makalah oltc
DESCRIPTION
elektroTRANSCRIPT
ON-LOAD TAP CHANGER
Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Teknik Tegangan Tinggi
Dosen Pengampu: Dr. Hasbullah, MT.
Disusun Oleh:
Fajar Witama Wijaya 1100917
Gia M. Ramdhan 1106632
Hafizh Tri Januar 1101904
Retno Wibowo 1102930
Susi Susanti 1104217
PRODI S-1 TEKNIK ELEKTRO
DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
2014
1
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI .............................................................................................................................. 1
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................. 2
I. PENDAHULUAN .............................................................................................................. 4
A. LATAR BELAKANG ...................................................................................................... 4
B. RUMUSAN MASALAH .................................................................................................. 4
C. TUJUAN PENELITIAN ................................................................................................... 5
D. MANFAAT PENELITIAN............................................................................................... 5
II. KAJIAN PUSTAKA ....................................................................................................... 6
A. ON-LOAD TAP CHANGER............................................................................................ 6
B. CARA KERJA ON-LOAD TAP CHANGER .................................................................. 9
C. REAKSI OLTC TERHADAP SISTEM TENAGA LISTRIK ........................................ 12
D. SISTEM KENDALI ON-LOAD TAP CHANGER........................................................ 12
III. METODE PENELITIAN.............................................................................................. 14
IV. TEMUAN DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 15
A. KLASIFIKASI OLTC..................................................................................................... 15
C. KOMPONEN OLTC DI GI BANDUNG UTARA......................................................... 18
D. NAMEPLATE TRANSFORMATOR DAN OLTC ....................................................... 24
E. MAINTENANCE OLTC ................................................................................................ 27
F. SISTEM KENDALI OLTC ............................................................................................. 27
V. SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN REKOMENDASI ................................................... 30
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 31
2
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 menunjukan (a) off-load tap changer; dan (b) on-load tap changer (sumber
gambar: Maschinenfabriken Reinhausen).................................................................................. 6
Gambar II.2 Jenis-jenis OLTC (sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen) .................. 7
Gambar II.3 Komponen dasar OLTC (sumber gambar: en.wikipedia.org) ............................... 8
Gambar II.4 Mekanisme pengubahan tap pada off-load tap changer (sumber gambar:
Maschinenfabriken Reinhausen) ................................................................................................ 9
Gambar II.5 Mekanisme pengubahan tap pada on-load tap changer (sumber gambar:
Maschinenfabriken Reinhausen) .............................................................................................. 10
Gambar II.6 Tahapan-tahapan ketika OLTC memindahkan tap (sumber gambar: Wikipedia)
.................................................................................................................................................. 11
Gambar IV.1 Rangkaian Single-Reversing Change over selector OLTC, pada nameplate trafo
(sumber gambar: penulis) ........................................................................................................ 16
Gambar IV.2 18 Step Voltage OLTC, dari nameplate trafo (sumber gambar: penulis) .......... 17
Gambar IV.3 (kiri) OLTC dengan letak terpisah/compartment; dan (kanan) OLTC dengan
letak di dalam tank trafo/in-tank (sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen) ............. 18
Gambar IV.4 Tap selector dengan sistem roller (sumber gambar: Maschinenfabriken
Reinhausen).............................................................................................................................. 18
Gambar IV.5 Diverter Switch dengan sistem kontak (sumber gambar: Maschinenfabriken
Reinhausen).............................................................................................................................. 19
Gambar IV.6 Vaccuum Interrupter, pengganti diverter switch sistem kontak dengan isolasi
vakum (sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen)...................................................... 19
Gambar IV.7 (kiri) 1 set diverter switch tipe vakum; (kanan) set diverter switch yang
dihubungkan dengan tap selector (sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen) ............ 19
Gambar IV.8 Komponen detil untuk 1 set OLTC (sumber gambar: Maschinenfabriken
Reinhausen).............................................................................................................................. 20
Gambar IV.9 Peralatan bantu: panel kendali/control panel manual OLTC (sumber gambar:
penulis) ..................................................................................................................................... 21
Gambar IV.10 Panel kendali manual jenis terbaru (sumber gambar: penulis) ....................... 21
Gambar IV.11 Panel kendali manual dari luar, dilengkapi dengan drive mechanism (pipa
berwarna putih) ........................................................................................................................ 22
Gambar IV.12 Peralatan bantu: voltage regulator OLTC (sumber gambar: penulis) .............. 23
3
Gambar IV.13 Ruang kendali GI Bandung Utara, tempat voltage regulator OLTC berada
(sumber gambar: penulis) ........................................................................................................ 23
Gambar IV.14 Keterangan rangkaian OLTC pada nameplate trafo (sumber gambar: penulis)
.................................................................................................................................................. 24
Gambar IV.15 Keterangan posisi OLTC jenis in-tank pada nameplate transformator (sumber
gambar: penulis)....................................................................................................................... 25
Gambar IV.16 Keterangan Step Voltage dan merk OLTC terdapat pada nameplate
transformator (sumber gambar: penulis) .................................................................................. 26
Gambar IV.17 Keterangan tipe, nomor seri, tegangan dan arus step, resistansi transition
impedance, tegangan, frekuensi, dan daya nominal, serta standar yang dipakai OLTC (sumber
gambar: penulis)....................................................................................................................... 26
Gambar IV.18 Keterangan tentang maintenance OLTC pada panel kendali (sumber gambar:
penulis) ..................................................................................................................................... 27
Gambar IV.19 Sistem kendali manual OLTC (sumber gambar: penulis) ............................... 28
Gambar IV.20 SAS yang sedang menunjukkan single-line diagram GI Bandung Utara secara
keseluruhan. (sumber gambar: penulis) ................................................................................... 29
Gambar IV.21 SAS yang menunjukan paramter-parameter yang terdapat pada sebuah
transformator. Terlihat ada keterangan tap OLTC berada di tap 15, bisa dikendalikan otomatis
maupun manual. (sumber gambar: penulis) ............................................................................ 29
4
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Sistem tenaga listrik memiliki karakteristik beban yang fluktuatif atau non-linier,
sehingga ketersediaan energi dari pembangkit atau gardu induk sebagai pusat beban harus
menyesuaikan dengan kebutuhan konsumen agar biaya bahan bakar pembangkit optimal dan
tidak terjadi gangguan terhadap keandalan sistem. Selain dari karakteristik beban yang
fluktuatif, saluran transmisi pada sistem tenaga listrik pun memiliki permasalahan yang perlu
diselesaikan yaitu memiliki impedansi yang tinggi. Nilai impedansi yang tinggi menyebabkan
daya semu yang mengalir dari pembangkit sampai ke gardu induk mengalami susut daya. Oleh
karena kedua hal tersebut, sistem tenaga listrik haruslah fleksibel dalam mengatur parameter-
parameternya dan dapat beradaptasi terhadap berbagai kondisi yang tidak ideal.
Tap changer adalah sebuah alat bantu untuk transformator daya agar dapat mengubah
rasio lilitan primer dengan sekundernya sehingga tegangan output/sekunder nya bisa naik atau
turun tanpa harus mengubah transformator daya. Alat ini dapat membantu transformator daya
agar dapat fleksibel terhadap berbagai kondisi yang tidak ideal seperti jatuh tegangan akibat
beban puncak. Namun tap changer konvensional memiliki masalah yaitu menyebabkan
transformator daya harus mati terlebih dahulu untuk beroperasi. Oleh karena itu diperlukan
suatu alat yang dapat mengubah tap lilitan transformator dalam keadaan berbeban tanpa harus
memutus suatu subsistem tenaga listrik yang meyebabkan keandalan sistem berkurang. Alat
tersebut harus memiliki mekanisme tertentu agar tidak memutus tenaga saat mengubah tap
lilitan transformator. Alat tersebut pun harus dapat dikendalikan jarak jauh dan otomatis,
dikarenakan karakteristik beban yang bersifat fluktuatif setiap waktunya. Apabila alat tersebut
harus dioperasikan secara manual setiap jamnya oleh operator, maka efektivitas dan efisiensi
kinerja operator tidak akan optimal.
B. RUMUSAN MASALAH
1. Apa alat yang dapat mengubah tap lilitan transformator dalam keadaan berbeban?
2. Bagaimana cara kerja alat tersebut?
3. Bagaimana alat tersebut bereaksi terhadap kondisi sistem tenaga listrik yang tidak
ideal?
4. Bagaimana sistem kendali alat tersebut agar dapat dikendalikan dari jarak jauh dan
otomatis?
5
C. TUJUAN PENELITIAN
1. Mengetahui alat yang dapat mengubah tap lilitan transformator dalam keadaan
berbeban.
2. Mengetahui cara kerja alat tersebut.
3. Mengetahui sistem kendali alat tersebut agar dapat dikendalikan dari jarak jauh dan
otomatis.
4. Mengetahui reaksi alat tersebut terhadap kondisi sistem tenaga listrik yang tidak ideal.
D. MANFAAT PENELITIAN
Dari segi keilmuan, makalah penelitian ini dapat menambah wawasan bagi penulis dan para
pembaca tentang fungsi, komponen, dan unjuk kerja On-load Tap Changer. Sehingga dapat
berkontribusi bagi para pembaca untuk meneliti lagi lebih mendalam baik itu sebagai penelitian
Tugas Akhir maupun penelitian-penelitian lain dalam ruang lingkup UPI khususnya, dan
seluruh universitas pada umumnya.
6
II. KAJIAN PUSTAKA
A. ON-LOAD TAP CHANGER
(a)
(b)
Gambar II.1 menunjukan (a) off-load tap changer; dan (b) on-load tap changer (sumber gambar: Maschinenfabriken
Reinhausen)
Tap changer adalah alat bantu bagi transformator daya untuk mengubah rasio lilitan
primer dengan lilitan sekunder sehingga didapat tegangan output/sekunder yang lebih tinggi
atau rendah tanpa harus mengubah transformator daya. Tap changer terdiri dari dua jenis
berdasarkan kondisi saat bekerjanya, yaitu: 1) off-load tap changer; dan 2) on-load tap changer.
Jenis yang pertama adalah tap-changer yang beroperasi dalam kondisi transformator daya tidak
berbeban atau deenergized, sehingga jenis ini disebut pula dengan deenergized tap changer.
Jenis yang kedua adalah tap changer yang beroperasi dalam kondisi transformator daya
berbeban atau energized. Jenis ini disebut pula dengan under-load tap changer.
Untuk sistem tenaga listrik yang andal, pemutusan beban hanya untuk mengubah tap
transformator sangat tidak diharapkan. Oleh karena itu tap changer yang seringkali digunakan
adalah on-load tap changer. On-load tap changer seringkali dipasang di sisi sekunder
transformator, yaitu sisi dimana beban terhubung. Sedangkan sisi primer transformator yang
jarang terjadi fluktuasi tegangan dari pembangkit, tidak dipasang on-load tap changer
melainkan menggunakan off-load tap changer. Tap di sisi primer jarang diubah, tiap kali ada
perubahan tap digunakan untuk jangka waktu yang lama.
7
Gambar II.2 Jenis-jenis OLTC (sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen)
On-load tap changer memiliki jenis-jenis yang lebih spesifik lagi yaitu: 1) linear; 2)
single reversing change-over selector; 3) double reversing change-over selector; 4) single
coarse change-over selector; dan 4) multiple coarse change-over selector. OLTC linear
memungkinkan lilitan trafo bertambah jumlahnya, sehingga jika dipasang di sisi primer
tegangan outputnya akan turun dan sebaliknya jika dipasang di sisi sekunder tegangan
outputnya akan naik. OLTC ini tidak memungkinkan untuk mengurangi jumlah lilitan. Berbeda
dengan OLTC single reversing change-over selector yang memungkinkan lilitan trafo
bertambah atau “berkurang” secara diferensial. OLTC ini bisa mengurangi jumlah lilitan trafo
dengan cara menghubungkan secara terbalik (diferensial) terhadap lilitan transformator daya
menggunakan arcing tap switch. OLTC jenis ini memungkinkan OLTC memiliki jumlah tap
yang lebih sedikit namun regulasi tegangan berjumlah dua kali lipat (+/-). Tegangan nominal
lilitan trafo berada di tap posisi tengah. Rugi-rugi tembaga yang terbesar terjadi ketika posisi
tap berada di posisi terendah. Namun OLTC jenis ini memiliki masalah ketika regulasi
tegangan berubah dari minus ke plus atau sebaliknya, karena belitan tap akan terputus dari
belitan utama saat terjadi change-over (perpindahan) pada arcing tap switch. Oleh karena itu
terdapat OLTC jenis double reversing change-over selector yang menghindari terputusnya
belitan tap dari belitan utama saat terjadi change over. Dalam Phase-Shifting Transformer,
perangkat change-over ini disebut advance-retard switch (ARS). OLTC jenis single coarse
change-over selector, change-over terjadi pada belitan utama sedangkan belitan tap berupa
OLTC linear yang bisa dipasang di kutub minus maupun plus. Rugi-rugi tembaga terendah
8
terjadi ketika posisi tap berada di posisi terendah, kebalikan dari OLTC jenis single reversing
change-over selector. OLTC jenis multiple coarse change-over selector memungkinkan
rentang regulasi tegangan yang berkali-kali lipat. Coarse change-over merupakan bagian dari
OLTC, bukan bagian dari transformator. Aplikasi dari keempat jenis OLTC ini bergantung
pada kebutuhan sistem dan kebutuhan operasional. Keempat jenis ini tidak hanya untuk
transformator daya pada umumnya saja, melainkan bisa pula untuk two-winding transformer,
autotransformer, dan phase-shifting transformer (PST).
Komponen-komponen OLTC tergantung dari jenis OLTC, karena masing-masing jenis
OLTC memiliki komponen yang berbeda. Namun secara prinsip kerja, OLTC terdiri dari 5 unit
komponen dasar: 1) tap selector; 2) diverter switch; 3) transition impedance; 4) insulation; 5)
tap winding. Tap selector adalah saklar untuk memilih tap yang akan dipakai, dan tidak
diharapkan terjadi busur api sehingga tap selector selalu bekerja dalam kondisi tak berbeban.
Diverter switch adalah saklar untuk menghindari terjadinya pemutusan beban. Saklar ini
didesain untuk bekerja di dalam kondisi berbeban sehingga terjadi busur api di setiap
operasinya. Transition impedance adalah komponen untuk meminimalisir terjadinya arus
sirkulasi. Transition impedance terdiri dari dua jenis
yaitu impedansi resistif dan impedansi reaktor.
Transition impedance membuang arus sirkulasi
menjadi panas atau medan magnet, dan hanya bekerja
di saat terjadi perpindahan tap. Insulation berfungsi
untuk memutuskan busur api pada OLTC. Karena
busur api hanya terjadi pada diverter switch, maka
insulation khusus hanya dipakai di diverter switch.
Insulation pada OLTC terdiri dari tiga jenis yaitu:
minyak trafo, gas SF6, dan vakum. Karena fenomena
busur api dianggap sering terjadi pada OLTC yang
menyebabkan insulation cepat aus, maka insulation
OLTC dipisah dari minyak trafo utama. Tap winding
adalah belitan pada OLTC yang berfungsi untuk
menambahkan atau mengurangi regulasi tegangan.
Untuk merubah regulasi tegangan dari minus ke plus,
cukup membalikkan polaritasnya. Komponen
tambahan lainnya adalah: 1) motor drive unit (MDU); Gambar II.3 Komponen dasar OLTC (sumber
gambar: en.wikipedia.org)
9
2) arcing tap switch; 3) advance-retard switch (ARS)/coarse change-over switch; dan 4) drive
mechanism. MDU digunakan untuk OLTC yang telah diotomatisasi, sehingga pergerakan
diverter switch tidak manual menggunakan engkol. Arcing tap switch adalah saklar untuk
mengubah polaritas belitan tap pada OLTC jenis single-reversing tap selector dan jenis single
coarse change-over selector. ARS adalah saklar change-over untuk menghindari terputusnya
belitan tap dari belitan utama ketika berpindah polaritas pada OLTC jenis double reversing
change-over tap selector. Drive mechanism adalah seperangkat transmisi mekanik untuk
menggerakan tap selector secara otomatis ketika diverter switch mulai bekerja.
B. CARA KERJA ON-LOAD TAP CHANGER
Sebelum membahas mekanisme on-load tap changer, sebagai pengantar akan dibahas
mengenai mekanisme off-load tap changer. Mekanisme off-load tap changer sangat sederhana,
ditunjukkan pada Gambar 1.2. Perpindahan dari tap 1 ke tap 2 pada hakikatnya tidak
memutuskan beban apabila jaraknya dekat, karena terjadi busur api (arcing). Namun yang
menjadi masalah adalah busur api tersebut, yang bisa menyebabkan kontak-kontak menjadi aus
selain itu busur api menyebabkan arus sirkulasi antar tap. Arus sirkulasi terjadi dikarenakan
setiap tap memiliki tegangan yang berbeda, ambil contoh tap 1 dan tap 2 memiliki nilai
Gambar II.4 Mekanisme pengubahan tap pada off-load tap changer (sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen)
10
tegangan yang berbeda. Jika terjadi busur api diantara kedua tap tesebut, maka akan ada arus
yang bersirkulasi dari tap 1 ke tap 2 dan rugi-rugi tembaga pada kedua tap tersebut membesar.
Oleh karena itu, dibuatlah topologi baru untuk tap changer yang dapat beroperasi andal dalam
keadaan berbeban.
Mekanisme on-load tap changer secara sederhana ditunjukkan pada Gambar II.5
dimana kedua tap dihubungkan terhadap netral dari lilitan trafo ketika terjadi pemindahan dari
tap 1 ke tap 2, sehingga tidak terjadi pemutusan beban. OLTC selalu dipasang di ujung lilitan
transformator sebelum masuk ke terminal netral. Arus yang terbentuk saat perpindahan tap
adalah arus sirkulasi (Ic) dan arus saluran (I). Arus sirkulasi merupakan arus yang tidak
diharapkan terjadi, sehingga posisi transisi seperti Gambar II.5 hanya berlangsung sebentar.
Bahkan untuk OLTC jenis resistor, posisi transisi hanya berlangsung dalam ordo mili detik.
Tahapan-tahapan dalam memindahkan tap pada OLTC ditunjukkan pada Gambar II.6, terdiri
dari 6 tahap. Gambar ke-1 adalah kondisi awal, dimana diverter switch berada di posisi A dan
tap selector di nomor 2. Tahap yang pertama adalah tap selector nomor 3 (tap tujuan) di-closed
oleh drive mechanism, agar tidak terjadi busur api pada tap selector. Kemudian diverter switch
mulai bergerak ke arah posisi B, di tahap ke-2 terlihat bahwa arus dari fasa ke netral tidak lagi
melewati diverter switch melainkan melewati impedansi transisi A. Tahap ke-3 diverter switch
berada di tengah-tengah antara posisi A dan B. Pada tahap ini, terdapat dua arus yang mengalir:
1) arus sirkulasi yang mengalir
dari tap 2 ke tap 3 melewati
impedansi A dan B (arus sirkulasi
yang mengalir dibatasi oleh
impedansi); dan 2) arus fasa yang
mengalir dari line terminal ke
netral. Tahap ke-4 diverter switch
melanjutkan gerak ke arah B,
memutuskan rangkaian dari
impedansi A sehingga arus
sirkulasi pun terputus. Pada saat
ini arus sudah mengalir ke tap 3
melewati impedansi B. Tahap ke-
5 diverter switch telah
menyelesaikan geraknya dan Gambar II.5 Mekanisme pengubahan tap pada on-load tap changer (sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen)
11
berhenti di titik B. Pada saat ini, arus tidak mengalir lewat impedansi B karena diverter switch
membuat rangkaian “diparalel dengan short circuit”. Di setiap pergerakan diverter switch,
terjadi busur api antara kontak A dan B terhadap diverter switch. Drive mechanism dari tap
selector bekerja secara serial dengan gerakan diverter switch. Dalam arti lain tap selector selalu
bekerja sebelum/setelah diverter switch bekerja, tap selector tidak bekerja tersendiri melainkan
menjadi bagian dari pergerakan diverter switch sebelum/setelah operasi.
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
Gambar II.6 Tahapan-tahapan ketika OLTC memindahkan tap (sumber gambar: Wikipedia)
12
C. REAKSI OLTC TERHADAP SISTEM TENAGA LISTRIK
OLTC biasanya dilengkapi dengan voltage regulator yang mengawasi parameter
tegangan dari sisi sekunder transformator. Voltage regulator pula yang menjadi pengambil
keputusan apakah tap perlu diubah atau tidak. Apabila sisi sekunder transformator mengalami
penurunan tegangan, tap OLTC tidak langsung berubah karena bisa jadi penurunan tegangan
tersebut hanya bersifat sementara. Jika penurunan tegangannya berlangsung cukup lama, maka
voltage regulator akan mengambil keputusan untuk mengubah posisi tap. Durasi pengambilan
keputusan secara default adalah selama 10 detik, dalam artian jika selama 10 detik tegangan
sisi sekunder transformator tetap berada di bawah tegangan nominalnya, maka voltage
regulator akan mengambil keputusan untuk mengubah posisi tap. Hal yang sama terjadi apabila
nilai tegangan sisi sekunder transformator berada di atas nilai nominalnya.
OLTC memiliki keterbatasan dalam menaikkan dan menurunkan tegangan sisi
sekunder transformator. Pada umumnya OLTC dibatasi sekitar +/- 10% dari tegangan
nominalnya. Untuk menaikkan dan menurunkan tegangan diluar batasan tersebut, harus dengan
kebijakan dari pusat pengatur beban untuk mengatur unit commitment dan load shedding
(pelepasan beban) pada sistem tenaga listrik. Atau dengan cara mengatur governor dari prime
mover di unit pembangkit dan mengatur automatic voltage regulator (AVR) pada generator di
unit pembangkit.
D. SISTEM KENDALI ON-LOAD TAP CHANGER
On-load tap changer dapat dikendalikan melalui tiga cara: 1) manual; 2) otomatis; dan 3)
SCADA. Kendali dengan cara manual biasanya memiliki sifat open-loop, tidak ada feedback.
Kendali manual dipakai apabila sistem kendali SCADA dan otomatis tidak berfungsi. Sistem
kendali manual menggunakan poros engkol untuk memutar drive mechanism, setiap kali ada
perubahan tap harus diganti secara manual oleh operator. Kendali otomatis memiliki sifat
closed-loop, ada feedback dari sistem tenaga listrik ke OLTC. Kendali ini sesuai dengan
kebutuhan sistem tenaga listrik yang fluktuatif setiap waktu, sehingga OLTC dapat bekerja
tanpa harus dipantau di setiap waktunya. Namun kekurangan sistem kendali ini, jika operator
ingin memantau tegangan atau mengendalikan tap, operator harus menghampiri panel voltage
regulator. Sistem ini tidak bisa ditinggal dari jarak jauh, untuk dipantau sesekali oleh operator
kondisi sistem dan OLTC nya. Oleh karena itu terdapat sistem kendali SCADA untuk OLTC.
Sistem kendali ini hanya berada di dalam ruang lingkup gardu induk. Sistem ini tidak hanya
untuk OLTC saja tetapi meliputi seluruh komponen di dalam gardu induk seperti relay-relay
transformator, PMT, dan PMS. Sistem ini disebut dengan Substation Automated System (SAS).
13
Sistem tersebut dapat memantau keadaan tegangan sistem tenaga listrik (terutama sisi sekunder
transformator) serta mengendalikan segala peralatan di dalam gardu induk dari jarak jauh. SAS
pun dapat membuat sistem bekerja secara otomatis maupun manual, dan tentu saja dari jarak
jauh. SAS merupakan sistem yang computerized sehingga pantauan dan kendali diatur oleh
komputer yang terdapat di ruang kendali gardu induk.
14
III. METODE PENELITIAN
Metode penelitian yang dilakukan oleh penulis terdiri dari dua metode, yaitu metode studi
literatur dari berbagai sumber cetak dan elektronik kemudian dilanjutkan dengan metode
observasi untuk mengklarifikasi semua informasi yang telah didapat saat studi literatur serta
mengumpulkan informasi-informasi tambahan di lapangan yang tidak terdapat di literatur-
literatur sebelumnya.
Dalam metode literatur, penulis mencari referensi dari buku-buku, situs internet yang
terpercaya, dan dari databook OLTC yang diberikan oleh supervisor GI Bandung Utara. Hasil
dari studi literatur tersebut penulis jelaskan di Bab II dan juga Bab IV sebagai informasi
pendukung.
Dalam metode observasi, penulis mengunjungi Gardu Induk Bandung Utara pada tanggal
8 Desember 2014 untuk melihat secara real bentuk OLTC di lapangan, melihat cara kerjanya,
mengetahui sistem kendalinya, serta informasi-informasi lain yang dibutuhkan. Hasil studi
observasi tersebut penulis jelaskan di Bab IV.
15
IV. TEMUAN DAN PEMBAHASAN
Penulis menemukan bahwa literatur yang membahas mengenai on-load tap changer sangat
sedikit dan terkadang kurang lengkap atau kurang jelas. Namun setelah melakukan observasi
lapangan ke Gardu Induk Bandung Utara, mengarahkan kami ke kata-kata kunci yang baru
sehingga mendapatkan literatur yang lebih banyak. Studi literatur telah dibahas di Bab II, dalam
bab ini penulis akan membahas temuan yang didapat saat observasi lapangan ke Gardu Induk
Bandung Utara.
A. KLASIFIKASI OLTC
Setelah melakukan observasi dan interview dengan supervisor GI Bandung Utara, penulis
mengetahui berbagai jenis OLTC yang diklasifikasikan tergantung dari apa yang ditinjaunya.
Jika ditinjau dari jenis isolasinya, OLTC terdiri dari 3 jenis:
1. Minyak
2. Gas SF6
3. Vakum
Untuk OLTC dengan isolasi minyak, jenis minyak OLTC sama dengan minyak trafo daya
tetapi minyaknya terpisah dari minyak trafo daya. Hal ini dikarenakan busur api yang terjadi
pada OLTC lebih sering terjadi dan menyebabkan isolasi minyak cepat aus. Oleh karena itu
agar maintenance isolasi minyak lebih efisien, minyak OLTC dipisah dengan minyak trafo
utama. Untuk OLTC dengan isolasi SF6 jarang terpakai di lapangan. Namun berdasarkan
pencarian literatur, OLTC dengan isolasi gas SF6 dibuat oleh negara Jepang. Isolasi jenis
vakum relatif mahal namun konstruksinya compact, lebih efektif kinerjanya, serta tidak
memerlukan maintenance. Sebagian OLTC yang dipakai di GI Bandung Utara memakai
minyak sebagai isolasinya.
Untuk OLTC jenis vakum, bagian diverter switchnya memiliki body yang lebih compact
karena space yang digunakan untuk isolasi vakum cukup sedikit. Selain itu, karena isolasi
vakum tidak ada istilah aus seperti isolasi minyak, sehingga isolasi vakum tidak memerlukan
maintenance sama sekali. Sebagian lagi OLTC di GI Bandung Utara memakai vakum sebagai
isolasinya.
Klasifikasi OLTC berdasarkan jenis transition impedance nya terdiri dari 2 jenis:
1. Resistor
2. Reactor
16
OLTC dengan impedansi resistor bekerja dengan interval waktu yang cepat, karena
membuang energi yang berasal dari arus sirkulasi menjadi panas. Panas tersebut tidak
diharapkan karena dapat menaikkan rugi-rugi tembaga serta merusak minyak isolasi.
Sedangkan OLTC dengan impedansi reaktor dapat bekerja secara kontinyu, karena energi yang
berasal dari arus sirkulasi disimpan menjadi medan magnet. Transition Impedance pada OLTC
di GI Bandung Utara menggunakan tipe resistor.
Klasifikasi OLTC berdasarkan jenis rangkaiannya, dibagi menjadi 5 jenis yaitu:
1. Linear
2. Single Reversing Change-Over Selector
3. Double Reversing Change-Over Selector
4. Single Coarse Change-Over Selector
5. Multiple Coarse Change-Over Selector
Gambar IV.1 Rangkaian Single-Reversing Change over selector OLTC, pada nameplate trafo (sumber gambar: penulis)
17
Kelima jenis tersebut telah dibahas pada tinjauan pustaka. Rangkaian OLTC yang dipakai
di GI Bandung Utara adalah jenis Single Reversing Change-Over Selector dengan 7 tap (14
step voltage). 8 step voltage untuk naik tegangan sebesar 15% dari tegangan nominal dan 8
step voltage untuk turun tegangan sebesar 15% dari tegangan nominal. OLTC dipasang pada
sisi primer karena arus yang mengalir lebih kecil dibanding sisi sekunder. Namun perpindahan
tap berdasarkan pengukuran tegangan di sisi sekunder.
Gambar IV.2 18 Step Voltage OLTC, dari nameplate trafo (sumber gambar: penulis)
Klasifikasi OLTC berdasarkan letaknya, dibagi menjadi dua jenis yaitu:
1. In-Tank (bergabung dengan tank transformator daya)
2. Compartment (dipisah dari tank transformator daya, memiliki tank tersendiri)
Karena OLTC di GI Bandung Utara menggunakan tipe In-Tank sehingga bentuk fisik
OLTC tidak terlihat, hanya panel voltage regulator dan panel kontrol manualnya saja yang
tampak dari luar transformator.
18
Gambar IV.3 (kiri) OLTC dengan letak terpisah/compartment; dan (kanan) OLTC dengan letak di dalam tank trafo/in-tank
(sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen)
Jika disimpulkan, maka OLTC di GI Bandung Utara rata-rata memakai jenis minyak dan
vakum sebagai isolasinya, jenis resistor transition impedance nya, jenis rangkaianyya Single
Reversing Change-Over Selector, jenis letaknya In-Tank.
C. KOMPONEN OLTC DI GI BANDUNG UTARA
Komponen OLTC bergantung pada jenis OLTC apa yang digunakan. Karena seluruh
OLTC di GI Bandung Utara memakai rangkaian single-reversing change-over selector, maka
komponen-komponennya terdiri dari: 1) tap selector; 2) tap winding; 3) diverter switch; 4)
insulation; 5) drive mechanism; 6) motor drive unit; dan 7) change-over selector. Komponen
bantu lainnya adalah 1) insulation tank; 2) voltage regulator; dan 3) control panel. Karena jenis
isolasi OLTC di GI Bandung Utara
ada yang memakai isolasi vakum,
maka ada komponen tambahan:
vaccuum interrupter, pengganti dari
diverter switch. Berikut adalah
gambar-gambar pendukung untuk
komponen OLTC, dari berbagai
sumber.
Gambar IV.4 Tap selector dengan sistem roller (sumber gambar:
Maschinenfabriken Reinhausen)
19
Gambar IV.5 Diverter Switch dengan sistem kontak (sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen)
Gambar IV.6 Vaccuum Interrupter, pengganti diverter switch sistem kontak dengan isolasi vakum (sumber gambar:
Maschinenfabriken Reinhausen)
Gambar IV.7 (kiri) 1 set diverter switch tipe vakum; (kanan) set diverter switch yang dihubungkan dengan tap selector
(sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen)
20
Gambar IV.8 Komponen detil untuk 1 set OLTC (sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen)
21
Gambar IV.9 Peralatan bantu: panel kendali/control panel manual OLTC (sumber gambar: penulis)
Gambar IV.10 Panel kendali manual jenis terbaru (sumber gambar: penulis)
22
Gambar IV.11 Panel kendali manual dari luar, dilengkapi dengan drive mechanism (pipa berwarna putih)
(sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen)
23
Gambar IV.12 Peralatan bantu: voltage regulator OLTC (sumber gambar: penulis)
Gambar IV.13 Ruang kendali GI Bandung Utara, tempat voltage regulator OLTC berada (sumber gambar: penulis)
24
D. NAMEPLATE TRANSFORMATOR DAN OLTC
Spesifikasi tentang OLTC berada di nameplate yang sama dengan trafo, namun adapula
nameplate OLTC yang berpisah sendiri, dengan informasi yang berbeda. Parameter dalam
spesifikasi OLTC yang ada di nameplate antara lain: 1) jenis rangkaian OLTC yang dipakai;
2) step voltage OLTC; 3) posisi OLTC pada transformator; dan 4) merk OLTC yang dipakai.
Sedangkan nameplate OLTC yang berpisah sendiri, terdapat pada panel kendali OLTC.
Nameplate tersebut memuat informasi: 1) tahun pembuatan; 2) tipe dan nomor seri OLTC; 3)
besar tegangan step (Ui); 4) besar arus step (Iu); 5) tegangan nominal untuk diverter switch dan
tap selector; 6) frekuensi nominal; 7) daya nominal; 8) resistansi transition impedance; dan 9)
keterangan standar IEC. Berikut adalah gambar-gambar pendukungnya:
Gambar IV.14 Keterangan rangkaian OLTC pada nameplate trafo (sumber gambar: penulis)
25
Gambar IV.15 Keterangan posisi OLTC jenis in-tank pada nameplate transformator (sumber gambar: penulis)
26
Gambar IV.16 Keterangan Step Voltage dan merk OLTC terdapat pada nameplate transformator (sumber gambar: penulis)
Gambar IV.17 Keterangan tipe, nomor seri, tegangan dan arus step, resistansi transition impedance, tegangan, frekuensi,
dan daya nominal, serta standar yang dipakai OLTC (sumber gambar: penulis)
27
E. MAINTENANCE OLTC
Lifetime dari OLTC ditentukan oleh ketahanan isolasi, kontak-kontak, dan lain sebagainya.
Keterangan lifetime OLTC dari pabriknya Maschinenfabriken Reinhausen (MR) ditentukan
oleh masa penggunaannya atau telah berapa kali beroperasi. Pada panel kendali terdapat
counter yang menghitung telah berapa kali OLTC beroperasi. Berikut adalah gambar
keterangan tentang maintenance OLTC yang terdapat pada panel kendali:
Gambar IV.18 Keterangan tentang maintenance OLTC pada panel kendali (sumber gambar: penulis)
Telah dijelaskan pula pada bab II bahwa isolasi OLTC dipisah dari isolasi transformator.
Sehingga ketika maintenance isolasi OLTC dilakukan, penggantian minyak isolasi tidak
keseluruhan transformator.
F. SISTEM KENDALI OLTC
Pada bab II telah dijelaskan bahwa sistem kendali OLTC terdapat tiga cara: 1) manual; 2)
otomatis; 3) SCADA. Kali ini penulis akan menjelaskan lebih detail tentang ketiganya,
berdasarkan apa yang penulis pelajari saat observasi di GI Bandung Utara.
Sistem kendali manual menggunakan engkol untuk memutar drive mechanism OLTC.
Sistem kendali ini dipakai hanya ketika sistem kendali SCADA atau otomatis tidak berfungsi.
Dalam keadaan normalnya (yaitu saat menggunakan sistem kendali otomatis), drive
mechanism dikendalikan oleh motor drive unit. Di GI Bandung Utara, untuk memindahkan tap
dari satu titik ke titik yang lain membutuhkan memutar engkol sebanyak 33 kali. Setiap satu
siklus putaran engkol, ditandai oleh bergeraknya meteran engkol (meteran yang berdiamater
kecil pada Gambar IV.19). Jika sudah 33 kali, meteran tersebut akan menunjuk ke atas yaitu
titik awal. Kemudian tap-meter (meteran yang berdiameter besar pada Gambar IV.19) pun
bergerak 1 langkah, baik itu naik atau turun tergantung arah putaran engkol. Di samping itu,
counter analog akan bertambah 1 digit untuk mengukur lifetime OLTC yang menandakan
28
bahwa OLTC telah beroperasi satu kali. Berikut adalah gambar pendukung untuk sistem
kendali manual OLTC yang terdapat pada panel kendali:
Gambar IV.19 Sistem kendali manual OLTC (sumber gambar: penulis)
Sistem kendali otomatis menggunakan voltage regulator sebagai pengaturnya. Voltage
regulator didesain sedemikian rupa sehingga OLTC dapat secara otomatis bereaksi terhadap
setiap perubahan yang terjadi pada sisi sekunder transformator. Cara kerja voltage regulator
sendiri adalah sebagai berikut: 1) feedback tegangan sisi sekunder transformator dari sensor
tegangan diberikan ke voltage regulator untuk dibandingkan; 2) jika terjadi perbedaan nilai
tegangan yang diukur terhadap nilai tegangan setting, voltage regulator tidak langsung
“memerintahkan” OLTC berpindah tap karena bisa jadi perubahan tegangan tersebut hanya
bersifat sementara; 3) jika perubahan tegangan tersebut bertahan selama kurang lebih 10 detik
(bisa di setting), maka voltage regulator akan “memerintahkan” OLTC untuk berpindah tap; 4)
voltage regulator memberikan sinyal ke motor drive unit (MDU) untuk membuat drive
mechanism bekerja; 5) drive mechanism menggerakan diverter switch, tap selector, dan
change-over selector (bila diperlukan) untuk mengubah tap sesuai dengan yang
“diperintahkan” voltage regulator; 6) setelah pengubahan tap selesai, drive mechanism akan
29
memberikan feedback ke voltage regulator bahwa pengubahan tap telah selesai. Gambar
pendukung untuk voltage regulator telah diperlihatkan pada Gambar IV.12.
Sistem kendali SCADA untuk OLTC berarti dapat mengendalikan OLTC dari jarak jauh
dan computerized. Keunggulan sistem ini adalah kemudahan untuk mengawasi (supervisory)
dan mengendalikan (control) OLTC, dibandingkan sistem kendali otomatis yang belum
computerized. Sistem kendali SCADA tidak hanya untuk OLTC saja, melainkan untuk seluruh
komponen-komponen GI seperti PMS, PMT, dan relay proteksi. Sistem kendali ini disebut
dengan Substation Automated System (SAS). SAS merupakan SCADA lokal, yang hanya untuk
mengawasi dan mengendalikan peralatan di ruang lingkup Gardu Induk saja. Berikut adalah
gambar pendukung untuk SAS yang digunakan di GI Bandung Utara:
Gambar IV.20 SAS yang sedang menunjukkan single-line diagram GI Bandung Utara secara keseluruhan. (sumber gambar:
penulis)
Gambar IV.21 SAS yang menunjukan paramter-parameter yang terdapat pada sebuah transformator. Terlihat ada keterangan tap OLTC berada di tap 15, bisa dikendalikan otomatis maupun manual. (sumber gambar: penulis)
30
V. SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN REKOMENDASI
Simpulan dari makalah ini adalah On-load Tap Changer merupakan alat pengubah tap yang
digunakan oleh seluruh transformator daya di GI Bandung Utara. On-load Tap Changer
memiliki banyak jenis rangkaian, jenis isolasi, jenis impedansi, dan jenis letaknya. Pemilihan
jenis On-load Tap Changer disesuaikan dengan kebutuhan serta spesifikasi transformator daya.
On-load Tap Changer dilengkapi dengan berbagai cara untuk mengendalikan tapnya mulai dari
manual, otomatis, dan jarak jauh (SCADA). Sehingga keandalan untuk mengendalikan On-
load Tap Changer menjadi tinggi.
Implikasi dari makalah ini adalah penulis dan pembaca menjadi mengetahui lebih dalam
tentang fungsi serta unjuk kerja OLTC, sehingga dari sisi keilmuan dapat menambah wawasan
penulis dan pembaca makalah ini. Makalah ini membuka pandangan para pembaca tentang
peluang penelitian tentang On-load tap changer, karena penulis sendiri merasa bahwa studi
literatur tentang OLTC yang ada di buku-buku listrik tenaga saat ini masih terbilang sedikit.
Dengan dihadirkannya penjelasan databook OLTC serta studi observasi lapangan tentang
OLTC, diharapkan para pembaca dapat meneliti lagi lebih mendalam tentang OLTC baik itu
sebagai penelitian Tugas Akhir maupun penelitian-penelitian lain dalam ruang lingkup UPI
khususnya, dan seluruh universitas pada umumnya.
Rekomendasi penulis untuk para pembaca yang hendak meneliti lebih mendalam tentang
OLTC adalah dalam penelitian lebih baik dihadirkan pula metode empirik/eksperimen
sehingga parameter yang diteliti lebih kuat validitasnya dibandingkan hanya berdasarkan
literatur atau observasi lapangan.
31
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar, A. & kuwahara, S., 2004. Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik Jilid III. 1st
ed. Jakarta: PT Pradnya Paramita.
Dohnal, D., n.d. On-Load Tap-Changers for Power Transformers. MR Knowledge Base.
Maschinenfabriken Reinhausen, 2004. On-load tap-changer VACUTAP VV Technical Data
TD 203/02. In: Technical Data of MR MA9 Transformator. Regensburg: Maschinenfabriken
Reinhausen.
Maschinenfabriken Reinhausen, n.d. On-Load Tap Changers Type M & MS. 1st ed.
Regensburg: Maschinenfabriken Reinhausen.
Wikipedia, 2014. Tap Changer, s.l.: Wikipedia.