Short Circuit (Arus hubungan Singkat) Transformator

Short Circuit (Arus hubungan Singkat) Pada Transformator - Besarnya Arus hubungan singkat (Short Circuit Current) pada sebuah jaringan listrik dipengaruhi oleh jenis peralatan listik yang dipasang pada jaringan tersebut, seperti : generator, transformator, motor dll.

Untuk menetukan besarnya arus hubungan singkat (short circuit current) pada sebuah transformator , terlebih dahulu kita harus mengetahui besarnya tegangan terminal pada saat short circuit tersebut timbul (Usc %).

Nilai Usc% dapat diketahui melalui pengujian hubungan singkat pada terminal trafo sbb :



  1. Ketika transformator di-energize, tegangan V input = 0 Volt
  2. Terminal disisi sekunder dihubungsingkatkan (short circuit)
  3. Naikan teganan V Input dengan mengatur potensiometer, sampai arus yang terbaca pada Ampermeter disisi sekunder mencapai I rate.
Tegangan yang V input yang terbaca pada volt meter = Usc

Dikarenakan Isc (Arus hubngan singakt) dalam satuan kA, maka Isc didapat dari perhitungan :

Isc = Ir/Usc









Contoh perhitungan :
Sebuah transformator 20 MVA, dengan tegangan terminal 10 kV, dan Usc = 10% dengan impedansi jaringan infinite, maka arus short circuit pada transformator tersebut adalah :

  • Ir = Sr / 1.732 . Vno-load = 20000 / (1.732 . 10)  = 1150 A
  • Isc = Ir / Usc = 1150 / 10%  = 11500 A = 11.5 kA
Jadi untuk transformator diatas besar short circuitnya adalah :  11.5 kA

Arus hubungan singkat (Short-Circuit Current) Pada Jaringan

Semua instalasi listrik tanpa pengecualian harus terlindung dari hubungan listrik arus pendek (hubungan singkat). Arus short circuit (hubungan singkat) pada suatu jaringan harus dihitung pada setiap tingkat untuk berbagai konfigurasi yang mungkin terdapat dalam jaringan tersebut dalam rangka menentukan karakteristik peralatan yang harus dipenuhi dalam menahan kejadian short circuit yang mungkin timbul.
Dalam hal menentukan karakteristik peralatan dan pengarturan proteksi pda suatu jaringan , ada tiga hal menenai nilai hubungan singkat (short circuit) yang mesti diperhatikan, adalah sbb :

1. Arus hubungan singkat minimum (Minimal Short Circuit Current),
Isc = kA (rms) ------------------------------------ contoh : 25 kA rms
Penentuan nilai ini berhubungan dengan kejadian hubungan singkat diujung suatu jaringan (arah kebeban). Dengan mengetahui nilai hubungan singkat (Isc) maka dapat membantu kita dalam menentukan kareakterisitk ketahanan alat dan pengaturan besarnya nilai proteksi untuk kejadian short circuit.



2. Arus hubungan singkat maksimum (rms value of maximal short-circuit current)
Ith = (kA rms. 1 s or 3 s) ------------------------------------ contoh : 25 kA rms 1s
Hal ini terkait dengan hubungan singkat yang terjadi pada bagian input terminal peralatan switching. Ini didefinisikan dalam kA untuk 1 atau 3 detik (s), dan digunakan untuk menentukan karakteristik keta hanan peralatan terhadap kenaikan temparatur akibat hubngan singkat tersebut.

3. Nilai puncak hubungan singkat maksimum (peak value of the maximum short-circuit current)
Idyn = (kA peak)
Contoh : 2.5 • 25 kA = 63.75 kA peak untuk standar IEC 60 056 atau,
2.7 • 25 kA = 67.5 kA peak untuk standar ANSI
Nilai ini merupakan nilai breaking capacity dan closing capacity suatu peralatan switching dan merupakan karakteristik peralatan untuk ketahanan terhadap elektrodinamik.

Standar yang berlaku untuk Idyn adalah :
 -  2.5 • Isc at 50 Hz (IEC)
 -  2.6 • Isc at 60 Hz (IEC)
 -  2.7 • Isc (ANSI)




 

Pengukuran Partial Discharge (PD)


Partial Discharge Analysis - Analisa Partial Discharge, merupakan langkah untuk mendiagnosa kondisi suatu peralatan listrik terhadap kemungkinan terjadinya percikan listrik yang disebabkan karena adanya kantong udara yang terkurung didalam isolasi peralatan listrik tersebut. Pengukuran partial discharge dapat dilakukan secara online terus menuerus, atau secara berkala, sehingga dari hasil pengukuran tersebut, dapat dianalisa kondisi peralatan listrik yang memerlukan pemeliharaan.


Untuk setiap material (bahan), disamping memiliki karakteristik kekuatan tarik (tensile strength), setiap material juga memiliki kekuatan dielektrik (dielectric strength) yang menunjukkan intensitas listrik yang diperlukan untuk mengalirnya arus pada material tersebut.




Material isolasi yang umum kita kenal seperti epoxy, polyester, dan polietilena memiliki kekuatan dielektrik yang sangat tinggi. Sebaliknya, udara memiliki kekuatan dielektrik relatif rendah. Loncatan atau percikan listrk diudara (breakdown voltage) dapat menimbulkan arus listrik hubungan singkat, dan untuk peralatan listrik hal ini terjadi pada kantong udara yang terjebak didalam isolasi belitan penghantarnya. Sehingga pengukuran partial discharge sebenarnya adalah, pengukuran loncatan listrik pada kantong udara tersebut.

Pada setiap peralatan listrik, cacat manufaktur atau masalah gangguan operasional dapat selalu terjadi akibat kegagalan pada bahan isoalsinya. Isolasi listrik pada mesin listrik, seperti motor , generator ataupun transformator rentan terhadap , tekanan thermal, serangan bahan kimia, dan gerakan gulungan didalam peralatan karena faktor vibrasi.

Dalam semua kasus, tekanan pada belitan yang berisolasi dapat melemahkan sifat ikatan dari material epoxy, resin atau poliester yang melapisi dan melindungi gulungan. Hal ini dapat menimbulkan kantong udara yang berkembang dalam gulungan. Timbulnya partial discharge pada kantong udara tersebut,selain menandakan sudah mulai berkurangnya kemampuan isolasi dan sudah mulai timbulnya kantong udara juga dapat mempercepat proes kerusakan peralatan tersebut. 


Mengenal Index Protection (IP) Class

Index Protection (IP) Class - IP Class secara umum merupakan jenis pengkodean proteksi suatu alat atau proteksi sistim kerja suatu alat yang menggambarkan ketahanan alat tersebut terhadap kontak langsung maupun rembesan yang masuk kesisitimnya dari benda asing seperti air dan debu.

Pada mesin listrik maupun panel listrik kita sering mendapatkan kode IP pada name plate peralatan tersebut, yang pengkodeannya terdiri dari dua angka yang memiliki arti ketahanan alat tersebut terhadap benda asing.
Angka pertama menandakan tingkat ketahanan alat tersebut terhadap benda asingb(padat) dan debu , sedangkan angka kedua menandakan tingkat ketahanan alat tersebut terhadap rembesan benda cair atau air yang dapat menyusup masuk kedalam alat.

Semakain tinggi angka yang tertera pada kode IP Class (angka pertama 0 - 6, angka kedua dari 0 - 8) maka semakin tinggi tingkat ketahanan alat tersebut terhadap benda padat maupun cair. Dan tentu saja semakin tinggi IP Class suatu alat, maka harga alat tersebut akan semakin mahal.

Tabel berikut merupakan level IP Class untuk setiap peralatan, sesuai dengan standar DIN EN 60529.
Angka Pertama : Tingkat Ketahanan terhadap terkena benda padat
Angka
ARTI ANGKA
KETERANGAN
0
TIdak ada proteksi (No Protection)Tidak ada proteksi khusus terhadap masuknya benda padat kedalam sistim peralatan
1
Proteksi terhadap benda padat berukuran besarTerdapat proteksi terhadap benda padat denga diameter diatas 50 mm
2
Proteksi terhadap benda padat berukuran sedang.Terdapat proteksi terhadap benda padat dengan diamater diatas 12.5 mm
3
Proteksi terhadap benda padat berukuran kecilTerdapat proteksi terhadap benda padat denga diameter diatas 2.5 mm
4
Proteksi terhadap benda padat yang halusTerdapat proteksi terhadap benda padat dengan diamater diatas 1 mm
5
Proteksi terhadap debuProteksi pada level ini lebih ditekankan pada pencegahan terhadap masuknya debu kedalam sistim peralatan sehingga tidak menggangu fungsi dan keamanan alat.
6
Anti debu
Proteksi penuh terhadap debu yang sangat halus yang dapat masuk kedalam sisitim alat.




Angka Kedua :ingkat Ketahanan terhadap terkena benda cair
DIGIT
DESIGNATION
EXPLANATION
0
TIdak ada proteksi (No Protection)Tidak ada proteksi khusus terhadap masuknya benda cairkedalam sistim peralatan
1
Proteksi terhadap benda cair yang datang dari arah atas (vertikal)Jatuhan benda cair dari atas (vertikal) tidak menimbulkan efek yang merusak alat.
2
Proteksi terhadap benda carir yang datang dengan sudut kemiringan.Jatuhan benda cair dengan kemiringan sudut diatas 150 dari  atas (vertikal) tidak menimbulkan efek yang merusak alat.
3
Proteksi terhadap benda cair berbentuk sprayProteks terhadap benda cair dalam bentuk spray dari atas  (vertikal) dengat  sudat datang diatas 600
4
Proteksi terhadap benda cair berbentuk splashSiraman Benda cair berupa splash dari arah mana saja tidak akan menimbulkan effek yang berbahaya pada alat.
5
Proteksi terhadap tembakan benda cair (jet water)Siraman benda cair berupa jet water yang diarahkan pada alat tidak akan menimbulkan efek yang berbahaya pada alat tersebut.
6
Proteksi terhadap tembakan benda cair yang lebih keras (strong jet water)Siraman benda cair berupa jet water yang lebih keras dan diarahkan pada alat tidak akan menimbulkan efek yang berbahaya pada alat tersebut.
7
Proteksi terhadap terendam sementara.Ketika suatu alat direndam dalam air dengan kedalaman lebih dari satu meter, jumlah rembesan benda cair yang memasuki alat tidak begitu banyak dan tidak menimbulkan kerusakan pada alat.
8
Proteksi terhadap terendam secara kontinyuAlat denga proteksi ini dapat direndam terus menerus didalam air.

Pengukuran Tahanan Isolasi dan PI

Pengukuran Tahanan Isolasi dan PI - Tahanan isolasi antara penghantar tembaga dengan tanah atau ground pada sebuah mesin listrik diukur dengan menggunakan alat ukur High Voltage Tester atau Insulation Resistance Meter, dimana tegangan DC diinputkan ketitik pengukuran yang nilainya tergantung dari tegangan operasi mesin listrik tersebut. Beberapa teknisi menyebutnya sebagai Megger, meskipun sebenarnya megger merupakan salah satu merk alat ukur tersebut.


Tegangan yang diinputkan pada titik pengukran tersebut akan menghasilkan arus bocor yang mengalir melewati isolasi belitan, sehingga besarnya arus yang ditimbulkan menjadi hasil pembacaan pada alat Insulation Test (Megger) yang setelah dikonversi akan ditampilkan dalam nilai tahanan (resistance) dengan satuan Mega Ohm.  Tegangan DC yang diinputkan untuk peralatan Low Voltage adalah sebesar 100 - 600 V dan untuk medium voltage antara 1000 - 5000 V.

Untuk peralatan listrik tegangan rendah (Low Voltage), nilai tahanan isoalsi (Insulation Resistance) normal antara phasa ke tanah harus lebih besar dari satu Mega Ohm. Jika didapati hasil pengukuran lebih rendah dari satu Mega Ohm, maka isolasi belitan  peralatan tersebut perlu diperiksa,dikeringkan, dibersihkan dan bila hasil pembacaan masih menunjukkan nilai yang rendah, maka perlu dilakukan refurbish.




Pengujian Polarisation Index (PI)
Pengujian PI, digunakan untuk mengetahui tingkat kekeringan, kebersihan dan keamanan isolasi suatu belitan pada mesin listrik. Pengukuran ini dilakukan selama 10 menit, dengan membandingkan hasil pengukuran tahanan isoalsi 10 menit terhadap hasil pengukuran selama 1 menit. Dengan rumus sebagai berikut :

PI = Pengukuran 10 menit / Pengukuran 1 menit

  • Untuk isolasi belitan yang baik, nilai PI harus minimum 2 pada pengukuran di temperatur 20 oC.
  • Nilai PI dibawah diantara 1.5 - 2 , peralatan masih dapat dioperasikan, tapi perlu pengawasan dan pemantauan berkala.
  • Nilai PI dibawah 1.5, mengindikasikan isolasi belitan peralatan tersebut dalam keadaan basah, kotor atau sudah ada yang bocor. Sehingga perlu dilakukan pembersihan, pengeringan dan refurbish apabila ditemukan kerusakan pada isolasinya.

Sekarang ini sudah banyak alat Insulation Resistance Meter yang bisa mengukur tahanan isolasi dan PI yang dapat menampilkan hasil pengukuran pada suhu 20 oC, dengan melakukan konversi secara otomatis sesuai dengan standar IEC.

Pengukuran tahanan isolasi (insulation resistance test) maupun Polarisation Index (PI) dapat dilakukan dilapangan, dan biasanya dilaksanakan sebagai pengukuran awal untuk menentukan langkah selanjutnya apakah peralatan tersebut dapat diperbaiki dilapangan atau harus dibawa ke workshop untuk dilakukan pengetesan lebih lanjut.

Untuk setiap pengukuran belitan dengan insulation resistance test selesai dilakukan, jangan lupa untuk mengosongkan muatan belitan tersebut, dengan menghubungsingkatkan tttik pengukuran belitan dengan ground.







Torsi (torque) Pada Motor

Torsi (torque) Pada Motor - Secara umum torsi (torque) merupakan gaya yang digunakan untuk menggerakan sesuatu dengan jarak dan arah tertentu.
Dari penjelasan tersebut , maka rumusan untuk torsi dapat diturunkan menjadi :

t = F . l
dimana : t = Torsi (Torque), Newton meter (N.m);
F =Gaya penggerak, Newton (N)
 l = jarak, meter (m)

Sedangkan hubungan torsi (Torque) terhadap daya (power) pada sbuah motor adalah :

P = w . t dimana : w = Kecepatan sudut, radian/detik (Rad/s)
P = daya atau power, watt (W)

Untuk motor listrik, rumusan untuk kecepatan sudut adalah :

w= 2 . p . n / 60
dimana : n = Kecepatan putaran motor (rpm)

Dari ketiga persamaan diatas dapat dilihat bahwa power yang dibutuhkan oleh motor sebanding dengan besarnya torsi yang dihasilkan pada kecepatan putaran tertentu.


Pada pemilihan sebuah motor, biasanya terdapat dokumen mengenai karakteristik torsi motor tersebut yang menunjukan performace motor saat dioperasikan sbb :


Type Torque(Torsi)
Nama Lain
Nilai Torque (Torsi)
Keterangan
Starting Torque (Torsi)
Locked Rotor Torque
0.3 - 1.2 pu2
Merupakan nilai torsi pada saat motor keadaan diam dan diberikan power listrik
Pull-Up Torque (Torsi)
Minimum Torque
0.8 - 1.2 pu
Nilai minimum torsi pada saat torsi motor mengalami penurunan selama proses start
Pull-Out Torque (Torsi)
Tip-Up Torque
1.8 - 3.0 pu
Nilai torsi maximum yang tercapai pada saat motor berputar
Full Load Torque (Torsi)
Running Torque
Always 1.0 pu
Nilai torsi pada saat motor beroperasi pada rated load dan rated speed
Accelerating Torque (Torsi)
Varies
Nilai selisih antra torsi motor dengan torsi beban. semakin tinggi nilainya semakin cepat akselerasi motor
Motor Torque vs Speed Curve
Varies
Kurva antara torsi motor terhadap kecepatan motor
Load Torque vs Speed Curve
Varies
Kurva antara torsi beban dengan kecepatan motor