Apa yang Dimaksud dengan Gangguan pada Trafo?

Apa yang Dimaksud dengan Kegagalan pada Trafo?

Definisi Kegagalan pada Trafo

Kegagalan pada trafo merujuk pada masalah seperti kerusakan isolasi dan kegagalan inti yang dapat terjadi di dalam atau di luar trafo.

Kegagalan Eksternal pada Trafo Daya

Korsleting Eksternal pada Trafo Daya

Korsleting dapat terjadi pada dua atau tiga fase sistem tenaga listrik. Arus korsleting biasanya tinggi, tergantung pada tegangan korsleting dan impedansi sirkuit hingga titik korsleting. Arus korsleting tinggi ini meningkatkan kerugian tembaga, menyebabkan pemanasan internal di trafo. Ini juga menciptakan tekanan mekanis yang parah, terutama selama siklus pertama arus korsleting.

Gangguan Tegangan Tinggi pada Trafo Daya

Gangguan tegangan tinggi pada trafo daya ada dua jenis,

• Tegangan Lonjakan Sementara

• Overvoltage Frekuensi Operasional

Tegangan Lonjakan Sementara

Tegangan lonjakan tinggi dan frekuensi tinggi mungkin muncul dalam sistem tenaga listrik karena salah satu penyebab berikut,

• Grounding busur jika titik netral dipisahkan.

• Operasi switching peralatan listrik yang berbeda.

• Impuls petir atmosfer.

Apapun penyebab tegangan lonjakan, pada akhirnya merupakan gelombang bergerak dengan bentuk gelombang tinggi dan curam serta memiliki frekuensi tinggi. Gelombang ini bergerak dalam jaringan sistem tenaga listrik, ketika mencapai trafo daya, menyebabkan kerusakan isolasi antara putaran yang berdekatan dengan terminal garis, yang dapat menciptakan korsleting antar putaran.

Overvoltage Frekuensi Operasional

Selalu ada kemungkinan overvoltage sistem karena pemutusan beban besar secara tiba-tiba. Meskipun amplitudo tegangan ini lebih tinggi dari level normalnya, tetapi frekuensinya sama seperti kondisi normal. Overvoltage dalam sistem menyebabkan peningkatan stres pada isolasi trafo. Seperti yang kita ketahui, tegangan, peningkatan tegangan menyebabkan peningkatan proporsional pada fluks kerja.

Hal ini menyebabkan, peningkatan kerugian besi dan peningkatan arus magnetisasi yang proporsional. Fluks yang meningkat dialihkan dari inti trafo ke bagian struktur baja lainnya. Baut inti yang biasanya mengalir sedikit fluks, mungkin terkena komponen fluks yang dialihkan dari daerah inti yang jenuh. Dalam kondisi seperti itu, baut tersebut mungkin dipanaskan dengan cepat dan merusak isolasi mereka sendiri serta isolasi gulungan.

Efek Frekuensi Rendah pada Trafo Daya

Dari persamaan ini jelas bahwa jika frekuensi menurun dalam sistem, fluks di inti akan meningkat, efeknya lebih kurang sama dengan overvoltage.

Kegagalan Internal pada Trafo Daya

Prinsip kegagalan yang terjadi di dalam trafo daya dikategorikan sebagai,

• Kerusakan isolasi antara gulungan dan tanah

• Kerusakan isolasi antara fase yang berbeda

• Kerusakan isolasi antara putaran yang berdekatan, yaitu inter-turn fault

• Kegagalan inti trafo

Kegagalan Tanah Internal pada Trafo Daya

Kegagalan Tanah Internal pada Gulungan Berhubungan Bintang dengan Titik Netral Di-ground Melalui Impedansi

Pada gulungan berhubungan bintang dengan titik netral di-ground melalui impedansi, arus korsleting tergantung pada impedansi grounding dan jarak dari titik korsleting ke titik netral. Tegangan di titik korsleting lebih tinggi jika lebih jauh dari titik netral, menyebabkan arus korsleting yang lebih tinggi. Arus korsleting juga tergantung pada reaktansi bocor dari bagian gulungan antara titik korsleting dan titik netral, tetapi biasanya rendah dibandingkan dengan impedansi grounding.

Kegagalan Tanah Internal pada Gulungan Berhubungan Bintang dengan Titik Netral Solidly Grounded

Dalam kasus ini, impedansi grounding idealnya nol. Arus korsleting tergantung pada reaktansi bocor dari bagian gulungan yang melintasi titik korsleting dan titik netral trafo. Arus korsleting juga tergantung pada jarak antara titik netral dan titik korsleting di trafo.

Seperti yang disebutkan pada kasus sebelumnya, tegangan antara kedua titik ini tergantung pada jumlah putaran gulungan yang melintasi titik korsleting dan titik netral. Jadi, pada gulungan berhubungan bintang dengan titik netral solidly grounded, arus korsleting tergantung pada dua faktor utama, pertama reaktansi bocor dari bagian gulungan yang melintasi titik korsleting dan titik netral, dan kedua jarak antara titik korsleting dan titik netral. 

Namun, reaktansi bocor dari gulungan bervariasi dengan cara yang kompleks tergantung pada posisi korsleting di gulungan. Dapat dilihat bahwa reaktansi menurun sangat cepat untuk titik korsleting yang mendekati titik netral, sehingga arus korsleting tertinggi untuk korsleting dekat ujung netral. Pada titik ini, tegangan yang tersedia untuk arus korsleting rendah dan pada saat yang sama reaktansi yang menentang arus korsleting juga rendah, sehingga nilai arus korsleting cukup tinggi. 

Kembali pada titik korsleting yang jauh dari titik netral, tegangan yang tersedia untuk arus korsleting tinggi, tetapi pada saat yang sama reaktansi yang ditawarkan oleh bagian gulungan antara titik korsleting dan titik netral tinggi. Dapat diperhatikan bahwa arus korsleting tetap pada tingkat yang sangat tinggi sepanjang gulungan. Dengan kata lain, arus korsleting mempertahankan magnitudo yang sangat tinggi tidak peduli posisi korsleting pada gulungan.

Kegagalan Antar Fase Internal pada Trafo Daya

Kegagalan antar fase di trafo sangat jarang. Jika terjadi, hal ini akan menghasilkan arus yang signifikan untuk mengoperasikan relai overcurrent instan pada sisi primer serta relai diferensial.

Kegagalan Inter-Turn pada Trafo Daya

Trafo daya yang terhubung dengan sistem transmisi tegangan ekstra tinggi, sangat mungkin terkena tegangan impuls dengan magnitudo tinggi, front curam, dan frekuensi tinggi karena lonjakan petir pada saluran transmisi. Tegangan antar putaran menjadi sangat besar, sehingga tidak dapat menahan stres dan menyebabkan kegagalan isolasi antar putaran di beberapa titik. Selain itu, gulungan LV juga terkena stres karena tegangan impuls yang ditransfer. Sejumlah besar kegagalan trafo daya berasal dari kegagalan antar putaran. Kegagalan inter-turn juga dapat terjadi karena gaya mekanis antar putaran yang berasal dari korsleting eksternal.

Kegagalan Inti pada Trafo Daya

Jika bagian dari laminasi inti rusak atau dihubungkan oleh bahan konduktif, hal ini dapat menyebabkan arus eddy dan pemanasan lokal. Hal ini juga dapat terjadi jika isolasi baut yang digunakan untuk mengencangkan laminasi inti gagal. Kegagalan ini menyebabkan pemanasan lokal yang parah tetapi tidak secara signifikan mempengaruhi arus masuk dan keluar trafo, sehingga sulit dideteksi dengan skema perlindungan listrik standar. Pemanasan berlebihan dapat merusak minyak trafo, melepaskan gas yang mengumpul di relai Buchholz dan memicu alarm.