Teori Dasar Listrik

Artikel kali ini lebih saya tujukan kepada orang awam yang ingin mengenal dan mempelajari teknik listrik ataupun bagi mereka yang sudah berkecimpung di dalam teknik elektro untuk sekedar mengingat kembali teori-teori dasar listrik.

1. Arus Listrik

adalah mengalirnya elektron secara terus menerus dan berkesinambungan pada konduktor akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama. satuan arus listrik adalah Ampere.

Arus listrik bergerak dari terminal positif (+) ke terminal negatif (-), sedangkan aliran listrik dalam kawat logam terdiri dari aliran elektron yang bergerak dari terminal negatif (-) ke terminal positif(+), arah arus listrik dianggap berlawanan dengan arah gerakan elektron.



Gambar 1. Arah arus listrik dan arah gerakan elektron.

“1 ampere arus adalah mengalirnya elektron sebanyak 624x10^16 (6,24151 × 10^18) atau sama dengan 1 Coulumb per detik melewati suatu penampang konduktor”

Formula arus listrik adalah:

I = Q/t (ampere)

Dimana:
I = besarnya arus listrik yang mengalir, ampere
Q = Besarnya muatan listrik, coulomb
t = waktu, detik

2. Kuat Arus Listrik

Adalah arus yang tergantung pada banyak sedikitnya elektron bebas yang pindah melewati suatu penampang kawat dalam satuan waktu.

Definisi : “Ampere adalah satuan kuat arus listrik yang dapat memisahkan 1,118 milligram perak dari nitrat perak murni dalam satu detik”.

Rumus – rumus untuk menghitung banyaknya muatan listrik, kuat arus dan waktu:

Q = I x t
I = Q/t
t = Q/I

Dimana :
Q = Banyaknya muatan listrik dalam satuan coulomb
I = Kuat Arus dalam satuan Amper.
t = waktu dalam satuan detik.

“Kuat arus listrik biasa juga disebut dengan arus listrik”

“muatan listrik memiliki muatan positip dan muatan negatif. Muatan positip dibawa oleh proton, dan muatan negatif dibawa oleh elektro. Satuan muatan ”coulomb (C)”, muatan proton +1,6 x 10^-19C, sedangkan muatan elektron -1,6x 10^-19C. Muatan yang bertanda sama saling tolak menolak, muatan bertanda berbeda saling tarik menarik”

3. Rapat Arus

Difinisi :
“rapat arus ialah besarnya arus listrik tiap-tiap mm² luas penampang kawat”.



Gambar 2. Kerapatan arus listrik.

Arus listrik mengalir dalam kawat penghantar secara merata menurut luas penampangnya. Arus listrik 12 A mengalir dalam kawat berpenampang 4mm², maka kerapatan arusnya 3A/mm² (12A/4 mm²), ketika penampang penghantar mengecil 1,5mm², maka kerapatan arusnya menjadi 8A/mm² (12A/1,5 mm²).

Kerapatan arus berpengaruh pada kenaikan temperatur. Suhu penghantar dipertahankan sekitar 300°C, dimana kemampuan hantar arus kabel sudah ditetapkan dalam tabel Kemampuan Hantar Arus (KHA).



Tabel 1. Kemampuan Hantar Arus (KHA)

Berdasarkan tabel KHA kabel pada tabel diatas, kabel berpenampang 4 mm², 2 inti kabel memiliki KHA 30A, memiliki kerapatan arus 8,5A/mm². Kerapatan arus berbanding terbalik dengan penampang penghantar, semakin besar penampang penghantar kerapatan arusnya mengecil.

Rumus-rumus dibawah ini untuk menghitung besarnya rapat arus, kuat arus dan penampang kawat:

J = I/A
I = J x A
A = I/J

Dimana:
J = Rapat arus [ A/mm²]
I = Kuat arus [ Amp]
A = luas penampang kawat [ mm²]


4. Tahanan dan Daya Hantar Penghantar

Penghantar dari bahan metal mudah mengalirkan arus listrik, tembaga dan aluminium memiliki daya hantar listrik yang tinggi. Bahan terdiri dari kumpulan atom, setiap atom terdiri proton dan elektron. Aliran arus listrik merupakan aliran elektron. Elektron bebas yang mengalir ini mendapat hambatan saat melewati atom sebelahnya. Akibatnya terjadi gesekan elektron denganatom dan ini menyebabkan penghantar panas. Tahanan penghantar memiliki sifat menghambat yang terjadi pada setiap bahan.

Tahanan didefinisikan sebagai berikut :

“1 Ω (satu Ohm) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya 1063 mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur 0° C"

Daya hantar didefinisikan sebagai berikut:

“Kemampuan penghantar arus atau daya hantar arus sedangkan penyekat atau isolasi adalah suatu bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali sehingga tidak mempunyai daya hantar atau daya hantarnya kecil yang berarti sangat sulit dialiri arus listrik”.

Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus:

R = 1/G
G = 1/R

Dimana :
R = Tahanan/resistansi [ Ω/ohm]
G = Daya hantar arus /konduktivitas [Y/mho]



Gambar 3. Resistansi Konduktor

Tahanan penghantar besarnya berbanding terbalik terhadap luas penampangnya dan juga besarnya tahanan konduktor sesuai hukum Ohm.

“Bila suatu penghantar dengan panjang l , dan diameter penampang q serta tahanan jenis ρ (rho), maka tahanan penghantar tersebut adalah” :

R = ρ x l/q

Dimana :
R = tahanan kawat [ Ω/ohm]
l = panjang kawat [meter/m] l
ρ = tahanan jenis kawat [Ωmm²/meter]
q = penampang kawat [mm²]

faktot-faktor yang mempengaruhi nilai resistant atau tahanan, karena tahanan suatu jenis material sangat tergantung pada :
• panjang penghantar.
• luas penampang konduktor.
• jenis konduktor .
• temperatur.

"Tahanan penghantar dipengaruhi oleh temperatur, ketika temperatur meningkat ikatan atom makin meningkat akibatnya aliran elektron terhambat. Dengan demikian kenaikan temperatur menyebabkan kenaikan tahanan penghantar"


5. potensial atau Tegangan

potensial listrik adalah fenomena berpindahnya arus listrik akibat lokasi yang berbeda potensialnya. dari hal tersebut, kita mengetahui adanya perbedaan potensial listrik yang sering disebut “potential difference atau perbedaan potensial”. satuan dari potential difference adalah Volt.

“Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu joule untuk memindahkan muatan listrik satu coulomb”

Formulasi beda potensial atau tegangan adalah:

V = W/Q [volt]

Dimana:
V = beda potensial atau tegangan, dalam volt
W = usaha, dalam newton-meter atau Nm atau joule
Q = muatan listrik, dalam coulomb


RANGKAIAN LISTRIK

Pada suatu rangkaian listrik akan mengalir arus, apabila dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
1. Adanya sumber tegangan
2. Adanya alat penghubung
3. Adanya beban



Gambar 4. Rangkaian Listrik.

Pada kondisi sakelar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui beban . Apabila sakelar S ditutup maka akan mengalir arus ke beban R dan Ampere meter akan menunjuk. Dengan kata lain syarat mengalir arus pada suatu rangkaian harus tertutup.

1. Cara Pemasangan Alat Ukur.
Pemasangan alat ukur Volt meter dipasang paralel dengan sumber tegangan atau beban, karena tahanan dalam dari Volt meter sangat tinggi. Sebaliknya pemasangan alat ukur Ampere meter dipasang seri, hal inidisebabkan tahanan dalam dari Amper meter sangat kecil.

“alat ukur tegangan adalah voltmeter dan alat ukur arus listrik adalah amperemeter”

2. Hukum Ohm
Pada suatu rangkaian tertutup, Besarnya arus I berubah sebanding dengan tegangan V dan berbanding terbalik dengan beban tahanan R, atau dinyatakan dengan Rumus :

I = V/R
V = R x I
R = V/I

Dimana;
I = arus listrik, ampere
V = tegangan, volt
R = resistansi atau tahanan, ohm

• Formula untuk menghtung Daya (P), dalam satuan watt adalah:
P = I x V
P = I x I x R
P = I² x R

3. HUKUM KIRCHOFF

Pada setiap rangkaian listrik, jumlah aljabar dari arus-arus yang bertemu di satu titik adalah nol (ΣI=0).



Gambar 5. loop arus“ KIRChOFF “

Jadi:
I1 + (-I2) + (-I3) + I4 + (-I5 ) = 0
I1 + I4 = I2 + I3 + I5

semoga bermanfaat,

Sistem 3 Fasa

Pada sistem tenaga listrik 3 fase, idealnya daya listrik yang dibangkitkan, disalurkan dan diserap oleh beban semuanya seimbang, P pembangkitan = P pemakain, dan juga pada tegangan yang seimbang. Pada tegangan yang seimbang terdiri dari tegangan 1 fase yang mempunyai magnitude dan frekuensi yang sama tetapi antara 1 fase dengan yang lainnya mempunyai beda fase sebesar 120°listrik, sedangkan secara fisik mempunyai perbedaan sebesar 60°, dan dapat dihubungkan secara bintang (Y, wye) atau segitiga (delta, Δ, D).


Gambar 1. sistem 3 fase.

Gambar 1 menunjukkan fasor diagram dari tegangan fase. Bila fasor-fasor tegangan tersebut berputar dengan kecepatan sudut dan dengan arah berlawanan jarum jam (arah positif), maka nilai maksimum positif dari fase terjadi berturut-turut untuk fase V1, V2 dan V3. sistem 3 fase ini dikenal sebagai sistem yang mempunyai urutan fasa a – b – c . sistem tegangan 3 fase dibangkitkan oleh generator sinkron 3 fase.

Hubungan Bintang (Y, wye)

Pada hubungan bintang (Y, wye), ujung-ujung tiap fase dihubungkan menjadi satu dan menjadi titik netral atau titik bintang. Tegangan antara dua terminal dari tiga terminal a – b – c mempunyai besar magnitude dan beda fasa yang berbeda dengan tegangan tiap terminal terhadapa titik netral. Tegangan Va, Vb dan Vc disebut tegangan “fase” atau Vf.



Gambar 2. Hubungan Bintang (Y, wye).

Dengan adanya saluran / titik netral maka besaran tegangan fase dihitung terhadap saluran / titik netralnya, juga membentuk sistem tegangan 3 fase yang seimbang dengan magnitudenya (akar 3 dikali magnitude dari tegangan fase).
Vline = akar 3 Vfase = 1,73Vfase

Sedangkan untuk arus yang mengalir pada semua fase mempunyai nilai yang sama,
ILine = Ifase
Ia = Ib = Ic

Hubungan Segitiga

Pada hubungan segitiga (delta, Δ, D) ketiga fase saling dihubungkan sehingga membentuk hubungan segitiga 3 fase.


Gambar 3. Hubungan Segitiga (delta, Δ, D).

Dengan tidak adanya titik netral, maka besarnya tegangan saluran dihitung antar fase, karena tegangan saluran dan tegangan fasa mempunyai besar magnitude yang sama, maka:
Vline = Vfase

Tetapi arus saluran dan arus fasa tidak sama dan hubungan antara kedua arus tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan hukum kirchoff, sehingga:
Iline = akar 3 Ifase = 1,73Ifase

Daya pada Sistem 3 Fase

1. Daya sistem 3 fase Pada Beban yang Seimbang

Jumlah daya yang diberikan oleh suatu generator 3 fase atau daya yang diserap oleh beban 3 fase, diperoleh dengan menjumlahkan daya dari tiap-tiap fase. Pada sistem yang seimbang, daya total tersebut sama dengan tiga kali daya fase, karena daya pada tiap-tiap fasenya sama.


Gambar 4. Hubungan Bintang dan Segitiga yang seimbang.

Jika sudut antara arus dan tegangan adalah sebesar θ, maka besarnya daya perfasa adalah

Pfase = Vfase.Ifase.cos θ

sedangkan besarnya total daya adalah penjumlahan dari besarnya daya tiap fase, dan dapat dituliskan dengan,

PT = 3.Vf.If.cos θ

• Pada hubungan bintang, karena besarnya tegangan saluran adalah 1,73Vfase maka tegangan perfasanya menjadi Vline/1,73, dengan nilai arus saluran sama dengan arus fase, IL = If, maka daya total (PTotal) pada rangkaian hubung bintang (Y) adalah:

PT = 3.VL/1,73.IL.cos θ = 1,73.VL.IL.cos θ

• Dan pada hubung segitiga, dengan besaran tegangan line yang sama dengan tegangan fasanya, VL = Vfasa, dan besaran arusnya Iline = 1,73Ifase, sehingga arus perfasanya menjadi IL/1,73, maka daya total (Ptotal) pada rangkaian segitiga adalah:
PT = 3.IL/1,73.VL.cos θ = 1,73.VL.IL.cos θ

Dari persamaan total daya pada kedua jenis hubungan terlihat bahwa besarnya daya pada kedua jenis hubungan adalah sama, yang membedakan hanya pada tegangan kerja dan arus yang mengalirinya saja, dan berlaku pada kondisi beban yang seimbang.

2. Daya sistem 3 fase pada beban yang tidak seimbang

Sifat terpenting dari pembebanan yang seimbang adalah jumlah phasor dari ketiga tegangan adalah sama dengan nol, begitupula dengan jumlah phasor dari arus pada ketiga fase juga sama dengan nol. Jika impedansi beban dari ketiga fase tidak sama, maka jumlah phasor dan arus netralnya (In) tidak sama dengan nol dan beban dikatakan tidak seimbang. Ketidakseimbangan beban ini dapat saja terjadi karena hubung singkat atau hubung terbuka pada beban.

Dalam sistem 3 fase ada 2 jenis ketidakseimbangan, yaitu:
1. Ketidakseimbangan pada beban.
2. ketidakseimbangan pada sumber listrik (sumber daya).

Kombinasi dari kedua ketidakseimbangan sangatlah rumit untuk mencari pemecahan permasalahannya, oleh karena itu kami hanya akan membahas mengenai ketidakseimbangan beban dengan sumber listrik yang seimbang.



Gambar 5. Ketidakseimbangan beban pada sistem 3 fase.

Pada saat terjadi gangguan, saluran netral pada hubungan bintang akan teraliri arus listrik. Ketidakseimbangan beban pada sistem 3 fase dapat diketahui dengan indikasi naiknya arus pada salahsatu fase dengan tidak wajar, arus pada tiap fase mempunyai perbedaan yang cukup signifikan, hal ini dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan.

Untuk contoh kasusnya silahkan lihat electrical science handbook volume 3.

Semoga bermanfaat.

PLTN Simulator

Nuclear Power Plant / PLTN Simulator versi 1.3 (versi terbaru) dari ae4rv.com ini memberikan kepada kita pengetahuan tentang bagaimana energi atom itu bekerja dan hal-hal apa saja yang terjadi di Control Room (Pusat Kendali) pada suatu instalasi PLTN.



di software ini, Anda dituntut untuk mengoperasikan proses yang terjadi pada suatu instalasi PLTN, mulai dari proses awal hingga menghasilkan energi listrik, namun dengan cara pengoperasian yang tetap aman...hmmm, menantang bukan ????!!



dan jika anda berkeinginan bekerja untuk mengoperasikan PLTN, maka anda coba dulu software ini...kalau sudah lulus, mungkin bisa coba-coba melamar kerja di PLTN...(hehehe).



silahkan download gratis software Nuclear Power Plant / PLTN Simulator versi 1.3 (3,43 MB) ini di fitur "DOWNLOAD GRATIS" yang ada disebelah kanan tampilan situs ini, jika anda berminat.

Selamat mengoperasikan PLTN, jangan lupa pakai peralatan pengaman ya...jadi kalau plant-nya meledak, anda nggak kena radiasinya...(hehehe..)

semoga bermanfaat.

Generator DC

Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:
1. Generator penguat terpisah
2. Generator shunt
3. Generator kompon

1. Konstruksi Generator DC

Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanent dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor. Gambar 1 menunjukkan gambar potongan melintang konstruksi generator DC.


Gambar 1. Konstruksi Generator DC

Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.

Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodic / berkala. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang.

2. Prinsip kerja Generator DC

Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:

• dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.
• dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.

Proses pembangkitan tegangan tegangan induksi tersebut dapat dilihat pada Gambar 2 dan Gambar 3.


Gambar 2. Pembangkitan Tegangan Induksi.

Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi. Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar 2 (a) dan (c). Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar. Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 2.(b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.


Gambar 3. Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator.

Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga dengan cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar 3.(1), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin Gambar 3.(2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positip.

• Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.

• Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).

3. Jangkar Generator DC

Jangkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder beralur. Belitan tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi. Pada umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat mempunyai sifat feromagnetik dengan permiabilitas yang cukup besar.
Permiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak pada derah yang induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang ditimbulkan juga besar. Belitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar. Tiap-tiap kumparan terdiri dari lilitan kawat atau lilitan batang.


Gambar 4. Jangkar Generator DC.

4. Reaksi Jangkar

Fluks magnet yang ditimbulkan oleh kutub-kutub utama dari sebuah generator saat tanpa beban disebut Fluks Medan Utama (Gambar 5). Fluks ini memotong lilitan jangkar sehingga timbul tegangan induksi.


Gambar 5. Medan Eksitasi Generator DC

Bila generator dibebani maka pada penghantar jangkar timbul arus jangkar. Arus jangkar ini menyebabkan timbulnya fluks pada penghantar jangkar tersebut dan biasa disebut FIuks Medan Jangkar (Gambar 6).


Gambar 6. Medan Jangkar dari Generator DC (a) dan Reaksi Jangkar (b).

Munculnya medan jangkar akan memperlemah medan utama yang terletak disebelah kiri kutub utara, dan akan memperkuat medan utama yang terletak di sebelah kanan kutub utara. Pengaruh adanya interaksi antara medan utama dan medan jangkar ini disebut reaksi jangkar. Reaksi jangkar ini mengakibatkan medan utama tidak tegak lurus pada garis netral n, tetapi bergeser sebesar sudut α. Dengan kata lain, garis netral akan bergeser. Pergeseran garis netral akan melemahkan tegangan nominal generator.
Untuk mengembalikan garis netral ke posisi awal, dipasangkan medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu), seperti ditunjukkan pada Gambar 7.(a).


Gambar 7. Generator dengan Kutub Bantu (a) dan Generator Kutub Utama, Kutub Bantu, Belitan Kompensasi (b).

Lilitan magnet bantu berupa kutub magnet yang ukuran fisiknya lebih kecil dari kutub utama. Dengan bergesernya garis netral, maka sikat yang diletakkan pada permukaan komutator dan tepat terletak pada garis netral n juga akan bergeser. Jika sikat dipertahankan pada posisi semula (garis netral), maka akan timbul percikan bunga api, dan ini sangat berpotensi menimbulkan kebakaran atau bahaya lainnya. Oleh karena itu, sikat juga harus digeser sesuai dengan pergeseran garis netral. Bila sikat tidak digeser maka komutasi akan jelek, sebab sikat terhubung dengan penghantar yang mengandung tegangan. Reaksi jangkar ini dapat juga diatasi dengan kompensasi yang dipasangkan pada kaki kutub utama baik pada lilitan kutub utara maupun kutub selatan, seperti ditunjukkan pada gambar 7 (a) dan (b), generator dengan komutator dan lilitan kompensasinya.

Kini dalam rangkaian generator DC memiliki tiga lilitan magnet, yaitu:
• lilitan magnet utama
• lilitan magnet bantu (interpole)
• lilitan magnet kompensasi

5. Jenis-Jenis Generator DC

Seperti telah disebutkan diawal, bahwa generator DC berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker) dibagi menjadi 3 jenis, yaitu:
1. Generator penguat terpisah
2. Generator shunt
3. Generator kompon

• Generator Penguat Terpisah

Pada generator penguat terpisah, belitan eksitasi (penguat eksitasi) tidak terhubung menjadi satu dengan rotor. Terdapat dua jenis generator penguat terpisah, yaitu:
1. Penguat elektromagnetik (Gambar 8.a)
2. Magnet permanent / magnet tetap (Gambar 8.b)


Gambar 8. Generator Penguat Terpisah.

Energi listrik yang dihasilkan oleh penguat elektromagnet dapat diatur melalui pengaturan tegangan eksitasi. Pengaturan dapat dilakukan secara elektronik atau magnetik. Generator ini bekerja dengan catu daya DC dari luar yang dimasukkan melalui belitan F1-F2.

Penguat dengan magnet permanen menghasilkan tegangan output generator yang konstan dari terminal rotor A1-A2. Karakteristik tegangan V relatif konstan dan tegangan akan menurun sedikit ketika arus beban I dinaikkan mendekati harga nominalnya.

Karakteristik Generator Penguat Terpisah


Gambar 9. Karakteristik Generator Penguat Terpisah

Gambar 9 menunjukkan:
a. karakteristik generator penguat terpisah saat eksitasi penuh (Ie 100%) dan saat eksitasi setengah penuh (Ie 50%). Ie adalah arus eksitasi, I adalah arus beban.Tegangan output generator akan sedikit turun jika arus beban semakin besar.
b. Kerugian tegangan akibat reaksi jangkar.
c. Perurunan tegangan akibat resistansi jangkar dan reaksi jangkar, selanjutnya mengakibatkan turunnya pasokan arus penguat ke medan magnet, sehingga tegangan induksi menjadi kecil.

• Generator Shunt

Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2 terhubung paralel dengan rotor (A1-A2). Tegangan awal generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan magnet
stator. Rotor berputar dalam medan magnet yang lemah, dihasilkan tegangan yang akan memperkuat medan magnet stator, sampai dicapai tegangan nominalnya. Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan shunt E1-E2 diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan nominalnya. Diagram rangkaian generator shunt dapat dilihat pada Gambar 10.


Gambar 10. Diagram Rangkaian Generator Shunt

Jika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa megnetisasi tidak akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau jika arah putaran terbalik, atau rotor terhubung-singkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan oleh generator tersebut.

Karakteristik Generator Shunt


Gambar 11. Karakteristik Generator Shunt.

Generator shunt mempunyai karakteristik seperti ditunjukkan pada Gambar 11. Tegangan output akan turun lebih banyak untuk kenaikan arus beban yang sama, dibandingkan dengan tegangan output pada generator penguat terpisah.

Sebagai sumber tegangan, karakteristik dari generator penguat terpisah dan generator shunt tentu kurang baik, karena seharusnya sebuah generator mempunyai tegangan output yang konstan, namun hal ini dapat diperbaiki pada generator kompon.

• Generator Kompon

Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti kutub utama yang sama. Satu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan penguat seri. Diagram rangkaian generator kompon ditunjukkan pada Gambar 12. Pengatur medan magnet (D1-D2) terletak di depan belitan shunt.


Gambar 12. Diagram Rangkaian Generator Kompon

Karakteristik Generator Kompon


Gambar 13. Karakteristik Generator Kompon

Gambar 13 menunjukkan karakteristik generator kompon. Tegangan output generator terlihat konstan dengan pertambahan arus beban, baik pada arus eksitasi penuh maupun eksitasi 50%. Hal ini disebabkan oleh adanya penguatan lilitan seri, yang cenderung naik tegangannya jika arus beban bertambah besar. Jadi ini merupakan kompensasi dari generator shunt, yang cenderung tegangannya akan turun jika arus bebannya naik.

Prinsip Dasar Listrik

Judul asli artikel ini adalah "Prinsip Dasar Listrik Menurut Al-Qur'an" dan memang artikel lama karena sudah diposting di www.waspada.co.id pada hari Jumat, 28 September 2007 01:54 WIB.

Terlepas dari keyakinan kita, apapun agama dan keyakinan anda, artikel ini memang layak untuk dibaca, karena ternyata ALLAH SWT - Tuhan Y.M.E- sudah memberikan bocoran teknologi kelistrikannya kepada manusia beribu tahun yang lalu.

Berikut artikelnya, selamat membaca dan berpikir....?!?!!!?

"Allah (pemberi) cahaya (kepada) langit dan bumi. Perumpamaan cahaya Allah adalah seperti sebuah lubang yang tidak tembus, yang di dalamnya ada pelita besar. Pelita itu di dalam kaca, kaca itu seakan-akan bintang (yang bercahaya) seperti mutiara, yang dinyalakan dengan minyak dari pohon yang banyak berkahnya (yaitu) pohon zaitun yang tumbuh tidak di sebelah timur dan tidak pula di sebelah barat, yang minyaknya saja hampir-hampir menerangi walaupun tidak di sentuh api, cahaya di atas cahaya, Allah membimbing kepada Cahaya-Nya siapa yang dia kehendaki dan Allah membuat perumpamaan-perumpamaan bagi manusia dan Allah Maha Mengetahui segala sesuatu."(Al-Qur'an surat An Nur : 35)

Sekilas Tentang Listrik

Di abad modern ini, listrik sangatlah penting dalam kehidupan sehari-hari. Begitu pentingnya hampir tidak ada teknologi tanpa menggunakan listrik, dengan kata lain listrik sudah menjadi bagian penting dalam kehidupan sehari-hari. Di Pusat Pembangkit Listrik, energi primer (seperti minyak, batubara, gas, panas bumi dan lain-lain) di ubah menjadi energi listrik, alat pengubah energi tersebut adalah generator / alternator, generator mengubah energi mekanis (gerak) menjadi energi listrik. Adanya perpindahan energi dalam suatu rangkaian akan membangkitkan medan listrik (elektro magnetik) sehingga timbullah apa yang disebut dengan arus listrik.

Penemu Listrik dan Bola Lampu

Dalam perkembangannya, banyak ilmuwan yang telah menyumbangkan pemikirannya tentang listrik. Namun yang paling dikenal dan paling populer dalam sejarah kelistrikan adalah seorang berkebangsaan Inggris yang bernama Michael Faraday (lahir tahun 1791 M), yang telah banyak menciptakan temuannya serta mengemukakan teori-teori tentang ilmu pengetahuan yang dikenal sampai sekarang. Salah satunya tentang pengaruh elektro magnetik terhadap pembangkitan energi listrik yang disebut dengan Hukum Faraday (ditemukan tahun 1831 M).

Berbicara tentang listrik tidak terlepas dengan bola lampu, berbicara tentang bola lampu tidak terlepas dari seorang ilmuwan yang bernama Thomas Alva Edison (lahir tahun 1847 M) yang telah berhasil menciptakan dan mengembangkan penggunaan listrik sebagai alat penerang. Meskipun Thomas Alva Edison dianggap sebagai penemu bola lampu namun beberapa tahun sebelumnya di Paris, lampu sudah digunakan sebagai alat penerangan. Begitupun jauh sebelum para ilmuwan tersebut berhasil dengan temuannya Al-Qur'an yang diturunkan kepada Rasulullah Muhammad SAW telah menulis tentang Prinsip Dasar Listrik, yaitu dalam Surat An Nur ayat 35.


Listrik Dalam Al-Qur'an Surat An Nur ayat 35

Al-Qur'an bukan hanya berbicara tentang Ibadah, kehidupan ataupun sejarah, ternyata Al-Qur'an juga berbicara tentang ilmu pengetahuan dan teknologi (dalam hal ini listrik) seperti surat An Nur ayat 35, yang artinya: "Allah (pemberi) cahaya (kepada) langit dan bumi. Perumpamaan cahaya Allah adalah seperti sebuah lubang yang tidak tembus, yang di dalamnya ada pelita besar. Pelita itu di dalam kaca, kaca itu seakan-akan bintang (yang bercahaya) seperti mutiara..."

Analisa ayat: Apabila kita amati sebuah bola lampu yang diletakkan di dinding dalam ruangan yang gelap, maka ketika lampu dinyalakan akan memberikan cahaya/pelita ke seluruh ruangan, bola lampu tersebut seperti sebuah lubang yang bercahaya dan cahayanya tidak tembus ke ruangan lainnya.

Bola lampu ditutupi oleh kaca yang kedap udara yang berguna untuk menimbulkan radiasi pada kumparan yang ada dalam kaca. Efek cahaya itu akan semakin jelas terlihat apabila lampu tersebut ditempatkan semakin tinggi, seperti sebuah bintang yang bercahaya. Menurut penulis ayat ini menuliskan perumpamaan sebuah lampu.

Lanjutan ayat: "...yang dinyalakan dengan minyak dari pohon yang banyak berkahnya (yaitu) pohon zaitun yang tumbuh tidak di sebelah timur dan tidak pula di sebelah barat, yang minyaknya saja hampir-hampir menerangi walaupun tidak di sentuh api, cahaya diatas cahaya,..."

Hal yang menarik bagi penulis adalah kalimat "...yang tumbuh
tidak di sebelah timur dan tidak pula di sebelah barat..", apabila kita memperhatikan arah mata angin, kalau bukan timur dan barat, bukankah ini berarti utara dan selatan, sedangkan dalam teori kemagnetan utara dan selatan adalah kutub magnet, magnet (elektromagnetik) berguna sebagai pembangkit induksi listrik untuk menghasilkan energi listrik.

Dalam ayat ini kata pohon zaitun seumpama generator dan minyak seumpama arus listrik dimana apabila arus dengan kutub yang berbeda dihubungkan akan menimbulkan percikan ("...minyaknya hampir-hampir menerangi walaupun tidak disentuh api...").

Menurut penulis, ayat ini jelas-jelas menulis tentang listrik dan bola lampu, yang disampaikan melalui perumpamaan-perumpamaan, sesuai dengan kelanjutan ayat tersebut "...Allah membimbing kepada Cahaya-Nya siapa yang dia kehendaki dan Allah memperbuat perumpamaan-perumpamaan bagi manusia dan Allah Maha Mengetahui segala sesuatu."

Penutup

Tanpa mengesampingkan keilmuwan para penemu dan pencipta listrik dan bola lampu di atas, penulis berpendapat secara teori prinsip dasar listrik dan teori dasar tentang bola lampu telah ditulis dalam Al-Qur'an terlebih dahulu bila dibandingkan dengan temuan-temuan para ilmuwan tersebut. Tidak tertutup kemungkinan mereka mengambil
ayat-ayat Al-Qur'an sebagai bahan referensi dalam menciptakan temuan mereka, mengingat Al-Qur'an telah diterjemahkan ke bahasa asing (latin) kira-kira tahun 1135 M, tahun 1647 M Alexander Ross menterjemahkan kedalam bahasa Inggris (menterjemahkan dari bahasa Prancis) dan tahun 1734 oleh George Sale, tahun 1812 terjemahan George Sale di terbitkan di London dalam edisi baru (2 jilid), disebutkan terjemahan George Sale tersebut bersumber dari bahasa Arab.

Apalagi bila di bandingkan dengan tahun ayat ini diturunkan, ayat ini adalah ayat Madaniyah, Rasulullah hijrah tahun 1 H/ tahun 622 M, jauh sebelum para ilmuwan tersebut lahir.

Akhirnya penulis mohon maaf apabila ada kekhilafan dalam menafsirkan ayat di atas, yang agak berbeda dengan penafsiran ahli-ahli tafsir.

Oleh Ir. Dian Fansuri Nainggolan
Penulis adalah: Sekretaris Pimpinan Cabang Pemuda Muhammadiyah Perumnas Medan II.
http://waspada.co.id

Menara Listrik (Tower Listrik)

Pada suatu “Sistem Tenaga Listrik”, energi listrik yang dibangkitkan dari pusat pembangkit listrik ditransmisikan ke pusat-pusat pengatur beban melalui suatu saluran transmisi, saluran transmisi tersebut dapat berupa saluran udara atau saluran bawah tanah, namun pada umumnya berupa saluran udara. Energi listrik yang disalurkan lewat saluran transmisi udara pada umumnya menggunakan kawat telanjang sehingga mengandalkan udara sebagai media isolasi antara kawat penghantar tersebut dengan benda sekelilingnya, dan untuk menyanggah / merentang kawat penghantar dengan ketinggian dan jarak yang aman bagi manusia dan lingkungan sekitarnya, kawat-kawat penghantar tersebut dipasang pada suatu konstruksi bangunan yang kokoh, yang biasa disebut menara / tower. Antara menara / tower listrik dan kawat penghantar disekat oleh isolator.

Konstruksi tower besi baja merupakan jenis konstruksi saluran transmisi tegangan tinggi (SUTT) ataupun saluran transmisi tegangan ekstra tinggi (SUTET) yang paling banyak digunakan di jaringan PLN, karena mudah dirakit terutama untuk pemasangan di daerah pegunungan dan jauh dari jalan raya, harganya yang relatif lebih murah dibandingkan dengan penggunaan saluran bawah tanah serta pemeliharaannya yang mudah. Namun demikian perlu pengawasan yang intensif, karena besi-besinya rawan terhadap pencurian. Seperti yang telah terjadi dibeberapa daerah di Indonesia, dimana pencurian besi-besi baja pada menara / tower listrik mengakibatkan menara / tower listrik tersebut roboh, dan penyaluran energi listrik ke konsumen pun menjadi terganggu.

Suatu menara atau tower listrik harus kuat terhadap beban yang bekerja padanya, antara lain yaitu:

- Gaya berat tower dan kawat penghantar (gaya tekan).
- Gaya tarik akibat rentangan kawat.
- Gaya angin akibat terpaan angin pada kawat maupun badan tower.

Jenis-Jenis Menara / Tower Listrik

• Menurut bentuk konstruksinya, jenis-jenis menara / tower listrik dibagi atas 4 macam, yaitu:

1. Lattice tower
2. Tubular steel pole
3. Concrete pole
4. Wooden pole


Gambar 1. Lattice tower


Gambar 2. Tubular steel pole

• Menurut fungsinya, menara / tower listrik dibagi atas 7 macam yaitu:

1. Dead end tower, yaitu tiang akhir yang berlokasi di dekat Gardu induk, tower ini hampir sepenuhnya menanggung gaya tarik.

2. Section tower, yaitu tiang penyekat antara sejumlah tower penyangga dengan sejumlah tower penyangga lainnya karena alasan kemudahan saat pembangunan (penarikan kawat), umumnya mempunyai sudut belokan yang kecil.

3. Suspension tower, yaitu tower penyangga, tower ini hampir sepenuhnya menanggung gaya berat, umumnya tidak mempunyai sudut belokan.

4. Tension tower, yaitu tower penegang, tower ini menanggung gaya tarik yang lebih besar daripada gaya berat, umumnya mempunyai sudut belokan.

5. Transposision tower, yaitu tower tension yang digunakan sebagai tempat melakukan perubahan posisi kawat fasa guna memperbaiki impendansi transmisi.

6. Gantry tower, yaitu tower berbentuk portal digunakan pada persilangan antara dua Saluran transmisi. Tiang ini dibangun di bawah Saluran transmisi existing.

7. Combined tower, yaitu tower yang digunakan oleh dua buah saluran transmisi yang berbeda tegangan operasinya.


Gambar 3. Tower 2 sirkit tipe suspensi (kiri) dan tension (kanan).


Gambar 4. Tower 4 sirkit tipe suspensi (kiri) dan tension (kanan).

• Menurut susunan / konfigurasi kawat fasa, menara / tower listrik dikelompokkan atas:

1. Jenis delta, digunakan pada konfigurasi horizontal / mendatar.
2. Jenis piramida, digunakan pada konfigurasi vertikal / tegak.
3. Jenis Zig-zag, yaitu kawat fasa tidak berada pada satu sisi lengan tower.

Dilihat dari tipe tower, dibagi atas beberapa tipe seperti ditunjukkan pada tabel 1 dan tabel 2.


Tabel 1. Tipe tower 150 kV


Tabel 2. Tipe Tower 500 kV

Komponen-komponen Menara / Tower listrik

Secara umum suatu menara / tower listrik terdiri dari:
• Pondasi, yaitu suatu konstruksi beton bertulang untuk mengikat kaki tower (stub) dengan bumi.

• Stub, bagian paling bawah dari kaki tower, dipasang bersamaan dengan pemasangan pondasi dan diikat menyatu dengan pondasi.

• Leg, kaki tower yang terhubung antara stub dengan body tower. Pada tanah yang tidak rata perlu dilakukan penambahan atau pengurangan tinggi leg, sedangkan body harus tetap sama tinggi permukaannya.

• Common Body, badan tower bagian bawah yang terhubung antara leg dengan badan tower bagian atas (super structure). Kebutuhan tinggi tower dapat dilakukan dengan pengaturan tinggi common body dengan cara penambahan atau pengurangan.

• Super structure, badan tower bagian atas yang terhubung dengan common body dan cross arm kawat fasa maupun kawat petir. Pada tower jenis delta tidak dikenal istilah super structure namun digantikan dengan “K” frame dan bridge.

• Cross arm, bagian tower yang berfungsi untuk tempat menggantungkan atau mengaitkan isolator kawat fasa serta clamp kawat petir. Pada umumnya cross arm berbentuk segitiga kecuali tower jenis tension yang mempunyai sudut belokan besar berbentuk segi empat.

• “K” frame, bagian tower yang terhubung antara common body dengan bridge maupun cross arm. “K” frame terdiri atas sisi kiri dan kanan yang simetri. “K” frame tidak dikenal di tower jenis pyramid.

• Bridge, penghubung antara cross arm kiri dan cross arm tengah. Pada tengah-tengah bridge terdapat kawat penghantar fasa tengah. Bridge tidak dikenal di tower jenis pyramida.

• Rambu tanda bahaya, berfungsi untuk memberi peringatan bahwa instalasi SUTT/SUTET mempunyai resiko bahaya. Rambu ini bergambar petir dan tulisan “AWAS BERBAHAYA TEGANGAN TINGGI”. Rambu ini dipasang di kaki tower lebih kurang 5 meter diatas tanah sebanyak dua buah, dipasang disisi yang mengahadap tower nomor kecil dan sisi yang menghadap nomor besar.

• Rambu identifikasi tower dan penghantar / jalur, berfungsi untuk memberitahukan identitas tower seperti: Nomor tower, Urutan fasa, Penghantar / Jalur dan Nilai tahanan pentanahan kaki tower.

• Anti Climbing Device (ACD), berfungsi untuk menghalangi orang yang tidak berkepentingan untuk naik ke tower. ACD dibuat runcing, berjarak 10 cm dengan yang lainnya dan dipasang di setiap kaki tower dibawah Rambu tanda bahaya.

• Step bolt, baut panjang yang dipasang dari atas ACD ke sepanjang badan tower hingga super structure dan arm kawat petir. Berfungsi untuk pijakan petugas sewaktu naik maupun turun dari tower.

• Halaman tower, daerah tapak tower yang luasnya diukur dari proyeksi keatas tanah galian pondasi. Biasanya antara 3 hingga 8 meter di luar stub tergantung pada jenis tower .

Demikian sedikit uraian mengenai menara / tower pada saluran transmisi udara, semoga bermanfaat.

Target Kelistrikan Nasional di Tahun 2009

Kelistrikan 2009: Kapasitas Pembangkit 33.352 MW, Rasio Elektrifikasi 66,3%

JAKARTA. Pembangunan sub sektor kelistrikan tahun 2009 ditargetkan berlangsung melampaui 2008. Rasio elektrifikasi ditargetkan mencapai 66,3%, rasio desa berlistrik 96,8%, kapasitas terpasang pembangkit 33.352 MW. Produksi energi listrik sebesar 156.957 GWh. Investasi yang dibutuhkan sebesar 7.542,50 juta USD dan subsidi sebesar Rp 54,55 triliun.

''Kapasitas terpasang sebesar 33.352 MW tersebut terdiri dari pembangkit listrik milik PT PLN sebesar 28.041 MW, IPP sebesar 4.244 MW dan PPU sebesar 1.066 MW,'' ujar Direktur Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi (LPE), J Purwono pada acara paparan 'Kinerja Sektor ESDM 2008' yang dipimpin langsung oleh Menteri ESDM, Purnomo Yusgiantoro, Selasa (30/12) di Auditorium gedung Departemen ESDM Jakarta.

Selain capaian tersebut, menurut Dirjen LPE, J Purwono, pada tahun 2009 sub sektor kelistrikan ditargetkan akan menyerap tenaga kerja sebanyak 76.165 orang. Pengembangan Desa Mandiri Energi sebanyak 350 desa. Adapun pengembangan listrik perdesaa meliputi pembangunan PLTMH sebanyak 51 unit (2.741 kW), PLTS sebanyak 77.433 unit (3.872 kWp) PLTB sebanyak 6 unit (480 kW), gardu distribusi sebanyak 983 unit (46.075 kVA), Jaringan Tegangan Menengah 3.146 kms dan Jaringan Tegangan Rendah 2.891 kms.

Pada kesempatan tersebut juga diungkapkan bahwa pada 2009 sejumlah pembangkit yang diprogramkan mulai beroperasi. Masing-masing adalah pada cash program proyek 10 ribu MW dijadwalkan 1.890 MW proyek pembangkit dalam sistem Jamali beroperasi yaitu PLTU Labuan (600 MW), PLTU Indramayu (660 MW) dan PLTU Rembang (630 MW).

Pada proyek pembangkit PT PLN dijadwalkan ada 1.332 MW yang akan beroperasi. Pada sistem Jamali terdiri dari PLTGU Muara Karang (500 MW) dan PLTGU Priok Extension (500 MW). Pada sistem Sumatera terdiri dari PLTU Labuhan Angin (115 MW), PLTG Apung (30 MW), PLTD Apung (65 MW) dan PLTD MFO (60 MW). Pada sistem Kalimantan adalah PLTG Sembera (40 MW) dan pada sistem Sulawesi terdiri PLTM Lobong (2 MW) dan PLTP Lahendong III (20 MW).

Sedang dari proyek listrik swasta (Independent Power Producers-IPP) terdiri PLTP Wayang Windu (110 MW) pada sistem Jamali, PLTP Sibayak (10 MW) pada sistem Sumatera, PLTG Menamas (20 MW) pada sistem Kalimantan dan PLTG Sengkang (60 MW) pada sistem Sulawesi.

Sumber: DESDM

Perawatan dan Pemantauan Kondisi Transformator

Perawatan dan Pemantauan Kondisi Transformator, kalo bahasa inggrisnya: "Transformer Condition Monitoring and Maintenance"...(kerenkan...?!! Tapi kita harus bangga pada bahasa sendiri...ya nggak?). Artikel ini untuk melengkapi artikel-artikel sebelumnya tentang transformator alias transformer alias trafo (terserah, mana yang anda pakai, kalo saya lebih suka menyebutnya Tr).

Dengan melakukan perawatan secara berkala dan pemantauan kondisi transformator pada saat beroperasi akan banyak keuntungan yang didapat, antara lain:
• Meningkatkan keandalan dari transformator tersebut.
• Memperpanjang masa pakai.
• Jika masa pakai lebih panjang, maka secara otomatis akan dapat menghemat biaya penggantian unit transformator.

Adapun langkah-langkah perawatan dari transformator, antara lain adalah:
• Pemeriksaan berkala kualitas minyak isolasi.
• Pemeriksaan/pengamatan berkala secara langsung (Visual Inspection)
• Pemeriksaan-pemeriksaan secara teliti (overhauls) yang terjadwal.


Gambar 1.Perawatan Transformator

Komponen-Komponen Utama Transformator

untuk lebih jelasnya anda dapat membaca artikel sebelumnya, "Komponen-Komponen Transformator", tapi saya tampilkan sedikit mengenai komponen utamanya saja, yaitu:
• On-load tap changer (OLTC)
• Bushing
• Insulator / penyekat
• Gasket
• Sistem saringan / filter minyak isolasi
• Peralatan proteksi;
– Valves atau katup-katup
– relay
– Alat-alat ukur dan indikator-indikator

Peta Potensi Terjadinya Gangguan didalam Transformator


Gambar 2. Peta Potensi Gangguan didalam Transformator

Pemeriksaan Kondisi Transformator Saat Beroperasi

Pada saat transformator beroperasi ada beberapa pemeriksaan dan analisa yang harus dilakukan, antara lain:

1. Pemeriksaan dan analisa minyak isolasi transformator, meliputi:
– Tegangan tembus (breakdown voltage)
– Analisa gas terlarut (dissolved gas analysis, DGA)
– Analisa minyak isolasi secara menyeluruh (sekali setiap 10 tahun)

• Pemeriksaan dan analisa kandungan gas terlarut (Dissolved gas analysis, DGA), untuk mencegah terjadinya:(partial) discharges, Kegagalan thermal (thermal faults), Deteriorasi / pemburukan kertas isolasi/laminasi.

• Pemeriksaan dan analisa minyak isolasi secara menyeluruh, meliputi: power factor (cf. Tan δ), kandungan air (water content), neutralisation number, interfacial tension, furfural analysis dan kandungan katalisator negatif (inhibitor content)

2. Pengamatan dan Pemeriksaan Langsung (Visual inspections)
– Kondisi fisik transformator secara menyeluruh.
– Alat-alat ukur, relay, saringan/filter dll.
– Pemeriksaan dengan menggunakan sinar infra-merah (infrared monitoring),
setiap 2 tahun.

Karakteristik Akibat Kegagalan Gas


Tabel 1. Karakteristik Akibat Kegagalan Gas

Rentang Waktu Pemeriksaan dan Analisa Minyak isolasi


Tabel 2. rentang waktu pemeriksaan minyak isolasi

Tindakan yang biasa dilakukan pada saat Pemeriksaan Teliti (Overhaul)

1. Perawatan dan pemeriksaan ringan (Minor overhaul), setiap 3 atau 6 tahun.
– on-load tap changers
– oil filtering dan vacuum treatment
– relays dan auxiliary devices.

2. Perawatan dan pemeriksaan teliti (Major overhaul)
– Secara teknis setidaknya 1 kali selama masa pakai.
– pembersihan, pengencangan kembali dan pengeringan.

3. Analisa kimia
– analisa kertas penyekat/laminasi (sekali setiap 10 tahun)

4. Pengujian listrik (Electrical Test) untuk peralatan;
– power transformer
– bushings
– Transformator ukur (measurement transformator)
– breaker capacitors

Pengujian listrik (electrical test) dilakukan setidaknya setiap 6 - 9 tahun. Pengujian yang dilakukan meliputi;
a. Doble measurements
b. PD-measurement
c. Frequency Responce Analysis, FRA
d. voltage tests

Penyebab Hubung Singkat didalam Transformator, antara lain:

• Gangguan hubung singkat antar lilitan karena rusaknya laminasi.
• Perubahan kandungan gas H2, CH4, CO, C2H4 dan C2H2

**)Kegagalan pada lilitan dapat diperbaiki dengan penggulungan ulang atau rewinding

Komponen-Komponen Transformator / Transformer / Trafo

Komponen-Komponen Transformator / Transformer / Trafo

1. Inti Besi
Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi,magnetik yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh Eddy Current.

2. Kumparan Transformator
Kumparan transformator adalah beberapa lilitan kawat berisolasi yang membentuk suatu kumparan atau gulungan. Kumparan tersebut terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap antar kumparan dengan isolasi padat seperti karton, pertinak dan lain-lain. Kumparan tersebut sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

3. Minyak Transformator
Minyak transformator merupakan 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.

Minyak transformator mempunyai unsur atau senyawa hidrokarbon yang terkandung adalah senyawa hidrokarbon parafinik, senyawa hidrokarbon naftenik dan senyawa hidrokarbon aromatik. Selain ketiga senyawa tersebut, minyak transformator masih mengandung senyawa yang disebut zat aditif meskipun kandungannya sangat kecil .

4. Bushing
Hubungan antara kumparan transformator dengan jaringan luar melalui sebuah bushing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator. Bushing sekaligus berfungsi sebagai penyekat/isolator antara konduktor tersebut dengan tangki transformator. Pada bushing dilengkapi fasilitas untuk pengujian kondisi bushing yang sering disebut center tap.

5. 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.

6. Peralatan Bantu Pendinginan Transformator
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, media yang dipakai pada sistem pendingin dapat berupa: Udara/gas, Minyak dan Air.

Pada cara alamiah, pengaliran media sebagai akibat adanya perbedaan suhu media dan untuk mempercepat pendinginan dari media-media (minyak-udara/gas) dengan cara melengkapi transformator dengan sirip-sirip (radiator). Bila diinginkan penyaluran panas yang lebih cepat lagi, cara manual dapat dilengkapi dengan peralatan untuk mempercepat sirkulasi media pendingin dengan pompa pompa sirkulasi minyak, udara dan air, cara ini disebut pendingin paksa (Forced).

7. Tap Changer
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 selau pada kondisi terbaik, konstan dan berkelanjutan.

Untuk itu trafo dirancang sedemikian rupa sehingga perubahan tegangan pada sisi masuk/input tidak mengakibatkan perubahan tegangan pada sisi keluar/output, dengan kata lain tegangan di sisi keluar/output-nya tetap. Alat ini disebut sebagai sadapan pengatur tegangan tanpa terjadi pemutusan beban, biasa disebut On Load Tap Changer (OLTC). Pada umumnya OLTC tersambung pada sisi primer dan jumlahnya tergantung pada perancangan dan perubahan sistem tegangan pada jaringan.

8. Alat pernapasan (Dehydrating Breather)
Sebagai tempat penampungan pemuaian minyak isolasi akibat panas yang timbul, maka minyak ditampung pada tangki yang sering 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 kedalam tangki dan untuk menghindari terkontaminasi oleh kelembaban udara maka diperlukan suatu media penghisap kelembaban yang digunakan biasanya adalah silica gel, yang secara khusus dirancang untuk maksud tersebut diatas.

9. Indikator-indikator

a . Thermometer / Temperature Gauge, alat ini berfungsi untuk mengukur tingkat panas dari trafo, baik panasnya kumparan primer dan sekunder juga minyak trafonya. Thermometer ini bekerja atas dasar air raksa (mercuri/Hg) yang tersambung dengan tabung pemuaian dan tersambung dengan jarum indikator derajat panas.
Beberapa thermometer dikombinasikan dengan panas dari resistor (khusus yang tersambung dengan transformator arus, yang terpasang pada salah satu fasa fasa tengah) dengan demikian penunjukan yang diperoleh adalah relatif terhadap panas sebenarnya yang terjadi.

b. Permukaan minyak / Level Gauge, alat ini berfungsi untuk penunjukan tinggi permukaan minyak yang ada pada konservator. Ada beberapa jenis penunjukan, seperti penunjukan lansung yaitu dengan cara memasang gelas penduga pada salah satu sisi konservator sehingga akan mudah mengetahui level minyak. Sedangkan jenis lain jika konservator dirancang sedemikian rupa dengan melengkapi semacam balon dari bahan elastis dan diisi dengan udara biasa dan dilengkapi dengan alat pelindung seperti pada sistem pernapasan sehingga pemuaian dan penyusutan minyak-udara yang masuk kedalam balon dalam kondisi kering dan aman.

10. Peralatan Proteksi Internal

a . Relai Bucholzt, Penggunaan relai deteksi gas (Bucholtz) pada Transformator terendam minyak yaitu untuk mengamankan transformator yang didasarkan pada gangguan Transformator seperti : arcing, partial discharge dan over heating yang umumnya menghasilkan gas. Gas-gas tersebut dikumpulkan pada ruangan relai dan akan mengerjakan kontak-kontak alarm.

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.

Ada beberapa jenis relai bucholtz yang terpasang pada transformator, Relai sejenis tapi digunakan untuk mengamankan ruang On Load Tap Changer (OLTC) dengan prinsip kerja yang sama sering disebut dengan Relai Jansen. Terdapat beberapa jenis antara lain sama seperti relai buhcoltz tetapi tidak ada kontrol gas, jenis tekanan ada yang menggunakan membran/selaput timah yang lentur sehingga bila terjadi perubahan tekanan kerena gangguan akan bekerja, disini tidak ada alarm akan tetapi langsung trip dan dengan prinsip yang sama hanya menggunakan pengaman tekanan atau saklar tekanan.

b. Jansen membran, alat ini berfungsi untuk pengaman tekanan lebih (Explosive Membrane) / Bursting Plate. Relai ini bekerja karena tekanan lebih akibat gangguan didalam transformator, karena tekanan melebihi kemampuan membran/selaput yang terpasang, maka membran akan pecah dan minyak akan keluar dari dalam transformator yang disebabkan oleh tekanan minyak

c . Relai tekanan lebih (Sudden Pressure Relay), suatu flash over atau 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.

d. Relai pengaman tangki, relai bekerja sebagai pengaman jika terjadi arus mengalir pada tangki, akibat gangguan fasa ke tangki atau dari instalasi bantu seperti motor kipas, sirkulasi dan motor-motor bantu yang lain, pemanas dll.
Arus ini sebagai pengganti relai diferensial sebab sistim relai pengaman tangki biasanya dipasang pada trafo yang tidak dilengkapi trafo arus disisi primer dan biasanya pada trafo dengan kapasitas kecil. Trafo dipasang diatas isolator sehingga tidak terhubung ke tanah kemudian dengan menggunakan kabel pentanahan yang dilewatkan melali trafo arus dengan tingkat isolasi dan ratio yang kecil kemudian tersambung pada relai
tangki tanah dengan ratio Trafo arus antara 300 s/d 500 dengan sisi sekunder hanya 1 Amp.

e. Neutral Grounding Resistance / NGR atau Resistance Pentanahan Trafo, adalah tahanan yang dipasang antara titik netral trafo dengan pentanahan, dimana berfungsi untuk memperkecil arus gangguan. Resistance dipasang pada titik neutral trafo yang dihubungkan Y ( bintang/wye ).

NGR biasanya dipasang pada titik netral trafo 70 kV atau 20 kV, sedangkan pada titik netral trafo 150 kV dan 500 kV digrounding langsung (solid)

Nilai NGR:
Tegangan 70 kV = 40 Ohm
Tegangan 20 kV = 12 Ohm,40 Ohm, 200 Ohm dan 500 Ohm

Jenis Neutral Grounding Resistance
- Resistance Liquid (Air), yaitu bahan resistance-nya adalah air murni. Untuk memperoleh nilai Resistance yang diinginkan ditambahkan garam KOH .

- Resistance Logam, yaitu bahannya terbuat dari logam nekelin dan dibuat dalam panel dengan nilai resistance yang sudah ditentukan.

11. Peralatan Tambahan untuk Pengaman Transformator

a. Pemadam kebakaran, (biasanya untuk transformator – transformator besar ), Sistem pemadam kebakaran yang modern pada transformator saat sekarang sudah sangat diperlukan. Fungsi yang penting untuk mencegah terbakarnya trafo atau memadamkan secepat mungkin trafo jika terjadi kebakaran.

Penyebab trafo terbakar adalah karena gangguan hubung singkat pada sisi sekunder sehingga pada trafo akan mengalir arus maksimumnya. Jika proses tersebut berlangsung cukup lama dan relai tidak beroperasi. Sementara itu, tidak beroperasinya relai juga sebagai akibat salah menyetel waktu pembukaan PMT, relai rusak, dan sumber DC yang tidak ada, serta kerusakan sistim pengawatan.

Sistem pemadam kebakaran yang modern yaitu dengan sistem mengurangi minyak secara otomatis sehingga terdapat ruang yang mana secara paksa gas pemisah oksigen diudara dimasukan kedalam ruang yang sudah tidak ada minyaknya sehingga tidak ada pembakaran minyak, dan kerusakan yang lebih parah dapat dihindarkan, walaupun kondisi trafo menjadi rusak.

Proses pembuangan minyak secara grafitasi atau dengan menggunakan motor pompa DC adalah suatu kondisi yang sangat berisiko, sebab hanya menggunakan katup otomatis yang dikendalikan oleh pemicu dari saklar akibat panasnya api dan menutupnya katup otomatis pada katup pipa minyak penghubung tanki (konservator) ke dalam trafo (sebelum relai bucholz), serta adanya gas pemisah oksigen (gas nitrogen yang bertekanan tinggi) diisikan melaui pipa yang disambung pada bagian bawah trafo kemudian akan menuju keruang yang tidak terisi minyak.

b. Thermometer pengukur langsung, Thermometer pengukur langsung banyak digunakan pada instalasi tegangan tinggi/Gardu Induk , seperti pada ruang kontrol, ruang relai, ruang PLC dll. Suhu ruangan dicatat secara periodik pada formulir yang telah disiapkan dan dievaluasi sebagai bahan laporan.

c. Thermometer pengukur tidak langsung, Termometer pengukur tidak langsung banyak digunakan pada instalasi tegangan tinggi/ transformator yang berfungsi untuk mengetahui perubahan suhu minyak maupun belitan transformator. Suhu minyak dan belitan trafo dicatat secara periodik/berkala, pada formulir yang telah disiapkan dan dievaluasi sebagai laporan.

12. Relai Proteksi Transformator dan Fungsinya

Jenis relai proteksi pada trafo tenaga adalah sebagai berikut:

a. Relai arus lebih (over current relay), berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubung singkat antar fasa didalam maupun diluar daerah pengaman transformator. Juga diharapkan relai ini mempunyai sifat komplementer dengan relai beban lebih, relai ini berfungsi pula sebagai pengaman cadangan pada bagian instalasi lainnya.

b. Relai Diferensial, relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubung singkat yang terjadi didalam daerah pengaman.

c. Relai gangguan tanah terbatas (Restricted Earth fault Relay ), relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap tanah didalam daerah pengaman transformator, khususnya untuk gangguan didekat titik netral yang tidak dapat dirasakan oleh relai differensial.

d. Relai arus lebih berarah, Directional Over Current Relay atau yang lebih dikenal dengan Relai arus lebih yang mempunyai arah tertentu merupakan Relai Pengaman yang bekerja karena adanya besaran arus dan tegangan yang dapat membedakan arah arus gangguan. Relai ini mempunyai 2 buah parameter ukur yaitu tegangan dan arus yang masuk ke dalam relai untuk membedakan arah arus ke depan atau arah arus ke belakang, pada pentanahan titik netral trafo dengan menggunakan tahanan. Relai ini dipasang pada penyulang 20 KV.

Bekerjanya relai ini berdasarkan adanya sumber arus dari ZCT (Zero Current Transformer) dan sumber tegangan dari PT (Potential Transformers). Sumber tegangan PT umumnya menggunakan rangkaian Open-Delta, tetapi tidak menutup kemungkinan ada yang menggunakan koneksi langsung 3 Phasa. Relai ini terpasang pada jaringan tegangan tinggi, tegangan menengah, juga pada pengaman transformator tenaga, dan berfungsi untuk mengamankan peralatan listrik akibat adanya gangguan phasa-phasa maupun Phasa ke tanah. Untuk membedakan arah tersebut maka salah satu phasa dari arus harus dibandingakan dengan Tegangan pada phasa yang lain.

e. Relay connections, adalah sudut perbedaan antara arus dengan tegangan masukan relai pada power faktor satu. Relai maximum torque angle adalah perbedaan sudut antara arus dengan tegangan pada relai yang menghasilkan torsi maksimum.

f. Relai gangguan tanah, relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator jika terjadi gangguan hubung tanah didalam dan diluar daerah pengaman transformator. Relai arah hubung tanah memerlukan operating signal dan polarising signal. Operating signal diperoleh dari arus residual melalui rangkaian trafo arus penghantar (Iop = 3Io) sedangkan polarising signal diperoleh dari tegangan residual. Tegangan residual dapat diperoleh dari rangkaian sekunder open delta trafo tegangan.

g. Relai tangki tanah, relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap hubung singkat antara kumparan fasa dengan tangki transformator dan transformator yang titik netralnya ditanahkan. Relai bekerja sebagai pengaman jika terjadi arus mengalir dari tangki akibat gangguan fasa ke tangki atau dari instalasi Bantu seperti motor kipas, sirkulasi dan motor-motor bantu, pemanas dll.
Pengaman arus ini sebagai pengganti relai diferensial, sebab sistim relai pengaman tangki biasanya dipasang pada trafo yang tidak dilengkapi trafo arus disisi primer dan biasanya pada trafo dengan kapasitas kecil. Trafo dipasang diatas isolator sehingga tidak terhubung ke tanah kemudian dengan menggunakan kabel pentanahan yang dilewatkan melalui trafo arus dengan tingkat isolasi dan ratio yang kecil, kemudian tersambung pada relai tangki tanah dengan ratio Trafo Arus(CT) antara 300 s/d 500 dengan sisi sekunder hanya 1 Amp.

13. Announciator Sistem Instalasi Tegangan Tinggi

Announciator adalah indikator kejadian pada saat terjadi ketidaknormalan pada sistem instalasi tegangan tinggi, baik secara individu maupun secara bersama. Announciator terjadi bersamaan dengan relai yang bekerja akibat jika terjadi ketidaknormalan pada peralatan tersebut. Annunciator biasanya berbentuk petunjuk tulisan yang pada kondisi normal tidak ada penunjukan, bila terjadi ketidaknormalan maka lampu didalam indikator tersebut menyala sesuai dengan kondisi sistem pada saat tersebut. Kumpulan indikator-indikator tersebut biasanya disebut sebagai announciator.

Announciator yang terlengkap pada saat sekarang adalah pada instalasi gardu induk SF6, sebab pada system GIS banyak sekali kondisi yang perlu di pantau seperti tekanan gas, kelembaban gas SF6 disetiap kompartemen, posisi kontak PMT, PMS baik PMS line, PMS Rel maupun PMS tanah dll. Untuk itu pembahasan tentang annunciator akan diambil dari sistem annunciatornya gardu induk SF6. seperti. Annunciator pada bay penghantar (SUTT maupun SKTT), Transformator dan Koppel.

berikut jenis-jenis alarm: