Makalah Seminar Kerja Praktek ONLINE PREVENTIVE MAINTENANCE TRANSFORMATOR TENAGA PADA PLTGU TAMBAK LOROK BLOK I 1 Amalia Saraswati1., Karnoto, ST. MT.2 Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jln. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia email : [email protected] 2 Abstrak Transformator tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya. Transformator tenaga ini biasanya digunakan untuk mengubah energi dari pembangkit atau generator ke saluran transmisi, dari saluran transmisi ke gardu distribusi. Transformator tenaga ini sangat penting peranannya dalam penyaluran tenaga listrik. Untuk itu transformator tenaga ini memerlukan perhatian yang khusus agar transformator selalu bekerja dengan baik dan sesuai dengan karakteristik kinerjanya. Pada dasarnya, transformator tenaga ini mempunyai keandalan kerja yang tinggi dan umur kerja yang panjang bila dirawat secara teratur. Untuk menjaga agar kinerja transformator tenaga tetap andal, diperlukan adanya sebuah pemeliharaan rutin. Pemeliharaan rutin ini dapat mendeteksi kerusakan atau kegagalan yang akan terjadi pada transformator secara dini, sehingga dapat dilakukan pencegahan kerusakan transformator tersebut secara dini. Pemeliharaan preventif ini dapat dilakukan selama transformator beroperasi maupun saat transformator sedang dilakukan overhaul. Kata Kunci : Transformator tenaga, Pemeliharaan preventif. waktu kerja yang tinggi bila dilakukan pemeliharaan secara teratur. Apabila terjadi kegagalan atau kerusakan pada salah satu komponen pembangkit tersebut, maka akan memakan biaya yang tinggi dan waktu yang lama untuk memperbaikinya. I. 1.1 PENDAHULUAN Latar Belakang PT. Indonesia Power UBP Semarang adalah salah satu perusahaan yang bergerak dalam bidang pembangkitan energi listrik yaitu Unit PLTU dan PLTGU Tambak Lorok. Dalam perkembangannya PT. Indonesia Power UBP Semarang terus melakukan upaya untuk membangun lingkungan kerja yang sehat dan aman demi kelancaran proses produksi yang secara tidak langsung dapat menjaga kontinuitas pembangkitan energi listrik. Pada PLTGU Tambak Lorok terdapat tiga komponen utama dalam pembangkitan energi listrik, yaitu turbin, generator, dan transformator atau trafo. Untuk menjaga keandalan kinerja dari komponen pembangkit tersebut diperlukan adanya kegiatan pemeliharaan peralatan yang dapat dilakukan secara rutin maupun berkala. Komponen pembangkit tersebut mempunyai keandalan kerja dan 1.2 Tujuan Pelaksanaan Adapun tujuan dari Kerja Praktek ini adalah meliputi beberapa hal diantaranya : Mengetahui proses produksi tenaga listrik pada PLTGU Tambak Lorok Blok I. Mengetahui konstruksi dan bagianbagian transformator tenaga secara umum. Mengetahui pemeliharaan rutin transformator tenaga yang dilakukan pada perusahaan. 1.3 Pembatasan Masalah Pada laporan kerja praktek ini permasalahan hanya dibatasi pada hal-hal 1 yang bersifat umum mengenai transformator tenaga dan pemeliharaan transformator tenaga pada PLTGU Tambak Lorok. dari generator turbin uap dikirim ke Trafo Utama 11,5/150 kV (19), yang seterusnya dialirkan melalui tiang transmisi di Switch Yard (21) dan kemudian dikirim ke Gardu Induk melalui Transmisi Tegangan Tinggi dan Tegangan Ekstra Tinggi (22). Skema dari proses PLTGU ditunjukkan Gambar 3.2. II. Proses Produksi Tenaga Listrik pada PLTGU Tambak Lorok 1. Proses PLTG Bahan bakar berupa solar/HSD (HighSpeedDiesel) dialirkan dari Kapal/tongkang (1) ke dalam rumah pompa BBM HSD (2) kemudian dipompa lagi dengan Pompa Bahan Bakar (3) dimasukkan dalam Ruang Bakar/Combustion Chamber (7) untuk menghasilkan energi panas/thermal sebagai Penggerak/Pemutar Gas Turbine (8). Sebagai pemutar awal saat turbin belum menghasilkan tenaga, digunakan Motor Listrik/Diesel (4) yang berfungsi memutar Compresor (6) sebagai penghisap udara luar, dengan terlebih dulu melalui AirFilter (5), untuk sebagian kecil pembakaran dan sebagian besar sebagai pendingin turbin. Perputaran poros Generator (10) menghasilkan energi listrik yang tegangannya masih rendah. 2. Proses PLTGU/Combined Cycle Gas bekas yang keluar dari turbin gas dimanfaatkan lagi setelah terlebih dahulu diatur oleh Selector Valve (9) untuk dimasukkan ke dalam Boiler/HRSG (Heat Recovery Steam Generator) (11) yang memiliki Drum (12). Uap yang dihasilkan dipakai untuk memutar Turbin uap (13) agar menghasilkan tenaga listrik pada Generator (14). Uap bekas dari turbin tadi diembunkan lagi di Condensor (15) kemudian Air Condensate dipompa oleh Condensate Pump (16), selanjutnya dimasukkan lagi ke dalam Deaerator (17) dan oleh Feed Water Pump (18) dipompa lagi ke dalam drum untuk kembali diuapkan. 3. Proses Penyaluran Tenaga Listrik Tenaga listrik yang dihasilkan dari generator turbin gas dikirim ke Trafo Utama 11,5/150 kV (20) dan tenaga listrik Gambar 1. Proses PLTGU III. 3.1 Transformator Tenaga Tinjauan Umum Transformator Tenaga Transformator tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya. Transformator tenaga ini biasanya digunakan untuk mengubah energi dari pembangkit atau generator ke saluran transmisi, dari saluran transmisi ke gardu distribusi. Pada PLTGU Tambak Lorok Blok I ini memiliki dua jenis transformator, yaitu : 1. UAT (Unit Auxiliary Transformer) UAT adalah transformator penurun tegangan dari tegangan 11,8 kV yang dihasilkan oleh generator menjadi 4 kV. UAT merupakan trafo utama yang digunakan untuk pemakaian sendiri. 2. SST (Sub Station Transformer) SST adalah trafo penaik tegangan dari tegangan 11,8 kV yang dihasilkan generator menjadi 150 kV yang akan masuk pada sistem saluran transmisi 150 kV. 2 pada kumparan tersebut timbul fluksi yang menginduksikan tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada kumparan ini. Jadi kumparan sebagai alat transformasi tegangan dan arus. Gambar 2. Transformator tenaga 3.2 Bagian-Bagian Transformator Tenaga Transformator terdiri dari bagianbagian : a. Bagian utama 1. Inti transformator 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 Eddy Current. Gambar 4. Belitan transformator 3. Minyak transformator Minyak transformator merupakan media isolasi pada transformator. Selain sebagai media isolasi transformator, minyak trafo ini berfungsi sebagai pendingin yaitu mengambil panas yang ditimbulkan sewaktu trafo berbeban lalu melepaskannya. Dan juga minyak trafo berfungsi untuk melindungi komponenkomponen di dalam trafo terhadap korosi dan oksidasi. Selain itu, minyak trafo juga dapat dijadikan media pendeteksi gangguan yang terjadi pada transformator. 4. Bushing Hubungan antara kumparan transformator ke jaringan luar melalui sebuah busing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki transformator. Gambar 3. Inti transformator yang terbuat dari besi lempengan 2. Belitan transformator Umumnya pada transformator terdapat kumparan primer dan sekunder. Bila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka 3 pada saat transformator tidak berbeban disebut Off Load Tap-Changer dan hanya dapat dioperasikan secara manual. Sedangkan tap changer yang dapat dioperasikan pada saat transformator berbeban disebut On Load TapChanger dan dapat dioperasikan secara manual maupun otomatis. 2. Breather/alat pernafasan transformator Alat pernafasan pada transformator ini berupa silica gel yang berguna untuk menyerap kelembapan udara karena kenaikan temperatur minyak. Gambar 5. Bushing transformator 5. Tangki dan konservator Pada umumnya bagian-bagian dari transformator yang terendam minyak transformator berada (ditempatkan) dalam tangki. Tangki trafo harus cukup kuat untuk bertahan terhadap tekanan gas dan gaya elektromagnetik yang dapat terjadi pada saat terjadi kegagalan atau gangguan. Untuk menampung pemuaian minyak transformator, tangki dilengkapi dengan konservator. konservator Gambar 7. Alat pernafasan trafo (silica gel) 3. Indikator-indikator Untuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka diperlukan adanya indikator pada transformator sebagai berikut : a. Indikator level minyak b. Indikator temperatur minyak c. Indikator temperatur belitan d. Dial type oil gauge Gambar 6. Konservator transformator b. Peralatan Bantu 1. Tap-changer Peralatan ini digunakan untuk mengubah rasio transformator dengan tujuan untuk mendapatkan tegangan sekunder yang lebih baik (sesuai dengan yang diinginkan) dari tegangan jaringan/primer yang berubah-ubah. Tap changer yang hanya dapat dioperasikan 4. Pendingin Pada inti besi dan kumparankumparan akan timbul panas akibat rugirugi besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi (di dalam transformator). Maka untuk mengurangi kenaikan suhu 4 transformator yang berlebihan maka perlu dilengkapi dengan alat/ sistem pendingin untuk menyalurkan panas keluar transformator. Media yang dipakai pada sistem pendingin dapat berupa: a. Udara/gas b. Minyak c. Air d. Dan lain sebagainya. Sedangkan pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara: a. Alamiah (natural) b. Tekanan/paksaan. Pada cara alamiah (natural), pengaliran media sebagai akibat adanya perbedaan suhu media dan untuk mempercepat perpindahan panas dari media tersebut ke udara luar diperlukan bidang perpindahan panas yang lebih luas antara media (minyak-udara/gas), dengan cara melengkapi transformator dengan sirip-sirip (Radiator). Bila diinginkan penyaluran panas yang lebih cepat lagi, cara natural/alamiah tersebut dapat dilengkapi dengan peralatan untuk mempercepat sirkulasi media pendingin dengan pompa-pompa sirkulasi minyak, udara dan air. Cara ini disebut pendingin paksa (Forced). Gambar 9. Sirip radiator c. Perlatan Proteksi Peralatan pengaman atau proteksi pada transformator digunakan untuk mendeteksi keadaan gangguan pada transformator dan mengamankan transformator pada saat terjadi gangguan selama transformator beroperasi. Berikut ini adalah peralatan pengaman transformator yang terdapat pada transformator tenaga di PLTGU Tambak Lorok Blok I : 1. Relay suhu 2. Relay bucholz 3. Relay tekanan minyak 4. Pressure relief device 5. Sudden pressure relay (Relay tekanan lebih) 6. Relay diferensial 7. Relay arus lebih 8. Lightning arrester IV. Pemeliharaan Preventif Trafo Tenaga saat Beroperasi Online preventive maintenance adalah pemeliharaan transformator saat transformator beroperasi yang dapat dilakukan secara rutin yaitu setiap hari atau setiap minggu. Pemeliharaan harian atau mingguan ini dapat mendeteksi kerusakan atau kegagalan yang akan terjadi pada transformator secara dini, sehingga dapat Gambar 8. Kipas pendingin 5 dilakukan pencegahan kerusakan transformator tersebut secara dini. Pada pemeliharaan harian/mingguan ini dapat dilakukan secara visual dengan memeriksa bagian-bagian transformator. Pemeliharaan ini dapat dilakukan dengan cara : o memeriksa alat pernafasan transformator (silica gel), bila sudah berubah warna maka harus diganti dengan yang baru o memastikan bila level minyak pada indikator minyak sesuai dengan batas yang ditentukan o memastikan bila tidak ada kebocoran minyak pada bagian yang melekat dan pada bagian yang di las yang dilakukan secara visual o memastikan bila ada gangguan abnormal o memastikan bila ada bau yang tidak enak atau abnormal o memastikan bila indikasi dari termometer sesuai dengan petunjuk dari temperatur yang semestinya dan sesuai dengan nilai pengujian kenaikan temperatur. Sedangkan bagian-bagian trafo yang dapat dilakukan pemeliharaan preventif saat transformator beroperasi yaitu : tangki transformator, radiator kipas pendingin indikator level minyak indikator temperatur minyak dan belitan bushing (secara visual dengan thermograph) sistem pernafasan transformator dan silica gel peralatan pengaman transformator (secara visual) uji karakteristik minyak trafo. dengan sesuai. Untuk pemeriksaan kecepatan putaran dapat dilakukan dengan mengukur arus beban motor penggerak kipas, apakah masih sesuai dengan arus beban nominalnya. 4.2 Indikator Level Minyak Untuk memeriksa level minyak pada tangki konservator, dapat secara langsung dilihat pada indikator level minyak. Setelah melihat level minyak, lalu melihat temperatur minyak isolasi. Setelah melihat dua variable tersebut, dapat dilihat apakah transformator dalam keadaan baik dengan melihat grafik hubungan antara level minyak dengan temperatur minyak. Grafik hubungan antara level minyak dengan temperatur minyak dapat dilihat di bawah ini. Apabila titik temu antara level dan temperatur minyak masih dalam daerah yang diarsir, artinya transformator dalam keadaan baik. Namun apabila titik temu antara level dan temperatur minyak berada di luar daerah yang diarsir, maka transformator dalam keadaan yang kurang baik. Untuk itu harus dilakukan pemeriksaan lebih lanjut. Gambar 10. Grafik hubungan level minyak dengan temperatur minyak 4.1 Kipas Pendingin Kipas pendingin pada transformator perlu diperiksa secara teratur apakah bekerja 6 4.3 Indikator Temperatur Minyak dan Belitan Indikator temperatur minyak dan belitan ini digunakan untuk mengindikasikan keadaan internal transformator. Indikator ini mengindikasikan titik terpanas pada minyak dan belitan berdasarkan tes temperatur yang dilakukan oleh pihak pembuat transformator. Pemeliharaan yang dilakukan berupa pengecekan jarum penunjuk angka temperatur. Pada indikator-indikator ini terdapat dua buah jarum penunjuk angka, yaitu satu yang berwarna silver/perak dan satu lagi berwarna merah. Jarum penunjuk yang berwarna merah menunjukkan nilai temperatur tertinggi yang pernah dicapai transformator selama beroperasi, sedangkan jarum penunjuk yang berwarna silver menunjukkan temperatur transformator. Transformator dikatakan dalam keadaan normal apabila jarum penunjuk silver masih berada di bawah jarum penunjuk berwarna merah. Jarum penunjuk pada indikator temperatur biasanya mempunyai kontak elektrik untuk memicu alarm dan memicu kipas pendingin apabila temperatur minyak dan belitan dirasakan oleh sensor suhu melebihi batas sensor suhunya. 4.4 Bushing Bushing merupakan peralatan yang memisahkan bagian konduktor transformator dengan tangki transformator. Bushing ini merupakan konduktor yang diselubungi/dilapisi oleh isolator. Pemeliharaan bushing yang dilakukan saat trafo beroperasi yaitu dengan mengecek apakah terdapat kondisi abnormal pada bushing. Kondisi abnormal pada bushing berupa keretakan dan juga loose contact pada terminal-terminalnya. Pemeriksaan terhadap kondisi abnormal bushing dengan menggunakan thermograph setiap bulan. 4.5 Sistem Pernafasan Transformator dan Silica Gel Alat pernafasan trafo yang baik adalah yang dapat menyaring uap air yang terdapat pada udara. Karena uap air ini apabila masuk ke dalam tangki trafo maka akan mencemari minyak isolasi trafo sehingga dapat menurunkan kualitas isolasi minyak trafo. Pemeliharaan peralatan pernafasan transformator ini dilakukan dengan penggantian silica gel secara teratur. Penggantian silica gel ini dilakukan apabila warna silica gel sudah berubah dari warna semula. Perubahan warna ini terjadi karena adanya uap air yang disaring oleh silica gel sehingga tidak ada udara luar yang masuk ke dalam tangki transformator. Silica gel ini dalam keadaan baru berwarna putih dan bila telah terkontaminasi akan berwarna coklat kekuningan. Sehingga untuk pengecekan bagus atau tidaknya silica gel ini dapat dilihat saja pada tangki silica gel. Bila telah berubah warna maka harus diganti dengan silica gel yang baru. Jarum penunjuk silver Jarum penunjuk merah 4.6 Peralatan Pengaman Trafo Pemeliharaan peralatan pengaman ini dilakukan secara visual dengan menggunakan thermograph. Gambar 11. Indikator temperatur 7 1. Relay suhu, relay bucholz, relay tekanan minyak, relay diferensial, relay arus lebih Pemeliharaan beberapa relay tersebut dilakukan dengan cara memeriksa seal pada tempat masuk kabel tripping dan memeriksa alarm apakah masih berfungsi dengan baik. Apabila alarm tidak berfungsi dengan baik maka harus segera diganti dengan yang baru. Periksa juga kebocoran minyak yang mungkin terdapat pada permukaan relay. 2. Pressure relief device Peralatan pengaman ini berfungsi untuk melindungi transformator terhadap hubung singkat yang terjadi pada transformator yang menyebabkan terjadinya tekanan internal yang berlebihan yang dapat merusak transformator. Pemeliharaan yang dilakukan untuk menjaga kinerja perlatan ini yaitu memeriksa apakah terdapat kebocoran minyak pada sela-sela peralatan yang seharusnya melekat. 3. Sudden pressure relay Sudden pressure relay digunakan untuk mendeteksi tekanan berlebih pada transformator pada saat terjadi kegagalan internal pada transformator. Relay ini akan mendeteksi tekanan lebih yang timbul akibat adanya busur api. Pemeliharaan peralatan ini berupa pengecekan terhadap alarm peralatan. Pengetesan alarm perlu dilakukan untuk mengetahui kondisi alarm apakah masih berfungsi dengan baik atau tidak. Sudden pressure relay akan mengabaikan perubahan tekanan yang biasa terjadi karena perubahan temperatur, surja pompa minyak, dan lain-lain. 4. Lightning arrester Lightning arrester adalah peralatan pengaman yang melindungi transformator dari tegangan berlebih akibat adanya surja tegangan yang diakibatkan oleh surja petir maupun surja hubung. Pemeliharaan yang rutin dilakukan terhadap perlatan ini adalah mengecek dan memeriksa discharge counter, yaitu penghitung surja tegangan yang terjadi. Mencatat bila ada kenaikan jumlah discharge counter dari jumlah sebelumnya. 4.7 Uji Karakteristik Minyak Trafo Untuk mengetahui kondisi dari minyak trafo maka dilakukan suatu pengujian terhadap minyak trafo. Pengujian minyak trafo ini dapat dijadikan sebagai indikasi keadaan minyak trafo, apakah masih dalam keadaan baik atau sudah tercemari oleh lingkungan luar. Pengujian minyak trafo ini dapat dilakukan secara rutin, yaitu setiap 6 bulan sekali atau tergantung dari kondisi operasi transformator tersebut. Pengujian karakteristik minyak trafo ini dilakukan oleh pihak ketiga atau independent laboratorium, bukan dari pihak pembangkit. Hasil dari pengujian karakteristik minyak trafo ini dapat dijadikan acuan untuk merencanakan tindakan operasi dan pemeliharaan selanjutnya. Sehingga untuk ke depannya diharapkan transformator dapat beroperasi dengan lebih baik. Berikut ini adalah tabel standar pengujian karakteristik minyak tafo untuk transformator tenaga dengan tegangan kerja antara 72,5 kV-170 kV (kategori B). 8 Tabel 1. Standar pengujian minyak trafo kategori transformator B Macam tes Standar / Batas yang acuan diijinkan ISO Bersih, tanpa 2049 / kontaminasi IEC 296 yang terlihat IEC 156 >40 kV/2,5mm Interfacial Tension ISO Min : 15 mN/m (IFT) 6295 Kandungan gas IEC 567 Warna minyak Tegangan Korosi belerang Oil quality index 599 instruksi pihak trafo. Sesuai dengan standar IEC 599 ISO - 2719 Kandungan air IEC 814 <= 40 mg/kg / IEC 733 Nilai netralisasi IEC 296 Endapan - - Resistivitas - Pada 20°C : 5.2 1. 2. min. 60GΩ.m Pada 90°C : min. 0,2GΩ.m IEC 247 WP 222 - Max :0,5 mg KOH/g Faktor disipasi korosi belerang Penutup Kesimpulan Berdasarkan hasil kerja praktek yang telah penulis laksanakan maka penulis dapat menyimpulkan bahwa : 1. Pemeliharaan trafo tenaga bertujuan untuk menjaga keandalan dan mencegah kerusakan/kegagalan yang akan terjadi pada transformator tenaga. 2. Preventive maintenance trafo tenaga bertujuan untuk mencegah kerusakan dan kegagalan internal yang mungkin terjadi pada transformator tenaga yang akan menggangu kinerjanya dan mengurangu umur kerja transformator. 3. Bagian trafo tenaga yang perlu diberikan preventive maintenance yaitu tangki trafo, konservator, radiator dan kipas pendingin, alat pernafasan trafo, bushing, indikator level minyak serta indikator temperatur minyak dan belitan, alat pengaman trafo, dan minyak trafo. pembuat Titik nyala 1275-B V. 5.1 Sesuai dari Tidak terdapat number (OQIN) tembus/breakdown / IEC ASTM D Maks. : 1,0 dielektrik, tangent delta pada 90°C dan 40Hz-60Hz 9 Saran Perawatan terhadap alat-alat proses produksi tenaga listrik harus ditingkatkan. Perbaikan terhadap alat-alat proses produksi tenaga listrik yang sudah rusak atau sudah tidak layak pakai harus segera diperbaiki agar proses produksi tenaga listrik tidak berkurang atau terhambat. DAFTAR PUSTAKA BIOGRAFI 1. Gill, A.S. 1982. Electrical Equipment Testing & Maintenance. Virginia : Reston Publishing Company. 2. Harlow, James H. 2007. Electric Power Transformer Engineering. Boca Raton : CRC Press. 3. Kiameh, Philip. 2002. Power Generation Handbook. McGraw-Hill. 4. Meidensha Corporation. 1995. Instruction Manual for 110/145 MVA Gas Turbine Generator Transformer. Semarang : Perusahaan Umum Listrik Negara Tambak Lorok Gas Turbine Power Plant Block II. 5. Sumitomo Corporation. 1994. Tambak Lorok Electrical B.O.P Operation & Maintenance Manual. Semarang : PT. Indonesia Power UBP Semarang. 6. Sumitomo Corporation. 1994. Tambak Lorok Phase I GTG Project Codes and Standard. Semarang : PT. Indonesia Power UBP Semarang. 7. Tim Penyusunan Materi Pelatihan O & M Trafo Tenaga. 2003. Panduan Pemeliharaan Trafo Tenaga. PT. PLN (Persero) Pusat Penyaluran dan Pengaturan Beban. 8. United States Department of The Interior Bureau of Reclamation. 2000. Transformer Maintenance. Colorado. 9. http://www.google.com Amalia Saraswati (L2F008005) Dilahirkan di Semarang 24 Oktober 1990. Telah menempuh pendidikan di SDN Pedurungan Kidul 02 Semarang, SMPN 2 Semarang, SMAN 3 Semarang dan sekarang sedang menikmati pendidikan di Universitas Diponegoro Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Energi Listrik. Menyetujui Dosen Pembimbing Karnoto, ST. MT. NIP. 196907091997021001 10