Sistem Pendingin Transformator dan Jenis-jenisnya

Mengenal Sistem Pendingin Transformator - Penggunaan transformator daya secara terus-menerus mengakibatkan kehilangan daya yang tidak dapat dihindari, daya yang hilang terkonversi menjadi panas. Panas ini timbul di berbagai komponen transformator seperti inti, lilitan, minyak isolator, dan tangki. 

Biasanya, panas yang dihasilkan ini disingkirkan ke lingkungan sekitar melalui tangki transformator. Sistem pendingin pada transformator bertujuan untuk mengurangi panas dan memastikan kenaikan suhu tetap di bawah batas tertentu. Suhu maksimum bahan isolator pada lilitan dan minyak sangat dipengaruhi oleh beban, jenis sistem pendingin, dan temperatur lingkungan sekitar (ambient temperature).

Bahan isolator yang digunakan pada transformator bisa berupa cairan atau padat. Isolator cair yang biasanya digunakan adalah minyak trafo, yang mengisi ruang di antara lilitan inti dan ruang lain di dalam tangki transformator. Karena transformator tidak memiliki bagian yang berputar, transfer panas terjadi dengan sirkulasi minyak trafo. Transformator di mana inti besinya terendam dalam minyak disebut sebagai Transformator Tipe Imersi Minyak (Oil Immersed Type Transformer).

Ada beberapa jenis sistem pendingin yang dapat diterapkan. Transformator kecil mungkin cukup dengan mengeluarkan panas melalui tangki atau pelindung luar. Namun, seiring dengan ukuran dan daya transformator yang meningkat, pertambahan panas dapat melampaui kemampuan tangki untuk menghilangkan panas secara alami. 

Maka, diperlukan peralatan tambahan radiator. Pada transformator dengan daya yang lebih tinggi, bergantung pada konveksi alami saja mungkin tidak ekonomis, sehingga konveksi panas perlu dipaksakan dengan menggunakan pompa minyak, pompa air, atau kipas angin. Pemilihan atau kombinasi sistem pendingin dipengaruhi oleh ranting daya, ukuran transformator, dan kondisi lingkungan sekitar.

Rata-rata disipasi atau penghilang panas

• Oil Natural Colling: 450 W/m2
• Oil Natural Air Forced: 750 W/m2
• Oil Forced Air Forced: 1000 W/m2

Simbol dan penamaan jenis sistem pendingin pada transformator daya ditetapkan berdasarkan media penghantar panas dan cara metode konveksi panas yang digunakan. Standarisasi ini diatur dalam IEEE C57.12.00–2000, dengan format penamaan sebagai berikut:

1. Huruf Pertama: Media pendingin yang bersentuhan dengan belitan (winding)

1. O : Cairan isolasi (minyak mineral atau sintetis) dengan titik api <300°C
2. K : Cairan isolasi dengan titik api > 300°C
3. L : Cairan isolasi dengan titik api yang tidak terukur

2. Huruf Kedua: Mekanisme sirkulasi media pendingin internal

• N : Aliran konveksi terjadi secara alami (natural)
• F : Sirkulasi cairan isolasi dipaksakan (forced), namun aliran konveksi pada belitan terjadi secara alami
• D : Sirkulasi cairan isolasi dipaksakan, dan diarahkan melalui saluran tertentu menuju belitan utama

3. Huruf Ketiga: Media pendingin eksternal (di luar transformator)

• A : Udara (air)
• W : Air (water)

4. Huruf Keempat: Mekanisme sirkulasi media pendingin eksternal

• N : Konveksi alami (natural)

Jenis-Jenis Pendingin pada Transformator

Jenis-jenis pendingin transformator, sebagai berikut:

1. Jenis Kering

   a. AA : Pendingin udara natural

      - Udara sekitar digunakan untuk pendinginan, biasanya untuk transformator dengan kapasitas daya hingga 1,5 MVA.

   b. AFA : Pendinginan udara terpompa

      - Udara ditiupkan ke permukaan tangki untuk meningkatkan disipasi panas, kipas-kipas pendingin trafo dihidupkan saat temperatur belitan meningkat diatas batas yang diperbolehkan.

2. Jenis Basah

a. ONAN (Oil Natural Air Natural)

Pada jenis ini, udara dan minyak mengalami sirkulasi alami, dipengaruhi oleh suhu minyak. Transformator dengan kapasitas hingga 30 MVA umumnya menggunakan metode ini. Radiator dengan sirip dipasang untuk mengizinkan sirkulasi minyak secara alami.

b. ONAF (Oil Natural Air Forced)

Minyak juga mengalami sirkulasi alami, namun pada saat melewati radiator, udara didinginkan oleh kipas. Transformator dengan kapasitas antara 30 MVA dan 60 MVA sering menggunakan metode ini. Radiator dengan sirip dan kipas pendingin digunakan, dimana kipas diaktifkan saat transformator dipersiapkan untuk beban berat.

c. OFAF (Oil Forced Air Forced):

Minyak didinginkan dengan pompa untuk mempercepat sirkulasi, dan udara di radiator juga didinginkan oleh kipas. Metode ini sering digunakan pada transformator tenaga tipe basah, terutama yang memiliki kapasitas besar.

Kumparan-kumparan dan inti transformator direndam dalam minyak trafo, yang bertindak sebagai media pemindah panas dan bersifat isolasi. Minyak trafo harus memenuhi sejumlah persyaratan untuk efisiensi dan keamanan.

1. Ketahanan isolasi harus tinggi ( >10 kV/mm )
2. Berat jenis harus kecil, sehingga partikel-partikel inert di dalam minyak dapat mengendap dengan cepat.
3. Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan menjadi lebih baik.
4. Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan. Tidak merusak bahan isolasi padat (sifat kimia). maksudnya iyala kategori oli untuk tranformator, oli/pelumas yang baik untuk trafo itu yang pada saat di uji “breakdown voltage/tegangan tembus bisa tahan terhadap tegangan yang tinggi (titik nyala tinggi).

Baca juga: Transformator Daya: Jenis, Fungsi dan Prinsip Kerja

d. OFWF (Oil Forced Water Forced)

Transformator menggunakan minyak untuk mendinginkan belitan secara paksa dan air untuk mendinginkan bagian luar secara paksa atau buatan. Transformator daya besar dengan rentang penggunaan daya tinggi sering menggunakan kombinasi tiga jenis sistem pendingin ini: ONAN, ONAF, dan OFAF.

Biasanya, transformator ini dilengkapi dengan sensor temperatur analog yang mengatur sistem pendingin sesuai dengan temperatur transformator. Misalnya, ONAN digunakan pada rentang 0°C – 50°C, ONAF (kipas angin dalam keadaan menyala) pada 50°C – 60°C, dan OFAF pada temperatur di atas atau sama dengan 60°C.

Semoga bermanfaat, kunjungi artikel-artikel dari Kelas Teknisi lainnya, terima kasih.