Pedoman untuk transformator distribusi untuk pasokan listrik industri dan komersial

Gambaran Umum Transformator

Transformator yang digunakan di industri dan gedung komersial umumnya memiliki daya nominal kurang dari sekitar 1500 kVA, meskipun beberapa mungkin mencapai 2500 kVA. Namun, keterbatasan ukuran dan ruang biasanya membatasi daya nominalnya hingga sekitar 1000 kVA. Untuk penggunaan di dalam gedung, semuanya didinginkan secara alami, kecuali dalam beberapa kasus, beberapa sistem pendingin kipas tambahan yang sederhana yang mungkin dipasang beberapa waktu setelah pemasangan sebagai tambahan, mungkin untuk mencoba meningkatkan daya nominal jangka pendek maksimum transformator yang lebih tua.

Tabel 1 memberikan rincian tentang rentang peringkat transformator gardu distribusi seperti yang digunakan oleh Energy Australia. Perlu dicatat bahwa gardu-gardu yang tercantum tidak selalu terbatas pada tipe dalam ruangan.

Karena potensi bahaya kebakaran di ruang tertutup, seperti gardu induk di dalam gedung, jenis isolasi transformator pada instalasi tersebut seringkali agak berbeda dengan yang digunakan pada aplikasi luar ruangan . Transformator luar ruangan tersebut menggunakan kertas yang diresapi minyak sebagai dielektrik dasar.

Pada transformator kertas yang diresapi minyak standar (Gambar 1), isolasi primernya adalah kertas Kraft berkualitas tinggi yang sangat kering yang dililitkan di sekitar konduktor kumparan transformator.

Kertas ini kemudian diresapi dengan dielektrik cair kering untuk menghilangkan gelembung udara, menjaga kelembapan agar tidak masuk ke dalam kertas, dan memberikan sirkulasi termal yang baik untuk pembuangan panas .

Untuk aplikasi luar ruangan, isolasi cair utama pada transformator adalah minyak mineral berbasis minyak bumi, dengan lilitan yang terbungkus dalam tangki berisi minyak tersebut . Masalahnya adalah minyak tersebut sangat mudah terbakar dan, jika digunakan di dalam bangunan di lokasi tertutup, dapat menimbulkan bahaya kebakaran yang serius.

Jika transformator berinsulasi minyak mineral digunakan di dalam bangunan, maka ruangan tersebut harus dilengkapi dengan alat pemadam kebakaran otomatis dan harus ada struktur penahan di dasar transformator untuk menampung semua minyak jika tumpah dari transformator.

Kelembapan merupakan masalah utama pada transformator oli dan transformator tersebut perlu memiliki tindakan pencegahan terhadap masuknya kelembapan, seperti pengering gel silika .

Transformator berinsulasi cair umumnya dibatasi oleh batas kenaikan suhu material Kelas A, yaitu sekitar 60-70°C. Kenaikan suhu yang lebih tinggi dapat menyebabkan kerusakan yang lebih cepat pada isolasi selulosa (kertas) pada kumparan dan juga kerusakan pada oli itu sendiri.

Ketiadaan pendinginan paksa dan batas suhu isolasi yang relatif rendah membatasi kemampuan termal transformator tersebut untuk digunakan di gedung-gedung.

Karena potensi kerusakan isolasi transformator akibat suhu dan kemungkinan kontaminan, isolasi tersebut perlu diuji secara berkala untuk menentukan efektivitas isolasi dan apakah terjadi kerusakan. Hal ini umumnya dilakukan pada transformator minyak mineral dengan analisis gas terlarut untuk memantau isolasi minyak dan kertas, serta dengan pengujian Faktor Disipasi Dielektrik (DDF) .

Diagnostik ini akan dibahas lebih detail di bagian selanjutnya dari Studi ini.

Mahalnya biaya pencegahan kebakaran dan potensi risiko kebakaran di gedung-gedung telah memunculkan tren saat ini untuk menggunakan transformator yang pada dasarnya tidak mudah terbakar .

Ada dua tipe dasar transformator tahan api yang digunakan:

Tipe isolasi cair, menggunakan oli sintetis dan
Tipe kering yang menggunakan insulasi resin padat atau insulasi berlapis pernis untuk menggantikan minyak.

Bahan isolasi cair sintetis

1. Askarel

Pergeseran awal dari minyak mineral (pada tahun 1930-an) adalah penggunaan isolasi cair askarel. Askarel, yang pada dasarnya adalah poliklorinasi bifenil (PCB), adalah minyak isolasi buatan yang hampir tidak mudah terbakar. Minyak ini digunakan selama bertahun-tahun dalam sejumlah besar aplikasi listrik, tetapi meskipun merupakan isolator yang sangat baik, ia memiliki beberapa efek toksik, terutama jika dipanaskan atau terbakar.

Saat ini penggunaannya telah dilarang di sebagian besar negara . Namun, sangat mungkin masih ada beberapa transformator atau kapasitor berinsulasi PCB yang masih digunakan.

2. Minyak Silikon

Cairan isolasi silikon, yang merupakan tetrakloro-benzil toluena dengan sekitar 40% triklorobenzena, pada dasarnya tidak mudah terbakar dan tidak memiliki masalah toksisitas. Ini adalah minyak isolasi transformator sintetis yang paling disukai.

Ia memiliki viskositas yang lebih tinggi daripada minyak mineral dan askarel, sehingga koefisien disipasi panas konvektifnya tidak begitu baik, tetapi sifat listrik lainnya sangat mirip dengan minyak mineral, meskipun harganya jauh lebih mahal dan karena alasan ini penggunaannya tidak meluas.

Isolasi tipe kering

Karena mahalnya biaya oli silikon dan kebutuhan untuk menyediakan struktur penampung yang mahal untuk menahan oli jika terjadi kebocoran, telah terjadi pergeseran yang sangat signifikan ke transformator tipe kering untuk digunakan di gedung-gedung dan di beberapa lokasi industri (seperti tambang) dalam beberapa tahun terakhir. Transformator tipe kering tidak memiliki impregnasi cairan, seperti yang tersirat dari namanya.

Sebagian besar juga memiliki peringkat suhu yang jauh lebih tinggi, biasanya sekitar kelas C (150°C) . Transformator dengan peringkat suhu tinggi tersebut mungkin menggunakan isolasi kertas sintetis tahan suhu lebih tinggi seperti Nomex, daripada kertas selulosa alami, pada konduktor kumparan.

Jenis material ini dapat padam sendiri jika terkena api.

Terdapat dua bentuk generik transformator tipe kering yang berbeda: