ABSTRAK

Suatu transformator bila dibebani, maka akan timbul rugi tembaga pada belitan transformator dan inti yang diubah menjadi panas. Panas yang ditimbulkan dapat menaikkan temperatur transformator. Semakin besar beban yang diterima, maka rugi-rugi menjadi semakin besar dan menyebabkan kenaikan temperatur yang semakin tinggi dan dapat melampaui batas yang diijinkan. Sehingga diberikan pendinginan dengan media kipas, yang bertujuan untuk dapat menurunkan temperatur. Turunnya temperatur ini dapat menurunkan rugi-rugi daya, sehingga dapat meningkatkan efisiensi dan juga dapat memperpanjang umur dari transformator.Pada tugas akhir ini akan dianalisis secara spesifik tentang efisiensi dari transformator. Dalam sistem tenaga, dapat diketahui bahwa semakin tinggi efisiensi transformator, maka transformator tersebut dapat dikatakan baik. Pembebanan yang bervariasi dapat menyebabkan perubahan temperatur dari transformator. Untuk mendapatkan tingkat efisiensi yang lebih baik, maka dapat dilakukan dengan jalan menurunkan temperatur transformator sehingga rugi-ruginya akan turun dan umur dari transformator menjadi lebih panjang.Dari hasil analisis didapatkan bahwa resistansi suatu rangkaian ekivalen transformator dapat berubah-ubah dengan nilai yang berbanding lurus dengan perubahan temperatur. Semakin tinggi temperatur, maka resistansi juga akan semakin besar. Dibandingkan resistansi antara tanpa beban dan saat beban penuh, didapatkan: R1(26,8 oC) = 2,616 < R1(75oC) = 3,0976 ; R2(26,8oC) = 0,046 < R2(75oC) = 0,0544 ; dan Rc(26,8oC) = 20,325 k < Rc(75oC) = 25,223 k. Semakin besar beban yang diterima oleh transformator, menyebabkan rugi-rugi menjadi besar dan menyebabkan temperatur dari transformator meningkat. Hal ini dapat menyebabkan rugi-rugi menjadi besar dan efisiensi dari transformator menurun. Dari analisis perhitungan didapatkan: Beban 150%; Tn = 133,78oC ; Ploss = 1771,61kVA ; =90,15%. Rugi-rugi daya transformator menjadi lebih kecil dan temperatur dapat terjaga dibawah batas yang diijinkan saat diberikan pendinginan. Sehingga, efisiensi transformator juga meningkat. Pada saat diberikan pendinginan, didapatkan perbandingan rugi-rugi dan efisiensi transformator: Beban 150% ; Tn = 77,14oC ; Ploss = 1559,26kVA ; =95,12%Dengan menjaga temperatur di bawah batas yang diizinkan, maka transformator dapat dibebani lebih besar, bahkan sanggup lebih dari 150

Kata kunci : Transformator tenaga, resistansi, temperatur, rugi-rugi, efisiensi.

KATA PENGANTAR

Segala Puji dan Syukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, oleh karena berkat dan juga kasihNya sehingga penulis diberikan kesempatan untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.Adapun judul dari Tugas Akhir ini adalah : Studi Penggunaan Sistem Pendingin Udara Tekan Untuk Meningkatkan Efisiensi Transformator (Aplikasi pada PLTU Labuhan Angin, Sibolga). Dan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat utama agar penulis dapat memperoleh gelar kesarjanaan pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknin Universitas Sumatera Utara.Tidak lupa Penulis juga ingin menyampaikan rasa hormat, dan juga terima kasih yang sebesar-besarnya untuk orang tua penulis yaitu DrsK. Butar-butar selaku bapak dari Penulis dan juga R. Simanjuntak selaku ibu dari Penulis, yang telah membesarkan, mendidik, dan juga selalu memberikan support secara moral dan juga materil dan juga tidak lupa selalu mendoakan Penulis.Dalam kesempatan ini juga, Penulis tak lupa ingin mengucapakan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :1. Bapak Ir. Eddy Warman, MT, selaku Dosen Pebimbing Tugas Akhir, yang dengan ikhlas dan sangat sabar dalam memberikan dukungan, bimbingan, masukan yang sangat membangun, dan juga motivasi dalam penulisan Tugas Akhir ini.2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.3. Bapak Rahmad Fauzi, ST.MT, selaku sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, 4. Seluruh Staf pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan bekal ilmu kepada Penulis selama mengikuti Perkuliahan.5. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan bekal ilmu kepada Penulis selama mengikuti perkuliahan.6. Terima kasih juga kepada sahabat-sahabat penulis yang telah memberikan dukungan dalam suka dan duka, kepada Bang Marthin Tarigan yang selalu mensupport moril, dan teman-teman seperjuangan Angkatan 2008, Johannes Sibarani, Yohannes Anugerah, Parulian Sandy, Basofi Simanjuntak, dan teman-teman seperjuangan DOTA dan futsal angkatan 2008, Ikbal Kurniawan, Ismail Faruqi, Latief Parlindungan, M. Ihsan, Ari Purwanto, Dedy, Mukhlis, Pindo, dan teman-teman maen futsal dan jongkok, Oloni Simanjuntak, Kevin Pinem, Dea Silalahi, Samuel, Nuzul, James Purba, dan bang Pane, dan teman-teman di elektro yang tidak dapat Penulis sebutkan satu per satu, semoga hubungan kekerabatan kita terus terjaga.7. Teman-teman mahasiswa dan semua pihak yang tidak dapat Penulis sebutkan satu persatu.

Medan, 26 Maret 2013 Penulis

Yohannes Anugrah Butar-butar

DAFTAR ISI

ABSTRAK...iKATA PENGANTAR.iiDAFTAR ISI...ivDAFTAR GAMBAR..viDAFTAR TABEL..viiBAB I.PENDAHULUAN1.1Latar Belakang Masalah. 11.2 Rumusan Masalah21.3 Tujuan Penulisan Tugas Akhir21.4 Batasan Masalah..31.5 Metodologi Penulisan..31.6 Sistematika Penulisan...3BAB II.TINJAUAN PUSTAKA2.1 Definisi Transformator.....52.2 Prinsip Kerja Transformator ...62.3 Konstruksi Transformator ...72.4 Polaritas Transformator .152.5 Pendingin Transformator ..162.5.1 Trafo Minyak dengan Pendingin Sendiri.182.5.2 Trafo Minyak dengan Pendingin Udara secara Paksaan..182.5.3 Trafo Minyak dengan Pendingin Air182.5.4 Trafo Minyak dengan Pendinginan Minyak secara Paksa182.6 Trafo Ideal..192.6.1 Kondisi Trafo Ideal...192.6.2 Trafo Ideal Tidak Berbeban..192.6.3 Trafo Ideal Berbeban212.6.4 Karakteristik Trafo Ideal...222.7 Trafo Tidak Ideal ..........232.7.1 Arus Magnetisasi..232.7.2 Arus Eksitasi.........252.8Rangkaian Ekivalen Trafo252.9 Rating Trafo..................262.10 Rugi-rugi Trafo.272.10.1 Rugi Tembaga282.10.2 Rugi Besi...282.11Efisiensi Trafo....302.12 Testing Trafo......312.12.1 Tes Hubungan Terbuka..312.12.2 Tes Hubung Singkat..33BAB III.SISTEM PENDINGINAN TRANSFORMATOR3.1Metode Pendinginan dan Klarifikasi dari Peralatan......363.2 Sistem Pendingin pada Transformator...383.3Metode Konstruksi dan Karakteristik Operasi Trafo383.4Kontrol Pendinginan.403.5Kipas Pendingin.413.6Perubahan Resistansi terhadap Temperatur Variabel433.7Kenaikan Temperatur terhadap Perubahan Beban dalam Sistem 45

BAB IV.ANALISIS PERHITUNGAN DATA TRAFO4.1Umum.474.2Data Percobaan Transformator..484.3Analisa dari Rangkaian Ekivalen Transformator...504.4Nilai Tahanan dari Transformator saat Berbeban Penuh...534.5Pengoperasian Sebelum memakai Media Pendingin544.5.1 Rugi-rugi dan Efisiensi Trafo saat Berbeban Penuh544.5.2 Perubahan Temperatur terhadap Beban Variabel564.5.3 Rugi-rugi dan Efisiensi pada Beban tertentu saat Operasi Normal.604.6Pengoperasian saat memakai Media Pendinginan.664.6.1 Penyalaan Kipas Grup Pertama.674.6.2 Penyalaan Kipas Grup Kedua...74BAB V.KESIMPULAN DAN SARAN5.1Kesimpulan805.2Saran...81DAFTAR PUSTAKA83

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bagan dari Transformator6Gambar 2.2Rangkaian Pengganti Transformator7Gambar 2.3Trafo (a) Tipe Inti dan (b) Tipe Cangkang..8Gambar 2.4Pendingin Sirip dan Kipas..13Gambar 2.5Polaritas Trafo....16Gambar 2.6Trafo Ideal dalam Keadaan Tidak Berbeban..21Gambar 2.7Trafo Ideal dalam Keadaan Berbeban....22Gambar 2.8Loop Histerisis dari Trafo Tidak Ideal...24Gambar 2.9Rangkaian Ekivalen Transformator...26Gambar 2.10Diagram Tes Hubungan Terbuka (a) Rangkaian Untuk Tes (b) Rangkaian Ekivalen untuk Hubungan Terbuka.31Gambar 2.11Diagram Tes Hubungan Tertutup (a) Rangkaian Untuk Tes (b) Rangkaian Ekivalen untuk Hubungan Tertutup.34Gambar 2.12 Rangkaian Ekivalen untuk Hubungan Tertutup.34Gambar 3.1 Kipas Pendingin.46Gambar 4.1Main Transformator Unit 1 PLTU Labuhan Angin, Sibolga.47Gambar 4.2Diagram untuk Tes Hubungan Terbuka:(a).Rangkaian untuk Tes (b).Rangkaian Ekivalen untuk Hubungan Terbuka...50Gambar 4.3 Diagram untuk Tes Hubungan Tertutup: (a) Rangkaian untuk Tes (b) Rangkaian Ekivalen untuk Hubungan Tertutup.51Gambar 4.4Rangkaian Ekivalen Transformator dengan Parameter-parameter yang telah didapatkan dalam Analisis53Gambar 4.5Grafik rugi-rugi Satu Fasa dari Transformator terhadap Beban Variabel..58Gambar 4.6Grafik Kenaikan Temperatur Transformator terhadap Beban Variabel..59Gambar 4.7Grafik Pengaruh Pembebanan terhadap Rugi Daya Transformator.....65Gambar 4.8Grafik Pengaruh Pembebanan terhadap Efisiensi Transformator.....65Gambar 4.9Grafik Perbedaan Rugi-rugi saat Sebelum dan Sesudah diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama...73Gambar 4.10Grafik Perbedaan Efisiensi saat Sebelum dan Sesudah diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama..73Gambar 4.11Grafik Perbedaan Rugi-rugi saat Sebelum dan Sesudah diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama dan Kedua.77Gambar 4.12Grafik Perbedaan Efisiensi saat Sebelum dan Sesudah diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama dan Kedua.78

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1Klasifikasi Metode Pendinginan Transformator36Tabel 3.2Rating Sistem Isolasi Transformator.38Tabel 3.3Koefisien Temperatur dan Resistansi pada Material Kondukto44Tabel 4.1Name Plate Transformator.47Tabel 4.2Urutan Tap changer Gardu Induk PLTU Labuhan Angin, Sibolga48Tabel 4.3Data Tes Tanpa Beban dan Tes Hubung Singkat Transformator..49Tabel 4.4Data rugi-rugi transformator..49Tabel 4.5Kenaikan Temperatur Trafo Terhadap Beban Variabel.57Tabel 4.6Perubahan Resistansi saat Beban Berubah-ubah61Tabel 4.7Perubahan Arus terhadap Beban Variabel.62Tabel 4.8Rugi-rugi pada Kumparan dan Besi Transformator...63Tabel 4.9Rugi daya total dan Efisiensi Transformator.64Tabel 4.10 Resistansi pada Beban Bervariasi dengan diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama..71Tabel 4.11Rugi-rugi di Kumparan dan Besi Trafo saat diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama..71Tabel 4.12Rugi Daya Total dan Efisiensi Trafo saat diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama .72Tabel 4.13 Resistansi pada Beban Bervariasi dengan diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Kedua.76Tabel 4.14Rugi-rugi di Kumparan dan Besi Trafo saat diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama dan Kedua...76Tabel 4.15Rugi Daya Total dan Efisiensi Trafo saat diberikan Pendinginan oleh Kipas Grup Pertama dan Kedua768