Senin, 26 Maret 2012

PENGARUH PENTANAHAN (GROUNDING) TERHADAP TRAFO DISTRIBUSI PADA JARINGAN TEGANGAN MENENGAH 20kV


BAB III
TEORI DASAR
3.1. Pendahuluan
Saat ini kebutuhan listrik adalah kebutuhan utama bagi semua lapisan masyarakat, seperti publik, bisnis, industri, maupun sosial. Hampir di semua sector masyarakat memerlukan energi listrik untuk menjalankan kegiatan untuk masing-masing kepentingan. Agar kebutuhan listrik di semua sector ini dapat dipenuhi maka diperlukan suatu sistem tenaga listrik yang andal agar pasokan listrik dapat terjaga dan merata distribusinya untuk semua wilayah yang membutuhkan. PLN adalah perusahaan di Indonesia yang bertanggung jawab mengemban tugas mulia ini, baik dari segi pembangkitan, transmisi, dan distribusi. Jaringan distribusi adalah ujung tombak dari PLN, karena jaringan distribusi ini adalah sisi yang paling dekat dengan pelanggan atau beban. Jaringan ini dibedakan menjadi jaringan distribusi primer dan sekunder, jaringan distribusi primer adalah jaringan dari trafo gardu induk (GI) sampai ke gardu distribusi, sedangkan jaringan distribusi sekunder adalah jaringan dari gardu distribusi sampai ke pelanggan atau beban. Jaringan distribusi primer lebih dikenal dengan jaringan tegangan menengah ( JTM 20kV) sedangkan distribusi sekunder adalah jaringan tegangan rendah ( JTR 220V/380V ).
Dalam pendistribusian tenaga listrik ke pelanggan, terjadinya gangguan  merupakan suatu masalah yang tidak dapat dihindari. Salah satu sumber gangguan yang terjadi adalah kurang baiknya sistem pentanahan (grounding) pada trafo distribusi 20kV. Sistem pentanahan (grounding) yang tidak baik atau tidak mengikuti standar pentanahan yang benar, tidak hanya akan menimbulkan gangguan pada distribusi energi listrik saja, melainkan juga akan mengancam keselamatan manusia, baik pekerja PLN maupun masyarakat sekitar. Keandalan penyaluran energi listrik salah satu faktornya ditentukan oleh keandalan trafo distribusi, maka pemeliharaan trafo distribusi harus benar – benar diperhatikan dari segala kemungkinan yang dapat mengganggu sistem kerja trafo distribusi.
3.2. Gambaran Umum Sistem Ketenagalistrikan
Energi listrik sebagai salah satu bentuk energi yang paling efektif dan efisien, keberadaannya sangat dibutuhkan oleh masyarakat. Untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik bagi para pelanggan, diperlukan berbagai peralatan listrik. Peralatan tersebut dihubungkan satu sama lain sehingga membentuk suatu sistem tenaga listrik.
Sistem tenaga listrik didefinisikan sebagai sekumpulan Pusat Listrik dan Gardu Induk (Pusat Beban) yang satu sama laian saling terhubung oleh Jaringan Transmisi sehingga merupakan sebuah kesatuan interkoneksi. Masing-masing bagian mempunyai fungsi yang berbeda-beda, tetapi antar bagian saling bekerja sama untuk melaksanakan suatu proses operasi sistem tenaga listrik. Gambar 4.1 menunjukkan berbagai bagian dari sistem tenaga listrik dalam skema garis tunggal.
Suatu sistem tenaga listrik pada umumnya terdiri atas empat unsur yaitu, pembangkitan, transmisi, distribusi dan pemakaian tenaga listrik. Pembangkitan tenaga listrik terdiri atas berbagai jenis pusat tenaga listrik, seperti pusat listrik tenaga air (PLTA), pusat listrik tenaga uap (PLTU), pusat listrik tenaga nuklir (PLTN), pusat listrik tenaga gas (PLTG), dan pusat listrik tenaga diesel (PLTD). Letak pusat tenaga listrik, dan hal ini terutama berlaku bagi pusat listrik tenaga air, sering jauh dari pusat-pusat pemakaian tenaga listrik, seperti kota dan industri. Dengan demikian, energi listrik yang dibangkitkan di pusat tenaga listrik, sering harus disalurkan, atau ditransmisikan melalui jarak-jarak yang jauh ke pusat-pusat pemakaian tenaga listrik. Tiba di kota, energi listrik itu harus dibagikan atau didistribusikan kepada para pemakai atau pelanggan.
Salah satu bagian dari proses sistem tenaga listrik adalah sistem distribusi, dimana secara garis besar proses operasi sistem tenaga listrik dapat dibagi menjadi tiga tahap, antara lain :
a)      Proses pembangkitan tenaga listrik (PLTA,PLTU, PLTG,PLTD,PLTP, PLTN,dll).
b)      Proses transmisi daya listrik dengan tegangan tinggi ( 30 kV, 70kV, 150 kV, 500 kV ) dari pusat-pusat pembangkit ke gardu-gardu induk.
c)      Proses pendistribusian tenaga listrik dengan tegangan menengah (6 kV, 12 kV atau 20 kV ) dan tegangan rendah ( 110 V, 220 V dan 380 V ) dari gardu induk ke konsumen.
Pada suatu sistem yang cukup besar, tegangan yang keluar dari generador harus dinaikkan dulu dari tegangan menengah (tegangan generator) menjadi tegangan tinggi atau tegangan ekstra tinggi (tegangan transmisi). Menyalurkan energi listrik melalui jarak-jarak yang jauh harus dilakukan dengan tegangan yang tinggi untuk memperkecil kerugian-kerugian yang terjadi, baik rugi-rugi energi maupun penurunan tegangan. Suatu sistem tenaga listrik harus memenuhi syarat-syarat dasar seperti :
1.setiap saat memenuhi jumlah energi listrik yang diperlukan consumen sewaktu-waktu
2.mempertahankan suatu tegangan yang tetap dan tidak terlampau bervariasi, standar variasi tegangan Indonesia adalah -10% sampai +5%.
3.mempertahankan suatu frekuensi yang stabil dan tidak bervariasi lebih dari misalnya ± 0,2 Hz
4.menyediakan energi listrik dengan harga yang wajar
5.memenuhi standar-standar keamanan dan keselamatan
6.tidak mengganggu lingkungan hidup
Tegangan generator yang biasanya berupa tegangan menengah (TM) di gardu induk (GI) melalui transformator dinaikkan menjadi tegangan transmisi, berupa tegangan tinggi (TT) atau tegangan ekstra tinggi (TET). Standar tegangan menengah di indonesia adalah 20kV. 150kV sampai <500kv style="">. Dan 500 kV untuk tegangan tegangan ekstra tinggi. Standar ini mengikuti rekomendasi dari Internacional Electrotechnical Commission (IEC). Standar tegangan menengah untuk distribusi adalah 20 kV. Standar Tegangan Rendah di Indonesia adalah 230V / 400V.
Sebagaimana terlihat pada gambar 4.1, pada pusat listrik tegangan generator dinaikkan di gardu induk dari tegangan generator menjadi tegangan transmisi. Setibanya di pinggir kota, tegangan transmisi diturunkan lagi menjadi tegangan menengah.
3.2.1        Gardu Induk (GI)
Gardu induk adalah merupakan instalasi yang sangat penting dalam pengoperasian sistem tenaga listrik. Gardu induk pada prinsipnya adalah pusat penerimaan dan penyaluran tenaga listrik pada tegangan yang berbeda. Gardu induk terdapat di seluruh sistem tenaga listrik. Dimulai pada pusat tenaga listrik dengan mempergunakan transformator daya, sebuah GI meningkatkan tenaga menengah yang dibangkitkan oleh generator menjadi tegangan transmisi yang diperlukan. Mendekati tempat-tempat pemakaian energi listrik, yaitu kota atau pemakai besar seperti industri, tegangan transmisi diturunkan kembali menjadi tegangan menengah.

Sebuah gardu induk pada umumnya terdiri atas peralatan utama berikut : transformator daya, reaktor pembatas arus, pemutus daya, berbagai peralatan switching (switch gear), pengamanan terhadap petir, dan peralatan pengukuran serta proteksi.
Secara umum gardu induk dapat dibedakan dua macam, yaitu :
Ø  GI penaik tegangan
Ø  GI penurun tegangan
GI penaik tegangan berfungsi sebagai pengumpul daya dan menyalurkannya melalui suatu tegangan tinggi. GI ini dapat dibangun bersama-sama dengan pusat pembangkit. Sedangkan GI penurun tegangan ditempatkan pada pusat beban yang disalurkan melalui distribusi primer, daya disalurkan dengan tegangan yang lebih rendah daripada tegangan yang masuk.
3.2.2        Saluran Transmisi
Energi listrik dibawa oleh konduktor, yaitu melalui saluran transmisi dari pusat-pusat pembangkit tenaga listrik kepada para pemakai. Agar penyediaan tenaga listrik dapat dilakukan dengan baik, sistem tenaga listrik perlu memenuhi beberapa persyaratan dasar. Diantaranya adalah sebagai berikut :
1.      Menyediakan setiap saat, di tempat yang diperlukan, daya dan energi sebanyak yang diinginkan yang diperlukan oleh pelanggan.
2.      Mempertahankan suatu tingkat tegangan yang stabil, yang tidak boleh melebihi 5 persen dan kurang dari 10% dari nilai nominal.
3.      Memepertahankan suatu tingkat tegangan yang stabil, yang tidak boleh berubah lebih dari ± 0,2 Hz.
4.      Menyediakan energi listrik dengan harga yang wajar.
5.      Memenuhi standar keamanan dan keandalan.
6.      Tidak mengganggu lingkungan.
Desain saluran transmisi akan tergantung dari beberapa hal seperti :
a)      Jumlah daya yang harus ditransmisikan.
b)      Jarak dan jenis lapangan yang harus ditransmisikan.
c)      Biaya yang tersedia.
d)     Pertimbangan-pertimbangan lain, misalnya masalah-masalah urban dan kemungkinan pertumbuhan beban di waktu mendatang.
Komponen-komponen utama saluran transmisi adalah struktur pendukung, konduktor sebagai penghantar energi, dan isolator. Struktur pendukung terdiri atas tiang atau menara listrik yang harus memikul konduktor pada suatu tingkat ketinggian secara aman di atas tanah. Untuk tegangan 70 kV ke bawah dapat dipergunakan struktur pendukung berbentuk sederhana seperti tiang listrik, terbuat dari kayu, besi ataupun beton. Untuk tegangan yang lebih tinggi, dan diperlukan struktur pendukung yang lebih canggih, berupa menara listrik yang dapat terbuat dari besi ataupun beton.
Konduktor untuk saluran udara tegangan tinggi terbanyak terdiri atas kawat alumunium diperkuat baja (Alumunium Cable Steel Reinforced, ACSR), karena memiliki ciri-ciri ekonomi yang baik. Isolator diperlukan untuk mengaitkan konduktor pada struktur pendukung secara mekanikal yang kuat, dan sekaligus memisahkan secara elektrikal struktur pendukung dari konduktor. Isolator terbanyak dibuat dari porselen, gelas, ataupun bahan sintetik. Dari sudut listrik, isolator perlu memiliki resistansi yang tinggi. Dilihat dari segi bentuk dan pemasangan, terdapat dua jenis isolator, yaitu isolator tumpu (pintype insulator) dan isolator gantung (suspension type insulator).
3.3      Distribusi Daya
Listrik merupakan bentuk energi yang paling cocok dan nyaman bagi manusia modern. Tanpa listrik infra-struktur masyarakat sekarang tidak menyenangkan. Makin bertambahnya konsumsi listrik per kapita di seluruh dunia menunjukkan kenaikan standar kehidupan manusia. Pemanfaatan secara optimum bentuk energi ini oleh masyarakat dapat dibantu dengan sistem distribusi yang efektif.

3.3.1        Klasifikasi Jaringan Distribusi Tegangan Menengah
Sistem distribusi tenaga listrik didefinisikan sebagai bagian dari sistem tenaga listrik yang menghubungkan gardu induk/pusat pembangkit listrik dengan konsumen. Sedangkan jaringan distribusi adalah sarana dari sistem distribusi tenaga listrik di dalam menyalurkan energi ke konsumen.
Dalam menyalurkan tenaga listrik ke pusat beban, suatu sistem distribusi harus disesuaikan dengan kondisi setempat dengan memperhatikan faktor beban, lokasi beban, perkembangan di masa mendatang, keandalan serta nilai ekonomisnya.

A. Berdasarkan Tegangan Pengenal

Berdasarkan tegangan pengenalnya sistem jaringan distribusi dibedakan menjadi dua macam, yaitu :

Sistem jaringan tegangan primer atau Jaringan Tegangan Menengah (JTM), yaitu berupa Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM) atau Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM). Jaringan ini menghubungkan sisi sekunder trafo daya di Gardu Induk menuju ke Gardu Distribusi, besar tegangan yang disalurkan adalah 6 kV, 12 kV atau 20 kV, namun sekarang yang banyak dikembangkan oleh PLN adalah tegangan 20 kV.

Jaringan tegangan distribusi sekunder atau Jaringann Tegangan Rendah (JTR), salurannya bisa berupa SKTM atau SUTM yang mengubungkan Gardu Distribusi/sisi sekunder trafo distribusi ke konsumen. Tegangan sistem yang digunakan adalah 110 Volt, 220 Volt dan 380 Volt.
B. Berdasarkan Konfigurasi Jaringan Primer
Konfigurasi jaringan distribusi primer pada suatu sistem jaringan distribusi sangat menentukan mutu pelayanan yang akan diperoleh khususnya mengenai kontinyuitas pelayanannya.

Ada pun jenis jaringan primer yang biasa digunakan adalah:
1.      Jaringan distribusi pola radial
2.      Jaringan distribusi pola loop
3.      Jaringan distribusi pola grid
4.      Jaringan distribusi pola spindle
1. Jaringan Distribusi Pola Radial.
Pola radial adalah jaringan yang setiap saluran primernya hanya mampu menyalurkan daya dalam satu arah aliran daya. Jaringan ini biasa dipakai untuk melayani daerah dengan tingkat kerapatan beban yang rendah.
Keuntungannya ada pada kesederhanaan dari segi teknis dan biaya investasi yang rendah. Adapun kerugiannya apabila terjadi gangguan dekat dengan sumber, maka semua beban saluran tersebut akan ikut padam sampai gangguan tersebut dapat diatasi.
Gambar 4.2. Pola jaringan radial
2. Pola Jaringan Distribusi Loop
Jaringan pola loop adalah jaringan yang dimulai dari suatu titik pada rel daya yang berkeliling di daerah beban kemudian kembali ke titik rel daya semula. Gambar (4.3) menunjukan suatu bentuk jaringan distribusi tipe loop.
Pola ini ditandai pula dengan adanya dua sumber pengisian yaitu sumber utama dan sebuah sumber cadangan. jika salah satu sumber pengisian (saluran utama) mengalami gangguan, akan dapat digantikan oleh sumber pengisian yang lain (saluran cadangan). Jaringan dengan pola ini biasa dipakai pada sistem distribusi yang melayani beban dengan kebutuhan kontinyuitas pelayanan yang baik (lebih baik dari pola radial).
Gambar 4.3. Pola Jaringan Loop
3. Jaringan Distribusi Pola Grid
Pola jaringan ini mempunyai beberapa rel daya dan antara rel-rel tersebut dihubungkan oleh saluran penghubung yang disebut tie feeder. Dengan demikian setiap gardu distribusi dapat menerima atau mengirim daya dari atau ke rel lain. Pola jaringan grid ditunjukan pada (Gambar 4.4)
Gambar 4.4 Pola Jaringan Grid
Keuntungan dari jenis jaringan ini adalah:
Ø  Kontinuitas pelayanan lebih baik dari pola radial atau loop.
Ø  Fleksibel dalam menghadapi perkembangan beban.
Ø  Sesuai untuk daerah dengan kerapatan beban yang tinggi.
Adapun kerugiannya terletak pada sistem proteksi yang rumit dan mahal dan biaya investasi yang juga mahal.
4. Jaringan Distribusi Pola Spindel
Jaringan primer pola spindel merupakan pengembangan dari poal radial dan loop terpisah. Beberapa saluran yang keluar dari gardu induk diarahkan menuju suatu tempat yang disebut gardu hubung (GH), kemudian antara GI dan GH tersebut dihubungkan dengan satu saluran yang disebut express feeder
.
Sistem gardu distribusi ini terdapat di sepanjang saluran kerja dan terhubung secara seri. Saluran kerja yang masuk ke gardu dihubungkan oleh saklar pemisah, sedangkan saluran yang keluar dari gardu dihubungkan oleh sebuah saklar beban.
Jadi sistem ini dalam keadaan normal bekerja secara radial dan dalam keadaan darurat bekerja secara loop melalui saluran cadangan dan GH.
Gambar 4.5 Sistem Jaringan Spindel
Keuntungan pola jaringan ini adalah :
a.       Sederhana dalam hal teknis pengoperasiannya seperti pola radial.
b.      Kontinuitas pelayanan lebih baik dari pada pola radial maupun loop.
c.       Pengecekan beban masing-masing saluran lebih mudah dibandingkan dengan pola grid.
d.      Penentuan bagian jaringan yang teganggu akan lebih mudah dibandingkan dengan pola grid. Dengan demikian pola proteksinya akan lebih mudah.
e.       Baik untuk dipakai di daerah perkotaan dengan kerapatan beban yang tinggi.
3.4. Sistem Pertanahan Pada Trafo Distribusi 20 kV
Pada sistem tenaga yang semakin besar dengan panjang saluran dan besarnya tegangan, akan menimbulkan arus gangguan yang semakin besar. Dengan demikian apabila terjadi gangguan tanah akan semakin besar dan busur listrik tidak dapat padam dengan sendirinya ditambah gejala-gejala busur tanah semakin menonjol. Gejala busur tanah adalah suatu proses terjadinya pemutusan (clearing) dan pukulan balik (restriking) dari busur listrik secara berulang-ulang. Hal ini sangat berbahaya karena dapat menimbulkan tegangan transient yang lebih tinggi dan dapat merusak peralatan juga akan membahayakan pekerja atau masyarakat di sekitarnya karena akan timbul tegangan sentuh. Oleh karena itu, pada sistem tenaga besar (pada sistem Y) titik netral sistem ditanahkan (digrounding) melalui tahanan atau resitance.

                   Gambar. 1. Sistem dengan grounding
3.4.1.      Metode Pertanahan Sistem Distribusi 20 kV
Pada sistem Tegangan Menengah sampai dengan 20 kV harus selalu diketanahkan karena untuk menjaga kemungkinan terjadinya kegagalan yang sangat besar oleh tegangan transient yang lebih tinggi yang disebabkan oleh busur tanah. Kriteria pentanahan adalah sebagai berikut :
·                      Tahanan Langsung / Solid
Pentanahan ini bersifat langsung tanpa impedansi khusus untuk sistem 3 phase 4 kawat dengan menggabungkan antara kawat netral dengan grounding. Begitu pula dengan trafo distribusi 20 kV yang terpasang pada jaringan, titik netral dari trafo tersebut dihubungkan langsung secara elektris ke tanah dengan tahanan tanah harus rendah (antara 0.5 – 5 Ohm). Sistem pentanahan ini mengandalkan nilai besarnya tahanan pengetahanan (makin kecil tahanan pentanahan makin baik) yang dipengaruhi oleh bahan dari elektroda pentanahannya. Sistem ini banyak dipakai PLN wilayah Jawa Tengah.

                    Gambar.2. Pentanahan di Jateng
·                      Tahanan Rendah
Pentahanan dengan tahanan rendah yaitu antara 12 Ohm sampai 40 Ohm yang dipakai pada saluran kabel udara tegangan menengah atau kabel tanah untuk sistem 3 phase dan 3 kawat dengan arus gangguan maksimum 1000 A. Sistem pentanahan ini banyak dipakai PLN wilayah DKI Jakarta dan Jawa Barat


                       Gambar 3. Pentanahan di DKI Jaya dan Jabar
·                      Tahanan Tinggi
Pentanahan dengan tahanan tinggi yaitu sebesar 500 Ohm dan arus gangguan maksimal 25 A yang dipakai pada saluran tegangan menengah 20 KV untuk sistem 3 phase dan 3 kawat. Sistem pentanahan ini dipakai PLN wilayah Jawa Timur.

                                    Gambar.4. Pentanahan di Jatim
3.4.2.      Pentanahan atau Pembumian peralatan
Pentanahan peralatan adalah pentanahan bagian dari peralatan yang pada kerja normal tidak dialiri arus. Bila terjadi hubung singkat suatu penghantar dengan suatu peralatan akan terjadi beda potensial. Yang dimaksud peralatan disini adalah bagian-bagian yang bersifat konduktif seperti body trafo.
Tujuan pentanahan peralatan adalah sebagai berikut :
·         Untuk mencegah terjadinya tegangan kejut listrik yang berbahaya bagi manusia dalam daerah tersebut.
·         Untuk memungkinkan timbulnya arus tertentu baik besarnya maupun lamanya dalam keadaan gangguan tanah tanpa menimbulkan kebakaran atau ledakan pada peralatan tersebut.
3.5. Trafo Distribusi
Transformator adalah peralatan pada tenaga listrik yang berfungsi untuk memindahkan/menyalurkan tenaga listrik arus bolak-balik tegangan rendah ke tegangan menengah atau sebaliknya, pada frekuensi yang sama, sedangkan prinsip kerjanya melalui kopling magnit atau induksi magnit, dan menghasilkan nilai tegangan dan arus yang berbeda.
3.5.1. Bagian-Bagian Dari Transformator :
1) Inti Besi
Inti besi tersebut berfungsi untuk membangkitkan fluksi yang timbul karena arus listrik dalam belitan atau kumparan trafo, sedang bahan ini terbuat dari lempengan-lempengan baja tipis, hal ini dimaksudkan untuk mengurangi panas yang diakibatkan oleh arus eddy (eddy current).
2) Kumparan Primer dan Kumparan Sekunder
Kawat email yang berisolasi terbentuk kumparan serta terisolasi baik antar kumparan maupun antara kumparan dan inti besi. Terdapat dua kumparan pada inti tersebut yaitu kumparan primair dan kumparan sekunder, bila salah satu kumparan tersebut diberikan tegangan maka pada kumparan akan membangkitkan fluksi pada inti serta menginduksi kumparan lainnya sehingga pada kumparan sisi lain akan timbul tegangan.
3) Minyak Trafo
Belitan primer dan sekunder pada inti besi pada trafo terendam minyak trafo, hal ini dimaksudkan agar panas yang terjadi pada kedua kumparan dan inti trafo oleh minyak trafo dan selain itu minyak tersebut juga sebagai isolasi pada kumparan dan inti besi.

4) Isolator Bushing
Pada ujung kedua kumparan trafo baik primer ataupun sekunder keluar menjadi terminal melalui isolator yang juga sebagai penyekat antar kumparan dengan body badan trafo.
5) Tangki dan Konservator
Bagian-bagian trafo yang terendam minyak trafo berada dalam tangki, sedangkan untuk pemuaian minyak tangki dilengkapi dengan konserfator yang berfungsi untuk menampung pemuaian minyak akibat perubahan temperature.
6) Katub Pembuangan dan Pengisian
Katup pembuangan pada trafo berfungsi untuk menguras pada penggantian minyak trafo, hal ini terdapat pada trafo diatas 100kVA, sedangkan katup pengisian berfungsi untuk menambahkan atau mengambil sample minyak pada trafo.
7) Oil Level
Fungsi dari oil level tersebut adalah untuk mengetahui minyak pada tangki trafo, oil level inipun hanya terdapat pada trafo diatas 100kVA.
8) Indikator Suhu Trafo
Untuk mengetahui serta memantau keberadaan temperature pada oil trafo saat beroperasi, untuk trafo yang berkapasitas besar indikator limit tersebut dihubungkan dengan rele temperature.
9) Pernapasan Trafo
Karena naik turunnya beban trafo maupun suhu udara luar, maka suhu minyaknya akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara diatas permukaan minyak keluar dari tangki, sebaliknya bila suhu turun, minyak akan menyusut maka udara luar akan masuk kedalam tangki. Kedua proses tersebut diatas disebut pernapasan trafo, akibatnya permukaan minyak akan bersinggungan dengan udara luar, udara luar tersebut lembab. Oleh sebab itu pada ujung pernapasan diberikan alat dengan bahan yang mampu menyerap kelembaban udara luar yang disebut kristal zat Hygrokopis (Clilicagel).
10) Pendingin Trafo
Perubahan temperature akibat perubahan beban maka seluruh komponen trafo akan menjadi panas, guna mengurangi panas pada trafo dilakukan pendingin pada trafo, guna mengurangi pada trafo dilakukan pendinginan pada trafo. Sedangkan cara pendinginan trafo terdapat dua macam yaitu : alamiah/natural (Onan) dan paksa/tekanan (Onaf). Pada pendinginan alamiah (natural) melalui sirip-sirip radiator yang bersirkulasi dengan udara luar dan untuk trafo yang besar minyak pada trafo disirkulasikan dengan pompa. Sedangkan pada pendinginan paksa pada sirip-sirip trafo terdapat fan yang bekerjanya sesuai setting temperaturnya.
11) Tap Canger Trafo (Perubahan Tap)
Tap changer adalah alat perubah pembanding transformasi untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder yang sesuai dengan tegangan sekunder yang diinginkan dari tegangan primer yang berubah-ubah. Tiap changer hanya dapat dioperasikan pada keadaan trafo tidak bertegangan atau disebut dengan “Off Load Tap Changer” serta dilakukan secara manual.

3.5.2. Gardu Trafo Tiang
Secara umum komponen utama gardu trafo tiang adalah sebagai berikut :
1. Transformator : berfungsi sebagai trafo daya merubah tegangan menengah (20 kV) menjadi tegangan rendah (380/220) Volt.
2. Fuse Cut Out (FCO) : sebagai pengaman penyulang, bila terjadi gangguan di gardu (trafo) dan melokalisir gangguan di trafo agar peralatan tersebut tidak rusak. FCO dipasang disisi tegangan 20 kV.
3. Arrester : sebagai tegangan trafo terhadap tegangan lebih yang disebabkan oleh sambaran petir dan switcing.
4. NH Fuse : sebagai pengaman trafo terhadap arus lebih yang
    terpasang disisi tegangan rendah 220 V disebabkan karena hubung singkat dijaringan tegangan rendah maupun karena beban lebih.
5. Grounding Arrester : untuk menyalurkan arus ketanah disebabkan oleh tegangan lebih karena sambaran petir dan switcing.
6. Grounding Trafo  : untuk menghindari terjadi tegangan lebih pada phasa yang sehat bila terjadi gangguan satu phasa ketanah maupun yang disebutkan beban tidak seimbang.

3.5.3.      Standar Pemasangan Trafo Distribusi

Gambar 5. Single Line Standar Pemasangan Trafo 1 phase
Jumper primer 1 ph

Pentanahan
 Electrode

Klem body
BC 25 mm
Arrester
X1
X2
X3
X4
Breacker

Bushing sekunder
Bushing primair
Indicator lamp
Pipa pralon 5/8
Plaat pengikat
Body trafo
Jumper sekunder
Hantaran Sekunder

Gambar 6. Standar Pemasangan Trafo 1 phase
3.5.4.      Teori Pemeliharaan Trafo Distribusi
Pemeliharaan jaringan distribusi pada hakekatnya merupakan suatu pekerjaan yang dimaksudkan untuk mendapatkan jaminan bahwa suatu sistem / peralatan akan berfungsi secara optimal, umur teknisnya meningkat dan aman baik bagi personil maupun bagi masyarakan umum. Keberhasilan pemeliharaan sangat tergantung dari perencanaan, pelaksanaan dan ketersediaan dana dan material.
Kinerja peralatan jaringan distribusi yang telah beroperasi dalam kurun waktu tertentu pada umumnya akan menurun. Penurunan kinerja ini dapat disebabkan oleh faktor eksternal seperti cuaca, polusi , pengaruh lingkungan, dan lain-lain. Sedangkan faktor internal antara lain adalah faktor penuaan serta penurunan kualitas komponen akibat beban lebih atau arus hubung singkat .
Berdasarkan sifat pekerjaan, jenis pemeliharaan peralatan dan jaringan distribusi dikelompokkan menjadi dua,yaitu :
1.        Pemeliharaan rutin ( Prefentive Maintenance)
Pemeliharaan rutin adalah pemeliharaan untuk mencegah terjadinya kerusakan peralatan tiba-tiba dan mempertahankan unjuk kerja jaringan agar selalu beroperasi dengan keadaan dan efisiensi yang tinggi. Kegiatan pokok pemeliharaan rutin ini ditentukan berdasarkan periode/waktu pemeliharaan: triwulan, semesteran atau tahunan.
Berdasarkan tingkat kegiatannya pemeliharaan preventif dapat dibedakan atas :
·         Pemeriksaaan rutin
Pemeriksaan rutin adalah pekerjaan pemeriksaan peralatan jaringan secara visual (inspeksi) untuk kemudian diikuti dengan pelaksanaan pekerjaan-pekerjaan pemeliharaan sesuai dengan saran-saran (rekomendasi) dari hasil inspeksi. Contohnya pemeriksaan kondisi trafo.

·         Pemeriksaan sistematis
Pemeriksaan sistematis adalah pekerjaan pemeliharaan yang dimaksudkan untuk menemukan kerusakan atau gejala kerusakan yang tidak ditemukan/diketahui pada saat pelaksanaan inspeksi yang kemudian disusun saran-saran untuk perbaikan.
2.        Pemeliharaan korektif  ( Corrective Maintenance).
Pemeliharaan korektif  merupakan pekerjaaan pemeliharaan yang dimaksudkan untuk memperbaiki kerusakan yang terjadi pada jaringan maupun peralatannya. Untuk pemeliharaan secara korektif, sebisa mungkin dihindarkan.
BAB IV
PEMBAHASAN

Trafo distribusi merupakan suatu peralatan yang sangat dibutuhkan dalam penyaluran tenaga listrik. Hal ini dikarenakan trafo distribusi berfungsi sebagai alat pemindahan energi dari tegangan  menengah (20 kV) ke tegangan rendah (380/220 Volt). Memperbaiki kerusakan trafo pada umumnya memerlukan biaya yang tinggi.

Seperti halnya kondisi sistem distribusi (khususnya untuk wilayah APJ Yogyakarta) saat ini dimana adanya beban tidak seimbang yang akan menimbulkan adanya arus pada netral dan sistem pentanahan tidak berfungsi (tidak sempurna/tidak ada pentanahan). Maka tidak akan ada jalur keluar bagi arus dari ketiga phasa dan netral untuk kembali ke sumber. Akibatnya arus tersebut hanya berputar-putar didalam phasa-phasa trafo distribusi atau phasa-phasa beban, dimana arus dari suatu phasa akan mempengaruhi phasa lain, dan bila jumlah arus pada suatu phasa melebihi kapasitasnya maka akan timbul panas dan akan merusak trafo, apalagi jika terjadi gangguan misalnya : gangguan 2 phase ketanah, gangguan akibat petir dan gangguan lainnya.
                                                                                  
                       
                       (7a)                                                                          (7b)
Gambar 7a dan 7b. Single line trafo 1 dan 3 phase dimana netral tersambung dengan pentanahan.

                                                                               

                     (8a)                                                                           (8b)
Gambar 8a dan 8b Single line trafo 1 dan 3 phase dimana netral dan pentanahan tidak tersambung.

Kegagalan pentanahan selain dapat menyebabkan lifetime trafo berkurang dapat juga membahayakan keselamatan manusia.
           APJ Yogyakarta meliputi 8 UPJ, 8 Gardu Induk dengan jumlah penyulang sebanyak 59 penyulang. Berdasarkan data yang diperoleh, jumlah trafo distribusi yang terpasang di wilayah APJ Yogyakarta tahun 2010 adalah sebagai berikut :
No
UPJ
Jumlah Trafo s.d Desember 2010
Total
I Ø
3 Ø
1
Jogja Selatan
988
254
1242
2
Jogja Utara
899
237
1136
3
Sleman
1095
147
1242
4
Kalasan
877
107
984
5
Bantul
1276
103
1379
6
Sedayu
990
121
1111
7
Wates
1398
41
1439
8
Wonosari
2148
77
2225

9661
1087
10748











Tabel 1. Jumlah Trafo Distribusi APJ Yogyakarta Tahun 2010


No
UPJ
Jumlah Trafo s.d Agustus 2011
Total
I Ø
3 Ø
1
Jogja Selatan
975
250
1225
2
Jogja Utara
1000
279
1279
3
Sleman
830
175
1005
4
Kalasan
911
110
1021
5
Bantul
1272
110
1382
6
Sedayu
1088
130
1218
7
Wates
1405
58
1463
8
Wonosari
2153
77
2230

9634
1189
10823







No
UPJ
Trafo Rusak
s.d Desember 2010
Total
I Ø
3 Ø
1
Jogja Selatan
13
3
16
2
Jogja Utara
32
10
42
3
Sleman
20
1
21
4
Kalasan
13
5
18
5
Bantul
21
4
25
6
Sedayu
17
8
25
7
Wates
14
1
15
8
Wonosari
17
1
18

147
33
180




Tabel 2. Jumlah trafo distribusi APJ Yogyakarta Tahun 2011

Jumlah trafo distribusi yang rusak sampai bulan Desember 2010 untuk masing-masing UPJ di wilayah APJ adalah sebagai berikut :





Tabel 3. Jumlah trafo rusak tahun 2010



No
UPJ
Trafo Rusak  s.d Agustus 2011
Total
I Ø
3 Ø
1
Jogja Selatan
3
5
8
2
Jogja Utara
5
4
9
3
Sleman
12
3
15
4
Kalasan
8
2
10
5
Bantul
8
1
9
6
Sedayu
10
1
11
7
Wates
3
1
4
8
Wonosari
11
0
11

60
17
77









Tabel 4. Jumlah trafo rusak tahun 2011

Sebagai contoh data pentanahan trafo distribusi dari 1 penyulang yaitu Penyulang Bantul 3.
4.1.      Data Penyulang UPJ Yogya Utara :
-              Wilayah Kerja              : UPJ Yogya Utara
-              Panjang Penyulang       : 29.315 Kms
-              Jumlah Gardu               : 186 gardu
-              Jumlah Trafo 1 Phase   : 148 Bh
-              Jumlah Trafo 3 Phase   : 38 Bh
-              Jumlah Pelanggan        : 11.933
4.2.      Data Pentanahan Trafo Distribusi 20 kV Penyulang UPJ Yogya Utara
4.2.1.  Data Trafo dengan Pentanahan yang Sempurna
                         
4.2.2. Data Trafo dengan Pentanahan Kurang Sempurna


4.2.3. Data Trafo Yang Tidak Tersambung ke Pentanahan

              4.2.4. Data Prosentase Pentanahan Trafo
No
Resistance Pentanahan (Ohm)
Qty
Persentage
1
Baik (0 - 5 Ohm)
11
6%
2
Kurang Baik (>5 Ohm)
61
33%
3
Tidak Ada
114
61%
TOTAL
186
100%





Dari data di atas dapat diketahui persentase pentanahan yang masih ada dan yang tidak ada. Trafo distribusi yang tidak terpasang pentanahannya sekitar
61%, selain itu tahanan pentanahan yang ada pun rata-rata diatas 5 Ohm dengan persentase 33%.

Dari data yang didapat dilapangan selain data pentanahan, diambil juga data pembebanan (arus phasa dan arus netral). Dapat dilihat dari data tersebut pengaruh sistem pentanahan terhadap arus netral. Jika sistem pentanahan trafonya tidak sempurna/tidak ada maka arus netral akan besar dan jika sistem pentanahannya sempurna arus netral tersebut akan lebih kecil dibandingkan dengan trafo yang sempurna.

Berikut data perbandingan sebelum sistem pentanahan diperbaiki dan sesudah diperbaiki :

Dari kondisi tersebut dapat kita lihat bahwa jika pentanahan sempurna akan berpengaruh terhadap sirkulasi arus phasa dan netral, tidak akan terjadi perputaran arus hanya didalam rangkaian trafo saja, tetapi arus akan terus mengalir ke rangkaian saluran dan beban baru kemudian akan kembali kekumparan trafo.

Sebaliknya pada saat pentanahan tidak sempurna atau sama sekali tidak ada pentanahannya pada trafo maka akan terjadi sirkulasi arus atau perputaran arus phasa didalam rangkaian trafo, sehingga arus-arus akan saling mempengaruhi diantara phasa-phasanya kemudian jika arus tersebut melebihi kapasitasnya akan menimbulkan panas dan dapat merusak trafo tersebut.

4.3. Foto Kondisi Trafo Dilapangan     
           - Foto pentanahan (grounding) trafo yang tidak terpasang

BAB V
PENUTUP

5.1. Kesimpulan
1.   Dari data yang diambil di lapangan untuk penyulang masih ada trafo distribusi yang tidak digrounding dengan prosentase : 61% trafo tidak ada sistem pentanahan (tidak digrounding), 33% trafo dengan tahanan pentanahan tanah yang kurang sempurna dan 6% trafo yang digrounding dengan tahanan pertanahan tanah yang sesuai standar.
2.   Pentingnya system pentanahan pada trafo distribusi adalah untuk memproteksi trafo tersebut dari kerusakan yang disebabkan oleh arus sirkulasi didalam rangkaian trafo ataupun kerusakan yang ditimbulkan karena gangguan lainnya seperti : gangguan phasa ketanah ataupun gangguan yang ditimbulkan oleh sambaran petir. Sehingga pasokan listrik tidak akan terganggu dan keandalannya pun terjaga.
3.   Kerusakan trafo pun bisa ditimbulkan karena konstruksi pemasangan trafo tidak sesuai standar misalnya ada sebagian trafo yang tidak terhubung dengan arrester. Dimana arrester tersebut berfungsi untuk mencegah kerusakan trafo yang disebabkan sambaran petir.

  5.2. Saran
1.   Memasang kembali pentanahan trafo yang tidak terpasang dengan tahanan pentanahan sesuai standar yang ada.
2.   Melakukan pemeliharaan preventif secara berkala selain memelihara trafonya juga untuk memeriksa rangkaian kelengkapan system proteksi misalnya jika trafo tersebut tidak digrounding maka bisa langsung dipasang.
3.   Perlu diperhatikan juga standar konstruksi gardu trafo tiang misalnya pemasangan arrester yang terhubung dengan bushing trafo dan grounding supaya arrester dapat berfungsi dengan baik.  


DAFTAR PUSTAKA

1.                  Artono Arismunandar, DR, M.A.Sc DR Susumu Kuwahara.1975. Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik Jilid I. Jakarta: PT. Pradnya Paramitha
2.                  Artono Arismunandar, DR, M.A.Sc DR Susumu Kuwahara.1975. Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik Jilid II. Jakarta: PT. Pradnya Paramitha
3.                  Standar Nasional Indonesia. 2000.Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000. Jakarta: Yayasan PUIL.
4.          www.ApjYogyakarta.co.id

5.                  www.google.com/transformator Distribusi 20 kV.htm

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar