Minggu, 03 Juni 2012

Perencanaan Kontruksi JTM dan Gardu Trafo Distribusi

PERENCANAAN KONTRUKSI JTM DAN GARDU TRAFO DISTRIBUSI

Disusun Untuk Memenuhi Mata Kuliah Distribusi Tenaga Listrik

Oleh :

Kelompok VII
Desi Jayantri
Pidelis Purba
Lodien Hutapea
FT UNIMED.jpgHoras Sinaga




JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2012



KATA PENGANTAR

            Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah ini .
            Judul makalah ini adalah “ Perencanaan Kontruksi JTM , Gardu Trafo Distribusi “.
            Makalah ini disusun sebagai Tugas kelompok mata kuliah Distribusi Tenaga Listrik.
            Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kami dari kelompok VII mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhir kata kami mengucapkan terima kasih.





                                                                                                   Medan, 5 Maret 2012
                                                                                                   Penulis,



                                                                                                   Kelompok VII


DAFTAR ISI

                                                                                                                    Halaman
KATA PENGANTAR ................................................................................  i
DAFTAR ISI ............................................................................................... ii
BAB I     PENDAHULUAN ....................................................................... 1
                 1.1 Latar Belakang ........................................................................ 1
                 1.2 Tujuan ..................................................................................... 1
BAB II    PEMBAHASAN ......................................................................... 2
                 2.1 Jaringan tegangan Menengah................................................... 2
                 2.2 Jenis Gardu JTM...................................................................... 5........
                 2.3 Gardu Trafo Distribusi............................................................. 9
                 2.4 Pemasangan Trafo Distribusi................................................. 19
                 2.5 Gangguan Pada Gardu Trafo Distribusi................................ 21
BAB III  PENUTUP ................................................................................. 27
                 3.1 Kesimpulan ........................................................................... 27
DAFTAR PUSTAKA................................................................................ 28



BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Sistem distribusi dibedakan atas jaringan distribusi primer dan sekunder. Jaringan distribusi primer adalah jaringan dari trafo gardu induk (GI) ke gardu distribusi, sedangkan sekunder adalah jaringan saluran dari trafo gardu ditribusi hingga konsumen atau beban. Jaringan distribusi primer lebih dikenal dengan jaringan tegangan menengah (JTM 20kV) sedangkan distribusi sekunder adalah jaringan tegangan rendah ( JTR 220/380V ). Jaringan distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang terdekat dengan pelanggan atau beban dibanding dengan jaringan transmisi. Salah satu peralatan utama jaringan distribusi yaitu trafo distribusi, trafo distribusi adalah peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi ke tegangan rendah, agar tegangan yang dipakai sesuai dengan rating peralatan listrik pelanggan atau beban pada umumnya. Untuk mencapai performa yang maksimal, keandalan trafo distribusi harus tetap dijaga dengan maintenance berkala dan memiliki sistem proteksi yang baik.

1.2.Tujuan

            Tujuan dari penulisan makalah ini adalah :
·         Untuk memenuhi tugas kelompok matakuliah Distribusi Tenaga listrik mengenai Perencanaan Konstruksi JTM  dan Gardu Trafo Distribusi.
·         Mahasiswa mampu mengidentifikasi perencanaan kontruksi JTM, gardu trafo distribusi.
·         Mahasiswa mampu merencanakan rancangan JTM gardu trafo distribusi.








BAB II
PERENCANAAN KONTRUKSI JTM GARDU TRAFO DISTRIBUSI

2.1. 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).
A.    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.
b)    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.
2.2. 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.
Gambar : 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.
Gambar 3.20  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.

Tabel 3.1 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.



 






Gambar : gardu metal clat
2.3.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.
http://3.bp.blogspot.com/_9NevJlX_Adg/SUEHJBYHD4I/AAAAAAAAAkg/W08mWmmmLQM/s400/GTT.jpg 











a.      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)
c)      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.
a)      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.
b)      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.

b.      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.
Gambar : 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)

c.       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.


 





Gambar : Inti Transformator

e.       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 :


 






Gambar : 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.

g.      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.

2.4. 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

A.    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 :
Gambar : Spesifikasi Gelombang Petir

Spesifikasi dari suatu gelombang petir :
a)      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)

Dari rumus
maka dapat diperoleh
dimana,
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)

C.      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

a)      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 :
Gambar : 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:


dimana,
ρ = Resistivitas tanah (Ωm)
a = Jarak antara elektroda (m)
R = Tahanan (Ω)

d)     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.


BAB III
PENUTUP

3.1.Kesimpulan.

      Dari pembahasan diatas maka dapat kami simpulkan bahwa 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, 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.














DAFTAR PUSTAKA

·         Gardu_trafo_distribusi.Pdf
·         Suhadi,dkk.2008.Teknik Distribusi Tenaga Listrik. Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan
·         http//:www.TECHNO:Gardu-Tiang_Trafo/11/12/2008/.com


1 komentar:

  1. Kami CV Jaya Agung Bersama .Ingin Memperkenalkan Perusahaan Kami Terhadap Anda Utama merupakan perusahaan penyedia Tiang Lampu Jalan, Lampu Taman dan aneka lampu dekoratif.

    Mulai dari Tiang Lampu Jalan Tenaga Surya, maupun Lampu Jalan Antik.

    Kami juga menyediakan Tiang Lampu Taman, Seperti Tiang Lampu Taman model Coconut Tree, Cherry Light,dll.

    Kami juga menerima order Tiang Lampu Jalan ataupun Lampu Taman sesuai dengan kebutuhan/keinginan konsumen.
    Untuk konsultasi ataupun pemesanan,silakan hubungi kami.

    CP : Zhorendi
    Mobile : 085693829326, 085770359508
    Tlp : 021. 55703186. / 021. 55703219
    Fax : 021.55703186
    Yahoo Messenger : Zhorendi
    Web : http://agungbersamaindonesia.blogspot.com/
    http://tianglampubulat.blogspot.com/
    http://selesagungbersamablog.wordpress.com

    BalasHapus