Pernafasan Transformator

Pernafasan Transformator - Ketika sebuah transformtaor dengan tipe oil imersed (menggunakan minyak isolasi) dibebani , maka tempratur pada minyak isolasi yang ada didalam transformator tersebut akan naik. Semakin besar beban transformator maka kenaikan temperatur minyak isolasi semakin tinggi. Dengan semakin panasnya minyak isolasi tersebut, maka terjadi pemuaian sehingga volume minyak isolasi tersebut bertambah. 

Dengan bertambahnya volume minyak isolasi, baik karena kondisi beban maupun temperatur lingkungan, maka   udara didalam konsevator yang berada diatas permukaan minyak isolasi akan terdorong sehingga mengalir keluar dari transforamtor melalui saluran pipa. Dan sebaliknya ketika temperatur minyak isolasi turun , sehingga volume minyak isolasi mengecil, udara kembali masuk ke konsevator transforamtor.

Proses keluar masuknya udara kekonsevator transformator diistilahkan dengan pernafasan transforamtor atau air breather of transformer.

Diakrenakan udara yang masuk kedalam dikarenakan proses pernapasan transformator berasal dari udara luar yang dapat saja mengandung air (udara lembab), maka kemungkinan percampuran air dengan minyak isolasi didalam transformator dapat saja terjadi, sehingga hal ini dapat merusak kekuatan isolasi minyak transformator itu sendiri.

Untuk menghambat kandungan air pada udara yang mengalir kedalam transfortmator maka digunakan silica gel, yang berupa butiran umumnya berwarna biru yang diletakkan didalam tabung pada pipa saluran udara yang menuju transformator (Seperti gambar diatas).

Silica Gel ini (gambar dibawah) akan menyerap kandungan air pada udara yang melewatinya. Warna silica gel tersebut bermacam-macam, ada putih, biru, merah, orange. Warna silica gel akan memudar ketika kandungan air didalam silica gel semakin tinggi. 

.

Disamping menggunakan silica gel, untuk mengamankan transformator terhadap kandungan air yang masuk melalaui udara pada pernafasan transforamtor, pada beberapa transformator saluran pipa untuk pernapasan tersebut dilengkapi dengan heater yang akan memanaskan udara sehingga diharapkan uap air pada  udara akan menguap.

Setelah kita mengetahui apa itu pernafasan transformator beserta silica gelnya, dan apa bahayanya ketika udara mengandung uap air masuk ke transformator, timbul pertanyaan kenapa transformator tidak dibuat kedap udara atau menghilangkan jalan keluar dan masuk udara kedalam transfomator sehingga kemungkinan terkontaminasinya minyak isolasi dengan udara yang mengandung uap air tidak terjadi.

Untuk hal tersebut akan kita bahas pada artikel berikutnya... 

Semoga artikel ini bermanfaat.

Read more »

Proteksi Over Flux Pada Transformator

Proteksi Over Flux Pada Transformator - Pada artikel sebelumnya kita telah membahas apa dan bagaimana over flux pada sebuah trasnformator. Seperti yang sudah dijelaskan pada artikel tersebut, Over Flux pada transformator dapat menimbulkan efek yang berbahaya terhadap kelansungan umur sebuah transformator.

Dan juga telah dijelaskan pula bahwa jumlah fluks ɸ pada inti transformator sebanding dengan nilai V / F , yaitu perbaningan antara Tegangan dengan Frekuensi. 

Umumnya sebuah Transformator, telah dirancang untuk mampu menahan over flux , dengan kelipatan sampai 1.1 ( V / F x 1.1 ) secara terus menerus, (V adalah  tegangan masukan ke transformtor dan F adalah frekuensi). 

Dan untuk kondisi over flux dengan kelipatan V / F lebih dari 1.1 , operasional Transformator hanya dibatasi untuk beberapa menit saja agar terlindung dari rugi - rugi inti yang semakin naik dan pemanasan yang berlebih pada inti transforamtor tersebut. 

Tidak ada standar baku berapa besar durasi lamanya tranformator beroperasi ketika terjadi over flux, karena tergantung pada rangcangan awal Transformator tersebut dan berdasarkan rekomendasi pabrikan yang membuat transformator. 

Berikut adalah contoh tabel durasi lamanya over flux yang diijinkan :

V/F	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5
Durasi Beroperasi terus menerus	Terus beroperasi	2 menit	1 menit	0.5 menit	OFF

Pada tabel , V/F adalah Tegangan Nominal Trafo dan Frekuensi Nominal Trafo, misalkan sebuah Transformator 150 kV /6.3 kV dengan frekeunsi  50 Hz. Maka V / F nya adalah : 1

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa ketika Over Flux terjadi, sehingga perbandingan V / F mencapai nilai 1.5, tranformator harus segera di-OFF-kan untuk menghindari kemungkinan terjadinya  kerusakan permanen didlam internal transformator.

Proteksi Over Flux Pada Transformator

Over Flux tidak dapat dihindari, karena gangguan Over Voltage dan Under Frekuensi dapat saja terjadi setiap saat dan durasi gangguan tersebut tidak bisa dipastikan seberapa lamanya. Dari hal tersebut, kita memerlukan proteksi pada tansformator tersebut terhadap kejadian Over Flux. Kode ANSI untuk Proteksi Over Flux adalah 24, dan penamaan lainnya adalah Volts-per-Hertz Relay / Overfluxing.

Faktor penting yang perlu diperhatikan ketika menerapkan proteksi ini adalah kondisi dan kehandalan sistim jaringan dilokasi transformator tersebut dipasang dan dioperasikan. Karena hal ini mempengaruhi besarnya perbandingan V / F yang dapat memicu terjadinya Over Flux pada sebuah transformator dan durasi waktu pemicu terjadinya Over FLux, yaitu lamanya lonjakan tegangan dan dropnya Frekuensi pada suatu sistim.

Pemicu Over Flux (lonjakan tegangan dan drop frekuensi) pada sebuah jaringan listrik dapat saja terjadi kapan saja, semakin handal dan kuat sistim jaringan tersebut akan semakin jarang terjadi lonjakan tegangan dan drop frekuensi dan kalaupun itu terjadi waktu recovery terhadap kejadian lonjakan tegangan dan under frekuensi pada sistim akan semakin cepat. Lepasnya saluran interkoneksi, gangguan transmisi, off nya beberapa pembangkit pembangkit pada sistim interkoneksi, reclosing transmisi, island mode merupakan contoh - contoh yang dapat menyebabkan terjadinya lonjakan tegangan dan frekuensi drop pada sistim ajringan kelistrikan.

Ketika kita menerapkan proteksi overflux , kurva tripping yang akan diterapkan menjadi hal yang sangat penting. Yang biasa digunakan adalah kurva karakteristik Inverse dengan pertimbangan semakin besar rasio V/F maka waktu trippingnya akan semakin cepat yang disesuaikan dengan tabel diatas tadi.

Demikian dulu, semoga membantu.

Read more »

Over Flux Pada Transformator

Over Flux Pada Transformator -  Over flux pada sebuah transformator terjadi ketika kerapatan fluks magnet pada inti transformator meningkat ke level yang sangat tinggi, yang mengakibatkan rugi - rugi pada inti  (core loss) meningkat, sehingga temperatur komponen internal pada transformator menjadi naik yang pada akhirnya akan menimbulkan gangguan pada internal transformator.

Dari ilmu dasar transformator , kita mengenal formula :  V = √2 . π . f . N . ɸ

Sehingga ɸ = V / (√2 . π . f . N )

Dimana ɸ merupakan besarnya flux pada inti transforamtor, V tegangan input, f: frekuensi dan N jumlah lilitan (primer atau sekunder).

Dari formula diatas terlihat nilai ɸ (flux) sebanding dengan nilai tegangan (V ) dan berbanding terbalik terhadap nilai frekuensi (f ) dengan asumsi banyaknya belitan (N ) adalah konstan.

Sehingga parameter yang mempengearuhi besaran flux (ɸ ) adalah  :

1. Tegangan Supplay (V), dimana ɸ akan meningkat apabila tegangan (V) Tinggi

2. Frekeuensi Suplay (f ), dimana ɸ akan meningkat apabila Frekuensi (f ) rendah

3. V = Tinggi dan f  = rendah (Kondisi yang jarang terjadi).

Dan penjelasan analisa diatas, kita mengetahui Overflux disebabkan karena faktor sbb ::

- Over Voltage

- Under Frekuensi

Beberapa contoh yang menyebabkan Over Voltage adalah lepasnya beban secara tiba - tiba, Tegangan suplay dari tansmisi yang memang tinggi, Compensator Shunt yang tidak bekerja dengan baik dll. Sedangkan penyebab Frekuens rendah adalah kelbihan beban, pembangkitan listrik dll.

Pada tulisan kali ini kita tidak membahas perihal Over Voltage dan Under Frekuensi, karena sesuai judulnya kita akaan coba mengenal apa itu Over Flux.

Trafo dirancang untuk beroperasi pada atau di bawah kerapatan fluks magnet maksimum di inti transformator. 

Pada Transforamtor dalam kondisi normal, Fluks didalam transformator hanya berada pada inti transformator karena permeabilitasnya yang tinggi dibandingkan dengan volume sekitarnya. 

Ketika kerapatan fluks meningkat melebihi titik jenuhnya (saturasi), sejumlah besar fluks dialihkan ke bagian struktur baja dan ke udara disekelilingnya. semenatara pada inti besi,  akan mengalami panas berlebih. 

Dalam kondisi ketika terjadinya Over Flux, pemanasan yang terjadi dibagian internal transforamtor akan meningkat dan menimbulkan sirkulasi arus yang mengandung harmonisa kedua dan kelima. Yang pada akhirnya menimbulkan rugi rugi yang lebih besar pada transformator dan pada akhirnya menginkgatkan panas yang dapat membahayakan tansformator sendiri. 

Salah satu indikator dari adanya peningkatan panas yang tidak nomal pada internal Transformator adalah timbulnya gas dan terakumulasi pada Relay Buchholz , yang pada titik tertentu akumluasi gas tersebut dapat mengaktifkan Alarm / Trip Bucholz Relay sebagai  akibat dari jumlah gas yang terkumpul.

Dan ketika terjadi Over Flux, fluks berlebih pada transformator,  inti besi menjadi jenuh dan terdapat arus magnetisasi tinggi di rangkaian primer. Dalam kondisi seperti itu, hubungan linier arus dan tegangan antara sisi primer dan sekunder menjadi hilang , sehingga hal ini bisa memicu aktifnya Relay Proteksi Diffrential.

Dari hal diatas, kita mengetahui Overflux pada transformator sangat berbahaya dan apalagi jika berlaku pada rentang waktu yang panjang.

Over Flux tidak dapat dihindari, karena gangguan Over Voltage dan Under Frekuensi dapat saja terjadi setiap saat dan durasi gangguan tersebut tidak bisa dipastikan seberapa lamanya. Dari hal tersebut, kita memerlukan proteksi pada tansformator tersebut terhadap kejadian Over Flux.  

Relay Bucholz dan Diffrential Relay , seperti yang telah dijelaskan diatas secara tidak lansung memang dapat memproteksi Transformator terhadap Over Flux, tetapi kedua proteksi tersebut hanya memproteksi gangguan yang ditimbulkan sebagai akibat dari terjadinya gangguan overflux, bukan memproteksi gangguan overflux. 

Dengan kata lain, kedua relay tersebut tidak berfungsi pada gangguan utama (over flux), tetapi bekerja pada gangguan kedua (Arus diffrential, akumulasi gas dll ) yang ditimbulkan karena gangguan pertama tidak terdeteksi. Hal ini tentu saja tidak sesuai dengan kaidah kaidah relay proteksi yang diharapkan.

Sehingga untuk pengamanan transformator terhadap kondisi over flux kita memerlukan relay proteksi Over Flux.

Terkait dengan pembahasan Relay Proteksi Over Flux akan kita bahas pada postingan berikutnya.

Terima kasih, semoga bermanfaat

Read more »

Vektor Group pada Transformator (II)

Vektor Group pada Transformator (II) - Postingan ini merupakan kelanjutan pembahasan mengenai Vektor Group pada Transformator (I). Pada postingan sebelumnya, kita membahas bagaimana vektor grup transformator tersebut mempengaruhi urutan phasa pada sisi sekunder suatu transformator.

Pada name plate transformator, sering  kita melihat kombinasi vektor diagram seperti YnD5, DY11 dan lain sebagainya. Penjelsan mengenai kombinasi vektor ini dan pergeseran phasa antra sisi HV dan LV sudah pernah kita bahas pada postingan ini yaitu  pada artikel Paralel Transformator Dengan Vektor Group Beda .

Pada postingan kali ini saya coba membahas bagaimana bentuk kombinasi vektor tersebut dan bagaimana hubungan hubungan belitan didalamnya terhadap terminal masukan.

Postingan ini berawal dari kesulitan beberapa anak magang yang pernah saya tanyakan bagaimana bentuk hubungan belitan didalam sebuah transformator pada Vektor Diagram tertentu.  Kebanyakan mereka menghafal bentuk gambarnya seperti gambar  variasi Vektor Diagram untuk hubungan Bintang dan Delta yang ada pada postingan ini. 

Kalau melihat gambar tersebut, saya tidak bisa membayangkan bagaimana cara menghafalnya. Malah akan ada muncul kesalahan - kesalahan ketika disuruh untuk menggambarkan bentuk hubungan itu kembali.

Sebenarnya gambar tersebut tidak perlu dihafal asalkan kita paham maksud dari Vektor Diagram tersebut seperti ,yang sudah pernah saya jelskan pada link - link diatas.

Untuk menjelaskannya, lansung saya pada sebuah contoh , misalkan Vektor Y4 dan perhatikan gambar vektor Y4 pada gambar Variasi Vektor Diagram Hubungan Bntang dibawah.

Langkah untuk menggambarnya adalah :

1. Ingat, vektor yang diminta adalah Y (Bintang), sehingga gambarkan bentuk hubungan bintang seperti huruf Y terbalik.
2. Berikan nama pada ujung masing - masing garis huruf Y tersebut secara berurutan, mulai dari yang paling atas dan seterusnya searah jarum jam , sehingga ada A, B dan C. Huruf A, B dan C adalah nama untuk masing - masing ujung belitan. Ujung belitan ini akan menjadi teminal pada transformator nantinya.
3. Berikan nama pada masing - masing garis tersebut, seperti W1, W2 dan W3. Garis ini menyatakan belitan. Sehinga terdapat belitan W1 dengan terminalnya A, belitan W2 dengan terminalnya B dan belitan W3 dengan terminalnya C.
4. Sehingga gambarnya menjadi seperti ini :  
   
                                    
5. Kemudian kita melihat angka Vektor, contoh yang diberikan adalah Vektor Y4, berarti ada pergesaran sebesar 4 x 30 = 120. Atau dapat juga diartikan vektor arah jam 4 (jam 4 membentuk sudut 120 terhadap angka 12 atau point A pada gambar ). Karena bergeser 120 derajat maka vektor mengarah ke titik B yang membentuk sudut 120 antara garis W1 dengan W2.
6. Pada pergeseran ini, yang bergeser selalu adalah belitan W1. Jadi jika diawal garis W1 mengarah ketitik A, kemudian karna digeser 120 derajat, maka W1 akan mengarah ketitik B. Sehinga W2 dan W3 ikut bergeser menyesuaikan dengan pergeseran W1. Sehingga gambarnya menjadi sbb :
7. 
8. Gambar yang terbentuk sekarang adalah Vektor Diagram Y4. Perhatikan titik A, B dan C , posisinya selalu tetap. Dan yang bergeser adlah posisi W1 yang menyesuaikan dengan besarnya sudut yang digeser.
9. Dari gambar vektor Y4 kita dapat menggambar hubungna belitan trafo tersebut, yaitu titik pertemuan ketiga garis (titik pusat) adalah hubungna singkat ketiga belitan (yang menbentuk hubungan Y).
10. Dari gambar , garis W1 adalah belitan 1 terhubung keterminal B, garis W2 adalah belitan 2 terhubung ke terminal C dan belitan 3 terhubung ke belitan A serta garis hitam yang menghubungsingkatkan ketiga ujung belitan.
11. Sehingga gambarnya menjadi sbb :
12. 

Ok, demikian penjelasan tentang bagaimana menggambarkan hubungan belitan pada sebuah vektor diagram transformator. Silahkan dicoba untuk membuat vektor diagram yang lain baik yang bintang maupun yan gdelta.

Mungkin dalam penulisan ini, penjelasan dari saya kurang pas. Untuk itu silahkan mengajukan pertanyaan terkait artikel ini dengan menulis pertanyaannya pada kolom kementar. Saya dengan senang hati akan menjawabnya.

VARIASI VEKTOR DIAGRAM HUBUNGAN BINTANG

Variasi Vektor Diagram Hubungan Bintang

VARIASI VEKTOR DIAGRAM HUBUNGAN DELTA

Variasi Vektor Diagram Hubungan Delta

Read more »

Mengenal Open Delta Transformator

Mengenal Open Delta Transformator - Pada sistim listrik tiga phasa,  transformator (trafo) umumnya menggunakan 3 belitan pada setiap sisinya (sisi HV dan sisi LV). Tiga buah belitan pada masing masng sisi trafo tersebut membentuk hubungan bintang (star) segitiga (delta) atau pun zigzag, sehingga  kita mengenal hubungan transformator seperti Star - Delta , Delta - Delta , Star - Star dan lain sebagainya. HAl ini berbeda dengan Transforamtor Open delta yang akan kita bahas pada postingan kali ini.

Sebuah transformator Open Delta, jumlah belitan pada masing masing sisi terdiri dari dua belitan saja, seperti pada gambar berikut ini :

Pada gambar diatas, merupakan hubungan belitan pada sebuah transformator open - delta. Pada masing - masing sisi, terdapat dua belitan yang membentuk hubungan delta dengan belitan keiga yang tidak ada, sehingga deltanya menjadi terbuka, dan karena itu disebut sebagai open - delta.

Selain disebut open - delta, transformator dengan tipe ini sering juga disebut dengan transformator V Connection ( koneksi V), karena kedua belitan membentuk huruf V.

Meskipun hanya memiliki dua belitan pada setiap sisinya, transformator open - delta tetap bisa menyuplai beban tiga phasa dan mentransformasikan suplay tegangan tiga phasa dari sisi HV ke LV.

Penjelasan terkait kemampuan transformator dengan tipe ini untuk menyuplai beban tiga phasa dapat dijelaskan seperti dibawah ini :

Gambar diatas merupakan transformator tiga phasa dengan hubungan Delta - Delta pada masing - masing sisinya. 

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, transformator open - delta terdiri dari dua belitan pada kedua sisi HV dan LV. Pada gambar diatas, jika belitan berwarna merah (C1 dan C2) dan garis putus - putus berwarna merah kita hilangkan, kita akan mendapati sebuah transformator dengan koneksi Open - Delta.

Mengenai tegangan dan arus serta bagaimana sebuah transformator Open - Delta dapat digunakan pada sistim tiga phasa, dan permasalahan yang akan dihadapi ketika menerapkan koneksi Open - Delta ini dapat dilihat pada penjelasan dibawah ini :

1. Tegangan Pada Transformator Open - Delta

Untuk tegangan keluran pada sisi sekunder, transformator open -delta memiliki sudut antar masing - masing phasanya sebesar 120^o sama dengan transformator tiga phasa pada umumnya.
Hal ini dibuktikan dengan nilai Vca yang didapat dari hasil penjumlahan antara Vab dengan Vbc.
Sama halnya dengan besarnya sudut antra phasa pada arus seperti yang dijelaskan pada gambar dibawah ini.

2. Arus Pada Transformator Open - Delta

Arus pada transformator Open - Delta

3. Derating Pada Transformator Open - Delta

Dikarenakan transformator open - delta hanya memiliki dua belitan disetiap sisinya (HV dan LV) , pastilah kapasitas transformator tersebut tidak sama dengan kapasitas transformator tiga phasa meskipun belitan pada masing - masng transformator tersebut memiliki kapasitas yang sama.

Hal ini dapat dijelaskan pada rumusan gambar diatas, dimana transformator open delta mengalami penurunan kapasitas (derating) sebeasar 57.7%.

Perbandingannya dengan transformator tiga phasa dengan hubungan delta pada belitannya adalah sebagai berikut :

Berikut contoh perhitungan dari transformator open - delta :

Misalkan dua buah transformator phasa tunggal dengan kapasitas 200 kVA , 6300V/ 400 V, terhubung secara Open - Delta, maka kapasitas transformator tersebut menjadi :

Arus pada sisi sekunder masing - masing transformator menjadi :

 IL = 200 kVA / 400 V

IL = 500 A

Daya transformator ketika beropasi sendiri - sendiri :

S = 200 kVA x 2

S = 400 kVA

Daya transformator ketika dioperasikan secara open -delta adalah :

S = √3 x V x IL

S =  √3 x 400 x 500

S = 346 kVA

Sehinga terjadi penurunan kapasitas menjadi :

= ( 346 / 400 ) x 100%

= 86.6 %

86% merupakan penurunan kapasitas apabila transformator tersebut dioperasikan masing -masing.

Apabila transformator tersbut dioperasikan secara tiga phasa menjadi :

S = 200 kVA x 3

S = 600 kVA

Sehingga penurunan kapsitas menjadi :

= ( 346 / 600 ) x 100%

= 57.7 %

Oke, sampai disini dulu penjelasan terkait Transformator open - delta nya.

Read more »

Kapasitas transformator dan kemampuan beban yang disuplaynya

Kapasitas transformator dan kemampuan beban yang disuplaynya – Sebuah transformator dilengkapi dengan nameplate yang menampilkan beberapa informasi terkait spesifikasi transformator tersebut, terutama kapasitas transformator yang satuannya adalah VA, kVA atau MVA. 

Sebenarnya postingan ini terinspirasi dari pengalaman yang saya dapati dilapangan mengenai pemahaman tentang kapasitas transformator dengan besarnya kemampuan daya yang dapat disuplaynya untuk memenuhi kebutuhan beban yang terpasang. 

Permasalahan yang saya temui adalah, masih banyaknya yang menganggap nilai sebuah kapasitas transformator (VA) menandakan besarnya nilai daya (kW) yang dapat disuplay oleh transformator tersebut. 

Dari pemahaman saya, pendapat tersebut tidak sepenuhnya salah bila kita berhadapan dengan beban yang resistif, kenapa ?

Karena pada beban yang resistif kita hanya mengenal beban tahanan murni yaitu R dalam satuan ohm. Sehingga bila beban yang disuplay oleh sebuah transformator adalah tahanan murni maka daya yang diserapnya cukup dengan rumusan V x I , cocok dengan satuan kapasitas transformator yaitu VA (Volt-Ampere).

Pembahasan mengenai kapasitas daya dari transforamtor tidak lepas dari aturan dasar dari segi tiga daya, S (VA),P (kW) dan Q (kVAR) sbb : 

Note : 

• P = kW
• Q = kVAR
• S = kVA

Bila beban resistif, sudut θ adalah 0o, karena nilai Q adalah 0 maka garis S berhimpit dengan garis P, sehingga nilai S sama dengan P atau nilai VA = kW. Lain halnya kalau beban yang akan disuplay bersifat kapasitif atau induktif. Sehingga nilai Q akan muncul, dan sudut θ akan berobah menyesuaikan dengan besar kecilnya nilai Q. 

Cos θ merupakan nilai cosinus dari besarnya sudut yang dibentuk yang sering dikenal dengan istilah faktor daya. 

Dalam hal ini, yang penting untuk diingat adalah rumus segitiga daya, dimana : 

Untuk 3 phasa

• P = √3 x V x I x Cos θ 
• Q = √3 x V x I x Sin θ 
• S = √3 x V x I S = √(P2 + Q2) 

Untuk 1 phasa

• P = V x I x Cos θ 
• Q = V x I x Sin θ 
•  S = V x I S = √(P2 + Q2) 

Saya tidak membahas lebih lanjut mengenai segitiga daya ini, untuk lebih mendalaminya, silahkan baca postingan sebelumnya. 

Kembali kecerita diatas, sebenarnya untuk merencanakan berapa besar kapasitas transformator yang dibutuhkan untuk menyuplay suatu beban tidak semudah yang diperkirakan, tidak cukup dengan formula segi tiga daya saja, perlu kajian mendalam mengenai load flow analisis, karakteristik beban, pola pembebanan dll. Kita tidak akan membahas hal – hal rumit tersebut, disini kita coba menyampaikan secara sederhana terkait kapasitas transformator yang akan digunakan. 

Pada prakteknya, beban yang ditemui tidak selamanya bersifat resistif, disana ada komponen induktif dan komponen kapasitif. Sehingga dengan adanya sifat beban tersebut, maka nilai Q pada segitiga daya akan muncul. Bisa minus ataupun plus. Dan segi tiga dayapun bisa mengarah keatas ataupun kebawah, sesuai dengan sudut θ yang dibentuk akibat berobahnya nilai Q. 

Kembali ke kapasitas transformator, sampai kapanpun satuan kapasitas transformator adalah VA, bisa kVA ataupun MVA. 

Pertanyaannya adalah, kenapa tidak kW menyesuaikan dengan satuan beban yang akan disuplaynya. 

Jawabannya adalah, karena transformator bukanlah sebuah beban, transformator berfungsi untuk menyuplai beban dengan arus maksimum yang sesuai dengan kapasitasnya sama halnya dengan generator. Beda halnya dengan motor. Setiap motor , dipastikan satuan dayanya adalah kW. Karena motor menerima suplay dan memiliki sifat induktif sehingga disana ada faktor Q seperti yang kita bahas diatas. 

Sekarang, apabila sebuah transformator tiga phasa memiliki kapasitas tertentu, misalkan 1000 kVA dengan tegangan sisi LV adalah 380 V. Berarti berdasarkan rumus , S = √3 x V x I, arus maksimum yang bisa dialirkannya adalah : 

• S = √3 x V x I 
• I = S / ( √3 x V ) 
• I = 1000 kVA / (( √3 x 380 ) 
• I = 1519 A 

Dari hasil perhitungan diatas, transformator dibebani 100% pada arus sebesar 1519 A. 

Sekarang kita beralih ke beban yang akan disuplaynya. 

Seperti yang telah disampikan diatas, beban yang ditemui dilapangan tidak selalu murni resistif, kadangkala bersifat induktif maupun kapasitif. Dikarenakan sifat beban tersebut, maka nilai Q akan timbul. Dikarenakan adanya nilai Q, maka akan ada sudut θ. Sehingga ada nilai faktor daya disana sesuai dengan nilai Cosinus dari sudut yang dibentuk. 

Pada rumusan segitiga daya, nilai P untuk tiga phasa dihitung dari :  

• P = √3 x V x I x Cos θ, 

Dikarenakan S untuk tiga phasa adalah = √3 x V x I, 

Maka P bisa disederhanakan menjadi P = S x Cos θ. 

Kapasitas transformator untuk menyuplai beban tertentu harus sesuai dengan VA nya (S), tapi pada daya berapa P (kW) sebuah transformator bisa menyuplai 100% tergantung dari besarnya nilai Faktor daya yang ditimbulkan oleh sifat beban yang akan disuplaynya. 

Nilai maksimum Cos θ atau faktor daya adalah 1 yaitu pada sudut θ = 0^o pada segitiga daya, dimana nilai Q = 0 , sehingga S = P. Hal ini sesuai dengan kaidah trigonometri , Cos 0^o = 1. 

Ketika beban yang disuplay transformator bersifat induktif atau kapasitif, nilai Q akan berobah, sehingga sudut θ akan terbentuk, membesar atau mengecil sesuai dengan nilai Q. 

Sudut θ yang terbentuk ada dalam range 0^o – 90^o. Sehingga nilai Cos θ (faktor daya) ada pada range nilai 1 – 0. Sekarang, apabila faktor daya beban ada pada nilai tertentu, maka 100% kapasitas transformator untuk menyuplai beban adalah, sebgai berikut : 

Bila nilai Cos θ = 0.85, maka 100% kapasitas transformator ada pada daya : 

• P = S x Cos θ, 
• P = S x 0.85 

Bila pada contoh sebelumnya, terdapat transformator dengan kapasitas 1000 kVA, maka 100% kapasitas transformator ada pada daya : 

• P = S x Cos θ 
• P = 1000 kVA x 0.85 
• P = 850 kW. 

Ini berarti, pada beban 850 kW dengan faktor daya 0.85, transformator 1000 kVA terbebani 100%, karena arus yang akan dialirkan transformator tersebut adalah arus maksimumnya yaitu 1519 A ( S = √3 x V x I ). 

Untuk beban dengan faktor daya yang lebih rendah, misalkan 0.70, transformator 1000 kVA akan terbebani 100% pada beban :

• P = 1000 kVA x 0.70 P = 700 kW 

Disini terjawab, mengapa satuan transformator ditulis dengan satuan VA (S).

Dari pembahasan diatas, untuk menentukan kapasitas transformator yang akan digunakan untuk menyuplai beban tertentu, hal utama yang harus diketahui adalah besarnya faktor daya beban tersebut dan tentu saja besarnya beban yang akan disuplaynya. 

Seperti contoh, apabila beban yang disuplay adalah 800 kW, secara nilai, transformator 1000 kVA tentu sanggup menyuplai beban tersebut. Tapi apabila faktor daya beban 800 kW tersebut adalah 0.70 apakah transformator 1000 kVA masih cocok digunakan , tentu saja perlu kita kaji terlebih dahulu, seperti contoh dibawah ini : 

Beban terpasang adalah 800 kW dengan faktor daya 0.70, maka daya transformator yang cocok untuk beban tersebut adalah : 

• P = S x Cos θ 
• S = P / Cos θ 
• S = 800 kW / 0.70 
• S = 1142 kVA. 

Dari hasil perhitungan diatas, daya semu S yang diperlukan beban 800 kW adalah sebesar 1142 kVA, transformator 1000 kVA tidak akan sanggup untuk menyuplai beban 800 kW dengan faktor daya 0.70. Bila dipaksakan, tentu saja transforamtor akan rusak, karena dipaksa menyuplai beban melebihi kapasitasnya. 

Namun bukan berarti transforamtor 1000 kVA tidak bisa digunakan , ada langkah lain yang mesti dilakukan, yaitu memperbesar nilai faktor daya sehingga nilai S pada perhitungan diatas menjadi lebih kecil atau sama dengan 1000 kVA. 

Kalau kita coba menghitung ulang, nilai S akan menjadi 1000 kVA pada faktor daya : 

• P = S x Cos θ 
• Cos θ = P / S 
• Cos θ = 800 kW / 1000 kVA 
• Cos θ = 0.80 

Dari hasil perhitungan, transformator 1000 kVA akan dapat menyuplai beban 800 kW asalkan faktor dayanya dinaikkan dari 0.70 menjadi 0.80 atau lebih. 

Bagaimana cara menaikkan faktor daya atau bahasa lainnya memperbaiki faktor daya sudah pernah kita bahas pada postingan sebelumnya. Silahkan lihat disini. 

Ok, sekarang mudah-mudahan kita semua telah dapat memahami hubungan kapasitas transforamtor (VA) dengan daya yang disuplaynya (kW) serta faktor daya yang mempengaruhinya. 

Ada sedikit yang perlu saya ingatkan, agar transformator memiliki umur yang panjang, dan saya pikir berlaku untuk semua peralatan lainnya, yaitu : 

Jangan pernah mengoperasikan suatu peralatan secara terus menerus dikapasitas 100%

Pada kondisi tertentu, karena keadaan emergency, boleh saja dioperasikan 100% ataupun maksimum 110% tetapi bukan untuk terus menerus. Agar transformator berumur panjang, perlu dipertimbangkan batas beban normal yang akan disuplaynya, idealnya ada pada angka 80%. 

Jadi, bila kita ambil contoh transformator 1000 kVA diatas, ideal operasinya adalah di angka 800 kVA (80% x 1000 kVA). Sehingga bila faktor daya beban yang akan disuplaynya adalah 0.85 , maka transformator 1000 kVA akan menyuplai beban pada angka : 

• P = S x Cos θ 
• P = 1000 kVA x 0.85 
• P = 850 kW 

Untuk ideal operasi dikalikan safety faktor pembebanan sebesar 80%, sehingga daya yang disuplaynya maksimum adalah : P = 850 kW x 80% P = 680 kW. 

Jadi transformator akan lebih baik dan aman bila dioperasikan pada beban 680 – 700 kW pada faktor daya 0.85. 

Kadang kala kita tidak mengetahui berapa faktor daya beban yang akan disuplay oleh sebuah transformator dan informasi yagn diketahui hanya nilai beban, misalkan 1000 kW. 

Maka untuk menentukan nilai transformator pada beban 1000 kW dengan faktor daya yang tidak diketahui, untuk amannya ambil faktor daya yang terjelek yang bisa timbul pada beban tersebut. Biasanya diangka 0.70 atau 0.75. 

Misalkan kita tetapkan faktor dayanya diangka 0.75. Maka kapasitas transformator yang akan kita sediakan adalah : 

• P = S x Cos θ 
• S = P / Cos θ 
• S = 1000 kW / 0.75 S = 1333 kVA 

Dengan mempertimbangkan keamanan dan umur trannsformator agar tahan lama, maka kita tambahkan faktor 80%, sehingga kapasitas transformator yang dibutuhkan menjadi : 

• S = 1333 kVA / 0.8 
• S = 1666 kVA – 1750 kVA (menyesuaikan dengan nilai yang ada dipasaran). 

Selain mempertimbangkan umur operasional transformator, dengan menggunakan faktor 80% , kita juga telah mempersiapkan kapasitas transformator untuk aman beroperasi bila nilai faktor daya 0.7 yang telah kita tetapkan tersebut meleset jauh dari realitas dilapangan. 

Misalkan, faktor daya sebenarnya adalah 0.6, maka kapasitas transformator yang diperlukan adalah :

• P = S x Cos θ 
• S = P / Cos θ 
• S = 1000 kW / 0.6 
• S = 1666 kVA 

Transformator 1750 kVA yang telah kita tetapkan masih sanggup untuk menyuplay beban tersebut. 

Disamping hal diatas, faktor 80% juga bermanfaat apabila seandainya ada penambahan beban dikemudian hari. Tentu saja juga mempertimbangkan besar kecilnya penambahan beban tersebut. 

Selain memperhatikan keamanan operasi transformator, umur pemakaian dan adanya penambahan beban nantinya, pertimbangan ekonomis terkait pengadaan sebuah transforamtor juga penting karena semakin tinggi kapasitas transformator maka harganya juga semakin mahal. 

Disinilah diperlukan pentingnya menyeimbangkan antara kebutuhan operational dan pemeliharaan transformator dan finansial.

Read more »

Cara Menghitung Persen Impedansi Transformator (Transformer Impedance)

Cara Menghitung Persen Impedansi Transformator (Transformer Impedance) - Artikel ini dimaksudkan untuk menjelaskan lebih lanjut terkait postingan sebelumnya yaitu Menghitung Persen Impedansi Sebuah Transformator. Pada artikel ini akan dijelaskan contoh perhitungannya.

Contoh Perhitungan Untuk Mendapatkan Nilai impedansi Transformator 

Lansung saja, Impedansi Transformator sebenarnya adalah perbandingan antara arus saat transformator beroperasi normal dengan keadaan beban penuh atau lebih dikenal dengan istilah Full Load Ampere (FLA) dengan arus yang timbul pada kondisi transformator terhubung singkat.

Rumus untuk Full Load Ampere (FLA)adalah :

• Untuk Satu phasa

          FLA = (kVA x 1000) / Voltage

• Untuk Tiga phasa

          FLA = (kVA x 1000) / (Voltage x √3)

• Dan untuk arus hubungan singkatnya (Short Circuit – SC) , adalah :

          I sc = FLA / Z

          Dimana Z merupakan Impedansi Transformer.

PENGUJIAN HUBUNGAN SINGKAT PADA TRANSFORMATOR

Untuk menentukan nilai impedansi dari sebuah transformer dilakukan pengujian hubungan singkat seperti gambar dibawah ini :

Keterangan :

1. Sebuah auto transformer yang dapat diatur tegangannnya dihubungkan ke sebuah transformator yang akan di uji.
2. Sebuah Voltmeter dihubungkan ke sisi Primer transformator
3. Sebuah Amperemeter terhubung secara seri dengan sisi sekunder dari transformator yang dihubungsingkatkan.
4. Dimulai dari tegangan 0 V, tegangan pada sisi primer transformator dinaikan dengan mengatur tegangan auto transformator sampai didapatkan pembacaan arus pada Ampermeter disisi sekunder mencapai FLA.

Data tegangan pada sisi primer ketika arus yagn terbaca pada sisi sekunder telah mencapai FLA diperkukan untuk melakukan perhitungan Impedansi Transformator tersebut.

Untuk lebih mudahnya, dapat dilihat pada contoh perhitungan dibawah ini :

Sebuah transformator Tiga Phasa dengan data sebagai berikut :

- kapasitas Transformator 1000 kVA

- Tegangan Pada Sisi Primer : 20 kV

- Tegangan sisi Sekunder : 380 V

Karena Transfomator Tiga Phasa, maka :

- FLA = (kVA x 1000) / (Voltage x √3)

- FLA = (1000 x 1000) / (380 x √3)

- FLA = 1519 A

Misalkan, pada pengujian hubungan singkat seperti gambar diatas, tegangan pada sisi primer ketika arus pada sisi sekunder sudah mencapai 1519 A (FLA) adalah 15 V, maka nilai impedans transformator (Z) adalah :

Z = ( 15 V / 380 V ) x 100%

Z = 0.0395

Impedansi Transformator selalu dinyatakan dalam %, sehingga nilai impedansi dari hasil perhitungan diatas dikali dengan 100%, maka nilai Impedansi Transforamtor adalah :

Z = 0.0395 x 100%

Z = 3.95%

Setelah nila impedansi transfomator telah kita dpatkan, maka untuk menghitung arus hubungan singkat dari transformator adalah :

Isc = FLA / Z

Isc = 1519 / 3.95%

Isc = 38455 A 

Isc = 38,4 kA.

Read more »

Paralel Transformator Dengan Vektor Group Beda

Paralel Transformator Dengan Vektor Group Beda - Mohon maaf sebelumnya, karena baru sekarang ada waktu luang untuk melanjutkan pembahasan kita mengenai Vektor Group Tansformer (I).

Seharusnya judul artikelnya adalah Vektor Group Tansformer (II), tetapi karena pembahasannya lebih ke memparalel transformator dengan vektor group beda. maka judulnya saya ganti.

Ok..... kita lanjut .... dipostingan sebelumnya kita sudah membahas sebagian masalah terkait Vektor Group.

Pada banyak transformator,  sering kita melihat pada nameplate-nya macam-macam vektor group, ada yang ditulis YnD5, YY0, DY1 dll.

Dari name plate tersebut, mengindikasikan :

• Abjad pertama adalah bentuk hubungan lilitan tiga phasa pada sisi HV, Y untuk bintang, D untuk Delta dan Z untuk zigzag.
• Abjad kedua adalah bentuk hubungan belitan tiga phasa pada sisi LV,  Y untuk bintang, D untuk Delta dan Z untuk Zigzag.
• Bila ada huruf "n" setelah huruf Y,  menandakan titik netral pada hubungan Y tersebut ditanahkan.

Angka yang terdapat diakhir menandakan jam trafo. Yang berarti, sebuah lingkaran jam memiliki sudut 360^o dengan urutan angka dari 1 sampai 12,  maka untuk angka 1 besar sudutnya adalah 30^o, untuk angka 5 adalah 150^o dan seterusnya. Jadi , setiap 1 jam ada sudut 30^o. Sehingga bila pada nameplate tertera angka tertentu, misalkan angka 6, maka sudut yang dibentuk adalah:  6 x 30^o = 180^o.

Apa arti kode Vektor Group tersebut ?

Untuk mengetahui arti dari kode yang tertulis pada Vektor Group, kita harus tahu dulu cara membacanya.

Cara membaca Vektor Group

Untuk memudahkannya, kita ambil contoh sebuah vektor group, misalkan YnD5.

Pembacaannya adalah, belitan tiga phasa pada sisi HV dihubungkan secara bintang (Y) dengan titik netralnya (n) dibumikan, dan belitan tiga phasa pada sisi LV dihubungkan secara delta (D) dengan pergesaran phasa antara HV dan LV sebesar 150^o (5 x 30^o).

Artinya adalah, pada tansformator dengan Vektor Group YnD5,  terjadi pergeseran phasa antara sisi HV dengan LV sebesar 150^o. Sehingga phasa R dengan r, S dengan s dan T dengan t memiliki beda phasa 150^o (R unutk phasa R disisi HV, r untuk phasa R disisi LV). Karena pada induktor , arus yang melewatinya mengalami penundaan, dan transformator tersendiri adalah induktor, maka terjadi penundaan sebesar sudut dari vektor group transformator tersebut. Pada contoh diatas sisi LV tertunda sebesar 150^o terhadap sisi HV atau 150^o lagging LV dengan HV.

Berikut contoh lain untuk pembahahn jam tersebut :

• Angka 11, berarti ada beda phasa sebesar 330^o, ini berarti LV-HV lagging 330^o atau LV-HV leading 30^o. 30^o didapat dari 360^o - 330^o.
• Angka 6, berarti ada beda phasa sebesar 180^o, ini berarti LV-HV lagging 180^o.
• Angka 5, berarti ada beda phasa sebesar 150^o, ini berarti LV-HV lagging 150^o.
• Angka 1, berarti ada beda phasa sebesar 30^o, ini berarti LV-HV lagging 30^o.
• Angka 0, berarti tidak ada beda phasa antara sisi LV-HV.

Keterangan :
Lagging : Tertinggal
Leading : Mendahului

Dari penjelasan diatas, terlihat ada pergeseran phasa antara LV dan HV pada angka tertentu sesuai dengan Vektor Group nya.

Vektor group transformator merupakan salah satu point penting dalam syarat memparalel transformator. Salah satu syarat memparalel transformator adalah kesamaan phasa di sisi LV antara transformator yang akan diparalel tersebut. 

Ketika kita memparalel dua atau lebih transformator dengan vektor group yang berbeda dan transformator tersebut memiliki sumber yang sama  pada sisi HV maka masing - masing transformaor akan memiliki beda phasa yang berlainan antara LV-HV nya. Semua sisi LV masing - masing transformator tidak lagi sama phasanya, dan bila kita lanjutkan untuk memparalel, akan terjadi hubungan singkat (short-circuit) antara transformator tersebut. Akibatnya, transformator akan rusak, dan bila proteksi tidak bekerja maka akan menyebabkan kerusakan yang lebih parah pada sisi belitan transformator.

Pada postingan sebelumnya Vektor Group pada Transformator (I) disebutkan vektor group tidak harus sama untuk memparalel transformator. Kenapa ? Berikut penjelasannya.

Coba pikirkan, jika transformator denga vektor group jam 1 dihubungkan ke sumber daya secara normal, maksudnya dari sumber line tiga phasa R,S,T dihubungkan keterminal U-V-W  pada transformator (R ke U , S ke V, T ke W) maka ada pergeseran phasa sebesar 30^o antara LV-HV. Kemudian kita ganti koneksi line R-S-T dengan terminal pada transformator dengan urutan yang baru, sehingga menjadi R ke V , S ke W dan T -U. apa yang terjadi dengan u-v-w pada sisi LV ? Apakah masih berbeda 30^o dengan sisi HV ?

Ingat, beda phasa antara R-S-T adalah sebesar 120^o. Ketika kita mengganti hubungan terminal transformator dengan line seperti contoh diatas, maka beda phasa antara sisi Line normal (R-S-T) - LV  (bukan HV dengan LV) menjadi 120^o pada keadaan transformator dengan vektor group 0.

Sekarang, bila vektor groupnya adalah jam 1 (misalkan vektor groupnya YnD1) yang berarti ada pergeseran sebesar 30^o maka 120^o pada kondisi awal ditambah dengan 30^o (karena vektor group jam 1) sehingga totalnya menjadi 150^o.
Angka 120^o didapat dari kita menggeser phasa input sebesar 120^o pada sisi HV.
Angka 30^o dari jam trafo. Sehingga totalnya adalah 150^o.

Sekali lagi, 150^o adalah beda antara sisi Line (R-S-T) dengan LV, bukan sisi HV dengan LV. Ini penting untuk memparalel transformator dengan vektor group berbeda. Karena fokus untuk memparalel transformator adalah kesamaan phasa pada sisi LV masing-masing transformator.

Dari penjelasan diatas, dengan transormator YnD1, yang koneksi pada sisi HV nya digeser 120^o kita mendapatkan perbedaan phasa pada sisi LV adalah 150^o. Sekarang, misalkan ada transformator dengan vektor group YnD5, dengan koneksi normal dari Line keterminal pada sisi HV (R-U,S-V dan T-W) , berarti ada perbedaan phasa HV-LV sebesar 150^o pada transformator tersebut.  Maka kedua transformator tersebut YnD1 dengan YnD5 bisa kita paralel, karena sisi LV masing-masing transforamtor sudah tidak ada perbedaan phasa,

Lebih mudahnya, untuk vektor group yang lain dan cara koneksinya sehingga dapat diparalel bisa dilihat pada gambar berikut ini :

Dari gambar diatas, segi empat menyatakan transformator, dengan bulatan merah-kuning-biru sebagai terminalnya. 3 phasa R-S-T bagian atas adalah sisi HV dan R-S-T pada bagian bawah adalah sisi LV.
Angka dibagian bawah transformator adalah jam trafo. Hubungan lilitan transformator baik Y, D ataupun Z tidak berpengaruh.

Demikian ulasan saya terkait paralel transformator dengan vektor group berbeda. Untuk membuktikannya , gunakan osiloskop agar bisa terlihat bentuk gelombang arus dan tegangan pada sisi LV dari masing-masing transformator.

Semoga bermanfaat.................

Read more »

Vektor Group pada Transformator (I)

Vektor Group pada Transformator (I) - Postingan ini merupakan kelanjutan pembahasan atas jawaban singkat saya terhadap komentar mengenai paralel tranformator dengan vektor grup berbeda pada artikel Syarat Memparalel Transformator (Trafo). Pada postingan tersebut saya tidak memasukkan vektor grup harus sama sebagai salah satu syarat untuk memparalel transformator. Kenapa demikian, pada postingan ini akan saya coba mengulasnya. Namun sebelum kita membahas lebih jauh mengenai apakah dua atau lebih vektor grup berbeda dapat diparalel, akan kita ulas sedikit apa sebenarnya vektor grup pada transformator.

Tiga gulungan pada sebuah transformator baik pada sisi tegangan tinggi (HV) maupun sisi tegangan rendah (LV) dapat dihubungkan dalam beberapa cara untuk membentuk konfigurasi bintang (Y), delta (Δ) atau Zigzag (Z) sehingga walaupun terlihat sama namun arah arus bervariasi di setiap konfigurasi yang dibentuk. 

Konfigurasi yang berbeda pada sisi primer dan sekunder dapat menyebabkan perbedaan fasa antara tegangan pada sisi tegangan tinggi (HV) dengan sisi tegangan rendah (LV). Variasi - variasi pada vektor transformator menjelaskan bentuk jenis hubungan belitan primer dan sekunder serta besarnya pergeseran fasa antara tegangan pada sisi tegangan tinggi (HV) dan sisi tegangan rendah (LV). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Dari gambar diatas, A dan B merupakan rangkaian bintang dengan arah yang berlawanan. Secara rangkaian, kedua gambar diatas terlihat sama-sama bintang, namun dikarenakan perbedaan pada arah masuknya arus, maka rangkaian A dan B tidak persis sama, sehingga tegangan dan arus antara kedua rangkaian tersebut berbeda sebesar 180^o.

Kesimpulan yang dapat kita tarik dari hal diatas adalah, vektor diagram pada sebuah transformator dibentuk dengan merubah konfigurasi dari hubungan belitan R,S dan T baik pada sisi tegangan tinggi (HV) dan sisi tegangan rendah (LV) sehingga mendapatkan variasi perbedaan phasa untuk tegangan dan arus.

Dalam sebuah instalasi sistim tenaga listrik, informasi mengenai vektor group sebuah transformator sangatlah penting. Apalagi apabila untuk mengoperasikan beberapa buah tranformator secara paralel dengan tujuan untuk meningkatkan kapasitas, berbagi beban serta untuk meningkatkan keandalan sistem. 

Untuk variasi - variasi vektor grup seperti DY11, YD5, YY dan tentu saja penjelasan mengenai paralel beberpa transformator dengan vektor grup yang berbeda akan kita bahas pada postingan selanjutnya. Salam..................

Read more »

Referensi Mengenai Studi Sistim Daya Tenaga Listrik

Referensi Mengenai Studi Sistim Daya Tenaga Listrik - Berikut ada beberapa referensi yang dapat digunakan dalam mempelajari dan analisa Sistim Daya Tenaga Lsitrik,  , sbb :

Referensi untuk Breaker Ratings dan ANSI SC Calculation Method

1. IEEE Std C37.010-1999, IEEE Application Guide for AC High-Voltage Circuit Breakers Rated on a Symmetrical Current Basis 

Referensi untuk  Studi Koordinasi Relay

1. IEEE Std C37.91-2000, IEEE Guide for Protective Relay Applications to Power Transformers
2. IEEE Std C37.95-2002, IEEE Guide for Protective Relaying of Utility-Customer Interconnections
3. IEEE Std C37.96-2000, IEEE Guide for AC Motor Protection
4. IEEE Std C37.91-2000, IEEE Guide for Protective Relay Applications to Power System Buses
5. IEEE Std C37.99-2000, IEEE Guide for the Protection of Shunt Capacitor Banks
6. IEEE Std C37.101-1983, IEEE Guide for Generator Ground Protection
7. IEEE Std C37.102-1995, IEEE Guide for AC Generator Protection
8. IEEE Std C37.108-2002, IEEE Guide for the Protection of Network Transformers
9. IEEE Std C37.109-1988, IEEE Guide for the Protection of Shunt Reactors
10. IEEE Std C37.110-1996, IEEE Guide for the Application of Current Transformers Used for Protective Relaying Purposes
11. IEEE Std C37.112-1996, IEEE Standard Inverse-Time Characteristic Equations for Overcurrent Relays
12. IEEE Std C37.113-1999, IEEE Guide for Protective Relay Applications to Transmission Lines
13. IEEE Std C57.12.59-2001, IEEE Guide for Dry-Type Transformer Through-Fault Current Duration
14. IEEE Std C57.109-1993, IEEE Guide for Liquid-Immersed Transformer Through-Fault Current Duration
15. IEEE Std 620-1996, IEEE Guide for the Presentation of Thermal Limit Curves for Squirrel Cage Induction Machines

Referensi untuk Pemilihan Peralatan :

1. UL 67 – January 12, 2000, Panelboards
2. UL 489 – March 22, 2000, Molded-Case Circuit Breakers, Molded-Case Switches, and Circuit Breaker Enclosures
3. UL 845 – May 17, 2000, Motor Control Centers
4. UL 891 – December 23, 1998, Dead-Front Switchboards
5. UL 1066 – May 30, 1997, Low-Voltage AC and DC Power Circuit Breakers used in Enclosures
6. UL 1558 – February 25, 1999, Metal-Enclosed Low-Voltage Power Circuit Breaker Switchgear
7. IEEE Std 1015-1993, IEEE Recommended Practice for Applying Low-Voltage Circuit Breakers Used in Industrial and Commercial Power Systems (IEEE Blue Book)

Referensi untuk Studi Arc-Flash

1. IEEE Std 1584-2002, IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations
2. NFPA 70E, Standard for Electrical Safety in the Workplace, National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, 2004

Referensi untuk Basic Engineering

1. IEEE Std 141-1993, IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants (IEEE Red Book)
2. IEEE Std 242-2001, IEEE Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems (IEEE Buff Book)
3. IEEE Std 399-1997, IEEE Recommended Practice for Industrial and Commercial Power Systems Analysis (IEEE Brown Book)
4. NFPA 70, National Electrical Code, National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, 2005
5. Electrical Transmission and Distribution Reference Book, ABB Power T&D Company, Inc., Raleigh, North Carolina, 1997
6. Protective Relaying Theory and Applications, Marcel Dekker, Inc., New York, 2004
7. Anderson, P.M., Analysis of Faulted Power Systems, IEEE Press, 1995
8. St. Pierre, C., A Practical Guide to Short-Circuit Calculations, Electric Power Consultants, LLC, Schenectady, New York, 2001

Read more »

Pengaruh Inrush Current pada Proteksi Transformer

Pengaruh Inrush  Current pada Proteksi Transformator - Transformator merupakan komponen utama dalam transfer energi listrik pada sebuah Sistim Kelistrikan, sehingga dibutuhkan pengaturan proteksi yang stabil , handal untuk menjaga kelancaran operasional pada suatu sistim.

Seringkali dialami bekerjanya fungsi proteksi transformator yang tidak sesuai  dengan yang direncanakan (mal-trip) sehingga menggangu operasional sistim kelistrikan secara keseluruhan. Salah satu penyebabnya adalah efect dari Inrush Current. Pada postingan kali ini, kita akan coba bahas pengaruh Inrush Current terhadap Proteksi Transfomator.

Apa itu Inrush Current ?
Sebagaima kita ketahui, kejadian Inrush Current merupakan fenomena arus yang biasa timbul pada sebuah peralatan listrik, dalam hal ini yang kita bahas adalah transformator.  Ketika sebuah transformator di beri tegangan (energized) pada kondisi tanpa beban (no-load), arus dengan jumlah yang sangat besar yang nilainya bisa mencapai 3 - 60 kali dari rating arus transformator akan mengalir ketika sebuah transformator tersebut di on kan, sehingga dapat mengaktifkan (trigger) Proteksi untuk meng-off-kan (trip) tranformator.

Aktifnya proteksi untuk meng-off-kan transformator tersebut merupakan sebuuah "Mal-Trip" karena bukanlah trip yang kita inginkan ketika kita melakukan penyetingan parameter proteksi untuk keamanan operasional transformator tersebut.

Dikarenakan arus yang sangat besar dengan durasi terntu mengalir pada saat transformator tersebut di-energized, maka setting proteksi yang telah kita tetapkan sebelumnya akan bereaksi dengan mengeditenfikasi arus yang sangat besar tersebut sebagai suatu arus gangguan.

Umumnya proteksi yang aktif ketika terjadinya inrush current adalah Proteksi untuk Over Current (arus lebih) dan Proteksi untuk Differensial Transformator.

Kenapa Inrush Current timbul ?
Pada kondisi normal, ketika tansfomator di-energized, arus eksitasi akan mengalir dengan nilai lebih kurang 5% dari rating arus transformator. Namun besarnya arus eksitasi tidak selalu 5%, karena dipengaruhi beberapa kondisi tertentu yang menyebabkan arus eksitasi tersebut bisa naik menjadi 3 - 60 kali dari rating transformator itu sendiri. Hal in dikarenakan ketika arus eksitasi mengalir, tranformator bekerja pada wilayah saturasi sehingga menyebabkan arus eksitasi tersebut menjadi besar dengan durasi waktu yang cukup panjang untuk mengaktifkan proteksi transformator. Hal inilah yang kita maksud dengan Inrush Current

Besarnya arus eksitasi dan lamanya arus tersebut dipengaruhi oleh faktor - faktor sebagai berikut :
1. Sudut arus input ketika switching transfomator itu dilakukan.
2. Besar kecilnya residual flux yang ada pada inti transformator
3. Karakteristik saturasi inti transformator
4. Impedansi Transformator.

Kombinasi keempat faktor diatas akan menimbulkan Inrush Current, yang dapat menyebabkan terjadinya "Mal-Trip"

Read more »

Menghitung Persen Impedansi Sebuah Transformator

Persentase Impedansi (Z%) - Biasanya Persentase Impedansi pada sebuah trafo diinformasikan pada nameplate trafo tersebut - tapi apa sebenarnya Persentase Impedansi (Z%) dan angka yang menyatakan nilai besarnya  Z% berarti apa ?

Dari definisinya Persentase impedansi (Z%) sebuah transformator adalah menyatakan penurunan tegangan (volt) sebuah transformator pada saat beban penuh dikarenakan besar atau kecilnya tahanan belitan (resistance winding) yang membentuk trafo itu sendiri serta juga oleh kebocoran reaktansi dan nilai percentase impedansi ini dinyatakan sebagai persentase terhadap tegangan.

Persentase impedansi (Z%) juga merupakan persentase dari tegangan terminal yang terjadi terhadap tegangan nominal yang dibutuhkan untuk mengedarkan arus beban penuh dalam kondisi hubungan singkat (Short circuit).

Cara Mengukur Percentase Impedansi (Z%)

Percentase Impedansi (Z%) diukur dengan menggunakan tes hubungan singkat (Short ciruit) pada sebuah trafo. Dengan salah satu sisi trafo di hubung singkatkan, tegangan pada frekuensi pengenal diterapkan ke sisi yang lain seperti gambar di bawah:

Persentase impedansi kemudian dapat dihitung sebagai berikut:

Z% = (Impedansi Tegangan/Nilai Tegangan) x 100

Pengaruh Tinggi dan Rendah impedansi

Impedansi transformator memiliki pengaruh besar pada tingkatan gangguan pada sistem. Hal ini menentukan nilai maksimum arus yang akan mengalir di bawah kondisi gangguan.

Sebagai contoh, untuk menghitung arus maksimum yang dapat timbul pada sebuah transformator ketika terjadi gangguan simetris. Sebagai contoh, ketika sebuah transformator dengan kapasitas 2 MVA memiliki nilai persentase impedansi sebesar 5%. Maka tingkat kesalahan maksimum yang dapat terjadi pada sisi sekunder adalah:

                    2 MVA x 100/5 = 40 MVA

dan dari angka diatas, arus kesalahan pada sisi primer dan sisi sekunder dapat dihitung.

Dari contoh diatas, dapat disimpulkan Ssbuah transformator dengan impedansi rendah akan menyebabkan tingkat kesalahan yang lebih tinggi (dan sebaliknya)

Angka yang diperoleh diatas adalah angka maksimal yang dapat timbul ketika gangguan terjadi pada sebuah transformator.adalah maksimal. Dalam prakteknya, tingkat gangguan yang sebenarnya akan berkurang karena faktor faktor tertentu, seperti impedansi sumber, impedansi dari kabel dan saluran udara antara trafo dan kesalahan, dan lain lain.

Read more »