Login

Daftar

Thursday, 17 April, 2014

Sistem Kelistrikan Bandara Bagian II

Oleh: Y. SISPRIADI, SSiT, MMTr

Transformator
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnet.

Pemakaian transformator dibidang tenaga listrikyaitu transformator daya, transformator distribusi dan transformator pengukuran (trafo arus dan trafo tegangan).

Prinsip kerja transformator :
Transformator merupakan suatu alat listrik statis yang dipergunakan untuk memindahkan daya dari satu rangkaian ke rangkaian lain dengan mengubah tegangan tanpa mengubah frekuensi. Sebuah transformator terdiri atas dua kumparan dan satu induktansi mutual. Kedua kumparan memiliki induktansi mutual tinggi, jika kumparan primer disambung pada suatu sumber tegangan bolak-balik suatu fluks bolak-balik terjadi di dalam inti berlaminasi yang sebagian besar mengait pada kumparan sekunder. Di dalam kumparan sekunder akan terinduksi suatu gaya gerak listrik sesuai dengan hukum induksi elektromagnetik Faraday yaitu :
E = M di/dt

E = ggl yang diinduksikan

M = induktansi mutual

 
Rangkaian ekivalen sebuah trafo dengan parameternya
Rugi-rugi  transformator :
  • Rugi-rugi besi yang terdiri atas rugi-rugi histerisis dan rugi-rugi arus pusar
  • Rugi-rugi tembaga primer
  • Reaktansi murni
  • Rugi-rugi resistansi kumparan primer R1 dan kumparan sekunder R2
  • Reaktansi bocor kumparan primer X1
  • Reaktansi bocor kumparan sekunder X2

V1 = tegangan apit primer

E1 = ggl primer

E2 = ggl sekunder

V2 = tegangan apit sekunder

I1   = arus primer

I0   = arus tanpa beban

Iw = komponen aktif dari arus tanpa beban I0

Im   = arus magnetisasi

R1   = resistansi kumparan primer

X1   = reaktansi bocor kumparan primer

R2   = resistansi kumparan sekunder

X2   = reaktansi bocor kumparan sekunder

Z    = impedansi beban trafo

Rangkaian ekivalen lengkap dari  sebuah trafo daya yang dibebani :

V1   = tegangan masuk/apit primer

V2´ = ekivalen     primer dari tegangan keluaran

E1   = ggl induksi primer

E2’ = ekivalen primer dari ggl induksi sekunder

V2 = tegangan apit sekunder

I1  = arus primer

I2’ = ekivalen primer arus sekunder

I0  = arus tanpa beban

Iw = komponen aktif dari arus tanpa beban I0

Im = arus magnetisasi

R1= resistansi kumparan primer

X1= reaktansi bocor kumparan primer

R2’= ekivalen primer dari resistansi bocor kumparan sekunder

X2’= ekivalen primer dari reaktansi bocor kumparan sekunder

Z1  = impedansi  kumparan primer.

Z2’ = ekivalen primer dari impedansi  kumparan primer

Hubungan Lilitan Transformator 3 Fasa

V1   = tegangan masuk/apit primer

V2´ = ekivalen     primer dari tegangan keluaran

E1  = ggl induksi primer

E2’ = ekivalen primer dari ggl induksi sekunder

V2 = tegangan apit sekunder

I1   = arus primer

I2’  = ekivalen primer arus sekunder

I0   = arus tanpa beban

Iw   = komponen aktif dari arus tanpa beban I0

Im  = arus magnetisasi

R1  = resistansi kumparan primer

X1  = reaktansi bocor kumparan primer

R2’= ekivalen primer dari resistansi bocor kumparan sekunder

X2’= ekivalen primer dari reaktansi bocor kumparan sekunder

Z1  = impedansi  kumparan primer.

Z2’ = ekivalen primer dari impedansi  kumparan primer

 

Hubungan Lilitan Transformator 3 Fasa

Hubung Y

Hubung Delta

Hubung Zig-Zag


Hubungan lilitan transformator :
Hubungan lilitan suatu transformator menjelaskan bagaimana cara lilitan (kumparan) saling dihubungkan satu dengan lainnya. Penetapan hubungan ini ditandai dengan 3 macam tanda yaitu ; urutan phase, bilangan jam dan notasi hubungan.

Untuk urutan phase dipakai notasi sebagai berikut dimana  lilitan  tegangan  tinggi  ditulis  dengan  huruf  besar  dan  lilitan  tegangan rendah  ditulis dengan huruf kecil, serta lilitan ketiga jika ada ditulis  dengan  huruf besar. Selanjutnya awal dan akhir lilitan ditandai dengan angka 1 dan 2, penulisan diatas umum dipakai sebagai penandaan/penulisan pada terminal suatu transformator dan bentuk penulisan tersebut seperti terlihat pada gambar dibawah.
Phasor  diagram  dari transformer menggambarkan induksi emf  dan  bilangan jam menggambarkan  tentang  arah  putaran phasor yang  dipergunakan atau menyatakan bagaimana letak sisi kumparan tegangan tinggi terhadap sisi tegangan rendah. Bilangan  jam mengindikasikan kelipatan dari 30°dengan vektor sisi tegangan rendah terbelakang terhadap  sisi  tegangan  tinggi dengan arah putaran  berlawanan  arah  jarum  jam.

Gambaran dari bilangan jam suatu trannsformator adalah sebagai berikut, pertama buat lingkaran bilangan jam, selanjutnya gambar bentuk notasi yang akan dibuat pada lingkaran bilangan jam,  contoh Dy11.

Notasi urutan phase yang merupakan sisi primer (vektor phase U) harus menunjukan angka 12 (jarum panjang) pada lingkaran bilangan jam dan sisi sekunder (vektor phase u) digambarkan sesuai dengan bilangan jam yang telah ditentukan dalam hal ini adalah angka 11 (jarum pendek).  Sudut antara jarum jam panjang dan pendek adalah merupakan pergeseran antara vektor phase U dan u.

Dari penjelasan diatas maka beberapa kelompok hubungan transformator dapat dibuat, tetapi yang lazim dipergunakan sesuai dengan normalisasi pabrik atau VDE 0532 adalah seperti yang tertera pada tabel dibawah ini.

Golongan hubungan yang diberi garis berpinggir tebal adalah golongan hubungan dari suatu transformator yang dianjurkan.
Tujuan kerja paralel transformator adalah agar beban yang dipikul sebanding dengan jumlah kemampuan KVA masing-masing transformator, hingga tidak terjadi pembebanan lebih dan pemanasan lebih.

Persyaratan kerja paralel transformator:
  • Tegangan harus sama : tegangan pada kedua sisi dari transformator yang akan diparalelel harus sama atau perbandingan transformator yang akan diparalel
  • Polaritas transformator harus sama : Polaritas penjumlahan atau polaritas pengurangan
  • Tegangan impedasi pada keadaan beban penuh harus sama
  • Perbandingan reaktansi terhadap tahanan sebaiknya sama
P r o t e k s i

Untuk pengamanan/perlindungan dan kehandalan jaringan transmisi dan distribusi tenaga listrik digunakan peralatan Proteksi.  Untuk itu Fungsi utama peralatan proteksi adalah melepaskan atau memisahkan peralatan yang terganggu dari sistem keseluruhannya guna memperkecil kerusakan yang dapat terjadi dan sebanyak mungkin mempertahankan kontinuitas penyedia tenaga listrik.

Tujuan dari proteksi:
  • Untuk mengamankan manusia terutama terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik
  • Untuk menghindari atau mengurangi kerusakan peralatan listrik akibat adanya gangguan (kondisi abnormal)
  • Untuk mempercepat lokalisir atau zone daerah yang terganggu menjadi sekecil mungkin
Untuk memberikan pelayanan tenaga listrik dengan kehandalan yang tinggi.

Sifat-sifat utama suatu sistem pengaman  :
  • Selektif, sistem proteksi harus selektif dan memilih dengan tepat bagian mana dari instalasi yang terganggu dan harus dipisahkan dari rangkaian yang tidak terganggu dan harus beroperasi terus.
  • Sensitif, sistem proteksi perlu memiliki suatu tingkat sensitifitas tinggi, agar gangguan dapat dideteksi sedini mungkin sehingga bagian yang terganggu, atau kemungkinan terjadinya kerusakan menjadi sekecil mungkin.
  • Andal, sistem proteksi perlu memiliki suatu taraf keandalan yang tinggi, dan senantiasa dapat bekerja pada kondisi-kondisi gangguan yang terjadi.
  • Cepat, sistem proteksi perlu memiliki tingkat kecepatan sebagaimana ditentukan, sehingga meningkatkan waktu pelayanan, keamanan manusia dan peralatan, serta stabilitas operasi.
  • Perluasan sistem, sistem proteksi harus didesain sedemikian rupa sehingga tidak akan menggangu kemungkinan terjadinya perluasan instalasi atau jaringan diwaktu yang akan datang.

Fuse Dan Circuit Breaker

Fuse
  • Fuse adalah peralatan overcurrent dengan rangkaian pembuka/pemutus yang akan bekerja/melebur karena adanya arus gangguan yang melalui fusibel elemen.


Circuit Breaker

  • Circuit breaker adalah switch automatic yang didesain untuk memutuskan dan menutup kembali rangkaian listrik dalam keadaan ada gangguan atau dalam keadaan normal.
  • Fungsi utamanya adalah sebagai ;    isolasi,   kontrol,   dan  proteksi.
  • Isolasi adalah untuk memisahkan instalasi atau bagiannya dari catu daya listrik untuk alasan keamanan.
  • Kontroladalah untuk membuka dan menutup rangkaian instalasi selama kondisi operasi normal serta untuyk saat perawatan.
  • Proteksiadalah untuk mengamankan kabel, peralatan listrik dan manusia terhadap kondisi abnormal seperti beban lebih, hubung singkat dan gangguan tanah.

UPS (Uninterruptible Power Supply)
UPS adalah sistem catu daya listrik yang dapat memberikan tenaga listrik secara independen dalam jangka waktu tertentu tanpa harus adanya sumber catu daya primer atau sekunder atau sumber catu daya tersebut sedang dalam gangguan. 

Yang dimaksud sumber catu daya primer atau main supply adalah sumber catu daya listrik yang disupply dari public main supply biasa disebut PLN atau pada keadaan tertentu untuk menjaga kontinuitas operasi adakalanya didukung dengan lokal generating set (catu daya yang diusahakan sendiri) dimana keduanya independen. Sedangkan catu daya sekunder adalah catu daya listrik yang didapat dari sumber catu daya cadangan atau dapat disebut juga sebagai stand by power unit.

Kegunaan UPS adalah untuk menyediakan atau memberikan catu daya tak terputus dengan mutu yang baik walaupun sumber daya utama mengalami kegagalan.

Jenis UPS :
  1. UPS statis (Electronic type UPS) adalah menggunakan komponen elektronika daya.
  2. UPS dinamis/rotasi adalah menggunakan motor, alternator dan generator pada type peralatan mekanik dari UPS
Fungsi UPS
  1. Menjamin suplai daya pada saat gangguan (gagal) catu daya utama, maka baterai segera menggantikan suplai ke beban selama waktu cadangan (back up).
  2. Menetralisasi variasi/perubahan tegangan dan frekwensi saluran.
  3. Menghindarkan beban dari gangguan distorsi dan noise lonjakan tegangan pada tegangan catu daya utama yang akan mengenai beban.
  4. Mensuplai beban dengan frekwensi catu daya utama tidak sama dengan beban.

Diagram UPS

Rectifier adalah unit elektronik yang mengubah tegangan  bolak balik (ac) menjadi tegangan searah (dc) yang dipergunakan untuk mengisi battery dan sebagai input daya searah bagi inverter.

Inverter adalah perangkat elektronik daya yang mengubah daya dc menjadi daya ac, dengan kapasitas daya mulai dari beberapa watt sampai puluhan ribu watt.

Battery adalah perangkat/alat sumber tenaga yang dapat menghasilkan tenaga/energi berdasarkan reaksi kimia. Adapun Fungsinya adalah untuk menyimpan daya  dc atau menyimpan muatan yang diberikan oleh penyearah sehingga pada saat sumber daya utama off, maka baterai dapat memberikan daya kepada inverter sehingga menghasilkan daya ac ke beban.

Switch bypass adalah unit saklar untuk pelayanan beban kritis langsung dari sumber daya utama tanpa melalui rectifier dan inverter.

Mechanical bypass digunakan bila sedang dilakukan pemeliharaan, pembersihan atau penyambungan-penyambungan tanpa ada pemutusan catu daya.

Prinsip operasi on-line UPS
Kondisi Operasi Normal

Bila catu daya utama/PLN tersedia, charger akan men-suplai inverter dengan arus DC sambil tetap men-charge batery dengan tegangan konstan (floating), sedangkan invereter akan merubah arus DC menjadi AC untuk mensuplai beban.

Kondisi Mains failure (PLN off)

Bila catu daya utama/PLN terputus, batery men-discharge dan ganti mensuplai daya ke inverter yang merubah arus DC menjadi AC untuk mensuplai beban.

Bila kemudian catu daya utama/PLN kembali tersedia lagi, rectifier men-charge batery kembali/recharging dan juga memberi arus DC yang diperlukan oleh inverter untuk merubah menjadi arus AC untuk mensuplai beban (lihat Kondisi operasi Normal).


Kondisi Inverter overload

Dalam keadaan inverter mengalami gangguan/kerusakan atau terjadi overload/ kelebihan beban (misalnya saat ada motor listrik start), switch statis akan memindahkan/transfer beban kepada sumber catu daya utama, tanpa pemutusan gelombang sinus (sine wave).

Bila gangguan atau tidak lagi overloaded beban akan ditransfer kembali kepada inverter (lihat gambar lihat Kondisi operasi Normal).


Kondisi Service-maintenance (swicth perawatan)

Bila catu daya utama/PLN terputus, batery men-discharge dan ganti mensuplai daya ke inverter yang merubah arus DC menjadi AC untuk mensuplai beban.

Bila kemudian catu daya utama/PLN kembali tersedia lagi, rectifier men-charge batery kembali/recharging dan juga memberi arus DC yang diperlukan oleh inverter untuk merubah menjadi arus AC untuk mensuplai beban (lihat Kondisi operasi Normal).

Selesai.

Artikel Terkait

Tidak ada komentar untuk artikel ini

Silakan atau untuk kirim komentar