Prosedur Pengujian Transformator Sesuai dengan Standar IEEE C57 dan GB 1094

1. Dasar-dasar Pengujian Transformator

1.1 Gambaran Umum
Transformator adalah salah satu peralatan yang paling kritis untuk transmisi tenaga listrik. Kualitas dan keandalannya secara langsung mempengaruhi pengiriman listrik yang aman dan dapat diandalkan. Kerusakan pada transformator pembangkit atau transformator substasiun utama dapat mengganggu transmisi tenaga, dan memperbaiki atau mengangkut unit-unit besar tersebut sering membutuhkan waktu beberapa bulan.

Selama periode downtime ini, pasokan listrik terganggu, berdampak negatif pada produksi industri dan pertanian serta konsumsi listrik rumah tangga—menyebabkan kerugian ekonomi yang signifikan.

Seiring dengan meningkatnya persyaratan untuk operasi transformator yang aman dan andal, teknologi pengujian transformator telah berkembang pesat dalam dua dekade terakhir. Perkembangan penting termasuk:

• Pengujian arus pendek pada transformator besar pada tegangan nominal,

• Teknik pengukuran dan lokalisasi peluruhan parsial,

• Penerapan fungsi transfer untuk deteksi kerusakan impuls,

• Penggunaan teknologi digital untuk pengukuran kerugian,

• Pengenalan metode intensitas suara dalam pengukuran kebisingan,

• Analisis spektral untuk diagnosis deformasi gulungan, dan

• Penggunaan semakin luas analisis gas terlarut (DGA) dalam minyak transformator.

1.2 Standar Pengujian Transformator
Untuk memastikan transformator memenuhi standar yang diperlukan untuk kualitas dan keandalan transmisi tenaga, standar nasional telah ditetapkan untuk transformator dan prosedur pengujian mereka:

• GB 1094.1–1996: Transformator Tenaga – Bagian 1: Umum

• GB 1094.2–1996: Transformator Tenaga – Bagian 2: Peningkatan Suhu

• GB 1094.3–1985: Transformator Tenaga – Bagian 3: Tingkat Isolasi, Uji Dielektrik, dan Jarak Bebas Udara Eksternal

• GB 1094.5–1985: Transformator Tenaga – Bagian 5: Kemampuan Menahan Arus Pendek

• GB 6450–1986: Transformator Tenaga Jenis Kering

1.3 Item Pengujian Transformator

1.3.1 Pengujian Rutin

• Pengukuran resistansi gulungan

• Pengukuran rasio tegangan dan pengukuran kerugian beban

• Pengukuran impedansi arus pendek dan kerugian beban

• Pengukuran arus kosong dan kerugian kosong

• Pengukuran resistansi isolasi antara gulungan dan tanah

• Pengujian dielektrik rutin — lihat Tabel 1-3 untuk item pengujian isolasi rutin pabrik

• Pengujian pemilih tap beban

1.3.2 Pengujian Tipe

• Pengujian kenaikan suhu.

• Pengujian tipe isolasi (lihat Tabel 1).

1.3.3 Uji Khusus

• Pengukuran impedansi urutan nol untuk transformator tiga fasa.

• Uji ketahanan terhadap arus pendek.

• Pengukuran tingkat kebisingan.

• Pengukuran komponen harmonik dalam arus beban kosong.

2. Pengukuran Rasio Tegangan dan Verifikasi Penunjukan Grup Koneksi

2.1 Tinjauan Umum
Pengukuran rasio tegangan adalah uji rutin untuk transformator. Uji ini dilakukan tidak hanya di pabrik selama proses manufaktur tetapi juga di lapangan sebelum transformator dikomisikan ke layanan.

2.1.1 Tujuan Pengukuran Rasio Tegangan

• Untuk memastikan bahwa rasio tegangan pada semua posisi tap berada dalam toleransi yang diperbolehkan sesuai standar atau persyaratan teknis kontrak.

• Untuk memverifikasi bahwa kumparan atau bagian kumparan yang dihubungkan paralel (misalnya, bagian yang ditap) memiliki jumlah putaran yang sama.

• Untuk mengonfirmasi bahwa lead tap dan koneksi ke pemilih tap telah dipasang dengan benar.

Rasio tegangan adalah parameter kinerja kritis dari sebuah transformator. Karena uji ini menggunakan tegangan rendah dan sederhana untuk dilakukan, uji ini dilakukan beberapa kali selama manufaktur untuk memastikan kesesuaian dengan spesifikasi desain.

3. Pengukuran Hambatan Arus Searah (DC) Kumparan

3.1 Tujuan dan Persyaratan
Berdasarkan GB 1094.1–1996 “Transformator Daya – Bagian 1: Umum,” pengukuran hambatan DC diklasifikasikan sebagai uji rutin. Oleh karena itu, setiap transformator harus menjalani uji ini baik selama maupun setelah manufaktur.

Tujuan utama dari pengukuran hambatan DC adalah untuk memeriksa aspek-aspek berikut:

• Kualitas penyambungan atau koneksi mekanis antara konduktor kumparan—memeriksa sambungan yang buruk;

• Integritas koneksi antara lead dan bushing, serta antara lead dan pemilih tap;

• Keandalan las atau sambungan mekanis antara kabel lead;

• Apakah dimensi dan resistivitas konduktor memenuhi spesifikasi;

• Keseimbangan hambatan antar fase;

• Perhitungan kenaikan suhu kumparan, yang memerlukan pengukuran hambatan dingin sebelum uji kenaikan suhu dan hambatan panas segera setelah pemutusan daya selama uji.

3.2 Metode Pengukuran
Sesuai dengan JB/T 501–91 “Pedoman Pengujian Transformator Daya,” ada dua metode standar untuk mengukur hambatan DC kumparan transformator:

• Metode jembatan (misalnya, jembatan Kelvin ganda)

• Metode volt-ampere (V-A)

4. Uji Beban Kosong

4.1 Tinjauan Umum
Pengukuran kerugian beban kosong dan arus beban kosong adalah uji rutin transformator. Karakteristik magnetis lengkap dari transformator ditentukan melalui uji beban kosong.

Tujuan dari uji ini adalah:

• Untuk mengukur kerugian beban kosong dan arus beban kosong;

• Untuk memverifikasi apakah desain inti dan proses manufaktur memenuhi standar dan spesifikasi teknis yang berlaku;

• Untuk mendeteksi potensi cacat inti, seperti pemanasan lokal atau kelemahan isolasi.

4.2 Kerugian Beban Kosong
Kerugian beban kosong terutama terdiri dari kerugian histeresis dan eddy current dalam lembaran baja elektrik. Ini juga mencakup kerugian tambahan, seperti kerugian stray yang disebabkan oleh fluks bocor.

4.3 Arus Beban Kosong
Besar arus beban kosong terutama ditentukan oleh kurva B–H (magnetisasi) dari baja elektrik yang digunakan pada inti.

5. Pengukuran Kerugian Beban dan Impedansi Arus Pendek

5.1 Tinjauan Umum Uji Beban
Pengukuran kerugian beban dan impedansi arus pendek adalah uji rutin.

Pabrikan melakukan uji ini untuk:

• Menentukan nilai kerugian beban dan impedansi arus pendek;

• Verifikasi kepatuhan terhadap standar dan perjanjian teknis;

• Deteksi cacat potensial pada lilitan.

Selama uji, tegangan diterapkan pada satu lilitan sementara yang lain dihubungkan pendek. Menurut keseimbangan putaran-ampere, saat arus dalam lilitan yang dialiri mencapai nilai nominalnya, lilitan yang dihubungkan pendek juga mengalirkan arus nominal.

Meskipun fluks magnet utama dalam inti sangat kecil selama uji ini, fluks bocor yang signifikan dihasilkan akibat aliran arus tinggi. Fluks bocor ini menyebabkan:

• Kerugian arus eddy pada konduktor lilitan;

• Kerugian arus sirkulasi pada konduktor paralel;

• Kerugian tambahan pada struktur penjepit, dinding tangki, pelindung elektromagnetik, rangka inti, dan plat pengikat.

Semua kerugian ini bergantung pada arus dan secara kolektif diklasifikasikan sebagai kerugian beban.

6. Uji Ketahanan Tegangan Bolak-Balik Terapan

6.1 Tinjauan Umum
Untuk memastikan transformator aman dan dapat diandalkan untuk operasi jaringan, isolasinya harus memenuhi tidak hanya standar kinerja tetapi juga kekuatan dielektrik yang diperlukan. Kekuatan dielektrik menentukan apakah transformator dapat menahan tegangan operasi normal serta kondisi abnormal seperti lonjakan petir atau tegangan berlebihan saat penerusan.

Hanya setelah berhasil melewati uji—termasuk ketahanan tegangan bolak-balik jangka pendek, ketahanan tegangan impulsi, dan pengukuran pembuangan parsial—transformator dapat dianggap siap untuk dihubungkan ke jaringan.

Uji ketahanan tegangan bolak-balik terapan sebagian besar mengevaluasi kekuatan isolasi utama antara lilitan dan tanah, dan antara lilitan.

• Untuk transformator sepenuhnya terisolasi, uji ini sepenuhnya memvalidasi isolasi utama.

• Untuk transformator terisolasi bertingkat, uji ini hanya menilai isolasi ujung-lilitan dekat dengan yoke dan isolasi dari bagian tertentu ke tanah. Uji ini tidak dapat menilai kekuatan isolasi lilitan-ke-tanah atau antar-lilitan secara lengkap.

Untuk transformator terisolasi bertingkat, uji tegangan induksi diperlukan untuk menilai secara komprehensif kekuatan isolasi antara lilitan, ke tanah, dan untuk lead yang terkait.

7. Uji Ketahanan Tegangan Induksi Berlebihan

7.1 Tinjauan Umum
Uji ketahanan tegangan induksi adalah uji dielektrik penting lainnya setelah uji tegangan bolak-balik terapan.

• Untuk transformator sepenuhnya terisolasi, uji tegangan bolak-balik terapan hanya memeriksa isolasi utama, sementara isolasi longitudinal antar-putaran, antar-lapis, dan antar-seksi diverifikasi oleh uji tegangan induksi.

• Untuk transformator terisolasi bertingkat, uji tegangan bolak-balik terapan hanya memverifikasi isolasi titik netral. Uji tegangan induksi penting untuk menilai:

• Isolasi longitudinal (antara putaran, lapisan, dan seksi);

• Isolasi antara lilitan dan tanah;

• Isolasi antar-lilitan dan antar-fasa.

Dengan demikian, uji tegangan induksi adalah metode yang vital untuk menilai integritas isolasi utama dan longitudinal.

7.2 Persyaratan Uji
Uji tegangan induksi biasanya dilakukan dengan menerapkan dua kali tegangan nominal pada terminal lilitan tekanan rendah, dengan semua lilitan lain dibiarkan terputus. Bentuk gelombang tegangan yang diterapkan harus sebisa mungkin mendekati gelombang sinus murni.