Harmoni tinggi? Transformer Anda mungkin terlalu panas dan cepat menua.

Laporan ini didasarkan pada analisis data pemantauan kualitas daya satu hari dari sistem distribusi perusahaan Anda. Data menunjukkan bahwa terdapat distorsi harmonik arus tiga fasa yang signifikan dalam sistem (dengan total distorsi harmonik arus, THDi, yang tinggi). Sesuai dengan standar internasional (IEC/IEEE), arus harmonik pada tingkat ini telah menimbulkan risiko substansial terhadap operasi yang aman, andal, dan ekonomis dari transformator pasokan daya, yang terutama ditunjukkan dalam peningkatan panas tambahan, penurunan umur layanan, dan bahkan kerusakan transformator.

1. Gambaran Umum Data Uji

• Parameter yang Dipantau: Total Distorsi Harmonik Arus Tiga Fasa (A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3)

• Durasi Pemantauan: 4:00 p.m. pada 8 September 2025 hingga 8:00 a.m. pada 9 September 2025 (Waktu Rwanda)

Sumber Data: FLUKE 1732 Power Logger

• Selama periode pemantauan, total distorsi harmonik arus tiga fasa (THDi) tetap berada pada tingkat yang tinggi (misalnya, secara konsisten sekitar 60%).

• Tingkat harmonik ini jauh melebihi rentang praktik baik yang direkomendasikan (THDi < 5%) dan rentang umum yang diizinkan (THDi < 8%) untuk sistem distribusi seperti yang ditentukan dalam standar internasional seperti IEEE 519-2014 dan IEC 61000-2-2.

2. Mekanisme Dampak Arus Harmonik pada Transformator (Analisis Masalah)

Transformator dirancang berdasarkan arus sinusoidal murni 50Hz. Arus harmonik (terutama harmonik ke-3, ke-5, dan ke-7) menyebabkan dua masalah inti:

• Kehilangan Eddy Kali Dua: Kehilangan eddy pada gulungan transformator berbanding lurus dengan kuadrat frekuensi arus. Arus harmonik frekuensi tinggi menyebabkan peningkatan tajam kehilangan eddy, jauh melebihi nilai desain berdasarkan arus fundamental.

• Pembuatan Panas Tambahan dan Stres Termal: Kehilangan tambahan tersebut dikonversi menjadi panas, menghasilkan kenaikan suhu abnormal pada gulungan dan inti besi transformator.

3. Penilaian Risiko Berdasarkan Standar Internasional

Sesuai dengan ketentuan IEC 60076-1 dan IEEE Std C57.110 mengenai operasi transformator di bawah arus non-sinusoidal, risiko utama yang ditimbulkan oleh tingkat harmonik arus saat ini terhadap transformator Anda termasuk:

• Risiko 1: Penuaan Insulasi yang Dipercepat dan Penurunan Umur Layanan yang ParahUmur layanan transformator ditentukan langsung oleh suhu operasinya. Aturan praktis menunjukkan bahwa untuk setiap kenaikan suhu gulungan 6-10°C yang berkelanjutan, laju penuaan insulasi akan berlipat ganda, dan umur layanan yang diharapkan dari transformator akan berkurang setengahnya. Overheating jangka panjang akan membuat insulasi transformator menjadi rapuh, akhirnya menyebabkan kegagalan.

• Risiko 2: Kapasitas Muatan Aktual yang Berkurang (Perlu Reduksi Kapasitas)Untuk menghindari overheating, transformator tidak dapat beroperasi pada kapasitas nominalnya di bawah tingkat harmonik arus saat ini. Menurut metode perhitungan dalam IEEE Std C57.110, transformator harus direduksi kapasitasnya (misalnya, ketika THDi adalah 12%, faktor reduksi mungkin perlu 0,92 atau lebih rendah). Ini berarti bahwa transformator dengan kapasitas nominal 1000kVA mungkin memiliki kapasitas muatan aktual yang aman kurang dari 920kVA, membatasi potensi ekspansi kapasitas sistem.

• Risiko 3: Kekuatan Medan Transformator yang MeningkatBerdasarkan rumus gaya elektromotif Et = 4,44 ⋅f⋅Φm (di mana f adalah frekuensi), harmonik menghasilkan fluks magnetik frekuensi tinggi, yang menginduksi arus eddy yang signifikan pada konduktor gulungan, menyebabkan titik panas lokal dan overheating. Frekuensi over-harmonik bertindak sebagai "pengali" — meskipun amplitudo fluks magnetik harmonik Φmh kecil, karakteristik frekuensi tingginya akan mengamplifikasi gaya elektromotif putaran-ke-putaran h kali. Gaya elektromotif yang diperbesar ini diterapkan pada isolasi gulungan, terutama beberapa putaran pertama, menyebabkan overvoltage lokal dan sangat meningkatkan risiko kegagalan isolasi.