Transformator atau Trafo adalah suatu peralatan atau komponen listrik yang termasuk dalam klasifikasi mesin listrik statis dan berfungsi untuk menyalurkan tenaga / daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya dengan frekuensi yang sama. Dalam pengoperasiannya, transformator tenaga pada umumnya ditanahkan pada titik netral, sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan atau proteksi. Sebagai contoh transformator 150/70 kV ditanahkan secara langsung di sisi netral 150 kV, dan transformator 70/20 kV ditanahkan dengan tahanan di sisi netral 20 kV nya. Transformator yang telah diproduksi terlebih dahulu melalui pengujian sesuai standar yang telah ditetapkan.
Dasar dari teori transformator adalah sebagai berikut:
Apabila ada arus listrik bolak-balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnit dan apabila magnit tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan mengelilingi magnit, sehingga akan timbul gaya gerak listrik (GGL).
Klasifikasi Transformator Tenaga
Transformator tenaga dapat di klasifikasikan menurut sistem pemasangan dan cara pendinginannya.
1. Menurut Pemasangan
- Pemasangan dalam
- Pemasangan luar
2. Menurut Pendinginan, menurut cara pendinginannya dapat dibedakan sebagai berikut:
a) Berdasarkan Fungsi dan pemakaian:
- Transformator mesin (untuk mesin-mesin listrik)
- Transformator Gardu Induk
- Transformator Distribusi
b) Berdasarkan Kapasitas dan Tegangan Kerja:
- Transformator besar
- Transformator sedang
- Transformator kecil.
Dalam usaha mempermudah pengawasan dalam operasi, transformator dapat dibagi menjadi: transformator besar, transformator sedang, dan transformator kecil.
Cara Kerja dan Fungsi Bagian-Bagian Utama Transformator
Suatu transformator terdiri atas beberapa bagian, yaitu:
- Bagian utama transformator
- Peralatan Bantu
- Peralatan Proteksi
Setiap bagian tersebut memiliki fungsi masing-masing.
1. Bagian utama transformator
a) Inti besi
Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluks, 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 pusar atau arus eddy (eddy current).
b) Kumparan transformator
c) Kumparan tertier
Fungsi kumparan tertier diperlukan adalah untuk memperoleh tegangan tertier atau untuk kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tertier selalu dihubungkan delta atau segitiga. Kumparan tertier sering digunakan juga untuk penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt, namun demikian tidak semua transformator daya mempunyai kumparan tertier.
d) Minyak transformator
Minyak transformator harus memenuhi persyaratan, yaitu:
- kekuatan isolasi tinggi
- penyalur panas yang baik, berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat
- viskositas yang rendah, agar lebih mudah bersirkulasi dan memiliki kemampuan pendinginan menjadi lebih baik
- titik nyala yang tinggi dan tidak mudah menguap yang dapat menimbulkan baha
- tidak merusak bahan isolasi padat
- sifat kimia yang stabil
Minyak transformator baru harus memiliki spesifikasi seperti tampak pada Tabel di bawah ini.
Tabel Spesifikasi Minyak Isolasi Baru
| No | Sifat Minyak Isolasi | Tegangan Peralatan | Batas yang Diperbolehkan | Metode Uji | Tempat Uji |
| 1 | Tegangan Tembus | > 170kV 70-170 kV | > 50 kV / 2,5 mm | IEC 156 ISO 760 | Di Tempat / LAB |
| 2 | Kandungan Air | < 70 kV > 170 kV < 170 kV | > 30 kV / 2,5 mm < 20 mg/L < 30 mg/L | IEC 93 IEC 250 (90º) | LAB |
| 3 | Faktor | All Voltage | < 0,2 – 2,0 | IEC 93 IEC 247 | LAB |
| 4 | Dielektrik Tahanan Jenis | All Voltage | G/mm | IEC 93 IEC 247 | Di Tempat / LAB |
| 5 | Angka Kenetralan | All Voltage | < 0,5 mg / KOH | IEC 296 | LAB |
| 6 | Sedimen | – | Tidak Terukur Penurunan | IEC 296 | LAB |
| 7 | Titik Nyala | – | Maximum 15 ºC | IEC 296 | LAB |
| 8 | Tegangan Permukaan | > 170 kV | > 15 x 103 Nm pangkat-1 | – | – |
| 9 | Kandungan Gas | – | – | – | – |
Untuk minyak isolasi pakai berlaku untuk transformator berkapasitas > 1 MVA atau bertegangan > 30 kV sifatnya seperti ditunjukkan pada Tabel berikut ini.
Tabel Spesifikasi Minyak Isolasi Pakai
| No | Sifat Minyak Isolasi | Satuan | Klas I / Klas II | Metode Uji | Tempat Uji |
| 1 | Kejernihan | – | Jernih | IEC 296 | Di Tempat |
| 2 | Masa Jenis (20ºC) | g/cm kubik | < 0,895 | IEC 296 | LAB |
| 3 | Viskositas (20ºC) | cSt | < 40 < 25 | IEC 296 | LAB |
| 4 | Kinematik – (15ºC) | cSt | < 800 | – | LAB |
| 5 | Kinematik – (30ºC) | cSt | < 1800 | – | LAB |
| 6 | Titik Nyala | ºC | > 140 > 100 | IEC 296A | LAB |
| 7 | Titik Tuang | ºC | < 30 < 40 | IEC 296A | LAB |
| 8 | Angka Kenetralan | mgKOH/g | < 0,03 | IEC 296 | LAB |
| 9 | Korosi Belerang | – | Tidak Korosif | IEC 296 | Di Tempat / LAB |
| 10 | Tegangan Tembus | kV / 2,5 mm | > 30 > 50 | IEC 156 IEC 296 | Di Tempat / LAB |
| 11 | Faktor Kebocoran Dielektrik | – | < 0,05 | IEC 250 IEC 474 IEC 74 | LAB |
| 12 | Ketahanan Oksidasi a. Angka Kenetralan b. Kotoran | mgKOH/g % | < 0,40 < 0,10 | IEC 74 | LAB |
e) Bushing
Hubungan antara kumparan 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.
f) Tangki dan konservator
Pada umumnya bagian-bagian dari transformator yang terendam minyak transformator berada atau (ditempatkan) di dalam tangki. Untuk menampung pemuaian pada minyak transformator, pada tangki dilengkapi dengan sebuah konservator.
Terdapat beberapa jenis tangki, diantaranya adalah:
- Jenis sirip (tank corrugated) Badan tangki terbuat dari pelat baja bercanai dingin yang menjalani penekukan, pemotongan dan proses pengelasan otomatis, untuk membentuk badan tangki bersirip dengan siripnya berfungsi sebagai radiator pendingin dan alat bernapas pada saat yang sama. Tutup dan dasar tangki terbuat dari plat baja bercanai panas yang kemudian dilas sambung kepada badan tangki bersirip membentuk tangki corrugated ini. Umumnya transformator di bawah 4000 kVA dibuat dengan bentuk tangki corrugated.
- Jenis tangki Conventional Beradiator, Jenis tangki terdiri dar badan tangki dan tutup yang terbuat dari mild steel plate (plat baja bercanai panas) ditekuk dan dilas untuk dibangun sesuai dimensi yang diinginkan, sedang radiator jenis panel terbuat dari pelat baja bercanai dingin (cold rolled steel sheets). Transformator ini umumnya dilengkapi dengan konservator dan digunakan untuk 25.000,00 kVA.
- Hermatically Sealed Tank With N2 Cushined, Tipe tangki ini sama dengan jenis conventional tetapi di atas permukaan minyak terdapat gas nitrogen untuk mencegah kontak antara minyak dengan udara luar
2. Peralatan Bantu
a) Pendingin
Sistem pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara:
Alamiah (natural)- Tekanan/paksaan (forced).
Tabel Tipe Pendinginan Transformator
| No | Macam Sistem Pendingin | Media | |||
| Didalam Transformer | Diluar Transformer | ||||
| Sirkulasi Alami | Sirkulasi Paksa | Sirkulasi Alami | Sirkulasi Paksa | ||
| 1 | AN | – | – | Udara | – |
| 2 | AF | – | – | – | Udara |
| 3 | ONAN | Minyak | – | Udara | – |
| 4 | ONAF | Minyak | – | – | Udara |
| 5 | OFAN | – | Minyak | Udara | – |
| 6 | OFAF | – | Minyak | – | Udara |
| 7 | OFWF | – | Minyak | – | Air |
| 8 | ONAN / ONAF | Kombinasi 3 dan 4 | |||
| 9 | ONAN / OFAN | Kombinasi 3 dan 5 | |||
| 10 | ONAN / OFAF | Kombinasi 3 dan 6 | |||
| 11 | ONAN / OFWF | Kombinasi 3 dan 7 | |||
Keterangan: A = air (udara), O = Oil (minyak), N = Natural (alamiah), F = Forced (Paksaan / tekanan)
b) Tap Changer (perubah tap)
Tap Changer adalah perubah perbandingan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder sesuai yang diinginkan dari tegangan jaringan/primer yang berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load), dan tergantung jenisnya.
c) Alat pernapasan
Karena adanya pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu udara luar, maka suhu minyak akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari dalam tangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki. Kedua proses di atas disebut pernapasan transformator. Permukaan minyak transformator akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang menurunkan nilai tegangan tembus pada minyak transformator, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat hygroscopis.
d) Indikator
Untuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka perlu adanya indicator yang dipasang pada transformator. Indikator tersebut adalah sebagai berikut:
- indikator suhu minyak
- indikator permukaan minyak
- indikator sistem pendingin
- indikator kedudukan tap, dan sebagainya.
3. Peralatan Proteksi
a) Relay Bucholz
Relay Bucholz adalah relai yang berfungsi mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan transformator yang menimbulkan gas.
- Timbulnya gas dapat diakibatkan oleh beberapa hal, diantaranya adalah:
- Hubung singkat antar lilitan pada atau dalam phasa
- Hubung singkat antar phasa
- Hubung singkat antar phasa ke tanah
- Busur api listrik antar laminasi
- Busur api listrik karena kontak yang kurang baik.
b) Relai Tekanan Lebih
Relai ini berfungsi hampir sama seperti Relay Bucholz. Fungsinya adalah mengamankan terhadap gangguan di dalam transformator. Bedanya relai ini hanya bekerja oleh kenaikan tekanan gas yang tiba-tiba dan langsung mentripkan pemutus tenaga (PMT). Alat pengaman tekanan lebih ini berupa membran yang terbuat dari kaca, plastik, tembaga atau katup berpegas, sebagai pengaman tangki transformator terhadap kenaikan tekan gas yang timbul di dalam tangki yang akan pecah pada tekanan tertentu dan kekuatannya lebih rendah dari kekuatan tangki transformator
c) Relai Diferensial
Berfungsi mengamankan transformator terhadap gangguan di dalam transformator, antara lain adalah kejadian flash over antara kumparan dengan kumparan atau kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan di dalam kumparan ataupun beda kumparan.
d) Relai Arus lebih
Berfungsi mengamankan transformator jika arus yang mengalir melebihi dari nilai yang diperkenankan lewat pada transformator tersebut dan arus lebih ini dapat terjadi oleh karena beban lebih atau gangguan hubung singkat. Arus lebih ini dideteksi oleh transformator arus atau current transformator (CT).
e) Relai Tangki Tanah
Alat ini berfungsi untuk mengamankan transformator bila ada hubung singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan pada transformator.
f) Relai Hubung Tanah
Fungsi alat ini adalah untuk mengamankan transformator jika terjadi gangguan hubung singkat satu phasa ke tanah.
g) Relai Thermis
Alat ini berfungsi untuk mencegah/mengamankan transformator dari kerusakan isolasi pada kumparan, akibat adanya panas lebih yang ditimbulkan oleh arus lebih. Besaran yang diukur di dalam relai ini adalah kenaikan suhu.
Komentar
Posting Komentar