Pengertian ELBOM adalah sebuah saklar yang
berfungsi untuk mengalir kanarus JTM (JaringanTeganganMenegah)
kedalamTransformatoruntuk di stabilkanmenjadiarus JTR (JaringanTeganganRendah).
Cara kerja ELBOM adalah jika ELBOM di tekan keatas maka arus dari kabel
JTM (JaringanTegangan Menengah) akan di stabilkan di
dalam transformato rsehingga dapat di sebarkan kerumah-rumah penduduk, dan itu di
sebut kabel JTR (JaringanTeganganRendah).
PERENCANAAN
KONTRUKSI JTM GARDU TRAFO DISTRIBUSI
Jaringan Tegangan Menengah
Jaringan tegangan menengah berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik dari
pembangkit atau gardu induk ke gardu distribusi. Jaringan ini dikenal dengan
feeder atau penyulang. Tegangan menengah yang digunakan PT. PLN adalah 12 kv
dan 20 kv antar fasa (VL-L).
Kontruksi Jaringan Tegangan Menengah
(JTM)
Konstruksi JTM terdiri dari :
a. Saluran
Udara Tegangan Menengah (SUTM)
SUTM merupakan jaringan kawat tidak berisolasi dan berisolasi. Bagian utamanya adalah tiang (beton, besi), Cross arm dan
konduktor. Konduktor yang digunakan adalah aluminium (AAAC), berukuran 240 mm2,
150 mm2, 70 mm2 dan 35 mm2.
Beberapa keuntungan dan kerugian sistem hantaran udara :
a Keuntungan :
· Pemasangan lebih mudah dibandingkan dengan sistem hantaran
kabel bawah tanah.
· Pemeliharaan jaringan lebih mudah dibandingkan dengan sistem
kabel bawah tanah.
· Biaya pemasangan jauh lebih murah.
· Lokasi gangguan
langsung dapat dideteksi.
· Mudah untuk
perluasan jaringan.
b Kerugian
· Mudah mendapat gangguan
· Pencurian melalui jaringan mudah dilakukan.
Beberapa keuntungan dan kerugian hantaran bawah tanah:
a) Keuntungan :
· Tidak mudah mengalami gangguan.
· Faktor keindahan lingkungan tidak terganggu.
· Tidak mudah dipengaruhi keadaan cuaca, seperti : cuaca
buruk, taufan, hujan angin, bahaya petir dan sebagainya.
· Faktor terhadap keselamatan jiwa terjamin.
Kerugian :
· Biaya pembuatan mahal.
· Gangguan biasanya bersifat permanent.
· Pencarian lokasi gangguan jauh lebih sulit dibandingkan
menggunakan sistem hantaran udara.
b. Saluran
Kabel Tegangan Menegah (SKTM)
Kabel yang digunakan adalah berisolasi XLPE. Kabel ini ditanam langsung di
tanah pada kedalaman tertentu dan diberi pelindung terhadap pengaruh mekanis
dari luar. Kabel tanah ini memiliki isolasi sedemikian rupa sehingga mampu
menahan tegangan tembus yang ditimbulkan. Dibandingkan dengan kawat pada SUTM
maka kabel tanah banyak memiliki keuntungan diantaranya :
· Tidak mudah
mengalami gangguan baik oleh cuaca dan binatang.
· Tidak merusak
estetika (keindahan) kota.
· Pemeliharaannya
hampir tidak ada.
1.
Peralatan Kontruksi Untuk SKTM
· Kabel
Jenis kabel tegangan menengah
adalah :
a. Poly Vinil Chlorida (PVC)
Digunakan untuk tegangan rendah dan tegangan menengah sampai 12 KV.
b. Poly Ethylene (PE)
Digunakan untuk tegangan diatas 10 KV.
Contoh : CPT dan VIC
c. X Cross Linked Poly Ethylene
(XLPE)
Contoh : CVC5ZV
· Jointing
· Termination
· Sepatu kabel (Schoen cable)
· Instalasi Pembumian
2.
Peralatan Konstruksi Untuk SUTM
a. Tiang Listrik
Tiang listrik untuk SUTM biasanya
terdiri dari tiang tunggal, kecuali untuk gardu tiang memakai tiang ganda.
Pemasangan tiang biasanya dipasang di tepi jalan baik jalan raya maupun gang.
Pemasangan tiang dapat dikurangi dengan pemakaian sistem saluran bawah tanah
pada sistem distribusi. Tiang listrik biasanya berupa pipa makin ke atas makin
kecil diameternya, jadi tiang bawah mempunyai diameter besar. Tiang besi
berangsur-angsur diganti dengan tiang beton.
Perencanaan material dan ukuran
tiang listrik ditentukan oleh faktor-faktor mekanis seperti momen, kecepatan
angin, kekuatan tanah, besar beban penghantar, kekuatan tiang dan sebagainya.
Jenis tiang listrik menurut kegunaanya :
· Tiang awal / akhir
· Tiang penyangga
· Tiang sudut
· Tiang Peregang / tiang tarik
· Tiang Topang
b. Cross Arm (Lengan Tiang)
Cross Arm dipakai untuk menjaga penghantar dan peralatan yang perlu dipasang
diatas tiang. Material Cross Arm terbuat dari besi. Cross Arm dipasang pada
tiang. Pemasangan dapat dengan memasang klem-klem, disekrup dengan baut dan mur
secara langsung. Pada Cross Arm dipasang baut-baut penyangga isolator dan
peralatan lainnya, biasanya Cross Arm ini dibor terlebih dahulu untuk membuat
lubang-lubang baut.
c. Isolator
Isolator adalah alat untuk mengisolasi penghantar dari tiang listrik atau Cross
Arm. Jenis-jenis isolator yang digunakan biasanya dipakai untuk SUTM adalah
isolator tumpu. Isolator tarik biasanya dipasang di tiang tarik atau akhir dan
isolator tumpu biasanya dipasang pada tiang penyangga.
Jenis Gardu Yang Digunakan Untuk Tegangan Menegah
a.
Gardu Hubung (GH)
Gardu hubung ini berfungsi sebagai
penyalur daya dari gardu induk ke gardu distribusi tanpa penurunan tegangan.
Untuik membagi feeder menjadi beberapa jurusan dan bias juga untuk pertemuan
beberapa feeder dimana dapat digunakan manuver jaringan apabila diperlukan.
b.
Gardu Distribusi (GD)
Gardu Distribusi pada dasarnya
adalah transformator atau trafo yang berfungsi sebagai pengubah tegangan. Trafo ini dapat
berupa trafo satu fasa atau tiga fasa dengan kapasitas antara 400 – 5000 KVA.
Selain trafo terdapat juga peralatan penunjang lainnya., yaitu arrester, fuse
(pelebur) serta panel tegangan rendah.
Ada tiga jenis
Gardu Distribusi, yaitu :
· Gardu Tiang
Sesuai namanya, gardu tiang merupakan gardu distribusi yang dipasang di tiang
pada jaringan distribusi. Gardu tiang ini ada dua macam, yaitu :
v Gardu Cantol yang dicantolkan pada tiang
v Gardu yang menggunakan Platform
Trafo pada
Gardu Cantol dapat berupa trafo satu fasa atau 1 buah trafo 3 fasa. Pada gardu
distribusi yang menggunakan trafo satu fasa, gardu jenis ini telah dilengkapi
pengaman yang berupa pelebur (fuse) TM dan pemutus (circuit Breaker) TR. Gardu Tiang sangat cocok digunakan untuk beban-beban daerah
yang sangat padat seperti perumahan-perumahan, pertokoan, dan lain-lain.
Kapasitas Gardu Tiang lebih kecil
dibandingkan dengan Gardu Beton maupun Gardu Metal Clad. Kapasitas Gardu Tiang
biasanya dibatasi sampai 250 kVA. Pembangunan Gardu Tiang lebih cepat, mudah
dan biayanya lebih murah dibandingkan Gardu Beton dan Gardu Metal Clad.
b. Gardu Beton
Gardu
Distribusi jenis beton merupakan peralatan Gardu Distribusi yang dipasang dalam
bangunan dari beton. Gardu beton memiliki kapasitas lebih besar dari Gardu
Tiang dan gardu Metal Clad dan dapat juga dikembangkan sesuai dengan kebutuhan.
Kerugian Gardu Beton ini adalah
memerlukan tempat yang luas dan biaya lebih mahal serta pembangunannya yang
lebih mahal. Gardu ini pada umumnya digunakan untuk daya yang besar, sehingga
pada Gardu Beton ini dapat diletakkan beberapa trafo. Keuntungannya adalah
peralatan yang ada didalamnya terlindungi dari cuaca dan pengamanannya lebih
mudah.
gardu beton
Keterangan :
1. Kabel masuk-pemisah atau sakelar beban (load break)
2. Kabel keluar-sakelar beban (load break)
3. Pengaman transformator-sakelar beban+pengaman lebur.
4. Sakelar beban sisi TR.
5. Rak TR dengan 4 sirkit bekan.
6. Pengaman lebur TM (HRC-Fuse)
7. Pengaman lebur TR (NH - Fuse)
8.
Transformator
Ketentuan teknis komponen gardu beton, komponen tegangan
menengah (contoh rujukan PHB tegangan menengah), yaitu; a) Tegangan perencanaan
25 kV; b) Power frekuensi withstand voltage 50 kV untuk 1 menit; c) Impulse
withstand voltage 125 kV; d) Arus nominal 400A; e) Arus nominal transformator
50A; f) Arus hubung singkat dalam 1 detik 12,5 kA; g) Short circuit making
current 31,5 kA.
Bagan
Satu Garis Gardu Beton
Komponen tegangan rendah (contoh rujukan PHB tegangan
rendah), yaitu;
a) Tegangan perencanaan 414 Volt(fasa-fasa);
b) Power frekuensi withstand 3 kV untuk 1 menit test
fasa-fasa;
c) Impulse withstand voltage 20 kV;
d) Arus perencanaan rel/busbar 800 A, 1.200 A, 1.800 A;
e) Arus perencanaan sirkit keluar 400A;
f) Test ketahanan tegangan rendah.
Perhitungan Harga Efektif (RMS)
Harga
Efektif (RMS)
|
||
Rel
|
(Waktu
0.5 detik)
|
Peak
|
800A
|
16
kA
|
32
kA
|
1200A
|
25
kA
|
52
kA
|
1800A
|
32
kA
|
72
kA
|
c. Gardu Metal Clad (MC)
Gardu Metal Clad (MC) sebagian besar kontruksinya terbuat dari plat besi dengan
bentuk menyerupai kios. Pembuatan gardu MC lebih cepat dibandingkan gardu Beton
dan peralatannya merupakan satuan set lengkap.
gardu
metal clat
Gardu Trafo Distribusi
Gardu Trafo adalah gardu yang akan berfungsi untuk membagikan energi listrik
pada konsumen yang memerlukan tegangan rendah. Dengan demikian pada gardu trafo
dipasang/ditempatkan satu atau dua trafo distribusi yang dipergunakan untuk
merubah tegangan menengah menjadi tegangan rendah selain dari peralatan
hubungnya untuk melayani konsumen tegangan rendah.
Gardu trafo distribusi berlokasi
dekat dengan konsumen. Transformator dipasang pada tiang listrik dan menyatu
dengan jaringan listrik. Untuk mengamankan transformator dan sistemnya, gardu
dilengkapi dengan unit-unit pengaman. Karena tegangan yang masih tinggi belum
dapat digunakan untuk mencatu beban secara langsung, kecuali pada beban yang
didisain khusus, maka digunakan transformator penurun tegangan ( step down)
yang berfungsi untuk menurunkan tegangan menengah 20kV ke tegangan rendah 400/230Volt.
Gardu trafo, terdiri dari :
Transformator, tiang, pondasi tiang, rangka tempat trafo, LV panel, pipa-pipa
pelindung, Arrester, kabel-kabel, transformer band, peralatan grounding, dan
lain-lain.
Gardu trafo distribusi ini terdiri
dari dua sisi, yaitu : sisi primer dan sisi sekunder. Sisi primer merupakan
saluran yang akan mensuplay ke bagian sisi sekunder. Unit peralatan yang
termasuk sisi primer adalah :
a. Saluran sambungan dari SUTM ke
unit transformator (primer trafo).
b. Fuse cut out.
c. Ligthning arrester.
1. Komponen Utama GTT
Secara umum komponen utama GTT
adalah sebagai berikut
a Transformator : berfungsi sebagai
trafo daya merubah tegangan menengah (20 kV) menjadi tegangan rendah (380/200)
Volt.
b Fuse Cut Out (CO) : sebagai pengaman
penyulang, bila terjadi gangguan di gardu (trafo) dan melokalisir gangguan di
trafo agar peralatan tersebut tidak rusak. CO di pasang pada sisi tegangan
menengah (20 kV).
c Arrester : sebagai pengaman trafo
terhadap tegangan lebih yang disebabkan oleh samabaran petir dan switching
(SPLN se.002/PST/73).
d NH Fuse : sebagai pengaman trafo
terhadap arus lebih yang terpasang di sisi tegangan rendah (220 Volt), untuk
melindungi trafo terhadap gangguan arus lebih yang disebabkan karena hubung
singkat dijaringan tegangan rendah maupun karena beban lebih.
e Grounding Arrester : untuk
menyelurkan arus ketanah yang disebabkan oleh tegangan lebih karena sambaran
petir dan switching.
f) Graunding Trafo : untuk menghindari
terjadi tegangan lebih pada phasa yang sehat bila terjadi gangguan satu fasa
ketanah mauoun yang disebutkan oleh beban tidak seimbang.
g Grounding LV Panel : sebagai
pengaman bila terjadi arus bocor yang mengalir di LV panel.
Transformator Distribusi
Tujuan dari penggunaan transformator
distribusi adalah untuk mengurangi tegangan utama dari sistem distribusi
listrik untuk tegangan pemanfaatan penggunaan konsumen.Transformator distribusi
yang umum digunakan adalah transformator step-down 20kV/400V. Tegangan fasa ke
fasa sistem jaringan tegangan rendah adalah 380 V. Karena terjadi drop tegangan,
maka pada tegangan rendahnya dibuat diatas 380V agar tegangan pada ujung
penerima tidak lebih kecil dari 380V. Sebuah transformator distribusi perangkat
statis yang dibangun dengan dua atau lebih gulungan digunakan untuk mentransfer
daya listrik arus
bolak-balik oleh induksi
elektromagnetik dari satu sirkuit ke yang lain pada frekuensi yang sama tetapi
dengan nilai-nilai yang berbeda tegangan dan arusnya. Transformator distribusi
yang terpasang pada tiang dapat dikategorikan menjadi :
· Transformator konvensional (Conventional transformers).
· Transformator lengkap dengan pengaman sendiri (Completely
self-protecting ( CSP ) transformers).
· Transformator lengkap dengan pengaman pada sisi sekunder
(Completely self-protecting for secondary banking ( CSPB ) transformers).
Conventional transformers tidak
memiliki peralatan proteksi terintegrasi terhadap petir,gangguan dan beban
lebih sebagai bagian dari trafo. Oleh karena itu dibutuhkan fuse cutout untuk
menghubungkan conventional transformers dengan jaringan distribusi primer.
Lightning arrester juga perlu ditambahkan untuk trafo jenis ini.
Completely self-protecting ( CSP )
transformers memiliki peralatan proteksi terintegrasi terhadap petir, baban
lebih, dan hubung singkat. Lightning arrester terpasang langsung pada tangki
trafo sebagai proteksi terhadap petir. Untuk proteksi terhadap beban lebih,
digunakan fuse yang dipasang di dalam tangki. Fuse ini disebut weak link.
Proteksi trafo terhadap gangguan internal menggunakan hubungan proteksi
internal yang dipasang antara beliran primer dengan bushing primer.Completely
self-protecting for secondary banking ( CSPB ) transformers mirip dengan CSP
transformers, tetapi pada trafo jenis ini terdapat sebuah circuit breaker pada
sisi sekunder, circuit breaker ini akan membuka sebelum weak link melebur.Ada
beberapa Macam-macam transformator distribusi yaitu :
Trafo yang umum dipakai distribusi
yaitu trafo 3 fasa dan trafo satu fasa. Trafo tiga fasa paling banyak
pemakaiannya karena:
a. Tidak memerlukan ruangan yang
besar
b. Lebih murah
c. Pemeliharaan persatuan barang
lebih mudah dan lebih murah.
Transformator 1 Fasa dan 3 Fasa
Transformator distribusi 3 fasa
dapat juga dibangun di antara3 pilihan, yaitu :
· 3 x 1 fasa, dimana terdiri dari 3 transformator 1 fasa
identik
· 1 x 3 fasa, terdiri dari satu transformator konstruksi 3
fasa
· 2 x 1 fasa, terdiri dari konstruksi 2 transformator satu
fasa yang identik
Transformator 3 x 1 fasa mempunyai ciri-ciri
sebagai berikut :
a Kumparan primer dan sekunder dapat
dibuat beberapa vektor grup dan angka lonceng sesuai dengan yang diinginkan.
b Ketiga transformator tersebut dapat
juga dioperasikan ke beban menjadi satu fasa, yaitu dihubungkan paralel (karena
ketiga transformator tersebut identik)
) Dengan daya yang sama untuk ketiga
fasa, maka fasa untuk 3 x 1 fasa dibanding dengan 1 x 3 fasa lebih berat dan
lebih mahal.
d Tegangan-tegangan untuk ketiga
fasanya, primer dan sekunder bener-benar seimbang.
Sedangkan transformator 1 x 3 fasa
mempunyai cirri-ciri yaitu :
a Konstruksinya sudah di rancang
permanen dari pabrik pembuatnya
b Dapat digunakan untuk mensuplai
beban satu fasa, maka tiap fasa maksimal beban yang dapat ditanggungnya hanya
sepertiga dari daya tiga fasa.
c Transformator ini lebih ringan,
sehingga lebih murah karena bahan.materialnya lebih kecil.
d Keseimbangan tegangan antara ketiga
fasanya, primer dan sekunder tidak terlalu simetris.
Transformator.
1) Pemilihan tipe dan kapasitas.
Tipe transformador dapat dipakai:
· Konvensional tiga fasa
· CSP (completly self protection), tiga fasa
· Tegangan primer 20 kV antar fasa dan 11,54 kV fasanetral,
tegangan sekunder 380 V antara fasa dan 220 V fasa-netral.
· Model cantol, yaitu dicantolkan/digantungkan pada tiang
SUTM.
Kapasitas trafo tiga fasa. Secara
umum mulai dari : 25, 50, 100, 160, 200, 250 kVA.
2) Papan bagi dan perlengkapan.
(a) Papan bagi
· Pada trafo CSP fasa tiga tidak diperlukan papan bagi, SUTR
langsung dihubungkan dengan terminal TR dari Trafo. Hal ini dimungkinkan karena
pada CSP trafo sudah dilengkapi dengan saklar pengaman arus lebih.
· Tidak demikian halnya pada konvensional trafo, diperlukan
pengaman arus lebih tegangan rendah berupa fuse/pengaman lebur, atau pemutus
tegangan rendah (LVCB/low voltage circuit breaker) sehingga diperlukan almari
fuse, sekaligus sebagai papan bagi untuk keluaran lebih dari satu penyulang.
· Menyesuaikan dengan penyebaran konsumen, dapat dipilih papan
bagi 2 group dan 4 group.
(b) Pengaman untuk trafo
konvensional
· Pemisah lebur 20 kV / Fuse Cut Out, dengan rating arus
kontinyu 100A, dan kawat lebur disesuaikan dengan kapasitas trafo.
· Arrester 24 kV, 5 kA.
· Pentanahan, terpisah antara pentanahan arrester dan
pentanahan trafo.
· Pemutus daya tegangan rendah (LVCB) untuk trafo sampai
dengan dengan 50 kVA.
Konstruksi Transformator
Transformator merupakan alat listrik
statis yang digunakan untuk memindahkan daya dari satu rangkaian ke rangkaian
yang lain dengan mengubah tegangan, tanpa mengubah daya dan frekuensi. Transformator
terdiri dari dua kumparan yang saling berinduksi ( mutual inductance ).
Kumparan ini terdiri dari lilitan konduktor berisolasi sehingga kedua kumparan
tersebut terisolasi secara elektrik antara yang satu dengan yang lain. Ratio
perubahan tegangan tergantung dari ratio perbandingan jumlah lilitan kedua
kumparan itu. Kumparan yang menerima daya listrik disebut kumparan primer
sedangkan kumparan yang terhubung ke beban disebut kumparan sekunder. Kedua
kumparan itu dililitkan pada suatu inti yang terbuat dari laminasi lembaran
baja yang kemudian dimasukkan ke dalam tangki berisi minyak trafo. Apabila
kumparan primer dialiri arus listrik bolak – balik, maka akan timbul fluks
magnetik bolak – balik sepanjang inti yang akan menginduksi kumparan sekunder sehingga
kumparan sekunder akan menghasilkan tegangan. Konstruksi dasar transformator
ditunjukkan pada Gambar dibawah ini.
Kontruksi dasar transformator
Apabila trafo diasumsi sebagai trafo
ideal dimana tidak terjadi rugi-rugi daya pada trafo, maka daya pada kumparan
primer (P1) sama dengan daya pada kumparan sekunder (P2). Besar tegangan dan
arus pada kumparan sekunder diatur menggunakan perbandingan banyaknya lilitan
antara kumparan primer dan kumparan sekunder berdasarkan rumus :
dimana :
Np = Banyaknya lilitan kumparan sisi
primer
Ns = Banyaknya lilitan kumparan sisi
sekunder
Vp = Tegangan sisi primer (V)
Vs = Tegangan sisi sekunder (V)
Ip = Arus sisi primer (Amp)
Is = Arus sisi sekunder (Amp)
Prinsip Kerja Transformator
Transformator miliki dua kumparan
yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder, dan kedua kumparan ini bersifat
induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektris namun berhubungan secara
magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi ( reluctance ) rendah. Apabila
kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik maka fluks
bolak-balik akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan tersebut
membentuk jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks
di kumparan primer maka di kumparan primer terjadi induksi ( self induction )
dan terjadi pula induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari
kumparan primer atau disebut sebagai induksi bersama ( mutual induction ) yang
menyebabkan timbulnya fluksmagnet di kumparan sekunder, maka mengalirlah arus
sekunder jika rangkaian sekunder dibebani, sehingga energi listrik dapat
ditransfer keseluruhan.
dimana :
e = Gaya gerak listrik (Volt)
N = Banyaknya lilitan
= Perubahan fluks
magnetik (weber/sec)
Tujuan utama menggunakan inti pada
transformator adalah untuk mengurangi reluktansi (tahanan magnetis) dari
rangkaian magnetis (common magnetic circuit).
d. Inti Transformator
Secara umum inti transformator
dibedakan menjadi dua jenis, yaitu tipe inti (core type), dan tipe cangkang
(shell type). Tipe inti dibentuk dari lapisan besi berisolasi berbentuk persegi
panjang dan kumparan transformatornya dibelitkan pada dua sisi persegi.
Sedangkan tipe cangkang dibentuk dari lapisan inti berisolasi dan kumparan
transformatornya di belitkan di pusat inti. Transformator dengan tipe
konstruksi shell memiliki kehandalan yang lebih tinggi dari pada tipe
konstruksi core dalam menghadapi tekanan mekanis yang kuat pada saat terjadi
hubung singkat. Kedua tipe inti transformator ini ditunjukkan pada Gambar
dibawah ini.
Inti Transformator
Minyak Transformator
Minyak transformator memegang
peranan penting dalam sistem isolasi trafo dan juga berfungsi sebagai pendingin
untuk menghilangkan panas akibat rugi-rugi daya pada trafo. Kandungan utama
minyak trafo adalah naftalin, paraffin dan aromatik. Keuntungan minyak trafo sebagai
isolator dalam trafo adalah :
· Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih
dibandingkan dengan isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang
lebih tinggi.
· Isolasi cairakan mengisicelah atau ruang yang akan diisolasi
dan secara serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul
akibat rugi daya.
· Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self
healing) jika terjadi pelepasan muatan (discharge).
Kekuatan dielektrik adalah ukuran
kemampuan elektrik suatu material sebagai isolator. Kekuatan dielektrik
didefenisikan sebagai tegangan maksimum yang dibutuhkan untuk mengakibatkan
dielectric breakdown pada material yang dinyatakan dalam satuan Volt/m. Semakin
tinggi kekuatan dielektrik minyak trafo, maka semakin bagus kualitas minyak
tersebut sebagai isolator. Hasil uji kekuatan dielektrik yang rendah,
menunjukkan adanya benda-benda pengotor minyak seperti air atau partikel
penghantar dalam minyak. Sebaliknya, apabila hasil uji kekuatan dielektrik
tinggi, bukan berarti bahwa tidak terjadi pengotoran dalam minyak tersebut.
Untuk mencegah kemungkinan timbulnya kebakaran pada peralatan, perlu dipilih
minyak dengan titik nyala yang tinggi. Titik nyala minyak baru tidak boleh lebih
kecil dari 135 °C, sedangkan untuk minyak bekas tidak boleh kurang dari 130 °C.
Menurut SNI 04 - 6954.2 - 2004 batas kenaikan suhu minyak bagian atas yang
diperbolehkan adalah 60 °K pada suhu lingkungan sekitar normal ( 25°C sampai
40°C ).
f. Bushing Transformator
Untuk tujuan keamanan, konduktor
tegangan tinggi dilewatkan menerobos suatu bidang yang dibumikan melalui suatu
lubang terbuka yang dibuat sekecil mungkin dan biasanya membutuhkan suatu
pengikat padu yang disebut bushing.Konstruksi suatu bushing sederhana
ditunjukkan pada Gambar dibawah ini :
Konstruksi Suatu Bushing Sederhana
Bagian utama suatubushingterdiri
dari inti atau konduktor, bahan dielektrik dan flans yang terbuat dari logam.
Inti berfungsi untuk menyalurkan arus dari bagian dalam peralatan ke terminal
luar dan bekerja pada tegangan tinggi. Dengan bantuan flans, isolator diikatkan
pada badan peralatan yang dibumikan.
Sistem Pendingin Transformator
Sistem pendinginan trafo dapat
dikelompokkan sebagai berikut :
1. ONAN ( Oil Natural Air Natural )
Sistem pendingin ini menggunakan
sirkulasi minyak dan sirkulasi udarasecara alamiah. Sirkulasi minyak yang
terjadi disebabkan oleh perbedaan berat jenis antara minyak yang dingin dengan
minyak yang panas.
2. ONAF ( Oil Natural Air Force )
Sistem pendingin ini menggunakan
sirkulasi minyak secara alami sedangkan sirkulasi udaranya secara buatan, yaitu
dengan menggunakan hembusan kipas angin yang digerakkan oleh motor listrik.
Pada umumnya operasi trafo dimulai dengan ONAN atau dengan ONAF tetapi hanya
sebagian kipas angin yang berputar. Apabila suhu trafo sudah semakin meningkat,
maka kipas angin yang lainnya akan berputar secara bertahap.
3. OFAF ( Oil Force Air Force )
Pada sistem ini, sirkulasi minyak
digerakkan dengan menggunakan kekuatan pompa, sedangkan sirkulasi udara
mengunakan kipas angin.
Pemasangan Transformator Distribusi
1. pemasangan dari luar
Transformator dapat dipasang dari
luar dengan salah satu cara antara lain :
·
Pemasangan langsung
Langsung
diklem dengan klem yang cocok pada tiang . cara ini cukup baik untuk
transformator kecil sampai 25 KVA saja.
·
Pemasangan pada tiang H
Transformator
dipasang dengan lengan silang yang dipasang di antara dua tiang dan diikat erat
terhadapnya. Cara ini cocok untuk transformator berkapasitas sampai 200 KVA.
·
Pemasangan pada platform
Sebuah
platform dibuat pada suatu struktur terdiri dari empat tiang untuk menempatkan
transformator . cara ini dianjurkan bagi tempat tempat yang berbahaya bila
menempatkan transformator diatas tanah.
·
Pemasangan dilantai
Cara
ini cocok untuk semua ukuran transformator . permukaan lantai harus lebih
tinggi dari sekelilingnya guna mengatasi banjir . sebiknya dibuat pondasi dari
beton. Jika jumlah transformator ditempatkan berdekatan sekali , harus dibuat
dinding pemisah yang tahan api untuk mengurangi kerusakan yang timbul jika terjadi
kecelakaan atas salah satu transformator berikut. Disekeliling transformator
yang terpasang dilantai harus direncanakan adanya aliran udara bebas pada semua
transformator. Jika mungkin transformator yang terpasang diluar harus
dilindungi terhadap sinar matahari secara langsung. Hal ini akan meningkatkan
umur cat dan juga memperpanjang umur transformator . untuk menjaga agar tidak
terjadi gerakan jika ada badai roda roda transformator harus diganjal sesudah
dipasang ditempat yang tetap.
2. pemasangan di dalam
Bangunan untuk rumas transformator
harus cukup luas agar dapat bebas masuk dari setiap sisi dan cukup tinggi agar
dapat membuka transformator tersebut. Jarak miimum berikut ini dari sisi
dinding dianggap memuaskan.
Jarak minimum dari sisi dinding
(m)
|
|
Dinding pada satu sisi saja
|
1,25
|
Dinding pada dua sisi
|
0,75
|
Dinding pada tiga sisi
|
1,00
|
Dinding pada empat sisi(dalam
ruang tertutup)
|
1,25
|
Jalan dan pintu harus cukup lebar
sehingga transformator yang paling besar dapat dengn mudah dipindahkan untuk
perbaikan dan lain lain. Transformator yang terpasang didalam ruangan harus
dilengkapi dengan ventilasi yang baik, karena hal ini sangat vital.
Aliran udara bebas pada semua sisi
transformator dan didalam gedung harus terjamin. Lubang pemasukan udara harus
ditempatkan sedekat mungkin dari lantai, sedangkan lubang pembuang udara
setinggi mungkin agar udara panas dapat keluar. Menurut aturan ibu jari luas
ventilasi untuk pembuangan paling sedikit dua meter persegi dan satu meter
persegi untuk pemasukan udara, bagi setiap kapasitas transformator 1000 KVA.
Bila hal ini tidak mungkin , harus menggunakan kipas angin untuk memaksa aliran
udara. Lubang masuk dan keluarnya udara harus dilindungi terhadap percikan air
hujan , burung , dan lain lain.
2.5. Gangguan Pada Gardu Trafo
Distribusi
Gangguan
Sambaran Petir
Gangguan sambaran petir dibagi atas
dua, yaitu sambaran langsung dan sambaran tidak langsung. Sambaran langsung
adalah sambaran petir dari awan yang langsung menyambar jaringan sehingga
menyebabkan naiknya tegangan dengan cepat. Daerah yang terkena sambaran dapat
terjadi pada tower dan juga kawat penghantar. Besarnya tegangan dan arus akibat
sambaran ini tergantung pada besar arus kilat, waktu muka, dan jenis tiang
saluran. Sambaran tidak langsung atau sambaran induksi adalah sambaran petir ke
bumi atau sambaran petir dari awan ke awan di dekat saluran sehingga
menyebabkan timbulnya muatan induksi pada jaringan. Pada saluran udara tegangan
menengah (SUTM), gangguan akibat sambaran tidak langsung ini tidak boleh
diabaikan. Gangguan akibat sambaran tidak langsung ini pada umumnya lebih
banyak terjadi dibandingkan akibat sambaran langsung, dikarenakan luasnya
daerah sambaran induksi. Spesifikasi gelombang petir ditunjukkan pada Gambar
dibawah ini :
Spesifikasi
Gelombang Petir
Spesifikasi dari suatu gelombang
petir :
Puncak (crest) gelombang, E (kV),
yaitu amplitudo maksimum dari gelombang.
b Muka (front) gelombang, t1
(mikrodetik), yaitu waktu dari permulaan sampai puncak. Ini diambil dari 10% E
sampai 90% E.
c Ekor (tril) gelombang, yaitu bagian
belakang puncak. Panjang gelombang, t2 (mikrodetik), yaitu waktu dari permulaan
sampai titik 50% E pada ekor gelombang.
B Gangguan Hubung Singkat
Hubung singkat dapat terjadi melalui
dua atau tiga saluran fasa sistem distribusi. Arus lebih yang dihasilkan hubung
singkat tergantung pada besar kapasitas daya penyulang, besar tegangan, dan
besar impedansi rangkaian yang mengalami gangguan. Hubung singkat menghasilkan
panas yang cukup tinggi pada sisi primer trafo sebagai akibat dari naiknya
rugi-rugi tembaga sebagai perbandingan dari kuadrat arus gangguan. Arus
gangguan yang besar ini mengakibatkan tekanan mekanik (mechanical stress) yang
tinggi pada trafo. Arus hubung singkat pada trafo dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan :
dimana :
S = Daya trafo (kVA)
%Z = Impedansi trafo dalam persen
V = Tegangan fasa-fasa pada sisi
tegangan rendah (kV)
If3=
Arus gangguan 3 fasa (A)
IfL-L = Arus gangguan
fasa ke fasa (A)
VL-N = Tegangan fasa ke
netral (V)
Z1 = Impedansi total
urutan positif (Ω)
Arus beban penuh dapat diketahui
dengan menggunakan persamaan :
dimana,
S = Daya trafo 3 fasa (VA)
V = Tegangan fasa-fasa pada sisi
tegangan rendah (V)
Gangguan Kegagalan Minyak Transformator
Kegagalan isolasi (insulation
breakdown) minyak trafo disebabkan oleh beberapa hal antara lain minyak trafo
tersebut sudah lama dipakai, berkurangnya kekuatan dielektrik dankarena isolasi
tersebut dikenakan tegangan lebih. Pada prinsipnya tegangan pada isolator merupakan
suatu tarikan atau tekanan (stress) yang harus dilawan oleh gaya dalam isolator
itu sendiri agar isolator tersebut tidak gagal. Dalam struktur molekul material
isolator, elektron-elektron terikat erat pada molekulnya, dan ikatan ini
mengadakan perlawanan terhadap tekanan yang disebabkan oleh adanya tegangan.
Bila ikatan ini putus pada suatu tempat maka sifat isolasi pada tempat itu akan
hilang. Bila pada bahan isolasi tersebut diberikan tegangan akan terjadi
perpindahan elektron-elektron dari suatu molekul ke molekul lainnya sehingga
timbul arus konduksi atau arus bocor. Karakteristik isolator akan berubah bila
material kemasukan suatu ketidakmurnian (impurity) seperti adanya arang atau
kelembaban dalam isolasi yang dapat menurunkan tegangan tembus.
Oksigen yang terdapat di udara yang
berhubungan dengan minyak yang panas dapat mengakibatkan terjadinya oksidasi
dan terbentuknya bahan asam dan endapan. Kadar asam yang terdapat pada minyak
trafo merupakan suatu ukuran taraf deteriorasi dan kecenderungan untuk
membentuk endapan. Endapan ini sangat mengganggu karena melekat pada semua
permukaan trafo dan mempersulit proses pendinginan. Endapan ini juga akan
meningkatkan kemungkinan terjadinya bunga api antara bagian-bagian trafo yang
terbuka. Suatu endapan setelah mencapai tebal 0,2 mm sampai 0,4 mm pada inti
dan kumparan akan dapat meningkatkan suhu sampai 10°C sampai 15°C. Bila dalam
minyak terdapat kelembaban, maka kelembaban tersebut dapat membentuk
jalur-jalur yang membuka jalan terhadap terjadinya hubung singkat. Kelembaban
tidak saja menurunkan daya isolasi minyak, melainkan kelembaban itu dapat pula
diserap oleh bahan isolasi lainnya, sehingga seluruh trafo menjadi terancam.
D Proteksi Pada Gardu Trafo Distribusi
Fuse
Fuse adalah peralatan proteksi arus
lebih yang bekerja dengan menggunakan prinsip melebur. Terdapat dua tipe fuse
berdasarkan kecepatan melebur elemen fusenya (fuse link), yaitu tipe K (cepat)
dan tipe T (lambat). Fuse yang didesain untuk digunakan pada tegangan diatas 600V
dikategorikan sebagai fuse cutout. Fuse cutoutjenis ekspulsi (expulsion type)
adalah jenis yang paling sering digunakan pada sistem distribusi saluran udara.
Fuse jenis inimenggunakan elemen fuse yang relatif pendek yang dipasang di
dalam fuse catridge. Pada umumnya fuse cutout dipasang antara trafo distribusi
dengan saluran distribusi primer. Pada saat terjadi gangguan, elemen fuse akan
melebur dan memutuskan rangkaian sehingga akan melindungi trafo distribusi dari
kerusakan akibat gangguan dan arus lebih pada saluran primer, atau sebaliknya
memutuskan saluran primer dari trafo distribusi apabila terjadi gangguan pada
trafo atau jaringan sisi sekunder sehingga akan mencegah terjadinya pemadaman
pada seluruh jaringan primer.
b Lightning Arrester
Penggunaan lightning arrester pada
sistem distribusi adalah untuk melindungi peralatan dari gangguan akibat
sambaran petir. Arrester juga dipergunakan untuk melindungi saluran distribusi
dari flashover. Arrester dipasang pada peralatan yang dihubungkan dari fasa
konduktor ke tanah. Agar perlindungan saluran menjadi lebih efektif, arrester
harus dipasang pada setiap fasa pada tiap tiang. Pada saat sistem bekerja
keadaan normal, arrester memiliki sifat sebagai isolator. Apabila terjadi
sambaran petir, arrester akan berubah menjadi konduktor dan membuat jalan
pintas (bypass) ke tanah yang mudah dilalui oleh arus petir, sehingga tidak
menimbulkan tegangan lebih yang tinggi pada trafo. Jalur ke tanah tersebut
harus sedemikian rupa sehingga tidak akan mengganggu aliran daya normal.
Setelah petir hilang, arrester harus menutup dengan cepat kembali menjadi
isolator, sehingga tidak mengakibatkan pemutus daya terbuka. Pada kondisi
operasi normal, arus bocor pada arrester tidak boleh melebihi 2 mA. Apabila
arus bocor melebihi angka tersebut, kemungkinan besar
arrester mengalami kerusakan. Pada
saluran distribusi, arrester yang biasanya digunakan adalah arrester jenis
katub (valve type). Arrester jenis katub terdiri dari sela percik dan sela seri
yang terhubung dengan elemen tahanan yang mempunyai karakteristik tidak linier.
Tegangan frekuensi dasar tidak dapat
menimbulkan tembus pada sela seri. Apabila sela seri tembus pada saat tibanya
suatu surja yang cukup tinggi, sela tersebut berfungsi menjadi penghantar. Sela
seri tidak bisa memutuskan arus susulan. Dalam hal ini sela seri dibantu oleh
tahanan non linier yang mempunyai karakteristik tahanan kecil untuk arus besar
dan tahanan besar untuk arus susulan dari frekuensi dasar. Lightning arrester
jenis katub ditunjukkan pada Gambar dibawah ini :
Lightning
Arrester Jenis Katub
c Pembumian ( Grounding )
Pembumian adalah penghubungan suatu
bagian dari rangkaian listrik atau bagian yang bersifat konduktor tetapi bukan
bagian dari rangkaian listrik yang pada keadaan normal tidak bertegangan ke
bumi. Tujuan dari pembumian adalah :
· Mengurangi tegangan kejut listrik pada peralatan.
· Memberi jalan bagi arus gangguan, baik akibat terjadinya
arus hubung singkat ke tanah maupun akibat terjadinya sambaran petir.
· Untuk membatasi tegangan pada fasa yang tidak mengalami
gangguan.
Sesuai dengan SNI 04-0225-2000 Pasal
3.13.2.10 dan Pasal 3.19.1.4, nilai tahanan pembumian seluruh sistem tidak
boleh lebih besar dari 5 Ω dan jarak antar elektroda pembumian minimal 2 kali
panjang elektroda. Resistivitas tanah dapat dihitung dengan menggunakan rumus.
Tiang
Pada umumnya tiang listrik yang
sekarang pada Saluran Udara Tegangan Menengah ( SUTM ) 20 kV terbuat dari beton
bertulang dan tiang besi. Pemakaian tiang kayu sudah jarang digunakan karena
daya tahannya ( umurnya ) relatif pendek dan memerlukan pemeliharaan khusus.
Dilihat dari fungsinya, tiang listrik dibedakan menjadi dua yaitu tiang pemikul
dan tiang tarik. Tiang pemikul berfungsi untuk memikul konduktor dan
isolator,sedangkan tiang tarik berfungsi untuk menarik konduktor. Pada SUTM 20
kV, jarak antar tiang ditetapkan sebesar 40 meter, tetapi jarak tersebut perlu
disesuaikan dengan kondisi wilayah sehingga diberi standar yang jelas sejauh 30
- 50 meter. Untuk pemasangan tiang, sudah ada standar untuk kedalaman tiang
yang harus ditanam dibawah permukaan tanah yaitu 1/6 dari panjang tiang.
0 komentar:
Posting Komentar