparan yang melingkupi fluksi yang
berubah-ubah. Apabila lilitan primer diberi
tegangan bolak balik ep maka akan timbul
arus I2 (pada trafo tak berbeban : I0) pada
belitan primer, yang kemudian akan
membangkitkan fluksi bolakbalik pada inti
trafo. Kemudian fluksi ini membangkitkan
primer dan arus I2 pada sekunder, bila trafo
berbeban.
Gambar 2.1 Lilitan Trafo Daya
Keterangan :
V1 : Tegangan primer
V2 : Tegangan sekunder
I1 : Arus primer
I2 : Arus sekunder
Np : Lilitan primer
Ns : Lilitan sekunder
ep : Tegangan Induksi Primer
es : Tegangan Induksi Sekunder
 : Fluksi
2.2 Bagian-bagian Transformator
2.2.1 Bagian Utama
a) Inti Besi
Inti
besi
berfungsi
untuk
mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan
oleh arus listrik yang melalui kumparan.
Dibuat dari lempengan -lempengan besi tipis
yang berisolasi, untuk mengurangi panas
(sebagai rugi – rugi besi) yang ditimbulkan
oleh arus eddy (Eddy Current).
b) Kumparan Transformator
Terdiri dari beberapa lilitan berisolasi
yang membentuk suatu kumparan. Kumparan
Kerja Praktek PT.Petrokimia Gresik
tersebut diisolasi baik terhadap inti besi
maupun terhadap kumparan lain dengan
isolasi padat seperti karton, pertinax, dan lain
- lain. Umumnya pada trafo terdapat
kumparan primer dan sekunder. Bila
kumparan primer dihubungkan dengan
tegangan/arus bolak - balik maka pada
kumparan tersebut timbul fluksi. Fluksi ini
akan menginduksikan tegangan, dan bila
pada rangkaian sekunder ditutup (bila ada
rangkaian beban) maka akan menghasilkan
arus pada kumparan ini. Jadi kumparan
sebagai alat transformasi tegangan dan arus.
c) Minyak Transformator
Minyak
transformator
disini
berfungsi sebagai pengisolasi (isolator) dan
pendingin. Minyak sebagai isolator berfungsi
mengisolasi
kumparan
di
dalam
transformator supaya tidak terjadi loncatan
bunga api listrik akibat tegangan tinggi.
Minyak sebagai pendingin berfungsi
mengambil panas yang ditimbulkan saat
transformator berbeban lalu melepaskannya
dan melindungi komponen di dalamnya
terhadap oksidasi dan korosi.
d) Bushing
Hubungan antara transformator ke
jaringan luar melalui sebuah bushing yaitu
sebuah konduktor yang diselubungi oleh
isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai
penyekat antara konduktor tersebut dengan
tangki transformator
e) Tangki dan Konservator
Pada umumnya bagian – bagian
transformator yang terendam minyak trafo
ditempatkan di dalam tangki. Untuk
menampung pemuaian minyak trafo, tangki
dilengkapi dengan konservator
2.2.2 Peralatan Bantu
a) Pendingin
Pada inti besi dalam kumparan kumparan akan timbul panas akibat rugi besi
dan rugi tembaga. Apabila panas tersebut
mengakibatkan
kenaikan
suhu
yang
berlebihan, akan merusak isolasi di dalam
trafo. Untuk mengurangi kenaikan suhu
transformator yang berlebihan, maka perlu
dilengkapi dengan alat pendingin/sistem
pendingin untuk menyalurkan panas keluar
2
transformator.Media yang
pendingin dapat berupa :
 Udara/gas
 Minyak
 Air
dipakai
pada
b) Perubah Tab (Tap Changer)
Tap changer adalah alat perubah
perbandingan
transformasi
untuk
mendapatkan tegangan operasi sekunder
yang diinginkan dari jaringan tegangan
primer yang berubah - ubah. Tap changer
yang bisa beroperasi untuk memindahkan
tap
transformator
dalam
keadaan
transformator tidak berbeban disebut Off
Load Tap Changer dan hanya dapat
dioperasikan secara manual. Tap changer
yang dapat beroperasi untuk memindahkan
tap transformator dalam keadaan berbeban
disebut On Load Tap Changer dan dapat
dioperasikan
secara
manual
maupun
otomatis.
c) Alat Pernafasan (Dehydrating Breather)
Akibat pernafasan transformator
tersebut maka permukaan minyak akan selalu
bersinggungan dengan udara luar. Udara luar
yang lembab akan menurunkan nilai
tegangan tembus minyak transformator,
maka untuk mencegah hal tersebut pada
ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi
dengan alat pernafasan berupa tabung berisi
kristal zat hygroskopis.
d) Indikator
Untuk
mengawasi
selama
transformator beroperasi, maka perlu adanya
indikator pada transformator sebagai berikut :
 Indikator suhu minyak
 Indikator permukaan minyak
 Indikator suhu winding
 Indikator kedudukan tap
III. PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR
DAYA
Pemeliharaan
transformator
daya
dilakukan untuk menjaga efektivitas dan daya
tahan peralatan sistem tenaga listrik, khususnya
transformator daya agar dapat bekerja
sebagaimana mestinya sehingga kontinuitas
penyaluran tetap terjaga dengan baik.
Kerja Praktek PT.Petrokimia Gresik
3.1 Pemeliharaan Terencana
Pemeliharaan Terencana dibagi menjadi
beberapa jenis sebagai berikut :
a. Pemeliharaan preventive (Time base
maintenance)
Pemeliharaan
preventive
adalah
kegiatan pemeliharaan yang dilaksanakan
untuk mencegah terjadinya kerusakan secara
tiba-tiba dan untuk mempertahankan unjuk
kerja peralatan yang optimum sesuai umur
teknisnya. Preventive Maintenance adalah
suatu kegiatan pemeliharaan yang bersifat
pencegahan, dilakukan sebelum terjadi
kerusakan
yang
lebih
parah
serta
pelaksanaannya dilakukan secara rutin
berulang-ulang atau periodik dengan tujuan
untuk menjamin agar instansi dapat berfungsi
dengan baik, efisiensi dan ekonomis sesuai
dengan spesifikasi atau kemampuan awalnya.
b. Corrective Maintenance
Corrective Maintenance adalah suatu
kegiatan pemeliharaan yang diterapkan pada
peralatan-peralatan baru (yang tidak sesuai
dengan design semula), kemudian diadakan
perbaikan
dengan
tujuan
untuk
mengembalikan sesuai dengan spesifikasi
semula. Perbaikan dilaksanakan setelah
terjadinya breakdown atau kerusakan pada
mesin.
c. Improvement Maintenance
Improvement
Maintenance
merupakan suatu kegiatan pemeliharaan
dengan cara mengadakan suatu perubahan
bentuk atau Redesign (modifikasi) atau
menambah peralatan baru (infestasi) dengan
tujuan untuk menaikkan reability dan
mengurangi kebutuhan pemeliharaan.
3.2
Emergency System (Break Down
Maintenance)
Emergency system (Break Down
Maintenance)
adalah
suatu
kegiatan
pemeliharaan dengan mengadakan perbaikan
mesin tanpa diperkirakan sebelumnya dan
terjadi secara tiba-tiba.
3
3.3 Hasil Pemeliharaan Transformator Daya
GI 150 kV PT.Petrokimia Gresik
a. Pengujian Tegangan Tembus Minyak
Pengujian tegangan tembus adalah suatu
pengujian dimana minyak trafo diberi
tegangan pada frekuensi sistem pada dua
elektroda yang diletakkan didalam minyak
isolasi. Jarak elektroda tergantung pada
standard yang digunakan. Pada banyak
standard jarak yang digunakan adalah 2,5
mm.
Gambar 3.1 Alat uji tegangan tembus minyak
Tabel 3.1 Hasil Pengujian tegangan tembus minyak
Pengujian
Teg.tembus
Kemaksimal trafo
1
60 kV/2.5 mm
Hasil
Uji
60,0 kV
2
60 kV/2.5 mm
47,7 kV
3
60 kV/2.5 mm
57,9 kV
4
60 kV/2.5 mm
46,3 kV
5
60 kV/2.5 mm
60,0 kV
Rata-rata
SPLN
49/1982
30 kV/2.5
mm
disimpulkan bahwa minyak isolasi trafo masih
layak digunakan karena masih dalam batas yang
diijinkan menurut standar pengujian SPLN No.
49 Tahun 1982. Tidak ada tegangan tembus
minyak isolasi yang berada dibawah 30 kV/2,5
mm dan memiliki rata-rata tegangan tembus
sebesar 54,3 kV/2,5 mm.
b. Pengukuran Tahanan Isolasi Belitan
Pengukuran tahanan isolasi belitan
trafo ialah proses pengukuran dengan suatu
alat ukur Insulation Tester (megger) 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).
Pada dasarnya pengukuran tahanan
isolasi belitan trafo adalah untuk mengetahui
besar (nilai) kebocoran arus (leakage
current) yang terjadi pada isolasi belitan atau
kumparan primer, sekunder atau tertier.
Kebocoran arus yang menembus isolasi
peralatan listrik memang tidak dapat
dihindari. Oleh karena itu, salah satu cara
meyakinkan bahwa trafo cukup aman untuk
diberi tegangan adalah dengan mengukur
tahanan isolasinya. Kebocoran arus yang
memenuhi ketentuan yang ditetapkan akan
memberikan jaminan bagi trafo itu sendiri
sehingga terhindar dari kegagalan isolasi.
54,3 kV
Standar Pengujian SPLN No 49 Tahun 1982
Tegangan Tembus
0 - 70 kV
: > 30 kV/2,5 mm
70 – 170 kV
: > 40 kV/2,5 mm
>170 kV
: > 50 kV/2,5 mm
Gambar 3.2 Alat ukur tahanan isolasi
Polaritas indeks
Minyak trafo tersebut dirancang untuk
tahan terhadap tegangan tembus maksimal pada
60kV dengan jarak 2,5mm, maka dari itu
standart minyak trafonya 60kV/2,5mm.
Dari data hasil pengujian/pengukuran
tegangan tembus minyak diatas maka dapat
Kerja Praktek PT.Petrokimia Gresik
Keterangan :
R1 = Nilai tahanan isolasi pengukuran menit
pertama,
R10 = Nilai tahanan isolasi pengukuran pada
menit kesepuluh
4
Tabel 3.2 Data hasil pengukuran tahanan isolasi
POLARITAS INDEX
Primer - Ground
Secunder - Ground
Primer - Secunder
1,42%
2, 625 %
3,67%
Menurut standar VDE (catalouge 228/4)
minimum besarnya tahanan isolasi kumparan
trafo, pada suhu operasi dihitung “ 1 kilo
Volt = 1 MΩ (Mega Ohm) “
Tabel 3.3 Nilai Index polarisasi
Kondisi
Berbahaya
Jelek
Indek polarisasi
< 1,0
1,0 - 1,1
Dipertanyakan
1,1 - 1,25
Baik
1,25 - 2,0
Sangat Baik
Di atas 2.0
Dari data hasil pengujian/pengukuran
di atas dapat disimpulkan bahwa tahanan
isolasi belitan trafo cukup aman dan
kebocoran arus masih memenuhi ketentuan
sehingga trafo aman untuk diberi tegangan
dan terhindar dari kegagalan isolasi. Hal ini
disebabkan karena nilai index polarisasi (IP)
dari tahanan isolasi belitan trafo masih dalam
batas kondisi baik yaitu di atas 1,25.
c. Pengukuran Tahanan Isolasi atau megger.
Pengujian tahanan isolasi ini
dilakukan
untuk
mendeteksi
adanya
kelemahan isolasi tahanan. Tahanan isolasi
antara penghantar tembaga dengan tanah atau
ground pada sebuah mesin listrik diukur
dengan menggunakan alat ukur High Voltage
Tester atau Insulation Resistance Meter,
dimana tegangan DC diinputkan ketitik
pengukuran yang nilainya tergantung dari
tegangan operasi mesin listrik tersebut.
Tegangan yang diinputkan pada titik
pengukuran tersebut akan menghasilkan arus
bocor yang mengalir melewati isolasi belitan,
sehingga besarnya arus yang ditimbulkan
menjadi hasil pembacaan pada alat Insulation
Test (Megger) yang setelah dikonversi akan
ditampilkan dalam nilai tahanan (resistance)
Kerja Praktek PT.Petrokimia Gresik
dengan satuan Mega Ohm. Tegangan DC
yang diinputkan untuk peralatan Low
Voltage adalah sebesar 100 – 600 V dan
untuk medium voltage antara 1000 – 5000 V.
Nilai tegangan minimum pengujian yang
banyak digunakan dan diterima dikalangan
praktisi adalah satu kilovolt sebanding
dengan satu megaohm terhadap peralatan
listrik yang digunakan pada industri-industri
(untuk lilitan stator), dan satu megaohm
untuk lilitan rotor setelah dikenai tegangan
500 volt dc selama 1 menit.
Untuk peralatan listrik tegangan
rendah (Low Voltage), nilai tahanan isolasi
(Insulation Resistance) normal antara phasa
ke tanah harus lebih besar dari satu Mega
Ohm. Jika didapati hasil pengukuran lebih
rendah dari satu Mega Ohm, maka isolasi
belitan peralatan tersebut perlu diperiksa,
dikeringkan, dibersihkan, dan bila hasil
pembacaan masih menunjukan nilai yang
rendah, maka perlu dilakukan refurbish.
Tabel 3.4 Tahanan Isolasi/Megger
MEGGER
Primer - Ground
5000 M
Sekunder - Ground
5000 M
Primer - Sekunder
5000 M
Berdasarkan
standar:ANSI/IEEE
Std. 43-1974 : IEEE, nilai Rm minimum
pada 40C untuk keseluruhan belitan dalam
M adalah:
Rm = kV + 1
Atau per fasa Rm,
Rm = 3(kV + 1)
Keterangan:
kV : rating tegngan antar terminal dari
mesin dalam kV rms.
Dengan standart tersebut, maka
untuk transformator 20 kV memiliki nilai Rm
= 21 M (total) atau 63 M (per fasa).
Kondisi isolasi yang baik biasanya
mempunyai tahanan isolasi antara 10 –100
kali harga minimum atau bahkan lebih besar.
Kisaran tahanan isolasi yang baik menurut
IEEE antara 210 M – 2100 M. Dengan
demikian maka angka tahanan isolasi masih
5
masuk dalam kategori sangat baik karena
berada jauh diatas 100 kali lipat standart
yang ada.
VI.PENUTUP
4.1 Kesimpulan
1. Pemeliharaan peralatan adalah proses
kegiatan yang dilakukan terhadap
peralatan instalasi Tenaga Listrik
sehingga didalam operasinya setiap
peralatan dapat memenuhi fungsi yang
dikehendaki secara terus menerus sesuai
karakteristiknya
2. Pemeliharaan
transformator
daya
dilakukan untuk menjaga efektivitas dan
daya tahan peralatan sistem tenaga
listrik, khusunya transformator daya
agar dapat bekerja sebagaimana
mestinya
sehingga
kontinuitas
penyaluran tetap terjaga dengan baik.
3. Jenis pemeliharaan terencana dibedakan
menjadi
3,
yaitu
pemeliharaan
preventive, pemeliharaan prediktif dan
pemeliharaan improvement.
4. Minyak isolasi trafo masih layak
digunakan karena masih dalam batas
yang diijinkan
pengujian tegangan
tembus minyak isolasi yang berada
diatas 40 kV/2,5mm
5. Nilai index polaritas dari tahanan isolasi
belitan trafo masih dalam batas kondisi
baik yaitu diatas 1,25.
6. Nilai
tahanan
isolasi
dengan
menggunakan megger memiliki nilai
diatas 100 kali lipat standart IEEE yaitu
5000 M yang berarti trafo tersebut
dalam kategori sangat baik.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Agus Cahyono, Tri, 2008, LASO (Less
Attended Substation Operation), PT
PLN (Persero) Penyaluran dan Pusat
Pengatur Beban Jawa Bali Region Jawa
Tengah danDIY.
[2]Team O & M Transmisi dan Gardu
Induk PLN Pembangkitan Jawa Barat
dan Jakarta Raya, 1981, Operasi dan
Memelihara
Peralatan,
PLN
Pembangkitan Jawa Barat Dan Jakarta
Raya.
[3] Tim Pelatihan Operator Gardu Induk,
2002, Pengantar Teknik Tenaga Listrik,
PT PLN (Persero).
[4] Tim Program Pendidikan Diploma Satu
(D1) Bidang Operasi dan Pemeliharaan
Gardu Induk, 2008, Pemeliharaan
Peralatan GI /GITET , PT PLN
(Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan.
[5] Fahnani, Gunara Fery, 2008, ANALISIS
PENGUKURAN DAN PEMELIHARAAN
RANSFORMATOR DAYA PADA GARDU
INDUK 150 kV SRONDOL, Teknik
Elektro
Universitas
Diponegoro,
Semarang.
4.2 Saran
1. Sebaiknya pemeliharaan transformator
dilakukan secara berkala sesuai dengan
buku panduan dari pabrik sehingga
transformator dapat beroperasi secara
terus - menerus sesuai karakteristiknya
2. Jika terjadi ketidaknormalan dari suatu
hasil pemeliharaan transformator maka
perlu dilakukan investigasi lebih lanjut
secepatnya agar tidak terjadi gangguan
pada saat beroperasi.
Kerja Praktek PT.Petrokimia Gresik
6
BIODATA
Joko Susilo
21060110110041
Dilahirkan di klaten, jawa
tengah pada tanggal 3 juli
1992. Riwayat pendidikan :
SDN 06 pagi Lap.merah
jakrta, SMPN 142 Jakarta,
SMA HangTuah 1 Jakarta.
Tahun 2010 melanjutkan
studi di Jurusan Teknik Elektro Universitas
Diponegoro Semarang, Konsentrasi Ketenagaan
dan sampai saat ini masih menempuh
pendidikan Strata-1 (S-1).
Mengetahui,
Dosen Pembimbing
Abdul Syakur, ST. MT.
NIP. 197204221999031004
Kerja Praktek PT.Petrokimia Gresik
7