Teknik Tegangan Tinggi [PDF]

Citation preview

Nama : Khana Eland Novana Atmaja NIM : 1404405083 Kelas :B Mata Kuliah : Teknik Tegangan Tinggi Tugas 5! Teknik Pembangkitan dan Pengujian dengan Tegangan Tinggi Bolak-Balik Frekuensi Rendah



1. Fungsi dari Pengujian 1) Untuk meneliti sifat-sifat listrik dielektrik yang baru ditemukan, sebagai usaha dalam menemukan bahan isolasi yang lebih murah. 2) Untuk verifikasi hasil rancangan isolasi baru, yaitu hasil rancangan yang telah dikurangi volume isolasinya. 3) Untuk memeriksa kualitas peralatan sebelum terpasang, hal ini dilakukan untuk menghindarkan kerugian bagi pemakai peralatan. 4) Untuk memeriksa kualitas peralatan setelah beroperasi dalam rangka mengurangi kerugian semasa pemeliharaan



2. Ciri-ciri Transformator Penguji Dalam Pengujian Teknik Tegangan Tinggi, tentu diperlukan alat-alat penguji seperti Trafo Uji. Trafo uji ini berfungsi untuk menguji apakah sistem jaringan tegangan tinggi memiliki ketahanan dalam menghadapi tegangan normal maupun tegangan lebih. Tegangan normal dalam konteks ini adalah tegangan yang dapat di handle trafo dalam waktu yang tak terbatas. Sedangkan tegangan lebih adalah suatu tegangan dalam sistem tegangan tinggi yang dapat ditahan oleh jaringan dalam waktu yang terbatas. Peralatan pembangkitan tegangan tinggi bolak balik frekwensi rendah (50 Hz untuk Indonesia dan eropa, 60 Hz untuk Amerika Utara, 50 dan 60 Hz



untuk jepang) disebut dengan Testing Transformer, dengan ciri-ciri sebagai berikut: 1. Didesign menggunakan input tegangan distribusi 1 phasa (127-220 Volt), olehkarena trafo uji ini dipasang dalam sebuah laboratorium, dan umumnya semua bentuk pengujian peralatan dilakukan phasa demi phasa, untuk memudahkan pengukuran dan pengamatan , sedangkan tegangan outputnya dalam nilai ratusan kV 2. Mengingat jumlah lilitan pada sekunder cukup banyak (perbandingan kumparannya tinggi), maka Kapasitansi tersebar (distributed capacitance) diantara kumparan dan inti atau tangki sangat besar sekali. Oleh sebab itu meskipun trafo uji tidak dibebani, arus pemuat (charging current) tetap mengalir didalamnya. Arus pemuat ini selalu lebih besar dari arus exitasi, walhasil arus yang mengalir di dalam trafo atau specimen yang diuji mendahului (leading) dari tegangan. Akibatnya tegangannya lebih tinggi dari pada tegangan yang ditentukan oleh perbandingan lilitan. Untuk itu dibutuhkan pengukuran yang teliti dengan alat ukur yang khusus pula. 3. Kapasitas kVA nya kecil disbanding transformator tenaga, olehkarena untuk tujuan pengujian yang diperlukan adalah tegangan yang besar, bukan daya besar. 4. Pada belitan sekundernya, difasilitasi dengan belitan exitasi untuk keperluan kaskade trafo, agar diperoleh tegangan tinggi yang lebih besar. Untuk itu atas pertimbangan teknis dan ekonomis, kontruksi trafo uji dengan tegangan output yang sangat besar jarang digunakan 5. Ujung belitan tegangan tinggi, umum dibumikan untuk keperluaan pengamanan dan keamanan, kecuali pada pembangkitan tegangan tinggi DC.



6. Design isolasinya, hanya memperhitungkan tegangan pengujian maximum, olehkarena trafo uji ditempatkan dalam sebuah laboratorium, dan tidak diharapkan mengalami tegangan lebih akibat gangguan luar maupun dalam. 7.



Tidak ada masalah dengan pendinginan trafo, olehkarena trafo uji selain kapasitasnya kecil, waktu pemakaiannya pun pendek (30 menit sampai 1 jam)



8. Konstruksi lilitan dan isolasinya di rencanakan sedemikian rupa sehingga diperoleh gradien tegangan yang seragam dan osilasi tegangan dalam lilitannya dapat diabaikan. 9. Konstruksi trafo uji dengan isolasi minyak, dapat dirancang dengan model tangki atau model selubung (mantel) isolasi. Pada model tangki memerlukan bushing yang besar dan mahal, tegangan kerja yang tinggi, inti dan kumparan ditempatkan dalam wadah logam sehingga memperbaiki proses pendinginan, sedangkan model selubung isolasi tidak memerlukan bushing, namun proses pendinginannya lambat karena menggunakan banyak minyak. 10. Tegangan maksimum yang dapat dihasilkan sebuah trafo uji saat ini adalah 1600 kV, dan menaikkan tegangan yang lebih tinggi sudah dianggap tidak ekonomis, baik ditinjau dari sudut material maupun ruangan yang diperlukan. Untuk itu bila diperlukan tegangan uji yang lebih besar, maka dapat digunakan beberapa trafo uji yang dihubungkan secara kaskade. Beberapa keuntungan dengan tegangan output yang tidak terlalu besar, yaitu; material isolasi tidak terlalu tebal, konstruksinya tidak besar dan berat, pemeliharaan menjadi lebih baik (jika 1 rusak, yang lain masih dapat digunakan), fleksibiltas (variasi tegangan lebih besar), transportasi menjadi mudah dan rugi-rugi korona menjadi kecil.



3. Kontruksi Transformator Penguji •



Pengoperasian singkat  tidak ada masalah pendinginan trafo



•



Sistem Isolasi Minyak



•



Inti umumnya Core Type



•



Lilitan berbentuk (50-60 kV “Polylayer Polyline Wound Disc Winding” Lilitan Primer digulung di Inti, sedangkan lilitan sekundernya digulung di luar lilitan primernya. Distribusi tegangan tidak linier, jadi ditambahkan perisai statis)



Gambar 1. Lilitan Berbentuk



–



Fortesque (100 kV) Untuk mendapatkan isolasi yang ekonomis dan gradien tegangan yang seragam maka dililit cara Fortesque. Primer di dekat inti, lilitan sekunder menjauh membentuk kerucut.



Gambar 2. Fortesque



–



Fischer Gulungan primer dililitkan dekat inti, sedangkan gulungan sekunder dililtkan berturut2 diluarnya sehingga tegang tertinggi yang terjauh dari inti.



Gambar 3. Fischer



Trafo Uji Isolasi Minyak Tegangan trafo induktif dapat digunakan untuk membangkitkan tegangan tinggi bolak-balik dengan daya beberapa kVA. Trafo uji ini daya yang rendah memiliki konstruksi yang serupa derngan trafo tegangan untuk tegangan uji yang sama. Isolasi yang umum digunakan ialah minyak engan penghalangisolasi dan kertas yang diresapi minyak. Namun untuk tegangan hingga 100kV banyak digunakan isolasi resin epoksi.



Gambar 4. Trafo Uji Isolasi Minyak



Gambar (a) Desain Tangki



Gambar (b) Selubung Isolasi



1. Belitan Tegangan Tinggi 2. Belitan Tegangan Rendah 3. Inti Besi 4. Alas 5. Jepitan Tegangan Tinggi Gambar 1– 5 (a) dan (b) sama perbedaan pada 6. Bushing 7. Tangki Logam 8. Selubung Isolasi Gambar 4.(a) menunjukkan penampang melintang dari suatu trafo uji dengan isolasi resin tuangan. Dalam hal ini belitan tegangan tinggi akan tertanam dalam resin epoksi. Sedangkan gambar 4.(b) menujukkan suatu konstruksi trafo uji berisolasi minyak. Trafo uji jenis minyak dapat dirancang dalam berbagai bentuk. Gambar(4)a konstruksi jenis tangki dimana bagian aktif (inti dari kumparan) ditempatkan dalam wadah logam sehingga memperbaiki proses pendinginan.



Namun konstruksi tangki memerlukan penggunaan bushing yang besar dan mahal untuk tegangan kerja yang tinggi. Gambar4.(b) merupakan konstruksi trafo jenis mantel isolasi dimana didalamnya ditempatkan bagian aktif. Trafo jenis ini menggunakan banyak jenis minyak sehingga memperlambat proses pendinginan. Disamping itu mantel isolasi hanya mampu membuang sedikit panas sehingga diperlukan sirkulasi pendingin serta perangkat penukar panas untuk kapasitas beban yang besar.



Gambar 5. Rangkaian Dasar Trafo Uji Isolasi Minyak Sumber : Kind :1978 Keterangan : E-belitan eksitasi ; H-belitan tegangan tinggi; K-belitan gandeng



Gambar 5. menunjukkan rangkaian dasar trafo uji. Panjang anak panah menunjukkan distribusi terpaan kuat medan listrik pada isolasi antara belitan tegangan tinggi H dan belitan eksitasi E atau inti besi F. Transformator untuk membangkitkan tegangan tinggi bolak-balik biasanya dibumikan pada salah satu ujung belitan tegangan tinggi. Akan tetapi untuk membangkitkan tegangan tinggi searah dan impuls diperlukan trafo dengan belitan yang tidak dibumikan. Pembumian dapat dilakukan pada salah satu sisi terminal balitan tegangan tinggi atau pada tap tengh. Pembumian pada tap tengah menghasilkan tegangan keluaran yang simetris terhadap bumi.



Untuk pembangkitan tegangan tinggi bolak balik beberaapa ratus kV menjadi tidak menguntungkan baik secara teknis maupun ekonomis bila menggunakan sebuah trafo. Sebagai pengganti digunakan beberapa trafo dengan memhubungkan belitantegangan tinggi secara seri (kaskade).



Gambar 6. kaskade trafo uji tiga tingkat



Gambar 6. menunjukkan hubungan kaskade trafo tiga tingkat. Dalam hubungan kaskade setiap trafo harus terisolasi terhadap tegangan-tegangan pada tingkat dibawahnya. Dengan demikian belitan eksitasi E pada setiap tingkat kecuali pada tingkat terbawah akan bekerja pada potansi yang tinggi. Dalam gambar 6. dapat diamati bahwa belitan eksitasi E dari tingkat yang lebih tinggi di sulang oleh belitan gandeng K pada tingkat di bawahnya. Kecuali pada tingkat teratas maka setiap tingkat harus menggunakan transformator. Disamping itu belitan K dan belitan E di tingkat yang lebih rendah melakukan daya yang lebih besar dan yang terbesar oleh belitanE tingkat terendah. Oleh karena itu belitan E dan K yang lebih rendah harus dirancang untuk pembebanan yang lebih tinggi. Sampai saat ini telah di buat trafo uji kaskade untuk tegangan di atas 2 MV.



Gambar 7. menunjukkan suatu rangkaian kaskade 2 tingkat dengan inti besi bersama pada potensial tengah. Keterangan E1, E2 = belitan eksitasi; H1,H2 = belitan tegangan tinggi ; K1, K2 = belitan kopling



Dengan inti F terletak pada potensial tengah, maka mebutuhkan dudukan yang di isolasi. Dengan susunan simetri seperti gambar 2.5, maka eksitasi primer dapat dierikan pada E1 dan E2. Bila untuk susunan kaskade, belitan yang tidak terp[akai dapat digunakan sebagai kopling untuk tingkat berikutnya. Bila eksitasi melalui K1 dan K2 akan di peroleh tegangan tinggi simetris terhadap bumi. Pembumian dilakukan pada belitn tegangan tinggi sisi kanan. Susunan ini akan sangat menguntungkan untuk tegangan yang sangat tinggi serta dapat di buat menurut konstruksi jenis tangki dengan dua bushing ataupun jenis mantel isolasi. Untuk konstruksi mantel isolasi maka susunan tersebut diletakkan secara vertikal.



4. Hal-hal yang dirasa penting dalam ruang lingkup Teknik Pembangkitan dan Pengujian dengan Tegangan Tinggi Bolak-Balik Frekuensi Rendah yakni *Transformator Kaskade •



Alasan : Tegangan Maksimum ekonomis adalah 1600 kV



•



Transformator dipasangkan secara seri.



•



Mempunyai 3 Lilitan –



Primer (tegangan rendah)



–



Sekunder (tegangan tinggi)



–



Tersier (tegangan rendah dengan diatas tegangan tinggi, untuk supply ke trafo tingkat berikutnya)



•



Untuk 3 tingkat : –



Trafo I : Daya 300%



–



Trafo II: Daya 200%



–



Trafo III: Daya 100 %



Gambar 8. Transformator Kaskade



*Karateristik Transformator Uji Karena lilitan banyak  Perbandingan kumparan besar  Distributed Kapasitansi besar  Arus pemuat (excitasi) besar  Arus Leading  Tegangan menjadi naik/tinggi  Tidak sesuai perbandingan lilitan. Mengatasi : Membuat sela udara di dalam inti dan membesarkan arus



Distributed Capacitance besar  Reaktansi besar  Resonansi Jika bentuk gelombang tidak sempurna  Distorsi. Mengatasi : 1. Pembangkit gelombang sinus 2. Meredam resonansi atau dengan filter



*Tabel Frekuensi Resonansi Tegangan Sekunder



Kapasitas



Frekuensi



Pada Transformator



(kVA)



Resonansi



(kV) 500



150



77(P.T.)



40



Catatan



(Hertz) 300



2



0.2



4



315



Sebuah terminal dibumikan dengan 6 buah



255



isolator gantung paralel



340



Kedua terminal tidak dibumikan



220



Sebuah terminal dibumikan



1250



Kedua terminal tidak dibumikan



750



Sebuah terminal dibumikan



1000



Edua terminal tidak dibumikan



Sumber : -



https://superthowi.wordpress.com/2013/04/20/transformator-pembangkittegangan-tinggi-untuk-pengujian/ diakses pada tanggal 24 Oktober 2016 21:23



-



http://blog.beswandjarum.com/seprisubarkah/2010/04/09/trafo-uji/ diakses pada tanggal 24 Oktober 2016 21:45



-



http://kuliah-elektro.blogspot.co.id/2012/06/pengujian-transformator.html diakses pada tanggal 24 Oktober 2016 22:11



-



Pujiono, Makalah Teknik Tegangan Tinggi, JURUSAN TEKNIK ELEKTRO INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA diakses pada tanggal 24 Oktober 2016 23:10



-



http://faculty.petra.ac.id/steph/GMT8.ppt diakses pada tanggal 26 Oktober 2016 00:14



-



https://www.scribd.com/doc/225191178/Konstruksi-Trafo-Uji diakses pada tanggal 26 Oktober 2016 00:32



-



https://www.scribd.com/doc/153422430/TRANSFORMATOR-PENGUJIAN diakses pada tanggal 25 Oktober 2016 21:17



-



http://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/32864813/Makalah_Stand a diakses pada tanggal 26 Oktober 2016 00:22



-



http://121.100.16.220/webtjbtb/wpcontent/uploads/perpustakaan/REVIEW_PEN diakses pada tanggal 26 Oktober 2016 01:12