Sistem Pernapasan Generator Transformer

Sistem Pernapasan GT dapat menggunakan dua cara yaitu menggunakan tabung silica gel dan dehydrating breather. Untuk penjelasannya sebagai berikut:

a. Sistem Pernapasan Dengan Tabung Silica Gel

    Tabung silica gel transformator merupakan alat pernafasan pada transformator yang berfungsi sebagai pengering atau menyerap butiran-butiran uap air yang dihasilkan oleh kerja transfromator sehingga tangki transformator tetap kering dan terhindar dari karat yang dapat mengakibatkan kerusakan yang lebih luas. Pengaruh naik turunnya beban transformtaor maupun suhu udara luar mengakibatkan suhu minyak ikut berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Ketika suhu minyak naik atau tinggi maka minyak akan memuai dan mendesak udara diatas permukaan minyak keluar dari dalam tangki. Sebaliknya ketika suhu minyak turun, maka minyak akan menyusut yang mengakibatkan udara luar masuk ke dalam tangki sehingga udara yang masuk dapat disaring oleh tabung silica gel agar udara yang masuk adalah udara kering. Kedua proses itulah disebut dengan pernafasan transformator yang melewati tabung silica gel transformator. Tabung silica gel dilengkapi dengan silica gel biru, peranan silica gel tentu memberih pengaruh karena minyak pada transfromator selalu bersentuhan dengan udara luar yang dapat menurunkan nilai tegangan tembus transformator apabila udara yang masuk adalah udara lembab yang mengandung air dapat mengkontaminasi minyak (meskipun proses cukup lama) sehingga dibutuhkanlah saringan seperti tabung silica gel. Silica gel yang awalnya biru berubah warna menjadi merah muda (pink). Hal ini menunjukkan bahwa silica gel biru telah mengalami saturasi atau kejenuhan, artinya silica gel tidak dapat menyerap kelembaban yang mengandung air jika sudah ditandai dengan perubahan warna.

b. Sistem Pernapasan Dengan Dehydrating Breather

    Pernapasan Generator Transformer dengan Dehydrating Breather dimaksudkan untuk mencegah penyerapan kelembaban dari udara sekitar, yang terjadi ketika beban pada transformator mengalami fluktuasi. Dehydrating Breather menghilangkan hampir semua kelembaban dari udara yang mengalir melalui ke konservator ketika transformator dalam keadaan dingin untuk mencegah pembentukan kondensasi di tangki. Sistem pernapasan dengan heater menggunakan silica gel untuk menyerap kelembapan udara dan menggunakan heater untuk menghilangkan kadar air yang dihasilkan. Prinsip kerja dari dehydrating breather adalah heater sebagai pemanas yang digunakan untuk menguapkan kelembapan udara tabung diserap oleh silica gel. Dehydrating breather disuplai oleh tegangan sebesar 230 VAC dan menghasilkan keluaran (output) sebesar 4-20 mA. Terdapat status display yang terdiri dari 3 LED sebagai indicator atau penanda dehydrating breather. Kelebihan dehydrating breather adalah tahan cuaca, tahan dari sinar UV, tahan minyak transformator, dan tahan air asin.

Prinsip operasi dehydrating breather dapat diilustrasikan sebagai berikut:

1. Udara sekitar

Gambar 1. Ilustrasi Udara Sekitar

(Sumber: maier-accessories.com)

Trafo dikelilingi oleh udara lembab. Selama suhu cairan pendingin dan isolasi tidak berubah, tidak ada udara sekitar yang masuk.

2. Penurunan suhu

Gambar 2. Ilustrasi Penurunan Suhu

(Sumber: maier-accessories.com)

Cairan pendingin dan isolasi dalam trafo menjadi dingin, trafo mengisap udara sekitar yang lembab melalui konservator. Zat pengering mengekstrak kelembaban dari udara yang masuk dan memastikan bahwa hanya udara kering yang akan disedot ke transformator.

3. Kenaikan suhu

Gambar 4. Ilustrasi Kenaikan Suhu

(Sumber: maier-accessories.com)

Suhu di dalam transformator meningkat. Cairan pendingin dan isolasi mengembang dan memindahkan udara. Udara keluar melalui konservator dan melewati dehydrating breather.

4. Tidak ada residu

Gambar 5. Ilustrasi Tidak Ada Residu

(Sumber: maier-accessories.com)

Jika pernafasan digunakan dengan benar, tidak ada uap air yang tersisa di transformator, yang dapat menyebabkan kondensasi.

Perbedaan Tabung Silica Gel dan Dehydrating Breather

Jenis-jenis Silica Gel:

Silica gel merupakan hasil dari penggumpalan sol natrium silikat (NaSiO2) yang berbentuk butiran padat. Fungsi silica gel adalah sebagai penyerap kelembapan udara. Biasanya digunakan dalam sebuah ruang penyimpanan. Selain itu bahan penyerap kelembapan ini juga mencegah kerusakan karena jamur, bakteri, dan korosi. Jenis-jenis silica gel antara lain sebagai berikut:

a. Silica gel putih

Silica gel putih adalah jenis silica gel yang pertama dan umum digunakan. Produk ini dibuat dari sodium silikat yang memiliki sifat hydrophilic yang aktif menyerap molekul air di udara. Keunggulan dari silica gel putih adalah tidak berbau, tidak berasa, tidak beracun, tidak reaktif, dan tidak mudah terbakar.

b. Silica gel natural

Silica gel natural diolah dari bahan mineral alami dandikemas dalam kertas semi permeable. Sifat dari bahan penyerap kelembapan ini ialah tidak berbau, tidak berasa, hydrophilic aktif.

c. Silica gel biru

Silica gel biru merupakan jenis paling akhir dimana penggunaannya telah dibaasi. Pembatasan silica gel ini disebabkan oleh adanya kandungan cobalt chloride yang berfunsgi sebagai zat aditif. Bahan kimia berbahaya ini dapat menyebabkan berbagai penyakit kanker karena bersifat karsinogenik. Biasanya industry permesinan dan listrik yang sering menggunakan produk ini. Fungsi dari silica gel biru adalah mengatur kelembapan udara pada compressor, trafo, box panel listrik, blower, dan mesin AC. Silica gel berwarna ini digunakan sebagai indicator kejenuhan. Warna biru mengindikasikan bahwa produk tersebut masih aktif. Biasanya warna akan berubah menjadi pink saat sudah tidak lagi menyerap kelembapan. Kelebihan silica gel biru yaitu memiliki daya serap yang sangat tinggi, tahan lama, dan mencegah pertumbuhan jamur. Selain itu, produk ini dapat menyerap kelembapan udara dengan cepat.

GENERATOR TRANSFORMER

    Berikut adalah penjelasan sedikit mengenai Generator Transformer. Sumber dokumentasi didapatkan saat penulis melakukan kerja praktik di PT Indonesia Power Semarang PGU.

   

Gambar 1. Generator Transformer

(Sumber: PT Indonesia Power Semarang PGU)    

Pengertian

Generator Transformer (GT) adalah transformator tenaga yang dihubungkan langsung dengan panel keluaran generator. Generator Transformer merupakan jenis transformator step up yang berfungsi untuk menaikkan tegangan keluaran dari generator menjadi tegangan yang lebih tinggi, bergantung dari sistem tegangan dari pusat listrik itu sendiri. Generator Transformer unit digunakan untuk meningkatkan tegangan generator dan menghubungkan suplai ke bar bus. Transformer yang digunakan untuk aplikasi ini disebut Generator Step-up Unit. Transformer ini dirancang untuk beroperasi dengan beban 150 KV. Rated Power 144/192/240/268,8 MVA dan temperature top oil 50○C serta temperature average winding 55○C.

Komponen Utama Generator Transformer:

1. Inti Besi dan Kumparan

Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi magnetic yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas yang ditimbulkan oleh Eddy Current. Kumparan transformator adalah beberapa lilitan kawat berisolasi yang membentuk suatu kumparan atau gulungan. Kumparan terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap antar kumparan dengan isolasi padat seperti karton, pertina. Kumparan sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

2. Minyak Transformer

Minyak transformator adalah salah satu bahan isolasi cair yang dipergunakan sebagai isolasi dan pendingin pada transformator. Sebagai bagian dari bahan isolasi, minyak harus memiliki kemampuan untuk menahan tegangan tembus, sedangkan sebagai pendingin minyak transformator harus mampu meredam panas yang ditimbulkan, sehingga dengan kedua kemampuan ini maka minyak diharapkan akan mampu melindungi transformator dari gangguan. 

3. Bushing

Bushing yaitu yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator merupakan alat penghubung antara kumparan transformator dengan jaringan luar dan juga berfungsi sebagai penyekat atau isolator antara konduktor tersebut dengan tangki transformator.

4. Tangki Konservator

Tangki konservator berfungsi untuk menampung minyak cadangan dan uap/udara akibat pemanasan trafo karena arus beban. Diantara tangki dan trafo dipasangkan relai bucholzt yang akan meyerap gas produksi akibat kerusakan minyak . Untuk menjaga agar minyak tidak terkontaminasi dengan air, ujung masuk saluran udara melalui saluran pelepasan/venting dilengkapi media penyerap uap air pada udara, sering disebut dengan silica gel dan dia tidak keluar mencemari udara disekitarnya.

5. Peralatan Bantu Pendingin Transformator

Peralatan Bantu Pendinginan Transformator berfungsi untuk menjaga agar transformator bekerja pada suhu rendah. Pada inti besi dan kumparan – kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi tembaga. Maka panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, ini akan merusak isolasi, maka untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebihan tersebut transformator perlu dilengkapi dengan alat atau sistem pendingin untuk menyalurkan panas keluar transformator. Secara alamiah media pendingin (minyak isolasi) mengalir karena perbedaan suhu tangki minyak dan sirip-sirip transformator (Radiator). Untuk mempercepat pendinginan transformator dilengkapi dengan kipas yang dipasang di radiator transformator dan pompa minyak agar sirkulasi minyak lebih cepat dan pendinginan lebih optimal.

6. Tap Changer

Tap Changer berfungsi untuk menjaga tegangan keluaran yang diinginkan dengan input tegangan yang berubah-ubah. Kualitas operasi tenaga listrik jika tegangan nominalnya sesuai ketentuan, tapi pada saat operasi dapat saja terjadi penurunan tegangan sehingga kualitasnya menurun, untuk itu perlu alat pengatur tegangan agar tegangan selalu pada kondisi terbaik, konstan dan berkelanjutan. Ditinjau dari cara pengoperasiannya, tap changer terdiri dari dua tipe yaitu onload yang bekerja secara otomatis jika merasakan tegangan kurang/lebih dan off-load yang dapat dipindah tap hanya jika trafo tidak berbeban/bertegangan.

7. Alat pernapasan

Sebagai tempat penampungan pemuaian minyak isolasi akibat panas yang timbul, maka minyak ditampung pada tangki yang disebut sebagai konservator. Pada konservator ini permukaan minyak diusahakan tidak boleh bersinggungan dengan udara, karena kelembaban udara yang mengandung uap air akan mengkontaminasi minyak walaupun proses pengkontaminasinya berlangsung cukup lama. Untuk mengatasi hal tersebut, udara yang masuk kedalam tangki konservator pada saat minyak menjadi dingin memerlukan suatu media penghisap kelembaban, yang digunakan biasanya adalah silica gel. Kebalikan jika trafo panas maka pada saat menyusut maka akan menghisap udara dari luar masuk ke dalam tangki dan untuk menghindari terkontaminasi oleh kelembaban udara maka diperlukan suatu media penghisap kelembaban yang digunakan biasanya adalah silica gel.

8. Peralatan Proteksi GT

a. Relai Bucholz

Relay Bucholz adalah relai yang berfungsi mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan transformator yang menimbulkan gas. Relai deteksi gas juga terdiri dari suatu peralatan yang tanggap terhadap ketidaknormalan aliran minyak yang tinggi yang timbul pada waktu transformator terjadi gangguan serius. Peralatan ini akan menggerakkan kontak trip yang pada umumnya terhubung dengan rangkaian trip Pemutus Arus dari instalasi transformator tersebut.

b. Relai Tekanan Lebih

Hubung singkat yang timbul pada suatu transformator terendam minyak, umumnya akan berkaitan dengan suatu tekanan lebih didalam tangki, karena gas yang dibentuk oleh dekomposisi dan evaporasi minyak. Dengan melengkapi sebuah relai pelepasan tekanan lebih pada trafo, maka tekanan lebih yang membahayakan tangki trafo dapat dibatasi besarnya. Apabila tekanan lebih ini tidak dapat dieliminasi dalam waktu beberapa millidetik, maka terjadi panas lebih pada cairan tangki dan trafo akan meledak. Peralatan pengaman harus cepat bekerja mengevakuasi tekanan tersebut.

c. Relai Diferensial

Relai diferensial merupakan proteksi utama transformator tenaga. Relai ini hanya bekerja apabila terjadi gangguan yang berada di daerah pengamanannya yaitu di antara transformator arus di sisi kumparan primer dan transformator arus di sisi kumparan sekunder. Prinsip kerja relai diferensial adalah dengan membandingkan atau menjumlahkan nilai arus pada CT (current transformer) di sisi kumparan primer dan CT (current transformer) sisi kumparan sekunder. Jika hasil penjumlahan arus dari kedua CT tersebut melebihi nilai setelan yang telah ditentukan, maka relai akan trip dan mengirim perintah kepada CB (circuit breaker) sisi kumparan primer dan CB sisi kumparan sekunder untuk membebaskan transformator tenaga dari tegangan. Sebagai proteksi utama relai ini bekerja dengan waktu seketika (instantaneous) atau bekerja dengan kecepatan dibawah 100 ms. Selektifitas relai harus terbukti, relai harus trip apabila terjadi gangguan di daerah pengamanannya. Relai tidak boleh trip ketika terjadi gangguan di luar daerah pengamanannya.

d. Relai Gangguan Tanah Terbatas

Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap tanah didaerah pengaman transformator khususnya untuk gangguan didekat titik netral yang tidak dapat dirasakan oleh relai differnsial. Relai ini hanya diperlukan jika transformator tenaga menggunakan vector group Yn. Prinsip kerja relai gangguan tanah terbatas (REF) sama dengan relai diferensial yaitu dengan membandingkan atau menjumlahkan arus dari sisi CT fasa dan CT yang terpasang pada titik netral transformator tenaga. Jika selisi arus melebihi seting yang telah ditentukan maka relai akan trip dengan waktu seketika untuk kemudian menginisiate CB baik sisi primer maupun sekunder membuka membebaskan transformator tenaga dari tegangan, sehingga kerusakan yang lebih besar dapat dihindari.