Thursday 26 October 2017

Transformator dalam Bidang Pembangkitan – Part II



Pedoman Umum Koneksi Trafo 3 Phasa
Untuk trafo 3 phase, terdapat dua macam koneksi yaitu koneksi pada sisi belitan primer dan belitan sekunder. Setiap belitan dapat dikoneksikan sebagi star atau koneksi delta. Namun, berikut adalah pedoman umum dalam menentukan koneksi trafo 3 phase.

Dikarenakan sistem 3 phase membutuhkan earthing, maka hal ini akan dengan sangat mudah dipenuhi apabila tipe belitannya dikoneksikan star. Koneksi star memiliki titik netral, dapat dipergunakan sebagai koneksi ke jaringan earthing; baik itu koneksi secara langsung (solidly) atau melalui fault current limiting resistor.

Di sisi lain, ada fakta yang menarik bahwa seiring dengan meningkatnya penggunaan peralatan berbasis semikonduktor, maka kandungan harmonik ketiga dalam sistem daya elektrik semakin tinggi (harmonik orde ketiga memiliki amplitudo tertinggi dibanding orde harmonik yang lain). Untuk menghindari transfer harmonik dari sisi primer ke sekunder atau sebaliknya, maka digunakan koneksi delta pada satu bagian yang lain. Hal ini dikarenakan koneksi delta dapat menyediakan jalur berimpedansi rendah untuk arus harmonik ketiga. Dengan demikian, kandungan harmonik ketiga dalam gelombang tegangan dapat dikurangi dan bahkan dihilangkan.

Secara sederhana, trafo 3 phase akan dikoneksikan star-delta untuk mendapatkan manfaat sebagaimana deskripsi di atas. Sebagai konsekuensi, maka gelombang tegangan sisi sekunder akan terdistorsi (tergeser) sebesar 30 derajat dari sisi primer.

Namun, dikarenakan beberapa kebutuhan dan keterbatasan, pedoman dasar ini tidak dapat diaplikasikan. Akibatnya, ada beberapa trafo yang dikoneksikan star-star atau delta-delta.

Trafo 3 phasa dengan Koneksi Star-Star
Dalam sistem pembangkitan, terdapat trafo 3 phasa yang harus dikoneksikan star-star. Secara lebih detail, penyebabnya akan dideskripsikan dalam chapter bahasan selanjutnya.

Dengan menggunakan koneksi star-star, tentu saja tidak akan bermasalah dengan sistem earthing. Sebagai konsekuensi, tidak ada distorsi gelombang tegangan (pergeseran sudut phasa adalah 0 derajat). Namun, penggunaan koneksi star-star telah ‘melanggar’ aturan dasar bahwa satu belitan harus dikoneksikan delta. Tanpa adanya koneksi delta, berarti proses eliminasi harmonik orde tiga tidak dapat dilakukan.
Sebagi solusi, dipasang belitan ketiga yang disebut sebagai belitan tersier (tertiary winding); tentu saja belitan tersier dikoneksikan secara delta sebagaimana ditunjukkan dalam gambar 3. Belitan tersier memberikan keuntungan dalam eliminasi harmonik order tiga, namum memiliki kelemahan. Hal ini akan didideskripsikan saat membahas jenis-jenis trafo dalam bidang pembangkitan.
Gambar 3. Trafo Berkoneksi Star-Star dengan Belitan Tersier

Paiton, 26 October 2017 19:24

Reference:
Modern Power Station Practice – Electrical Systems and Equipment – Volume D. Pergamon Press. 1992.
http://electriciantheory.blogspot.co.id/2013/04/three-winding-transformers.html

Tuesday 24 October 2017

Transformator dalam Bidang Pembangkitan – Part I


 
Foreword
Transformator atau sering disebut sebagai trafo didefinisikan sebagai mesin elektrik statis, yang berfungsi mentransfer energi listrik dari satu sisi (primer) ke sisi yang lain (sekunder) pada frekuensi tetap melalui perantara sirkuit magnetik. Penemuan listrik AC dan trafo telah merevolusi sistem ketenagalistrikan dengan sangat signifikan. Energi listrik dapat dibangkitkan di tempat yang jauh dari pusat beban, namun dengan rugi transmisi yang cukup rendah.

Penggunaan trafo telah tersebar luas dalam bidang:
-       Sistem daya
-       Instrumentasi / pengukuran
-       Elektronika

Dalam sistem daya, trafo berperan penting dalam proses transformasi level tegangan. Baik itu dalam pembangkitan, transmisi maupun distribusi. Dikarenakan mayoritas dalam sistem daya menggunakan sistem kelistrikan 3 phasa, maka bahasan kali ini hanya akan melingkupi trafo daya 3 phasa.

Reminder:
Trafo 3 phasa pada dasarnya terdiri dari 3 buah belitan 1 phasa, dikoneksikn menjdi sistem 3 phase dengan hubungan star atau delta sebagimana ditunjukkan dalam gambar 1.
Gambar 1. Koneksi Trafo 3 Phase (Delta dan Star)



Pergeseran Sudut Phasa
Sebagaimana didefinisikan di awal, trafo mentransfer daya elektrik dari satu sisi ke sisi lain dengan frekuensi tetap. Level tegangan akan bergantung kepada jumlah lilitan di sisi primer dan sisi sekunder. Namun, dengan koneksi yang berbeda akan menghasilkan pergeseran sudut phasa antara sisi primer dan sekunder, seperti ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2. Pergeseran Sudut Phase (primer = hijau, sekunder = merah)

Pergeseran sudut phasa tentu saja tidak menimbulkan ‘masalah’ yang berarti pada instalasi sederhana. Namun, pada sistem interkoneksi seperti pada power plant, hal ini memerlukan perhatian dan pemilihan koneksi yang tepat.

Apa saja jenis trafo di power plant?  Bagaimana trafo-trafo tersebut dikoneksikan? Apa keuntungan sistem koneksi tersebut? Hal ini akan dibahas dalam chapter selanjutnya.

Paiton, 24 October 2017 20:29

References: