all about electricity (indonesia)

Posts tagged ‘trafo’

Penuaan Isolasi Trafo

Sudah lama saya ingin berbagi tulisan ini, judul aslinya “Ageing of Transformer Insulation”, sebuah materi kuliah yang dibikin padat, dan dapat dijelaskan dalam 2 jam, namun menjelaskan isu-isu fundamental yang terkait trafo daya.

Karena kuliah dari Prof Saha ini diajarkan di level graduate, beliau tidak membahas hal-hal tentang trafo yang biasa ditulis dalam pelajaran di SMU/SMK atau undergraduate.

Secara disain, biasanya umur trafo berkisar 30-40 tahun. Namun demikian, trafo yang dipasang tahun 1940 – 1950-an banyak yang sekarang masih beroperasi dengan normal. Ada fakta-fakta yang harus kita ketahui, misalnya bahwa isolasi trafo mengalami penuaan, belitan trafo harus diisolasi dari turn ke turn dan dari coil ke coil, ada berbagai bahan material yang bisa dipakai untuk isolasi ini.

Untuk trafo daya, bahan isolasi yang biasa dipakai adalah kertas Kraft (kertas isolasi selulosa). Sekarang juga mulai banyak bahan kertas sintetik yang dipakai, yang bisa beroperasi pada temperatur kerja tinggi (isolasi hybrid), yang dikenal sebagai kertas Aramid.

Di awal abad ke-20 bahan isolasi yang dipakai adalah asbestos, low grade pressboard, kertas shellac impregnated. Kemudian dikembangkan kertas resin impregnated, lalu kertas isolasi dengan selulosa high sulfate. Kertas, pressboard, transformer board dari selulosa adalah bahan isolasi yang paling banyak digunakan. Minyak hidrokarbon juga merupakan bagian dari isolasi.

Isolasi solid seperti kertas, press board dan transformer board terbuat dari selulosa tumbuhan. Sumber utama serat selulosa adalah kayu. Kayu mengandung 40 sampai 50% selulosa, 20 sampai 30% lignin dan 10 sampai 30% hemi selulosa. Selulosa sendiri adalah polimer linier yang unit-unit glukosa-nya terhubung pada atom Karbon yang pertama dan ke-4. Selulosa dalam keadaan baru mempunyai 1000 sampai 3000 rantai glukosa.

Kertas Kraft mengandung polimer selulosa dengan berat molekul tinggi sekitar 75 sampai 90%, hemi selulosa dengan berat molekul rendah 10 sampai 20% dan lignin 0 sampai 5%.

Apa arti DP (Degree of Polymerisation) ?

Selulosa adalah polimer linier yang terdiri dari unit-unit glukosa anhydrous tunggal yang terhubung pada atom-atom Karbon pertama dan keempat melalui ikatan glukosidik. Jumlah unit monomer dalam polimer disebut sebagai degree of polymerisation. Sering kali, kualitas selulosa diukur dari tingkat polimerisasi (DP) dengan metode viskometrik rata-rata. Panjang rantai selulosa yang diukur dari tingkat polimerisasi rata-rata berdasar metode viskositas dinyatakan oleh DP.

Kekuatan isolasi bergantung pada:

  • Komposisi kimia
  • Berat molekul polimer
  • Morfologi polimer

Pada isolasi padat, pengeringan dan impregnasi minyak sangat penting untuk menjaga kekuatan isolasi kertas. Kadang-kadang kapas juga dipakai sebagai isolasi. Kertas yang telah diupgrade secara thermal disebut kertas Aramid yang terbuat 100% dari serat polyamide aromatik. Penggunaan kertas Aramid tidak terlalu umum karena mahal.

Minyak trafo modern mempunyai ketahanan dielektrik yang tinggi, viskositas rendah, bebas dari sludging, hambatannya bagus terhadap listrik statis. Minyak trafo terdiri dari senyawa campuran hidrokarbon. Kandungan utamanya adalah Parafin, Iso Parafin, Naphtene dan Aromatic. Cairan Silicone lebih baik daripada minyak mineral namun lebih mahal.

Aplikasi pada trafo distribusi kecil dan trafo daya besar dibedakan. Pada trafo kecil sampai dengan beberapa MVA, variasi isolasinya biasanya tidak banyak atau sistemnya konvensional, contohnya trafo jenis kering, trafo yang diisi minyak silicone dan trafo yang diisolasi gas dan didinginkan uap air. Untuk trafo yang bekerja pada suhu tinggi, serat Aramid merupakan alternatif yang bagus.

Penuaan Material Isolasi Trafo

Bersambung…

Iklan

Berlatih Menggambar Rangkaian Urutan Nol (Zero Sequence) pada Metode Komponen Simetris untuk Sistem 3 Fasa Tidak Seimbang (Unbalanced)

Metode komponen simetris yang dikembangkan pertama kali oleh Charles Legeyt Fortesque tahun 1918 adalah teknik yang sangat “ampuh” untuk menganalisis sistem tiga fasa tidak seimbang, bahkan hingga sekarang ini. Fasor-fasor tidak seimbang sistem 3 fasa dapat direkonstruksi sebagai fasor-fasor sistem tiga fasa seimbang. Komponen-komponen simetris menurut teorema Fortesque ini adalah :

  • Komponen urutan positif (positive sequence)
  • Komponen urutan negatif (negative sequence)
  • Komponen urutan nol (zero sequence)
  • Yang terjadi dalam urutan-urutan ini menurut Wiki,

    Physically, in a three phase winding a positive sequence set of currents produces a normal rotating field, a negative sequence set produces a field with the opposite rotation, and the zero sequence set produces a field that oscillates but does not rotate between phase conductors.

    Salah satu langkah yang cukup kritis untuk menyelesaikan sistem 3 fasa tidak seimbang adalah pada saat kita mengkonversi rangkaian ini menjadi rangkaian urutan positif, negatif dan nol. Merubah ke rangkaian urutan positif dan negatif, tidaklah terlalu sulit. Yang biasanya harus dilakukan dengan hati-hati adalah merubah ke rangkaian urutan nol. Saran saya, setidaknya perlu latihan beberapa kali dengan berbagai jenis rangkaian untuk memastikan bahwa kita benar-benar paham cara mengkonversinya.

    Ada 5 jenis hubungan yang mungkin (ambil contoh pada rangkaian tiga fasa sebuah trafo) untuk rangkaian urutan nol ini,

    Yang pertama, satu sisi hubungannya Y, sisi yang lain hubungan delta, keduanya tidak terhubung ke reference (ground),

    Yang kedua, satu sisi hubungannya Y terhubung ke reference melalui impedans netral Zn, sisi yang lain hubungannya delta,

    Yang ketiga, kedua sisi hubungannya Y dan sama-sama terhubung ke reference melalui impedans netral Zn,

    Yang keempat, satu sisi hubungannya Y terhubung ke reference melalui impedans netral Zn, sisi yang lain hubungannya Y tapi tidak terhubung ke reference,

    Yang kelima, kedua sisi hubungannya delta.

    Nah, sekarang kita akan berlatih menggambar ulang rangkaian urutan nol dengan modal pengetahuan diatas,

    Misal ada sistem tiga fasa seperti ini,

    Bagaimana rangkaian urutan nol-nya?

    Perhatikan,

    • Generator G1 punya hubungan Y yang terhubung ke reference,
    • Trafo T1 punya hubungan Y di kedua sisinya, sama-sama terhubung ke reference, sisi sebelah kiri terhubung ke reference melalui tahanan reaktansi j 0.01 pu,
    • Saluran transmisi L12 ada di antara trafo T1 dan T2,
    • Trafo T2, sisi sebelah kiri punya hubungan Y yang terhubung reference melalui hambatan 0.02 pu, sedang sisi kanan hubungannya delta,
    • Generator G2 punya hubungan Y yang terhubung ke reference.

    Rangkaian urutan nolnya adalah…

     Jika anda jeli, anda pasti akan bertanya, kenapa ada angka 3 kali Zn pada trafo T1 dan T2. Jika anda sudah tahu jawabnya, maka… “Selamat :-)” anda cukup baik mengikuti penjelasan dosen atau dapat memahami buku ASTL yang anda baca. Semoga bermanfaat.

    Perusahaan Distribusi Listrik di Pasar Listrik Deregulasi (Sekilas Energex)

    Dalam artikel pasar listrik deregulasi yang lalu telah disebutkan salah satu komponen nya adalah perusahaan distribusi listrik. Energex adalah salah satu contoh perusahaan ini. Perusahaan milik pemerintah ini melayani distribusi listrik di area tenggara negara bagian Queensland dan utara NSW, Australia. Tadinya perusahaan ini juga melayani retail langsung ke konsumen, namun pada tahun 2007, hak retail tsb. dijual ke perusahaan lain (AGL dan Origin). Listrik yang diperoleh Energex diperoleh dari jaringan transmisi yang dikuasai Powerlink, perusahaan milik pemerintah juga.

    Perusahaan ini berorientasi pada kepuasan pelayanan pelanggan, yang sering diindikasikan dengan SAIDI. SAIDI (system average interruption duration index) secara sederhana menyatakan rata-rata lamanya konsumen merasakan padamnya listrik tiap tahunnya. Karenanya, perusahaan ini mengatakan bahwa suara, keluhan, laporan adanya gangguan atau padamnya listrik adalah masukan terpenting dalam mencapai unjuk kerja yang terbaik.

    Energex memiliki sistem pelayanan pelanggan yang mampu mengidentifikasi pelanggan yang menelpon, baik nomor telepon maupun namanya dan sekaligus menentukan lokasi pelanggan, dan pengenalan suara (voice recognizition) untuk menentukan apa yang dimaui pelanggan. Dengan sistem ini, Energex mampu merespon kejadian dengan cepat, misalnya jika terjadi gangguan di suatu daerah. Selain masukan dari pelanggan, perusahaan ini juga mencermati kondisi cuaca, terutama jika akan terjadi hujan dan petir, penyebab utama gangguan (hubung singkat) yang menyebabkan matinya listrik.

    Secara teknis, karena dalam sistem tenaga listrik, distribusi berada pada sisi yang dekat dengan konsumen, maka peralatan yang dipakai pun kebanyakan bertegangan menengah dan rendah (132 kV, 110 kV, 33 kV, 11 kV, 240 V).

    Salah satu control center-nya yang berlokasi di Victoria Park, Brisbane mempunyai hal-hal yang umum dipunyai suatu sistem distribusi. Salah satunya, tentu saja adanya trafo distribusi 125 MVA berikut,

    yang merupakan gambaran umum sebuah trafo distribusi yang memiliki pengubah tap tegangan atau OLTC (online tap changer).

    Permasalahan umum yang terjadi di sisi distribusi, seperti rendahnya tegangan akibat besarnya beban induktif (penggunaan pemanas/pendingin ruangan, motor2 listrik di industri) diatasi dengan penggunaan capacitor bank.

    Gambar berikut adalah one line diagram sistem distribusi di sebuah monitor,

    dan suasana ruang kendali (control center) sistem distribusi listrik,

    yang suasananya berbeda dengan suasana control room pembangkit listrik atau pun control center di system operator. Salah satu hal lain yang menarik, Energex ternyata hanya menggunakan sistem operasi Windows NT untuk hal2 yang sifatnya off line, sedangkan untuk hal2 yang sifatnya berhubungan dengan komputasi real time, sistem operasi yang digunakan berbasis Unix.

    Awan Tag

    Nulis Apaan Aja Deh

    all about electricity (indonesia)