PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 20 KV / 220 V di

PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
20 KV / 220 V di PLN AREA LUBUK PAKAM
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan
Program Pendidikan Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK
Oleh :
Boi Rolas Revanhill Rajagukguk
NIM: 1105052055
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN
2014
INTISARI
Transformator merupakan salah satu bagian penting dalam suatu system distribusi daya
listrik. Transformator distribusi 20 KV merupakan tipe pasangan luar (outdoor). Trafo
tersebut berfungsi sebagai penurun tegangan ( stepdown transformer ), yang menurunkan
tegangan 20 KV (tegangan menengah ) menjadi 380/220 V ( tegangan rendah). Karena trafo
terhubung dengan saluran udara 20 KV dengan kawat telanjang (over head open wire ) dan
penempatannya yang ditempat terbuka sehingga pada trafo dapat terjadi gangguan tegangan
lebih akibat sambaran petir secara langsung atau sambaran petir tidak langsung ( induksi).
sambaran petir akan menimbulkan tegangan lebih yang tinggi melebihi kemampuan isolasi
trafo hingga menyebabkan kerusakkan isolasi yang fatal. Untuk mencegah terjadinya hal
tersebut maka setiap pemasangan trafo distribusi 20 KV selalu dilengkapi dengan proteksi.
Dengan meningkatnya kebutuhan tenaga listrik, maka timbul masalah mengenai
pemeliharahaan transformator dengan penyaluran daya yang continue kepada konsumen.
Dimana penyaluran beban yang dimaksud adalah kelestarian dari pengadaan tenaga listrik
yang tidak terlepas dari kestabilan itu sendiri dalam penyaluran tenaga listrik bila terjadi
gangguan.
Kata kunci : Transformator, proteksi, pemeliharaan.
ABSTRACT
Transformeris oneimportant part ofanelectric powerdistribution system. 20KVdistribution
transformeris
a
type
ofoutdoor
use(outdoor).
Thetransformerserves
asloweringthe
voltage(stepdowntransformers), whichlowersthe voltage20kV(medium voltage) to 380/220V(low
voltage). Becausethe transformeris connectedto theair duct20KVwithbare wire(over headopenwire)
andplacingtheopen
place
so
thatthetransformervoltage
disturbancescanoccurfrom
lightning
strikesoverdirectorindirectlightning strikes(induction). lightning strikeswilllead tomorehigh-voltage
isolationtransformerexceeds theabilityto causefataldamageinsulation. Topreventthis, each installation
of20KVdistribution transformersare always equippedwithprotection.
With the increasingneed for electricity, then theproblem arisesregarding themaintenanceof
powerdistributiontransformerswithcontinueto the consumer.Wherethe distribution ofthe loadin
question is thesustainabilityof thesupplyof electric powercan not be separatedfromit's own stabilityin
the distribution ofelectrical powerin the event ofdisruption.
Keywords: transformers, protection, maintenance.
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang
telah memberikan Berkat dan rahmat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
tugas akhir dan laporan tugas akhir ini dengan baik hingga batas waktu yang telah
di tentukan.
Laporan ini berjudul “Analisa Perawatan Transformator Distribusi 20
KV / 380/220 V di PLN area Lubuk Pakam” disusun sebagai salah satu syarat
yang harus dipenuhi mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik
Konversi Energi untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Politeknik Negeri
Medan.
Dalam penulisan laporan ini, penulis banyak menghadapi kendala,
namun berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir ini.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih atas segala
bantuan dan bimbingan yang diberikan.
Dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besar nya kepada:
1. M Syahrudin, M.T selaku direktur Politeknik Negeri Medan,
2. Idham Kamil, ST., MT. selaku ketua jurusan Teknik Mesin Politeknik
Negeri Medan.
3. Ir.Abdul razak, M.T. selaku ketua program studi Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Medan.
4. Rihat Sebayang,S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing dengan segenap hati
telah telah banyak memberikan waktu, bimbingan dan yang serta petunjuk
yang sangat membantu kami dalam penyusunan tugas akhir ini dapat
berjalan dengan baik.
5. Kedua orang tua saya, H. Rajagukguk dan N. Malau yang selalu
memberikan dukungan, doa, materi dan kasih sayang yang melimpah.
6. Buat adik – adikku yang selalu memberi dukungan kepada saya.
vii
7. Teman – temanku EN – 6D yang selalu setia dalam mendukung saya dan
memberikan motivasi.
8. Seseorang yang selalu memberikan motivasi, saran dan kasih sayang
dalam mengerjakan tugas akhir ini.
Penulis menyadari sepenuhnya, bahwa dalam penyusunan laporan ini
masih terdapat banyak kekurangan, untuk itu saran dan kritik dari semua pihak
merupakan
sumbangan
yang
berarti,
mudah-mudahan
akan
lebih
menyempurnakan tugas akhir ini, penulis mengharapkan buku laporan tugas akhir
ini bermampaat bagi kita semua.
Medan, September 2014
Hormat saya
Boi Rolas Revanhill Rajagukguk
1105052055
viii
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR...........................................................................ii
PERSETUJUAN LAPORAN TUGAS AKHIR................................................iii
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR...................................................iv
INTISARI................................................................................................................v
ABSTRACT...........................................................................................................vi
KATA PENGANTAR..........................................................................................vii
DAFTAR ISI..........................................................................................................ix
DAFTAR GAMBAR...........................................................................................xiii
DAFTAR TABEL.................................................................................................xv
DAFTAR LAMPIRAN.......................................................................................xvi
BAB I. PENDAHULUAN ......................................................................................1
1.1
Latar Belakang ..........................................................................................1
1.2
Batasan Masalah ........................................................................................2
1.3
Tujuan Penulisan Tugas Akhir ..................................................................2
1.4
Manfaat Penulisan Tugas Akhir ................................................................2
1.5
Metode Penelitian .....................................................................................3
BAB II.DASAR TEORI .........................................................................................4
2.1.
Transformator Distribusi ...........................................................................4
2.2.
Prinsip Kerja Transformator ......................................................................5
2.2.1.
Keadaan Transformator tanpa beban .............................................5
2.2.2.
Arus Penguat ..................................................................................6
ix
2.2.3.
Keadaan Berbeban...........................................................................7
2.2.4.
Rugi - Rugi Transformator .............................................................8
2.2.5.
Rangkaian Ekivalen Transformator ..............................................10
2.3.
Konstruksi Transformator .......................................................................12
2.3.1.
Bagian – Bagian Transformator.....................................................12
2.3.2.
Hubungan Transformator 3 Phasa ................................................18
2.3.3.
Jenis – Jenis Hubungan Transformator 3 Phasa ............................21
2.3.4.
Gangguan Pada Transformator Distribusi ............................ ........26
2.4.
Proteksi ....................................................................................................28
2.5.
Tipe Proteksi............................................................................................29
2.5.1.
Jenis - Jenis Proteksi Transformator Distribusi .............................30
2.5.1.1. Relai Buchollz..............................................................................30
2.5.1.2 . Relai Jansen.................................................................................31
2.5.1.3. Relai Tekanan Lebih....................................................................32
2.5.1.4. Relai HV/LV Winding Temperature ...........................................33
2.5.1.5. Relai Arus Lebih .........................................................................33
2.5.1.6. Relai Tangki Tanah .....................................................................34
2.5.1.7. Restriced Earth faulth ..................................................................35
2.5.1.8. Relai Difrensial ...........................................................................35
2.5.1.9. Lightning Arester.........................................................................37
2.5.2.
Tujuan Pemasangan Proteksi Pada Transformasi Distribusi ........37
2.5.3.
Bagan Satu Garis Pengaman Transformator .................................38
BAB III.PEMELIHARAAN TRANSFRORMATOR DISRIBUSI.................39
3.1
Pemeliharaan Transformator Distribusi ..................................................39
3.2
Jenis - Jenis Pemeliharaan ......................................................................39
3.2.1.
Predictive Maintenance................................................................39
x
3.2.2.
Prevent Maintenance....................................................................39
3.2.3.
Corretive Maintenance.................................................................40
3.2.4.
Break – Down Maintenance........................................................40
3.3
Jadwal Pemeliharaan ...............................................................................40
3.3.1.
Jadwal Mingguan...........................................................................40
3.3.2.
Jadwal Bulanan .............................................................................41
3.3.3.
Jadwal Tahunan..............................................................................41
3.4
Spesifikasi Transformator Distribusi.......................................................46
BAB IV. PEMBAHASAN....................................................................................47
4.1.
Pemeriksaan Nameplate Trafo ................................................................47
4.2.
Pemeriksaan Secara Visual…….............................................................47
4.3.
Pengukuran Nilai Tahanan Isolasi…... ..................................................47
4.4.
Pemeriksaan Kondisi Transformator Saat Beroperasi .............................48
4.5.
Tindakan Overhaul………. .....................................................................49
BAB V.KESIMPULAN .......................................................................................50
5.1
Kesimpulan.............................................................................................50
5.2
Saran........................................................................................................51
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Transfor mator tanpa beban .................................................................5
Gambar 2.2 Arus Penguat........................................................................................7
Gambar 2.3 Pemagnetan..........................................................................................7
Gambar 2.4 Transformator dalam keadaan berbeban..............................................7
Gambar 2.5 Loop Histerisis.....................................................................................9
Gambar 2.6 Rugi Eddy Current...............................................................................9
Gambar 2.7 Ideal Transformer...............................................................................11
Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Transformator Dilihat dari Sisi Sekunder ........12
Gambar 2.9 Inti Besi..............................................................................................13
Gambar 2.10 Kumparan Phasa RST......................................................................14
Gambar 2.11 Minyak Transformator ....................................................................14
Gambar 2.12 Bushing Transformator....................................................................15
Gambar 2.13 . Konservator Trafo..........................................................................15
Gambar 2.14 Alat Pengukur Suhu.........................................................................18
Gambar 2.15 Transformator tiga phasa hubungan bintang....................................19
Gambar 2.16 Tansformator tiga phasa hubungan delta.........................................20
Gambar 2.17 Transformator tiga phasa hubungan zigzag.....................................21
Gambar 2.18 Transformator 3 phasa hubungan Y-Y.............................................23
Gambar 2.19 Transformator 3 phasa hubungan Y-∆.............................................23
Gambar 2.20 Transformator 3 phasa hubungan ∆-Y.............................................24
Gambar 2.21 Transformator 3 phasa hubungan ∆-∆.............................................25
Gambar 2.22 Peta Potensi Gangguan didalam Transformator...............................28
Gambar 2.23 Relai bucholz....................................................................................30
Gambar 2.24 Relai Jansen......................................................................................31
Gambar 2.25 Relai Tekanan Lebih........................................................................32
Gambar 2.26 Relay HV/ LV Winding Temperature..............................................33
Gambar 2.27 Relai Arus Lebih..............................................................................34
Gambar 2.28 Relai Tangki Tanah..........................................................................34
Gambar 2.29 Restricted Earth Fault.......................................................................35
xii
Gambar 2.30 Relai Diferensial...............................................................................36
Gambar 2.30a Relai diferensial dalam keadaan normal.........................................36
Gambar 2.30b diferensial dalam keadaan gangguan..............................................36
Gambar 2.31 Bagan Satu Garis Pengaman Transformator....................................38
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Spesifikasi Transformator......................................................................46
xiv
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang terjadi saat ini
menyebabkan kebutuhan energi listrik di masyarakat cukup besar. Energi listrik
sebagai salah satu kebutuhan masyarakat yang harus dipenuhi. Maka PT PLN
Distribusi mempunyai peranan penting dalam penyaluran energi listrik ke
konsumen.
Listrik memiliki peran vital dan strategis, ketersediannya harus memenuhi
aspek andal, aman dan akrab dengan lingkungan. Keandalan sistem tenaga listrik
ditentukan oleh sistem dan konstruksi instalasi listrik yang memenuhi ketentuan
dan persyaratan yang berlaku. Keamanan sistem tenaga listrik ditentukan oleh
sistem pengaman (protection system) yang baik, benar, andal atau tepat sesuai
dengan kebutuhan sistem yang ada. Proteksi sistem tenaga listrik merupakan
perlindungan atau pengaman pembangkitan (pembangkit tenaga listrik), penyalur
(transmisi), pendistribusian (distribusi) dan instalasi pemanfaatan.
Transformator Distribusi adalah merupakan suatu komponen yang sangat
penting dalam penyaluran tenaga listrik dari gardu distribusi ke konsumen.
Kerusakan pada Trafo Distribusi menyebabkan kontiniutas pelayanan terhadap
konsumen akan terganggu (terjadi pemutusan aliran listrik atau pemadaman).
Pemadaman
merupakan
suatu
kerugian
yang menyebabkan
biaya-biaya
pembangkitan akan meningkat tergantung harga KWH yang tidak terjual.
Pemeliharaan perlengkapan transformator distribusi yang rutin bertujuan
untuk mengatasi penurunan effisiensi dan kerusakan agar perlengkapan tersebut
dapat bekerja dengan baik sesuai fungsinya. Dalam hal ini perawatan dan
pemeliharaan jaringan yang dilakukan oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN)
dengan sistem tanpa tegangan (pemadaman) menjadi masalah vital yang dialami
oleh konsumen maupun perusahaan listrik karena dapat menurunkan kontinuitas
1
pelayanan. Suplai tenaga listrik untuk pelanggan menjadi terhambat dan tidak
dapat melakukan proses produksi dengan optimal karena tenaga listrik tidak
tersalurkan. Kerugian yang dialami oleh perusahaan listrik sangatlah besar karena
adanya pemadaman listrik mengakibatkan banyaknya energi listrik yang hilang
dan tidak dapat terjualkan kepada konsumen.
1.2 Batasan Masalah
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis perlu membuat batasan-batasan
masalah untuk menghindari pembahasan yang tidak perlu. Adapun pokok
pembahasan masalah yang akan dibahas didalam tugas akhir ini adalah:
1. Apa prinsip kerja transformator distribusi?
2. Apa proteksi yang terdapat pada transformator distribusi?
3. Bagaimana pemeliharaan transformator distribusi?
1.3 Tujuan Penulisan Tugas Akhir
Tujuan dari penulisan dari laporan tugas akhir ini adalah untuk lebih
mengerti tentang transformator distribusi dan mengetahui cara memelihara
transformator distribusi.
1.4 Manfaat Penulisan Tugas Akhir
Adapun manfaat yang diambil dari penulisan dari laporan tugas akhir ini
adalah:
1. Menambah pengetahuan tentang transformator distribusi, komponen –
komponen transformator distribusi dan mengetahui cara memelihara
transformator distribusi.
2. Meningkatkan kreatifitas dan motivasi bagi mahasiswa Politeknik Negeri
Medan dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi.
2
1.5 Metode Pengumpulan Data
Dalam penyusunan laporan ini, penulis melakukan beberapa metode dalam
pengumpulan data, antara lain :
1. Observasi langsung ke lapangan.
2. Konsultasi dengan pembimbing lapangan dan pembimbing di
perkuliahan.
3. Studi pustaka, yaitu mempelajari buku-buku referensi dalam
melengkapi teori-teori yang berhubungan dengan pompa.
3