PERENCANAAN
KONTRUKSI JTM DAN GARDU TRAFO DISTRIBUSI
Disusun
Untuk Memenuhi Mata Kuliah Distribusi Tenaga Listrik
Oleh
:
Kelompok
VII
Desi Jayantri
Pidelis Purba
Lodien Hutapea
Horas 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.
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
terimakasih banyak aatas info yang sudah diberikan, mudah-mudahan sangat bermanfaat.
BalasHapussalam Rajalistrik.com
ada daftar harga komponen SUTMnya gan
BalasHapusBerguna sekali gan
BalasHapus