Uploaded by User105932

MAKALAH KELOMPOK 8

advertisement
MAKALAH
RELAI BUCHHOLZ SEBAGAI PENGAMAN TRANSFORMATOR
Disusun oleh :
1. Tryvena Valentine Todingan
201711144
2. Debi Haningsih
201711245
3. Muhammad Aji Satrio Wiyogo
201711267
4. Femi Grecia L. Tobing
201711329
5. Asdasdsa
201711267
Dosen Pengampu :
Ir. Ibnu Hajar, S.T., M.sc
INSTITUT TEKNOLOGI PLN
JAKARTA
2020
KATA PENGANTAR
Segala Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala
rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah dengan judul “Relai Bucholz sebagai
pengaman Transmformator” guna memenuhi tugas mata kuliah proteksi program studi Elektro pada
Fakultas Teknik Elektro Institut Teknologi PLN. Dalam penulisan dan penyusunan makalah ini kami
turut mengucapkan terimakasih kepada bapak Ir. Ibnu Hajar, S.T., M.Sc selaku dosen yang memberikan
kami pembelajaran matakuliah Proteksi Sistem Tenaga Listrik.
Dalam penulisan makalah ini kami sadar masih terdapat banyak kekurangan, maka dari itu besar
harapan kami untuk pembaca dapat memberikan saran dan kritik yang membangun guna menjadikan
makalah ini lebih baik lagi. Akhir kata, kami berharap agar makalah ini dapat bermanfaat bagi penulis
maupun pihak yang memerlukan.
Jakarta, 20 Desember 2020
Penulis
i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................................................................. I
DAFTAR ISI .......................................................................................................................................... II
BAB I PENDAHULUAN........................................................................................................................1
1.1 LATAR BELAKANG...................................................................................................................1
1.2 RUMUSAN MASALAH ..............................................................................................................1
1.3 BATASAN MASALAH ...............................................................................................................2
1.4 TUJUAN PEMBAHASAN ...........................................................................................................2
BAB II PEMBAHASAN .........................................................................................................................3
2.1 TRANSFORMATOR ...................................................................................................................3
2.1.1 DEFINISI TRANSFORMATOR ..........................................................................................3
2.1.2 Prinsip kerja Transformator ..................................................................................................3
2.1.3 Macam-macam gangguan pada trafo ....................................................................................4
2.2 PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK ...................................................................................5
2.2.1 PENGERTIAN SISTEM PROTEKSI .................................................................................5
2.2.2 FUNGSI DAN PERANAN RELAY PROTEKSI ................................................................6
2.3 RELAY BUCHHOLZ .........................................................................................................................6
2.3.1 Pengertian Relay Buchoolz ...................................................................................................6
2.3.2 Konstruksi Relay Bucholz ....................................................................................................7
2.3.3 Prinsip Kerja Relay Bucholz .................................................................................................8
2.3.4 Keuntungan dan Kerugian Relay Buchholz ..........................................................................9
BAB III KESIMPULAN .......................................................................................................................10
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................................11
ii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG
Transformator adalah suatu peralatan listrik yang digunakan untuk mentransformasikan daya
atau energi listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya, melalui suatu
gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Transformator digunakan
secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator
dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap –
tiap keperluan sehingga transformator merupakan suatu komponen yang sangat penting dalam
penyaluran tenaga listrik dari gardu distribusi ke konsumen. Kerusakan pada transformator
menyebabkan kelangsungan pelayanan terhadap konsumen akan terganggu, tidak terjualnya
energi listrik kepada konsumen dan mahalnya harga transformator menjadikan komponen ini
sangat perlu perhatian khusus.
Proteksi pada transformator sangatlah dibutuhkan. Dengan proteksi yang bagus, maka
transformator tidak akan rusak ketika ada sebuah gangguan yang bersifat sementara. Salah satu
peralatan proteksi yang dibutuhkan pada transformator ialah Relay Bucholz, perangkat keamanan
yang biasanya digunakan pada Transformator yang diserap oli besar. Ini adalah jenis Relay
keamanan yang diaktifkan minyak dan gas. Tujuan Relay Bucholz adalah untuk memberikan
perlindungan kepada transformator dari berbagai kesalahan yang terjadi pada transformator seperti
Hubungan pendek (konsleting), antar belokan, inti, baru mulai, dll. Relay ini akan merasakan
kesalahan ini dan menutup rangkaian alarm.
Relai Bucholz ini menyimpan beberapa transformator yang diisi minyak, dan digunakan
sebagai alat pelindung untuk kegagalan die-electric di transformator seperti kebocoran arus,
pembuangan pecahan, hot spot dan arcing adalah fenomena yang mengantarkan ke isolasi
degradasi minyak bertindak dengan menghasilkan aliran berbahaya gas di tangki trafo. Ketika
trafo dekat, maka ia memiliki dampak ekonomi yang besar pada operasi jaringan catu daya.
Dengan demikian, itu adalah tujuan untuk memastikan pengukuran yang tepat dari kondisi trafo.
Pembuatan karya tulis ini juga berdasarkan tugas mata kuliah konsentrasi yaitu sistem proteksi.
1.2
RUMUSAN MASALAH
Rumusan masalah yang akan dikaji adalah sebagai berikut :
1. Apa itu transformator ?
2. Gangguan seperti apa yang dapat terjadi pada transformator ?
3. Apa itu relai bucholtz ?
1
4. Bagaimana relai bucholtz dapat memproteksi transformator ?
5. Apa saja keunggulan dan kekurangan relai bucholz ?
1.3
BATASAN MASALAH
Batasan maslah yang dibuat dalam makalah ini ialah penerapan sistem proteksi dari relai
bucholz pada peralatan transformator.
1.4
TUJUAN PEMBAHASAN
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut :
1. Memahami apa itu transformator
2. Memberikan pemahaman dan kompetensi yang lebih dalam mengenai proteksi, terutama relai
bucholz pada transformator.
3. Mengetahui keunggulan dan kerugian relai bucholz.
4. Sebagai sumber referensi oleh para pembaca dan sebagai dasar pemikiran untuk
dikembangkan atau untuk dilengkapi.
5. Sebagai pemenuhan tugas dari mata kuliah sistem proteksi tenaga listrik
2
BAB 2
PEMBAHASAN
2.1
Transformator
2.1.1 Definisi Transformator
Transformator merupakan peralatan listrik yang berfungsi untuk menyalurkan
daya/tenaga dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya. Transformator
menggunakan prinsip hukum induksi faraday dan hukum lorentz dalam menyalurkan daya,
dimana arus bolak balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan
berubah menjadi magnet. Transformer atau trafo merupakan suatu peralatan yang dapat
mengubah tenaga listrik dari suatu level tegangan ke level tegangan lainnya. Trafo biasanya
terdiri atas dua bagian inti besi atau lebih yang dibungkus oleh belitan - belitan kawat
tembaga.
Gambar 2.1 Transformator
2.1.2 Prinsip kerja Transformator
Prinsip pengubahan level tegangan dilakukan dengan memanfaatkan banyaknya jumlah
belitan pada inti trafo. Bila salah satu kumpulan belitan, biasanya disebut belitan primer
(N1), diberikan suatu tegangan yang berubah-ubah, maka akan menghasilkan mutual flux
yang berubah-ubah dengan besar amplitude yang tergantung pada tegangan, frekuensi
tegangan, dan jumlah lilitan kawat tembaga di belitan primer. Mutual flux yang terjadi akan
terhubung dengan belitan lain yang disebut sisi sekunder (N2) dan akan menginduksi suatu
tegangan yang berubah-ubah di dalamnya dengan nilai tegangan yang bergantung pada
jumlah lilitan pada belitan sekunder. Dengan mengatur perbandingan jumlah lilitan antara
sisi primer dan sekunder, maka akan dapat ditentukan rasio tegangan ataupun sering disebut
rasio trafo. Berdasarkan frekuensi transformator dapat dikelompokan menjadi:
1. frekuensi daya 50-60 c/s
2. frekuensi pendengaran 50 c/s-20 kc/s
3. frekuensi radio diatas 30 kc/s
3
Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dapat dikelompokan sebagai
berikut:
1. Transformator daya
2. Transformator distribusi
3. Transformator pengukuran
Gabmar 2.2 Macam macam transformator
2.1.3 Macam-macam gangguan pada trafo
Pada dasarnya, gangguan pada trafo dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :
1. Internal faults (gangguan internal)
2. External faults (gangguan eksternal)
Gangguan Internal Trafo (Internal Faults)
Trafo memiliki sifat statis. Oleh karenanya, sebenarnya trafo termasuk peralatan pada
sistem tenaga listrik yang reliable (berkeandalan tinggi). Namun, tetap saja, ada
kemungkinan kegagalan ataupun gangguan terjadi diakibatkan oleh internal faults. Kondisi
gangguan internal ini bisa terjadi karena, saat bekerja, trafo mendapatkan tekanan dari
sumber-sumber eksternal.
Yang termasuk internal faults pada trafo adalah :
1. Kegagalan pada isolasi belitan, laminasi, atau baut inti -> Kualitas yang menurun
(biasanya terjadi kerapuhan) akibat usia atau overload.
• Kegagalan pada isolasi belitan dapat mengakibatkan gangguan bumi (earth-faults)
• Peluang terjadinya gangguan antar fasa sangat kecil
• Kegagalan pada laminasi atau isolasi baut inti menyebabkan peningkatan eddy current,
yang mengakibatkan panas berlebih pada inti.
2. Penurunan kualitas minyak yang bisa disebabkan oleh kualitas minyak yang buruk,
penetrasi kelembaban, dekomposisi karena terlalu panas, atau pembentukan endapan oleh
oksidasi sebagai akibat dari sambungan yang buruk.
3. Berkurangnya / habisnya minyak karena kebocoran.
4. Ketidakmampuan menahan stress (tekanan) gangguan.
4
• Hal ini dapat terjadi karena desain yang buruk, atau
• Arus yang sangat besar berulang-ulang menyebabkan tekanan mekanis yang parah,
mengakibatkan bungkusan (packing) dan wedges menjadi longgar dan akhirnya
terguncang.
5. Gangguan pada tap-changer.
6. Gangguan pada sistem pendinginan.
Gangguan Eksternal Trafo (External Faults)
Beberapa kondisi eksternal yang bisa menyebabkan gangguan pada trafo antara lain :
1. Gangguan hubung singkat pada sistem.
Arus sangat tinggi yang disebabkan oleh hubung singkat yang terjadi pada sistem
mengakibatkan mechanical stress yang tinggi pada belitan trafo dan isolasi.
2. Overload
Overload dapat mengakibatkan overheating dan juga menimbulkan mechanical stress
dalam belitan trafo dan isolasi.
3. Gangguan Surja Hubung (Switching surges)
Besarnya tegangan surja hubung bisa sampai dengan berkali-kali lipat dari tegangan
nominal sistem. Hal ini mengakibatkan stress pada ujung akhir belitan.
4. Petir
Gangguan ini hanya mungkin terjadi pada trafo yang tersembung pada saluran listrik
overhead. Solusi untuk mengatasi gangguan petir adalah dengan menggunakan arrester
ataupun spark gaps.
2.2
Proteksi Sistem Tenaga Listrik
2.2.1 Pengertian Sistem Proteksi
Proteksi merupakan suatu sistem kelistrikan yang memiliki fungsi sebagai pengisolasi,
pemisah dan pemutus jika terdapat suatu gangguan dari suatu keadaan abnormal. Sistem
proteksi juga biasa disebut sebagai sistem pengaman, pengaman dapat dibagi menjadi 2
bagian yaitu:
1. Pengaman Utama
Merupakan pengaman yang sangat berperan penting dalam menjaga instrumen yang akan
dilindungi, dan dia merupakan sistem proteksi utama, maka cara kerja sistem pengaman
utama harus cepat sehingga apabila terjadi suatu gangguan dalam sistem, komponen yang
mendapat gangguan cepat diputus dan tidak mengalami kerusakan secara luas.
2. Pengaman Cadangan
Adalah pengaman yang di siapkan setelah pengaman utama, pengaman ini bekerja apabila
5
terjadi kegagalan dalam sistem pengaman utama, pengaman cadangan juga dapat dibagi
menjadi 2 lagi yaitu:
1. Local back up (pengaman cadangan terletak di satu lokasi yang sama dengan
pengaman utama).
2. Remote back up (pengaman cadangan terletak di tempat yang berbeda dari pengaman
utama)
Sistem Proteksi pada suatu jaringan kelistrikan sangat berperan penting, terkhusus ketika
terjadinya keadaan abnormal yang mendadak pada sistem jaringan, gangguan pada jaringan
sistem kelistrikan dapat terjadi di pembangkit, baik itu pada jaringan transmisi maupun
jaringan distribusi. Saat gangguaan itu terjadi, maka peran sistem proteksi harus dapat
mengidentifikasi gangguan tersebut dan menjadi pemutus bagian yang mendapat gangguan
dengan secepat mungkin. Relay proteksi akan bekerja secara otomatis dengan memerintah
atau memberikan sinyal kepada CB untuk memisahkan peralatan dari gangguan sebelum
terjadi.
2.2.2 Fungsi dan Peranan Relay Proteksi
Relay proteksi memiliki beberapa peranan penting diantaranya :
1. Memberikan sinyal alarm atau melepaskan pemutus tenaga (circuit breaker) dengan
tujuan mengisolir gangguan atau kondisi tidak normal seperti adanya : beban lebih,
tegangan lebih, kenaikan suhu, hubung singkat dan lain-lain.
2. Melepaskan atau mentripkan peraIatan yang tidak normal atau terganggu secara cepat
dengan tujuan mengurangi kerusakan yang lebih berat.
3. Melokalisir kemungkinan dampak atau akibat gangguan dengan peralatan yang terganggu
dapat menyebabkan gangguan pada peralatan lain yang berada pada sistem guna menjaga
stabilitas sistem.
2.3
Relay Buchholz
2.3.1 Pengertian Relay Buchoolz
Relay Buchholz pertama kali diimplementasikan pada tahun 1921 oleh "Max Buchholz.
Relai ini adalah perangkat keamanan yang digunakan di bidang seperti transmisi daya, serta
distribusi.
6
Gambar 2.3 Relay Buchholz
2.3.2 Konstruksi Relay Bucholz
Relay Buchholz terdiri dari dua elemen, yaitu elemen atas, dan elemen bawah. Di mana
elemen atas termasuk jenis saklar merkuri terkait dengan pelampung. Demikian pula, elemen
yang lebih rendah terdiri dari saklar merkuri meningkat pada flap jenis berengsel yang
terletak di garis lurus aliran minyak. Di sini, aliran minyak dari transformator ke konservator
yang ada di dalam kontak dengan float lainnya.
Gambar 2.4 Konstruksi Relay Buchholz
Relay Buchholz akan mendeteksi :
1. Gas yang akan dihasilkan dalam transformator
2. Lonjakan surja minyak dari tangki ke konservator
3. Hilangnya minyak dari konservator (level minyak sangat rendah)
4. Gangguan yang terjadi pada trafo akan menghasilkan gas seperti karbon
moniksida,hidrogen, dan berbagai macam gas hidrokarbon
7
5. Diantara tangki dan trafo dipasangkan relai buchholz yang akan meyerap gas produksi
akibat kerusakan minyak.
2.3.3 Prinsip Kerja Relay Bucholz
Gambar 2.5 Rangkaian Relay Buchholz
Relai bucholz dipasang pada pipa dari maintank ke konservator ataupun dari OLTC ke
konservator tergantung design trafonya apakah dikedua pipa tersebut dipasang relai bucholz.
Relai bucholz berfungsi untuk mendeteksi dan mengamankan gangguan di dalam
transformator yang menimbulkan gas. Selama transformator beroperasi normal, relai akan
terisi penuh dengan minyak. Pelampung akan berada pada posisi awal. Bila terjadi gangguan
yang kecil didalam tangki transformator, misalnya hubung singkat dalam kumparan, maka
akan menimbulkan gas. Setiap kali kesalahan kecil terjadi dalam perangkat listrik, panas
dibuat oleh arus gangguan. Panas yang dihasilkan menyebabkan dekomposisi minyak
perangkat listrik dan gelembung gas dibuat. Gelembung-gelembung gas ini bergerak ke arah
atas dan dikumpulkan dalam relai Buchholz. Gas yang terbentuk akan berkumpul dalam relai
pada saat perjalanan menuju tangki konservator, oleh karena itu pemindahan serupa dengan
jumlah gas yang dikumpulkan. Dislokasi minyak akan menyebabkan level minyak dalam
relai turun dan akan mengerjakan kontak alarm (kontak pelampung atas). Bila level minyak
transformator turun secara perlahan-lahan akibat dari suatu kebocoran, maka pelampung atas
akan memberikan sinyal alarm dan mengerjakan kontak alarm (kontak pelampung atas). Dan
bila penurunan minyak tersebut terus berlanjut, maka pelampung bawah akan memberikan
sinyal trip. Bila terjadi busur api yang besar, kerusakan minyak akan terjadi dengan cepat
dan timbul surja tekanan pada minyak yang bergerak melalui pipa menuju ke relai Bucholz.
8
2.3.4 Keunggulan dan Kerugian Relay Buchholz
Berikut ini adalah keunggulan dari Relay Buchholz :
1. Relay ini menentukan kesalahan antar belokan yang terjadi karena pemanasan inti dan
membantu dalam pencegahan kesalahan yang ketat.
2. Lingkungan dan kerasnya patahan akan menentukan tanpa memisahkan terpisah dari
transformator dengan memeriksa sampel udara.
Berikut ini adalah kelemahan dari relay Buchholz :
1. Relay semacam ini berlaku untuk transformator yang diserap oli.
2. Relai ini hanya dapat dideteksi ketika level minyak di bawah.
3. Relai ini tidak menjaga kabel penghubung. Jadi keamanan terpisah diperlukan untuk
kabel.
4. Relay ini memiliki waktu respon yang tinggi.
5. Waktu operasi paling sedikit dari relay Buchholz adalah 0,1 detik.
9
BAB 3
KESIMPULAN
10
DAFTAR PUSTAKA
1. Cahyani , Lisa Nur (2018) Simulasi Over Current Relay Menggunakan Karakteristik Standard
Inverse Sebagai Proteksi Bay Transformator Pada Gardu Induk 150 Kv Dengan Konfigurasi
Double Busbar Berbasis Arduino Mega 2560. Undergraduate Thesis, Universitas Diponegoro
2. Tobing, Parulian Lumban (2019) Studi Analisa Sistem Proteksi Trafo 150kv Daya 60 Mva
Menggunakan Rele Diferensial Pada Gardu Induk Tebing Tinggi, Undergraduate Thesis,
Universitas Hkbp Nommensen
3. https://www.electrical4u.com/what-is-transformer-definition-working-principle-oftransformer/
4. https://theengineeringmindset.com/how-transformers-work/
5. https://www.electrical4u.com/external-and-internal-faults-in-transformer/
6. https://www.edukasikini.com/2018/10/relay-buchholz-di-transformers-prinsip.html
7.
11
Download