Deskripsi Kerja Trafo (budi-yesi).docx

DESKRIPSI KERJA DENGAN OBJEK TRANSFORMATOR A.

Transformator Transformator atau lebih dikenal dengan nama “transformer” atau “trafo” sejatinya adalah suatu peralatan listrik yang mengubah daya listrik AC pada satu level tegangan yang satu ke level tegangan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik tanpa merubah frekuensinya. Tranformator biasa digunakan untuk mentransformasikan tegangan (menaikkan atau menurunkan tegangan AC). Selain itu, transformator juga dapat digunakan untuk sampling tegangan, sampling arus, dan juga mentransformasi impedansi. Transformator terdiri dari dua atau lebih kumparan yang membungkus inti besi feromagnetik. Kumparan-kumparan tersebut biasanya satu sama lain tidak dihubungkan secara langsung. Kumparan yang satu dihubungkan dengan sumber listrik AC (kumparan primer) dan kumparan yang lain mensuplai listrik ke beban (kumparan sekunder). Bila terdapat lebih dari dua kumparan maka kumparan tersebut akan disebut sebagai kumparan tersier, kuarter, dst.

Transformator bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetik. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan perubahan medan magnet. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi. Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan, sehingga fluks magnet yang timbulkan akan mengalir ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbalbalik (mutual inductance). Bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada kumparan sekunder. Jika efisiensi sempurna (100%), semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.

1. Secara garis besar dalam proses PLTGU, suatu generator ada dalam beberapa jenis komponen, yaitu : a. GTG GTG (Gas Turbine Generator) berfungsi sebagai alat pembangkit listrik dengan menggunakan tenaga putaran yang dihasilkan dari turbin gas. Pada PLTGU, satu buah generator ini menghasilkan daya 100 MW. PT. Indonesia Power Unit Bisnis pembangkitan Semarang memiliki 3 Gas Turbine generator dengan kapasitas masing-masing adalah 100 MW. b. Steam Turbine Steam Turbine ( Turbin Uap ) adalah turbin yang berputar dengan menggunakan energi uap. Uap ini diperoleh dari penguapan air yang berasal dari HRSG ( Heat Recovery Steam Generator ). c. STG STG (Steam Turbine Generator) merupakan generator berfungsi sebagai alat pembangkit listrik dengan menggunakan tenaga putaran yang diperoleh dari turbin uap. Tenaga penggeraknya berasal dari uap kering yang dihasilkan oleh HRSG dengan putaran 3000 RPM, berpendingin hidrogen dan tegangan keluar 11,5 KV. Pada PLTGU, satu buah generator ini menghasilkan daya kurang lebihnya sekitar 200 MW. PT. Indonesia Power Unit Bisnis pembangkitan Semarang memiliki 1 buah steam turbine generator untuk bagian PLTGU-nya. d. HRSG HRSG ( Heat Recovery Steam Generator ) UBP Semarang memiliki 2 blok Combine Cycle Power Plant dengan kapasitas masing-masing 1x 500 MW. Per bloknya terdiri dari 3 x 100 MW turbin gas dan 1 x 200 MW turbin uap yang

merupakan combine cycle dari sisa gas buang dari GTG.100 oC tergantung dari load gas turbin dan ambien temperatur. HRSG ini didesain untuk beroperasi pada turbin gas dengan pembakaran natural gas dan destilate oil.± 514 oC (HSD) pada outlet flow gas ±Untuk masing-masing HRSG akan membangkitkan uap sebesar 194,29 ton/jam total flow, pada inlet flow gas

B.

Komponen-komponen dalam Generator 

Main Transformer Fungsi : Transformator Utama (Main Transformer)/Transformator Generator (Generator Transformer) berfungsi menaikkan tegangan pembangkitan 15 KV menjadi 150 KV yang dipasok pada bus yang berhubungan langsung dengan saluran transmisi, pada sistem Transmisi. Spesifikasi Transformator Utama : 

Spesifikasi Transformator Turbin Gas :



Type

: 3 Windings ; 2 Windings



Daya

: 246/123/307,5/15,75/15/3,5 MVA – 3 Windings

: 92,25/123/153,75 MVA 

- 2 Windings

Tegangan : 157,5/10,5,10,5 KV : 157,5.10,5 KV



Pendinginan



Spesifikasi Transformator Turbin Uap :



Type

: 2 Windings



Daya

: 150/200/250 MVA



Tegangan : 157,5/15,5 KV

- 3 Windings - 2 Windings

: ONAN/ONAF/OFAF

- 3 & 2 Windings



Pendinginan

: ONAN/ONAF/OFAF

Gambar Transformator

Pada transformator perlu ada pendingin, sebab panas pada kumparan transformator yang bekerja kontinu menyebabkan kerusakan. Sistem pendinginan yang digunakan adalah Oil Force Air Force yaitu pendinginan system yang mensirkulasikan minyak dan udara dari fan sebagai pendingin. 

Transformator Bantu (Auxilliary Transformator) Fungsi : Trafo yang digunakan untuk membantu beroperasinya secara keseluruhan gardu induk tersebut. Dan merupakan pasokan utama untuk alat-alat bantu seperti motor-motor listrik 3 fasa yang digunakan pada motor pompa sirkulasi minyak trafo beserta motor motor kipas pendingin. Yang paling penting adalah sebagai pemasok utama sumber tenaga cadangan seperti sumber DC, dimana sumber DC ini merupakan sumber utama jika terjadi gangguan dan sebagai pasokan tenaga untuk proteksi sehingga proteksi tetap bekerja walaupun tidak ada pasokan arus AC.

Transformator bantu sering disebut sebagai trafo pemakaian sendiri sebab selain fungsi utama diatas, juga digunakan untuk penerangan, sumber untuk sistim sirkulasi pada ruang baterai, sumber pengggerak mesin pendingin (Air Conditioner)

karena

beberapa

proteksi

yang

menggunakan

elektronika/digital diperlukan temperatur ruangan dengan temperatur antara 20ºC -28ºC. Untuk mengopimalkan pembagian sumber tenaga dari transformator bantu adalah pembagian beban yang masing-masing mempunyai proteksi sesuai dengan

kapasitasnya masing-masing. Juga diperlukan pembagi sumber DC untuk kesetiap fungsi dan bay yang menggunakan sumber DC sebagai penggerak utamanya. Untuk itu disetiap gardu induk tersedia panel distribusi AC dan DC.

Spesifikasi : 

Starting Transformer :

Fungsi:

Starting Transformer menerima tegangan dari switch yard 150kV dan

menurunkan 4,16kV untuk mensuplay daya ke station auxillary power sebagai pembangkitan awal dari unit. Starting transformator juga harus mempunyai kepasitas yang cukup untuk mensuply station auxillary power pembangkitan . 

Proteksi Transformator :

1)

Relai Buchollz

Gambar 4.1 Relai bucholz Relai bucholz dipasang pada pipa dari maintank ke konservator ataupun dari OLTC ke konservator tergantung design trafonya apakah dikedua pipa tersebut

dipasang

relai

bucholz.

Relai bucholz berfungsi

untuk mendeteksi dan mengamankan gangguan di dalam transformator yang menimbulkan gas. Selama transformator beroperasi normal, relai akan terisi penuh dengan minyak. Pelampung akan berada pada posisi awal. Bila terjadi gangguan yang kecil didalam tangki transformator, misalnya hubung singkat dalam kumparan, maka akan menimbulkan gas. Gas yang terbentuk akan berkumpul dalam relai pada saat perjalanan menuju tangki

konservator, sehingga level minyak dalam relai turun dan akan mengerjakan kontak alarm (kontak pelampung atas). Bila level minyak transformator turun secara perlahan-lahan akibat dari suatu kebocoran, maka pelampung atas akan memberikan sinyal alarm dan bila penurunan minyak tersebut terus berlanjut, maka pelampung bawah akan memberikan sinyal trip. Bila terjadi busur api yang besar, kerusakan minyak akan terjadi dengan cepat dan timbul surja tekanan pada minyak yang bergerak melalui pipa menuju ke relai Bucholz. Analisa gas yang terkumpul didalam relai bucholz: 

H2 dan C2H2

Menunjukkan adanya busur api pada minyak antara bagian-bagian konstruksi. 

H2, C2H2 dan CH4

Menunjukkan adanya busur api sehingga isolasi phenol terurai, misalnya terjadi gangguan pada sadapan. 

H2, C2H4 dan C2H2

Menunjukkan adanya pemanasan pada sambungan inti. 

H2, C2H, CO2 dan C3H4

Menunjukkan adanya pemanasan setempat pada lilitan inti.

2)

Relai Jansen

Gambar 4.2. Relai Jansen Tap changer adalah alat yang terpasang pada transformator yang berfungsi untuk mengatur tegangan keluaran (sekunder) akibat beban maupun variasi tegangan pada sistem masukannya (input). Tap changer umumnya dipasang pada ruang terpisah dengan ruang untuk tempat kumparan, dimaksudkan

agar minyak tap changer tidak bercampur dengan minyak tangki utama. Untuk mengamankan ruang diverter switch apabila terjadi gangguan pada sistem tap changer, digunakan pengaman yang biasa disebut rele jansen (buchholtnya tap changer). Rele jansen dipasang antara tangki tap changer dengan konservator minyak tap changer. Prinsip kerja rele jansen, yaitu : 1) Rele buchholz tap changer (jansen) untuk mengamankan ruangan beserta isinya dari diverter switch. 2) Rele jansen akan bekerja apabila ada desakan tekanan yang terjadi akibat flash over antar bagian bertegangan atau bagian bertegangan dengan body atau ada desakan aliran minyak karena gangguan eksternal. 3) Prinsipnya ada aliran minyak yang deras, ada tekanan minyak sehingga ada minyak mengalir ke konservator, goncangan minyak yang cukup besar, dan semua itu menyebabkan katup akan berayun dan megerjakan kontak triping, akhirnya melepas gangguan.

3)

Relai Tekanan Lebih (Sudden Pressure Relay)

Gambar 4.3. Relai Tekanan Lebih (Sudden Pressure Relay)

Relai tekanan lebih berfungsi hampir sama seperti relai buchollz yaitu mengamankan transformator dari gangguan internal. Bedanya relai ini hanya bekerja apabila terjadi kenaikan tekanan gas tiba-tiba yang disebabkan oleh hubung singkat. 

Tipe Membran

Plat tipis yag didesain sedemikian rupa yang akan pecah bila menerima tekanan melebihi disainnya. Membran ini hanya sekali pakai sehingga bila pecah harus diganti baru. 

Pressure Relief Valve

Suatu katup yang ditekan oleh sebuah pegas yang didesain sedemikian rupa sehingga apabila terjadi tekanan didalam transformator melebihi tekanan pegas maka akan membuka dan membuang tekanan keluar bersama-sama sebagian minyak. Katup akan menutup kembali apabila tekanan didalam transformator turun atau lebih kecil dari tekanan pegas.

4)

Relay HV/ LV Winding Temperature

Gambar 4.4. Relay HV/ LV Winding Temperature 

Relay HV/LV Winding Temperature bekerja apabila suhu kumparan trafo melebihi setting dari pada relai HV/LV Winding, besarnya kenaikan suhu adalah sebanding dengan faktor pembebanan dan suhu udara luar trafo. Urutan kerja relai suhu kumparan/ winding ini dibagi 2 tahap:



Mengerjakan alarm (winding temperature alarm)



Mengerjakan perintah trip ke PMT (winding temperature trip)



Relai HV/LV Oil temperature bekerja apabila suhu minyak trafo melebihi setting dari pada relai HV/LV oil. Besarnya kenaikan suhu adalah sebanding dengan faktor pembebanan dan suhu udara luar trafo. Urutan kerja relai suhu minyak/ oil ini dibagi 2 tahap:



Mengerjakan alarm (oil temperatur alarm)



Mengerjakan perintah trip ke PMT (oil temperature trip)

5)

Relai Arus Lebih (Over Current Relay)

Gambar 4.5. Relai Arus Lebih (Over Current Relay) Relai arus lebih bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus yang melebihi suatu nilai pengaman yang telah ditentukan dan dalam jangka waktu yang telah ditetapkan. Relai arus lebih akan pick up jika besar arus melebihi nilai setting. Pada proteksi transformator daya, relai arus lebih digunakan sebagai tambahan bagi relai differensial untuk memberikan tanggapan terhadap

gangguan

luar.

Relai

ini

digunakan

untuk

mengamankan peralatan terhadap gangguan hubung singkat antar fasa, hubung singkat satu fasa ke tanah dan beberapa hal dapat digunakan sebagai pengaman beban lebih. 6)

Relai Tangki Tanah Berfungsi untuk mengamankan trafo terhadap hubung singkat antara fasa dengan tangki trafo dan titik netral trafo yang ditanahkan.

Gambar 4. 6 Relai Tangki Tanah

Relai 51G yang terpasang, mendeteksi arus gangguan dari tangki trafo ketanah, kalu terjadi kebocoran isolasi dari belitan trafo ke tangki, arus yang mengalir ketanah akan dideteksi relai arus lebih melalui CT. Relai akan mentripkan PMT di kedua sisi (TT dan TM). Jadi arus gangguan kembali kesistem melalui pembumian trafo. 7)

Restricted Earth Fault (REF)

Relai gangguan tanah terbatas atau Restricted Earth Fault (REF) untuk mengamankan transformator bila ada gangguan satu fasa ketanah didekat titik netral transformator yang tidak dirasakan oleh rele diferensial.

Gambar 4.7 Restricted Earth Fault (REF) 8)

Relai Diferensial (Differential Relay)

Relai

diferensial berfungsi

untuk

mengamankan

transformator

terhadap

gangguan hubung singkat yang terjadi di dalam daerah pengaman transformator. Relai ini merupakan pengaman utama (main protection) yang sangat selektif dan cepat sehingga tidak perlu dikoordinir dengan relai lain dan tidak memerlukan time delay. Prinsip dari relai ini yaitu membandingkan arus yang masuk keperalatan dengan arus yang keluar dari peralatan tersebut.

Gambar 4.8. Relai Diferensial (Differential Relay)