TUGAS AKHIR

IDENTIFIKASI KONDISI KESEHATAN

TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

(Studi Kasus di PT. PLN (Persero) Distribusi Jakarta Raya Dan Tangerang)

Diajukan guna melengkapi sebagian syarat

dalam mencapai gelar Sarjana Srata Satu (S1)

Disusun Oleh :

Nama : Rachmat Adi Chandra

NIM : 41412110091

Jurusan : Teknik Elektro

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI

UNIVERSITAS MERCU BUANA

JAKARTA

2014

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan

karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini tepat

pada waktunya. Sholawat serta salam semoga tercurah kepada Junjungan Besar

Rasulullah Muhammad SAW, Keluarganya, dan seluruh Umatnya hingga akhir

jaman. Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk memperoleh gelar sarjana pada

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana.

Tugas Akhir ini penulis beri judul “Identifikasi Kondisi Kesehatan

Transformator Distribusi” yang merupakan Studi Kasus permasalahan di PT.

PLN (Persero) Distribusi Jakarta Raya dan Tangerang tempat dimana penulis

bekerja.

Selama penulisan Tugas Akhir ini Penulis mendapatkan banyak bimbingan,

bantuan, dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan

ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Dr. Ir. Arissetyanto Nugroho., M.M., selaku Rektor Universitas

Mercu Buana.

2. Bapak Dana Santoso., M.Eng,Sc,Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik

Industri Universitas Mercu Buana dan selaku Dosen Penelaah Skripsi.

3. Bapak Yudhi Gunadi, Ir., MT., selaku ketua Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Industri Universitas Mercu Buana.

4. Bapak Badaruddin, Ir., MT., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir,

yang telah memberikan bimbingan, dukungan semangat dan kemudahan

selama penyusunan Tugas Akhir, serta nasehat-nasehat yang sangat

berguna hingga Tugas Akhir ini dapat selesai tepat pada waktunya.

5. Bapak Erry Rimawan, Ir., MBAT., dan Ibu Fina Supegina, ST., MT., selaku

dosen penguji yang telah memberikan kritik, saran dan bimbingan demi

sempurnanya skripsi ini.

vi

6. Seluruh dosen dan segenap staf Universitas Mercu Buana yang telah

memberikan ilmu dan pengetahuan kepada penulis, khususnya jurusan Teknik

Elektro.

7. Seluruh Rekan kerja di PT PLN (Persero) Distribusi Jakarta Raya dan

Tangerang yang telah membantu penulis dalam pengambilan dan

pengumpulan data yang dibutuhkan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

8. Ayahanda tercinta ‘M. Zen Said’ (Almarhum) dan Ibunda tercinta

“Mardiana”, serta Kakak-kakakku (Agung Jaya Setia, M. Fadli Budi B,

Lisa Damai Yanti) yang selalu memberikan motivasi dan semangat serta

bantuan yang tanpa henti baik moril maupun materil kepada penulis.

9. Istri tercinta “Maya Puspita Widiastuti”, yang selalu memberikan motivasi

dan semangat, serta setia menemani penulis dalam Penyusunan Tugas

Akhir ini hingga selesai.

10. Teman-teman terbaikku Zian, Albert, dan Pearl. Terima kasih sudah mau

menjadi temanku, meluangkan waktu untukku, berjuang bersama-sama, terus

membantu dan saling memberi semangat. Dan serta semua teman-teman

Kelas Karyawan, Jurusan Teknik ELektro angkatan 2012. Terima kasih atas

kebersamaannya selama menempuh bangku kuliah ini.

11. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih banyak

kekurangannya. Berbagai kritik dan saran akan sangat membantu memperbaiki

Tugas Akhir ini di masa mendatang. Semoga makalah ini bermanfaat bagi kita

semuanya.

Jakarta, 13 januari 2014

(Rachmat Adi Chandra)

vii

DAFTAR ISI

LEMBAR PERNYATAAN………………………..………………...…………… i

LEMBAR PENGESAHAN………………...………………………...…………… ii

ABSTRAK…..…………..…………………..................…………………………. iii

KATA PENGANTAR……..……….………..................…………………………. v

DAFTAR ISI……..……….………..................………………..…………………. vii

DAFTAR TABEL..……….………..................………………..…………………. x

DAFTAR GAMBAR…….………..................………………..……….…………. xi

DAFTAR LAMPIRAN.….………..................………………..…….……………. xiii

I. PENDAHULUAN…………………………………………………………... 1

1.1 Latar Belakang……………………………………………………….. 1

1.2 Rumusan Masalah Penelitian..……………………………………….. 3

1.3 Batasan Permasalahan….…………………………………........……. 4

1.4 Tujuan Penelitian ……………………………………………..……... 4

1.5 Manfaat Permasalahan...……………………………………………... 4

1.6 Sistematika Penulisan………………………………………………... 5

1.7 Metode Penelitian…..………………………………………………... 6

II. LANDASAN TEORI…..……………………………………………………. 7

2.1 Proses Penyaluran Tenaga Listrik Ke Pelanggan........………………. 7

2.2 Transformator…................. ……….…………………………………. 8

2.2.1 Umum…………… …………….….……………...................... 8

2.2.2 Prinsip Kerja Transformator……….……………...................... 9

2.3 Transformator Distribusi……….….…………………………………. 11

2.3.1 Konstruksi……….. …………….….……………...................... 12

2.3.1.1 Bagian Aktif…………………………………………… 12

2.3.1.2 Sistem Pendingin…………………………………….… 16

2.3.1.3 Pengubah Sadapan……..……………………………… 19

2.3.1.4 Terminal………………..……………………………… 20

2.3.1.5 Pembatas Tekanan……...……………………………… 21

2.3.1.6 Indikator Minyak..……...……………………………… 22

viii

2.3.2 Jenis Transformator Distribusi…….……………...................... 23

2.3.2.1 Transformator Konvensional (Konservator)...………… 23

2.3.2.2 Transformator Hermetik………………….....………… 24

2.3.3 Umur Transformator Distribusi…….……………...................... 26

2.3.3.1 Umur Normal Transformator………………..………… 26

2.3.3.2 Faktor Yang Mempercepat Penuaan…….…..………… 28

2.3.3.3 Deteksi Penuaan Melalui Analisa Gas Terlarut ….…… 30

2.3.4 Pembebanan Transformator…....….………...…………………. 32

2.3.5 Pengaman Transformator….......………………………………. 35

2.3.6 Pemeliharaan Transformator…...........……………...…………. 37

2.3.6.1 Umum………..………………………………………… 37

2.3.6.2 Jenis-Jenis Pemeliharaan Transformator……………… 38

III. PENGOLAHAN DATA..…………………………………………….……. 40

3.1 Gambaran Umum PT.PLN (Persero) Disjaya dan Tangerang...……. 40

3.2 Gangguan Trafo Distribusi…………………………………......……. 44

3.2.1 Data Gangguan Transformator Tahun 2012 terhadap Target..... 45

3.2.2 Data dan Evaluasi Gangguan Trafo berdasarkan Kapasitas.…. 46

3.2.3 Data dan Evaluasi Gangguan Trafo berdasarkan Tipe Bushing 47

3.2.4 Data dan Evaluasi Gangguan Trafo berdasarkan Penyebab….. 48

3.2.5 Data dan Evaluasi Gangguan Trafo berdasarkan Kerusakkan.. 49

IV PEMBAHASAN…………………………....………………………….……. 51

4.1 Identifikasi Kondisi Kesehatan Transformator Distribusi.…......……. 51

4.1.1 Tahapan Kegiatan Identifikasi Kondisi kesehatan Trafo…....... 52

4.1.2 Standar Kriteria Sehat Pada Trafo Distribusi.............................. 53

4.1.2.1 Segi Kelistrikan dan manajemen Operasi.…..………… 53

4.1.2.2 Segi Instalasi dan Sistem Proteksi……....…..………… 54

4.1.2.3 Segi Sistem Pendinginan (Minyak Trafo).…..………… 55

4.1.3 Faktor-Faktor yang Harus Diperhatikan Dalam Analisa Trafo... 56

4.1.3.1 Analisa Kondisi Instalasi…...…………...…..………… 56

4.1.3.2 Analisa Kondisi Sistem Proteksi………...…..………… 58

4.1.3.3 Analisa Kondisi Thermal (Panas)..……...…..………… 59

4.1.3.4 Analisa Kondisi Pembebanan…....……...…..………… 61

ix

4.1.3.5 Analisa Kondisi Minyak………....……...…..………… 62

4.1.4 Pembuatan Hasil Analisa dan Rekomendasi…………………... 68

4.2 Studi Kasus Identifikasi Kondisi Kesehatan Trafo Distribusi….……. 70

4.2.1 Data dan Analisa kondisi Aset Gardu……….............................. 70

4.2.1.1 Data Aset Gardu………………………....…..………… 70

4.2.1.2 Analisa Kondisi Aset Gardu.…………....…..………… 71

4.2.2 Data dan Analisa kondisi Aset Trafo Distribusi.......................... 71

4.2.2.1 Data Aset Trafo Distribusi……………....…..………… 71

4.2.2.2 Analisa Aset Aset Trafo Distribusi...…....…..………… 72

4.2.3 Data dan Analisa kondisi Instalasi dan Sistem Proteksi.............. 73

4.2.3.1 Data kondisi Instalasi dan Sistem Proteksi …………… 73

4.2.3.2 Analisa kondisi Instalasi dan Sistem Proteksi...….......... 74

4.2.4 Data dan Analisa kondisi Minyak Trafo……………….............. 75

4.2.4.1 Data Kualitas Minyak dan Kandungan Gas terarut…… 75

4.2.4.2 Analisa Kualitas Minyak dan Kandungan Gas terarut.... 76

4.2.5 Data dan Analisa Thermal (Temperatur) Trafo………………... 78

4.2.5.1 Data Thermal (Temperatur) Trafo …………………… 78

4.2.5.2 Analisa Thermal (Temperatur) Trafo …………….…… 79

4.2.6 Data dan Analisa Pembebanan Trafo…………………...……... 81

4.2.5.1 Data Pengukuran Beban Trafo ……………...………… 81

4.2.5.2 Analisa Data Pengukuran Beban Trafo..………….…… 82

4.2.7 Data dan Analisa Thermal Peralatan Eksternal….……...……... 84

4.2.5.1 Data Hasil Pengujian Thermal Peralatan Eksternal …... 84

4.2.5.2 Analisa Hasil Pengujian Thermal Peralatan Eksternal... 85

4.8 Kategori dan Rekomendasi Berdasarkan Hasil Analisa…….….……. 86

V KESIMPULAN DAN SARAN….………....………………………….……. 87

5.1 Kesimpulan…………………………………………………......……. 87

5.2 Saran……..…………………………………………………......……. 88

DAFTAR PUSTAKA………..……………………………………………………. 89

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Arti digit pada sistem pendinginan Trafo ONAN............................. 16

Tabel 2.2 Karakteristik minyak Trafo berdasarkan IEC 60422 tahun 2005….. 18

Tabel 2.3 Kelas thermal insulasi ………………………………...……….….. 18

Tabel 2.4 Jumlah Sadapan berdasarkan Standar PLN………………………... 20

Tabel 2.5 Konsentrasi gas terlarut berdasarkan kondisi dalam satuan PPM .... 30

Tabel 2.6 Potensi gangguan pada Trafo berdasarkan evaluasi gas kunci…….. 31

Tabel 2.7 Rekomendasi pemilihan rating pelebur untuk Trafo pasangan luar.. 36

Tabel 2.8 Rekomendasi rating pelebur untuk Trafo pasangan luar…………... 36

Tabel 3.1 Rekapitulasi data aset Gardu PT. PLN Disjaya dan Tangerang…... 42

Tabel 3.2 Rekapitulasi data aset Trafo PT. PLN Disjaya dan Tangerang…… 43

Tabel 3.3 Data jumlah gangguan Trafo tahun 2012 berdasarkan kapasitas….. 46

Tabel 3.4 Data jumlah gangguan Trafo tahun 2012 berdasarkan tipe bushing. 47

Tabel 3.5 Data Jumlah gangguan Trafo berdasarkan penyebab gangguan…... 48

Tabel 3.6 Data jumlah gangguan Trafo berdasarkan akibat kerusakan (fisik). 49

Tabel 4.1 Kriteria sehat Trafo dari segi kelistrikan dan manajemen operasi… 53

Tabel 4.2 Kriteria sehat Trafo dari segi instalasi……………………………... 54

Tabel 4.3 Kriteria sehat Trafo dari segi sistem proteksi……………………… 55

Tabel 4.4 KHA maksimum kabel NYFGbY sesuai SPLN 43-2 tahun 1994.... 57

Tabel 4.5 KHA maksimum kabel NYY 0,6/1 KV sesuai SPLN 43-1 th. 1994 58

Tabel 4.6 Klasifikasi Kategori Kesehatan Trafo……………………………... 68

Tabel 4.7 Contoh klasifikasi rekomendasi pemeliharaan…………………….. 69

Tabel 4.8 Data Aset Gardu KC 309……………..……...……………………. 70

Tabel 4.9 Data Aset Trafo Distribusi……..……..…………...………………. 71

Tabel 4.10 Data Instalasi dan Proteksi………………………………………… 74

Tabel 4.11 Data hasil pengujian kualitas minyak……………………………… 75

Tabel 4.12 Data hasil pengujian Kandungan Gas Terlarut…………………….. 75

Tabel 4.13 Data hasil pengujian temperatur Trafo…………………………….. 78

Tabel 4.14 Data hasil pengukuran beban siang pukul 13.30 WIB ……...…….. 81

Tabel 4.15 Data hasil pengukuran beban malam (puncak) pukul 19.40 WIB ... 81

Tabel 4.16 Data hasil pengujian temperatur PHB TR dan Instalasi………….... 84

Tabel 4.17 Kategori dan rekomendasi pemeliharaan berdasarkan hasil analisa. 86

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses penyaluran tenaga listrik ke Pelanggan............................ 7

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Transformator…………………............................ 9

Gambar 2.3 Trafo satu Fase………………………………………………..... 11

Gambar 2.4 Trafo tiga Fase………………………………………………...... 11

Gambar 2.5 Bagian-bagian Transformator Distribusi……………………….. 12

Gambar 2.6 Tipe Core……………………………………………………….. 13

Gambar 2.7 Tipe Shell………………………………………………………. 13

Gambar 2.8 Tipe Staqcked.……………………..…………………………… 13

Gambar 2.9 Tipe Wound…………………………………………………….. 13

Gambar 2.10 Klem inti dari baja …………………………………………….. 14

Gambar 2.11 Klem inti dari Kayu…………………………………………….. 14

Gambar 2.12 Jalur minyak pada lapisan belitan ….………………………….. 14

Gambar 2.13 Belitan metal foil ………………..….………………………….. 15

Gambar 2.14 Penyangga belitan……………..….……………………...…….. 16

Gambar 2.15 Pengubah sadapan (tap changer)….………………..…………... 19

Gambar 2.16 Terminal Trafo pasangan dalam.….………………..…………... 20

Gambar 2.17 Terminal Trafo pasangan luar.….………………..…………….. 21

Gambar 2.18 Proses reduksi tekanan saat Trafo mengalami gangguan besar... 21

Gambar 2.19 Jenis pembatas tekanan……………………………………….... 21

Gambar 2.20 Gelas penduga atau OLI ( Oil Level Indicator )..…………….... 22

Gambar 2.21 Oil temperature indicator (OTI)………………...…………….... 23

Gambar 2.22 Transformator Konvensional ...………………...…………….... 23

Gambar 2.23 Warna awal dan warna jenuh silika gel………………………… 24

Gambar 2.24 Conservator bladder……………………………………………. 24

Gambar 2.25 Hermetically sealed inert gas cushion….………………………. 25

Gambar 2.26 Hermetically-sealed fully filled….……………………………... 26

Gambar 2.27 Kurva umur Transformator vs suhu belitan …. ……………….. 27

Gambar 2.28 Figur penuaan kertas isolasi Trafo……………………………... 28

Gambar 2.29 Siklus reaksi pembentuk keasaman pada minyak Trafo………. 29

Gambar 2.30 Vektor diagram arus beban seimbang dan tidak seimbang…….. 33

xii

Gambar 2.31 Strategi Pengelolaan Peralatan berdasarkan jenis pemeliharaan. 37

Gambar 3.1 Gardu distribusi tipe Beton…………………………………..... 41

Gambar 3.2 Gardu distribusi tipe Susun...…………………………………... 41

Gambar 3.3 Gardu distribusi tipe Portal...…………………………………... 41

Gambar 3.4 Gardu distribusi tipe RMU...……….…………………………... 41

Gambar 3.5 Gardu distribusi tipe Kios......……………………………...…... 42

Gambar 3.6 Grafik persentase data aset Gardu PLN Disjaya dan Tangerang.. 42

Gambar 3.7 Grafik persentase data aset Trafo PLN Disjaya dan Tangerang.. 43

Gambar 3.8 Grafik road map penurunan gangguan Trafo hingga tahun 2014 44

Gambar 3.9 Hamparan Trafo rusak tahun 2012 di Gudang ………………… 45

Gambar 3.10 Grafik gangguan Trafo tahun 2012 terhadap target……………. 45

Gambar 3.11 Persentase gangguan Trafo tahun 2012 berdasarkan KVA Trafo 46

Gambar 3.12 Persentase gangguan trafo tahun 2012 berdasarkan tipe bushing 47

Gambar 3.13 Persentase gangguan Trafo tahun 2012 berdasarkan penyebab... 48

Gambar 3.14 Persentase gangguan Trafo Tahun 2012 berdasarkan kerusakan 49

Gambar 3.15 Foto-Foto akibat kerusakan pada Trafo (fisik)…………………. 50

Gambar 4.1 Siklus kegiatan pemeliharaan berdasarkan Kondisi Trafo........... 52

Gambar 4.2 Tahapan kegiatan identifikasi kondisi kesehatan trafo distribusi 52

Gambar 4.3 Kebocoran Minyak Trafo………………………………………. 56

Gambar 4.4 ketidak normalan instalasi………………………………………. 57

Gambar 4.5 ketidak normalan sistem proteksi dan grounding …...…………. 59

Gambar 4.6 Overheat pada titik terminasi (Bushing)………...…...…………. 60

Gambar 4.7 Overheat pada Body Trafo……………………...…...…………. 60

Gambar 4.8 Overheat pada Packing atas Trafo.……………...…...…………. 60

Gambar 4.9 Warna minyak yang baik (Jernih).……………...…...…………. 64

Gambar 4.10 Warna minyak yang tidak baik (keruh / gelap)………………… 64

Gambar 4.11 Perlakuan terhadap kualitas tegangan tembus minyak Trafo…... 66

Gambar 4.12 Perlakuan terhadap kualitas keasaman minyak Trafo………….. 67

Gambar 4.13 Kondisi Visual Gardu KC 309…………………………………. 70

Gambar 4.14 Hasil Pengujian Analisa Gas terlarut…………………………... 76

Gambar 4.15 Hasil Pengujian Temperatur Trafo……………………………... 79

Gambar 4.16 Hasil Pengujian Temperatur PHB TR dan Instalasi……..……... 85

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Contoh Hasil Identifikasi kondisi Kesehatan Trafo Kategori Baik

Lampiran 2 Contoh Hasil Identifikasi kondisi Kesehatan Trafo Kategori Sedang

Lampiran 3 Contoh Hasil Identifikasi kondisi Kesehatan Trafo Kategori Bahaya

Lampiran 4 Contoh Hasil Identifikasi kondisi Kesehatan Trafo Kategori Mendesak