makalah oltc

32
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

Upload: hafizh-tri-januar

Post on 25-Dec-2015

261 views

Category:

Documents


81 download

DESCRIPTION

elektro

TRANSCRIPT

Page 1: MAKALAH OLTC

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

Page 2: MAKALAH OLTC

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

Page 3: MAKALAH OLTC

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

Page 4: MAKALAH OLTC

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

Page 5: MAKALAH OLTC

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?

Page 6: MAKALAH OLTC

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.

Page 7: MAKALAH OLTC

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.

Page 8: MAKALAH OLTC

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

Page 9: MAKALAH OLTC

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)

Page 10: MAKALAH OLTC

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)

Page 11: MAKALAH OLTC

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)

Page 12: MAKALAH OLTC

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)

Page 13: MAKALAH OLTC

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).

Page 14: MAKALAH OLTC

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.

Page 15: MAKALAH OLTC

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.

Page 16: MAKALAH OLTC

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

Page 17: MAKALAH OLTC

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)

Page 18: MAKALAH OLTC

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.

Page 19: MAKALAH OLTC

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)

Page 20: MAKALAH OLTC

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)

Page 21: MAKALAH OLTC

20

Gambar IV.8 Komponen detil untuk 1 set OLTC (sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen)

Page 22: MAKALAH OLTC

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)

Page 23: MAKALAH OLTC

22

Gambar IV.11 Panel kendali manual dari luar, dilengkapi dengan drive mechanism (pipa berwarna putih)

(sumber gambar: Maschinenfabriken Reinhausen)

Page 24: MAKALAH OLTC

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)

Page 25: MAKALAH OLTC

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)

Page 26: MAKALAH OLTC

25

Gambar IV.15 Keterangan posisi OLTC jenis in-tank pada nameplate transformator (sumber gambar: penulis)

Page 27: MAKALAH OLTC

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)

Page 28: MAKALAH OLTC

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

Page 29: MAKALAH OLTC

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

Page 30: MAKALAH OLTC

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)

Page 31: MAKALAH OLTC

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.

Page 32: MAKALAH OLTC

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.