Transformator Listrik: Pengertian, Jenis, Cara Kerja, Rumus Rugi-Rugi, Perhitungan Rasio Lilitan, dan Gangguan Umum

Transformator: Pengertian, Fungsi, Cara Kerja, Komponen, Jenis, Perhitungan, Rugi-Rugi, dan Gangguan Umum (Panduan Teknis Lengkap)

Transformator adalah salah satu peralatan listrik yang paling menentukan kualitas, efisiensi, dan keandalan sistem tenaga. Hampir semua sistem distribusi listrik modern, baik di industri maupun fasilitas publik, tidak dapat bekerja optimal tanpa transformator karena sistem tenaga membutuhkan proses penyesuaian level tegangan pada berbagai titik.

Foto Transformator 630 kVA. Dokumentasi Teknis

Penjelasan teknis paragraf:

Pada sistem tenaga, tegangan tidak bisa “seragam” dari pembangkit sampai beban. Jika dipaksakan, rugi daya akan sangat besar dan ukuran penghantar menjadi tidak ekonomis. Transformator mengatasi masalah ini.

---

Dalam praktiknya, transformator dapat ditemukan pada gardu induk transmisi, gardu distribusi, panel MV (medium voltage), panel LV (low voltage), hingga instalasi pelanggan besar seperti pabrik, rumah sakit, hotel, data center, dan kawasan industri. Transformator di lokasi tersebut biasanya bekerja tanpa henti selama 24 jam, sehingga kualitas desain dan pemeliharaannya sangat penting.

Penjelasan teknis paragraf:
Trafo bekerja kontinyu sehingga aspek thermal aging, kualitas isolasi, serta proteksi gangguan menjadi sangat penting. Trafo yang overload sedikit saja dalam waktu lama dapat mempercepat degradasi isolasi.

---

Artikel ini disusun secara sistematis untuk membahas transformator secara menyeluruh mulai dari konsep dasar hingga aspek praktis seperti rugi-rugi, rumus perhitungan, dan gangguan umum di lapangan. Dengan pembahasan ini, pembaca diharapkan mampu memahami transformator tidak hanya secara definisi, tetapi juga secara teknik operasi dan analisis.

Penjelasan teknis paragraf:
Pendekatan sistematis membuat pembaca memahami konsep dari level teori hingga aplikasi. Ini penting karena trafo bukan hanya teori induksi, tetapi juga sistem proteksi dan sistem isolasi.

---

1. Pengertian Transformator

Transformator (trafo) adalah perangkat listrik statis yang digunakan untuk mengubah nilai tegangan arus bolak-balik (AC) dari satu level ke level lainnya melalui prinsip induksi elektromagnetik. Transformator dapat menaikkan tegangan (step-up) atau menurunkan tegangan (step-down) tanpa mengubah frekuensi sumber.

Penjelasan teknis paragraf:
Transformator hanya bekerja optimal pada AC karena membutuhkan perubahan fluks magnet (dΦ/dt). Pada DC, fluks magnet statis tidak menghasilkan induksi tegangan pada sekunder.

---

Transformator disebut perangkat statis karena tidak memiliki bagian berputar seperti motor atau generator. Walaupun tidak berputar, transformator tetap merupakan mesin listrik karena bekerja berdasarkan konversi energi listrik menjadi energi magnet, lalu kembali menjadi energi listrik.

Penjelasan teknis paragraf:
Dalam klasifikasi mesin listrik, trafo termasuk “static electrical machine”. Mekanisme energinya tetap melibatkan interaksi elektromagnetik, hanya saja tidak menghasilkan torsi.

---

Pada sistem distribusi, transformator biasanya mengubah tegangan menengah seperti 20 kV menjadi tegangan rendah seperti 400/230 V. Sementara pada sistem transmisi, transformator digunakan untuk menaikkan tegangan dari pembangkit ke level transmisi (misalnya 150 kV, 275 kV, atau 500 kV) agar penyaluran daya lebih efisien.

Penjelasan teknis paragraf:
Tegangan transmisi dibuat sangat tinggi karena daya besar. Semakin tinggi tegangan, semakin kecil arus untuk daya yang sama sehingga rugi-rugi transmisi turun.

---

Transformator tidak menciptakan energi baru. Secara prinsip konservasi energi, daya masuk pada primer (P_in) akan mendekati daya keluar pada sekunder (P_out), dengan selisih berupa rugi-rugi inti, rugi tembaga, dan rugi tambahan lainnya.

Penjelasan teknis paragraf:
Ini menjelaskan efisiensi trafo. Pada trafo daya besar, efisiensi bisa 98–99% karena rugi-rugi dibuat sangat kecil melalui desain material dan pendinginan.

---

2. Fungsi Transformator

Fungsi utama transformator adalah menyesuaikan tegangan sesuai kebutuhan sistem tenaga, baik untuk transmisi maupun distribusi. Dengan penyesuaian ini, transformator membantu mengurangi rugi daya, meningkatkan efisiensi jaringan, dan memastikan tegangan pada beban berada dalam batas toleransi.

Penjelasan teknis paragraf:
Tegangan beban harus sesuai standar agar motor tidak panas, lampu tidak cepat rusak, dan sistem proteksi bekerja benar. Transformator menjaga “tegangan yang sehat”.

---

2.1 Menaikkan Tegangan (Step-Up)

Transformator step-up adalah transformator yang menghasilkan tegangan sekunder lebih tinggi daripada tegangan primer. Kondisi ini terjadi ketika jumlah lilitan sekunder lebih banyak dibanding lilitan primer.

Penjelasan teknis paragraf:
Rasio tegangan ditentukan oleh rasio lilitan. Prinsipnya: Vs/Vp = Ns/Np. Jika Ns lebih besar, maka Vs naik.

---

Pada pembangkit listrik, transformator step-up dipasang setelah generator. Tegangan generator umumnya hanya sekitar 6,6 kV hingga 20 kV. Tegangan tersebut dinaikkan agar sesuai dengan jaringan transmisi sehingga arus transmisi menjadi kecil dan rugi-rugi penghantar menurun drastis.

Penjelasan teknis paragraf:
Generator tidak langsung menghasilkan 150 kV karena desain isolasi generator akan sangat kompleks. Maka digunakan trafo step-up untuk menaikkan tegangan setelah pembangkitan.

---

2.2 Menurunkan Tegangan (Step-Down)

Transformator step-down adalah transformator yang menghasilkan tegangan sekunder lebih rendah dibanding tegangan primer. Kondisi ini terjadi ketika jumlah lilitan sekunder lebih sedikit dibanding lilitan primer.

Penjelasan teknis paragraf:
Masih berdasarkan rasio lilitan. Jika Ns < Np maka Vs < Vp. Ini yang paling sering ditemui pada gardu distribusi.

---

Transformator step-down digunakan pada gardu distribusi untuk menurunkan tegangan menengah menjadi tegangan rendah agar aman digunakan oleh konsumen. Selain itu, pada pelanggan industri besar, transformator step-down juga digunakan untuk membentuk sistem internal seperti 6,6 kV atau 3,3 kV untuk motor besar.

Penjelasan teknis paragraf:
Industri besar sering memakai sistem MV internal untuk motor besar agar arus lebih kecil. Jika motor 1 MW dipakai pada 400 V, arusnya akan sangat besar dan panel menjadi tidak efisien.

---

2.3 Isolasi Listrik (Galvanic Isolation)

Selain mengubah tegangan, transformator juga memberikan isolasi galvanik antara sisi primer dan sekunder. Artinya, tidak ada koneksi listrik langsung antara keduanya, sehingga meningkatkan keselamatan dan mengurangi risiko gangguan.

Penjelasan teknis paragraf:
Isolasi galvanik penting untuk keamanan manusia dan proteksi peralatan. Jika terjadi gangguan di sisi primer, tidak langsung “menyetrum” sisi sekunder.

---

2.4 Penyesuaian Impedansi

Transformator juga dapat berfungsi sebagai alat penyesuaian impedansi (impedance matching), terutama pada sistem instrumentasi, audio, dan elektronika daya.

Penjelasan teknis paragraf:
Dalam teori rangkaian, impedansi pada sekunder akan “terlihat” di primer dengan faktor kuadrat rasio lilitan. Ini berguna untuk menyesuaikan beban.

---

3. Cara Kerja Transformator

Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik yang dijelaskan oleh hukum Faraday. Ketika kumparan primer dihubungkan ke sumber AC, arus primer akan mengalir dan membentuk fluks magnet bolak-balik di inti besi.

Penjelasan teknis paragraf:
Arus primer menghasilkan magnetomotive force (MMF). MMF membentuk fluks Φ pada inti. Karena arus AC berubah, fluks juga berubah.

---

Fluks magnet bolak-balik tersebut mengalir melalui inti besi dan memotong kumparan sekunder. Perubahan fluks yang memotong kumparan sekunder menghasilkan gaya gerak listrik induksi (GGL) pada kumparan sekunder.

Penjelasan teknis paragraf:
Induksi pada sekunder adalah mutual induction. Besarnya GGL bergantung pada N dan laju perubahan fluks.

---

Jika kumparan sekunder terhubung dengan beban, maka tegangan sekunder akan menyebabkan arus sekunder mengalir. Pada kondisi berbeban, trafo mentransfer daya dari primer ke sekunder secara magnetik melalui inti.

Penjelasan teknis paragraf:
Trafo memindahkan daya, bukan hanya tegangan. Ketika beban terhubung, arus sekunder menghasilkan fluks lawan yang menyebabkan arus primer bertambah untuk menjaga fluks total.

---

Secara ideal, transformator memenuhi hubungan dasar bahwa perbandingan tegangan sama dengan perbandingan jumlah lilitan, sedangkan perbandingan arus berbanding terbalik dengan rasio lilitan.

Penjelasan teknis paragraf:
Hubungan ideal: Vs/Vp = Ns/Np dan Is/Ip = Np/Ns. Ini menunjukkan trafo “menukar” tegangan dengan arus.

---

4. Komponen Transformator

Transformator tersusun dari beberapa komponen utama yang berfungsi untuk memastikan proses transformasi berjalan efisien, aman, dan tahan lama. Komponen tersebut terdiri dari bagian elektromagnetik, bagian isolasi, dan bagian mekanik.

Penjelasan teknis paragraf:
Trafo bukan hanya inti dan kumparan. Sistem isolasi dan mekanik sangat menentukan keandalan karena gangguan paling sering terjadi akibat degradasi isolasi.

---

4.1 Inti Besi (Core)

Inti besi dibuat dari baja silikon yang dilaminasi untuk mengurangi rugi arus pusar. Inti ini menyediakan jalur fluks magnet dengan reluktansi rendah agar kopling magnet primer-sekunder tinggi.

Penjelasan teknis paragraf:
Reluktansi rendah berarti fluks lebih mudah mengalir. Laminasi meningkatkan resistansi lintasan arus pusar sehingga panas berkurang.

---

4.2 Kumparan Primer dan Sekunder

Kumparan primer menerima tegangan input dan menghasilkan medan magnet. Kumparan sekunder menerima induksi medan magnet tersebut dan menghasilkan tegangan output sesuai rasio lilitan.

Penjelasan teknis paragraf:
Kumparan adalah bagian yang paling banyak mengalami rugi tembaga. Kualitas konduktor, diameter kawat, dan isolasi sangat menentukan performa.

---

4.3 Minyak Trafo

Minyak trafo berfungsi sebagai pendingin dan isolator. Minyak mengalir menyerap panas dari kumparan lalu melepaskannya melalui radiator atau permukaan tangki.

Penjelasan teknis paragraf:
Minyak juga menjadi media untuk menahan tegangan tinggi di antara komponen. Parameter pentingnya adalah BDV (breakdown voltage).

---

4.4 Tangki Transformator

Tangki melindungi komponen internal dari lingkungan luar. Tangki juga menjadi struktur mekanik yang menahan tekanan minyak dan menyediakan dudukan untuk radiator serta aksesori proteksi.

Penjelasan teknis paragraf:
Tangki biasanya terbuat dari baja. Pada trafo besar, tangki harus kuat karena tekanan gas akibat gangguan internal bisa sangat tinggi.

---

4.5 Bushing

Bushing adalah isolator jalur konduktor keluar masuk tangki. Bushing memastikan konduktor bertegangan tidak short ke tangki yang ter-grounding.

Penjelasan teknis paragraf:
Bushing memiliki creepage distance panjang agar tahan flashover permukaan akibat kelembapan dan polusi.

---

---

5. Jenis Transformator (Distribusi vs Daya vs Instrument)

Jenis transformator dapat diklasifikasikan berdasarkan fungsi dan aplikasinya. Dalam sistem tenaga, ada tiga kelompok utama yang paling umum: transformator distribusi, transformator daya, dan transformator instrument.

Penjelasan teknis paragraf:
Klasifikasi ini penting karena setiap jenis punya karakteristik desain berbeda, terutama pada rating daya, sistem pendinginan, isolasi, dan standar proteksi.

---

5.1 Transformator Distribusi (Distribution Transformer)

Transformator distribusi adalah transformator yang digunakan pada sistem distribusi untuk menurunkan tegangan menengah menjadi tegangan rendah. Trafo distribusi umumnya beroperasi dekat dengan konsumen dan melayani beban yang bervariasi sepanjang hari.

Penjelasan teknis paragraf:
Trafo distribusi sering mengalami variasi beban tinggi (load fluctuation). Oleh karena itu desainnya menekankan efisiensi pada kondisi beban ringan hingga sedang.

---

Transformator distribusi biasanya memiliki rating mulai dari 25 kVA hingga sekitar 2500 kVA. Tegangan primer umumnya 20 kV (Indonesia) dan tegangan sekunder 400/230 V.

Penjelasan teknis paragraf:
Range kVA ini sesuai standar distribusi. Di lapangan, trafo distribusi dipasang di tiang (pole mounted) atau di gardu beton (kios).

---

Trafo distribusi didesain untuk memiliki rugi inti rendah karena sebagian besar waktu trafo tidak beroperasi pada beban penuh. Rugi inti terjadi terus-menerus selama trafo diberi tegangan, sehingga rugi inti harus ditekan agar efisiensi total tinggi.

Penjelasan teknis paragraf:
Rugi inti disebut constant loss. Trafo distribusi lebih sering “standby” atau beban parsial, sehingga constant loss lebih dominan dibanding copper loss.

---

5.2 Transformator Daya (Power Transformer)

Transformator daya adalah transformator yang digunakan pada sistem transmisi atau pembangkit dengan rating besar, biasanya mulai dari 5 MVA hingga ratusan MVA. Trafo ini bekerja pada tegangan tinggi seperti 70 kV, 150 kV, 275 kV, hingga 500 kV.

Penjelasan teknis paragraf:
Trafo daya memiliki desain isolasi yang jauh lebih kompleks dibanding trafo distribusi karena harus menahan tegangan tinggi dan transien switching.

---

Trafo daya umumnya beroperasi mendekati kapasitas nominal karena beban sistem transmisi relatif besar dan stabil. Oleh karena itu, desainnya lebih menekankan pengurangan rugi tembaga dibanding rugi inti.

Penjelasan teknis paragraf:
Pada beban besar, copper loss (I²R) meningkat. Maka pada trafo daya, penurunan resistansi kumparan dan desain pendinginan sangat penting.

---

Trafo daya biasanya memiliki sistem pendinginan lebih kompleks seperti ONAN, ONAF, OFAF, hingga OFWF. Sistem ini memungkinkan trafo bekerja pada beban tinggi tanpa mengalami overheating.

Penjelasan teknis paragraf:
Kode pendinginan menunjukkan media pendingin dan metode sirkulasi. Misalnya ONAF: Oil Natural Air Forced.

---

5.3 Transformator Instrument (Instrument Transformer)

Transformator instrument adalah transformator yang digunakan untuk pengukuran dan proteksi, bukan untuk transfer daya besar. Transformator instrument terbagi menjadi dua jenis utama: CT (Current Transformer) dan PT/VT (Potential/Voltage Transformer).

Penjelasan teknis paragraf:
CT dan PT memungkinkan sistem proteksi dan metering bekerja pada level arus/tegangan aman, misalnya 1A atau 5A untuk CT dan 110V untuk PT.

---

A. Current Transformer (CT)

CT menurunkan arus besar pada sistem menjadi arus standar kecil (1 A atau 5 A) agar dapat diukur oleh meter dan digunakan oleh relay proteksi.

Penjelasan teknis paragraf:
CT bekerja seperti trafo step-down arus. Primer CT biasanya hanya satu lilitan (konduktor lewat), sedangkan sekunder banyak lilitan.

---

B. Potential Transformer (PT/VT)

PT/VT menurunkan tegangan tinggi menjadi tegangan standar (biasanya 110 V atau 100 V) untuk kebutuhan metering dan proteksi.

Penjelasan teknis paragraf:
PT adalah trafo step-down tegangan. Dibutuhkan akurasi tinggi karena digunakan untuk pembacaan energi (kWh) dan relay tegangan.

---

---

6. Rugi-Rugi Transformator (Losses) + Rumus Teknis

Dalam kondisi nyata, transformator tidak memiliki efisiensi 100% karena terdapat rugi-rugi. Rugi-rugi transformator dapat dibagi menjadi dua kelompok besar: rugi tanpa beban (no-load loss) dan rugi berbeban (load loss).

Penjelasan teknis paragraf:
Pembagian ini penting karena no-load loss terjadi hanya karena trafo diberi tegangan, sedangkan load loss meningkat saat arus beban meningkat.

---

6.1 Rugi Tanpa Beban (No-Load Loss / Core Loss)

Rugi tanpa beban adalah rugi yang terjadi saat transformator diberi tegangan tetapi tidak diberi beban. Rugi ini terjadi terutama pada inti besi.

Penjelasan teknis paragraf:
Walaupun tanpa beban, arus magnetisasi tetap mengalir untuk membentuk fluks. Arus ini menyebabkan rugi inti.

---

Rugi inti terdiri dari dua komponen utama: rugi hysteresis dan rugi arus pusar (eddy current).

Penjelasan teknis paragraf:
Keduanya muncul karena inti mengalami magnetisasi bolak-balik. Ini adalah fenomena material magnetik.

---

A. Rugi Hysteresis (Hysteresis Loss)

Rugi hysteresis terjadi akibat sifat material ferromagnetik yang membutuhkan energi untuk membalik arah magnetisasi setiap siklus AC.

Rumus rugi hysteresis:

$$P_h = k_h \cdot f \cdot B_{max}^{n}$$

Keterangan:

• $P_h$ = rugi hysteresis (W)

• $k_h$ = konstanta material

• $f$ = frekuensi (Hz)

• $B_{max}$ = densitas fluks maksimum (Tesla)

• $n$ = konstanta eksponen (biasanya 1,6 – 2)

Penjelasan teknis paragraf:
Rugi hysteresis meningkat seiring naiknya frekuensi dan densitas fluks. Maka trafo 60 Hz berbeda desainnya dengan 50 Hz.

---

B. Rugi Arus Pusar (Eddy Current Loss)

Rugi arus pusar terjadi akibat arus induksi yang terbentuk di dalam inti besi ketika fluks berubah-ubah.

Rumus rugi eddy current:

$$P_e = k_e \cdot f^2 \cdot B_{max}^2 \cdot t^2$$

Keterangan:

• $P_e$ = rugi arus pusar (W)

• $k_e$ = konstanta material

• $t$ = ketebalan laminasi inti

Penjelasan teknis paragraf:
Eddy current meningkat kuadrat terhadap frekuensi. Karena itu inti dibuat laminasi tipis agar t kecil dan rugi turun drastis.

---

6.2 Rugi Berbeban (Load Loss)

Rugi berbeban terjadi ketika transformator melayani beban. Rugi ini dominan pada kumparan karena arus yang mengalir menimbulkan rugi I²R.

Penjelasan teknis paragraf:
Semakin besar beban, semakin besar arus, dan rugi tembaga naik kuadrat terhadap arus.

---

A. Rugi Tembaga (Copper Loss)

Rumus rugi tembaga:

$$P_{cu} = I_p^2 R_p + I_s^2 R_s$$

Keterangan:

• $I_p$ = arus primer

• $R_p$ = resistansi kumparan primer

• $I_s$ = arus sekunder

• $R_s$ = resistansi kumparan sekunder

Penjelasan teknis paragraf:
Rugi tembaga naik saat beban naik. Karena itu trafo yang overload cepat panas dan isolasi kumparan lebih cepat rusak.

---

B. Rugi Stray Loss

Rugi stray loss terjadi akibat fluks bocor (leakage flux) yang menimbulkan arus eddy pada bagian logam lain seperti tangki, clamp, atau struktur mekanik.

Penjelasan teknis paragraf:
Fluks tidak semuanya mengalir di inti. Sebagian bocor ke area sekitar dan menginduksi arus pada logam, menghasilkan panas tambahan.

---

C. Rugi Dielektrik

Rugi dielektrik terjadi pada material isolasi akibat medan listrik bolak-balik, terutama pada trafo tegangan tinggi.

Penjelasan teknis paragraf:
Isolasi seperti kertas minyak (oil paper) memiliki rugi dielektrik kecil, tetapi pada tegangan tinggi rugi ini bisa signifikan.

---

6.3 Rumus Efisiensi Transformator

Efisiensi transformator didefinisikan sebagai:

$$\eta = \frac{P_{out}}{P_{in}} \times 100\%$$

Karena:

$$P_{in} = P_{out} + P_{loss}$$

Maka:

$$\eta = \frac{P_{out}}{P_{out} + P_{loss}} \times 100\%$$

Penjelasan teknis paragraf:
Efisiensi sangat dipengaruhi rugi inti dan rugi tembaga. Pada beban tertentu, efisiensi maksimum terjadi saat rugi inti = rugi tembaga.

---

---

7. Cara Menghitung Rasio Lilitan dan Arus Transformator

Perhitungan transformator adalah salah satu aspek paling penting dalam dunia teknisi listrik karena digunakan untuk desain, analisis, troubleshooting, dan penentuan kapasitas sistem.

Penjelasan teknis paragraf:
Trafo harus dihitung agar tidak overload. Kesalahan rasio atau kapasitas menyebabkan drop tegangan, panas berlebih, dan gangguan proteksi.

---

7.1 Rasio Tegangan dan Rasio Lilitan

Hubungan dasar transformator ideal:

$$\frac{V_s}{V_p} = \frac{N_s}{N_p}$$

Keterangan:

• $V_p$ = tegangan primer

• $V_s$ = tegangan sekunder

• $N_p$ = jumlah lilitan primer

• $N_s$ = jumlah lilitan sekunder

Penjelasan teknis paragraf:
Ini adalah rumus paling fundamental. Semua analisis trafo dimulai dari hubungan tegangan-lilitan.

---

Contoh Perhitungan Rasio Lilitan

Misalnya:
Trafo 20 kV / 400 V.

Maka:

$$\frac{N_s}{N_p} = \frac{V_s}{V_p} = \frac{400}{20000} = 0,02$$

Artinya:

$$N_s = 0,02 N_p$$

Penjelasan teknis paragraf:
Hasil ini menunjukkan lilitan sekunder jauh lebih sedikit daripada primer, sesuai trafo step-down distribusi.

---

7.2 Hubungan Arus Primer dan Sekunder

Hubungan arus trafo ideal:

$$\frac{I_s}{I_p} = \frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s}$$

Atau:

$$I_p V_p = I_s V_s$$

Penjelasan teknis paragraf:
Karena daya ideal sama, jika tegangan turun maka arus naik. Ini sebabnya sisi 400 V arusnya besar.

---

Contoh Perhitungan Arus Primer dan Sekunder

Misalnya trafo 100 kVA, 20 kV / 400 V, 3 fasa.

Rumus daya 3 fasa:

$$S = \sqrt{3} \cdot V \cdot I$$

Arus sisi sekunder:

$$I_s = \frac{S}{\sqrt{3} \cdot V_s} = \frac{100000}{1,732 \cdot 400} \approx 144,3 \, A$$

Arus sisi primer:

$$I_p = \frac{S}{\sqrt{3} \cdot V_p} = \frac{100000}{1,732 \cdot 20000} \approx 2,89 \, A$$

Penjelasan teknis paragraf:
Ini membuktikan konsep: sisi tegangan rendah punya arus besar, sisi tegangan tinggi arus kecil. Inilah alasan panel LV harus berukuran besar.

---

7.3 Menghitung Kapasitas Trafo yang Dibutuhkan

Jika diketahui total daya beban (kW) dan faktor daya (cos φ), maka kVA trafo dihitung:

$$S = \frac{P}{\cos \varphi}$$

Contoh:
Beban 200 kW dengan cos φ 0,85.

$$S = \frac{200}{0,85} \approx 235 \, kVA$$

Maka dipilih trafo standar 250 kVA.

Penjelasan teknis paragraf:
Trafo dinilai dalam kVA karena trafo dipengaruhi arus dan tegangan, bukan faktor daya. Faktor daya berasal dari beban, bukan trafo.

---

---

8. Gangguan Umum Transformator (Overload, Short Internal, Partial Discharge)

Dalam sistem tenaga, transformator termasuk peralatan kritis karena jika rusak, dampaknya bisa sangat besar: pemadaman luas, kerusakan peralatan, bahkan risiko kebakaran. Karena itu, teknisi perlu memahami gangguan yang paling sering terjadi.

Penjelasan teknis paragraf:
Trafo adalah aset mahal dan titik distribusi utama. Gangguan trafo bukan hanya masalah teknis, tetapi juga masalah keselamatan dan kontinuitas operasi.

---

8.1 Overload (Beban Lebih)

Overload adalah kondisi ketika transformator bekerja di atas kapasitas nominalnya (kVA rating) dalam periode tertentu. Overload menyebabkan arus meningkat sehingga rugi tembaga (I²R) naik dan menghasilkan panas berlebih.

Penjelasan teknis paragraf:
Overload adalah penyebab utama penuaan isolasi. Temperatur hotspot kumparan naik, mempercepat degradasi kertas isolasi.

---

Jika overload berlangsung lama, minyak trafo akan mengalami oksidasi lebih cepat dan isolasi kertas menjadi rapuh. Dalam jangka panjang, kondisi ini meningkatkan risiko breakdown isolasi dan gangguan internal.

Penjelasan teknis paragraf:
Isolasi kertas memiliki umur termal. Setiap kenaikan temperatur tertentu (misalnya 6–8°C) dapat mempercepat aging dua kali lipat (aturan Arrhenius).

---

Indikasi overload di lapangan:

1. Suhu minyak meningkat tidak normal

2. Alarm temperatur bekerja

3. Bau minyak berubah (lebih tajam)

4. Tegangan sekunder drop saat beban puncak

Penjelasan teknis paragraf:
Drop tegangan terjadi karena impedansi trafo dan arus besar. Alarm temperatur biasanya dari thermometer minyak atau winding temperature indicator.

---

8.2 Short Internal (Hubung Singkat Internal)

Short internal adalah gangguan paling berbahaya pada transformator karena terjadi di dalam tangki, biasanya pada kumparan atau antar lilitan. Gangguan ini dapat disebabkan oleh degradasi isolasi, kontaminasi minyak, kelembapan, atau tegangan lebih.

Penjelasan teknis paragraf:
Hubung singkat internal menghasilkan arus sangat besar dan panas instan. Karena terjadi di dalam, kerusakan sangat cepat dan sering menyebabkan ledakan minyak.

---

Short internal dapat berbentuk:

1. Short antar lilitan (inter-turn fault)

2. Short antar fasa (phase-to-phase fault)

3. Short ke ground (phase-to-ground fault)

Penjelasan teknis paragraf:
Jenis gangguan menentukan pola arus dan respons proteksi. Inter-turn fault bisa sulit dideteksi jika kecil, tetapi berkembang menjadi gangguan besar.

---

Proteksi yang biasanya bekerja saat short internal:

• Differential relay (87T)

• Buchholz relay (gas relay)

• Pressure relief device

• Overcurrent relay (50/51)

Penjelasan teknis paragraf:
Differential relay membandingkan arus primer dan sekunder. Buchholz mendeteksi gas akibat fault internal pada trafo minyak konservator.

---

8.3 Partial Discharge (PD)

Partial discharge adalah pelepasan listrik kecil yang terjadi di dalam sistem isolasi transformator, biasanya pada rongga udara kecil, kontaminasi, atau titik tajam konduktor. PD tidak langsung menyebabkan trafo mati, tetapi merupakan “awal kerusakan isolasi”.

Penjelasan teknis paragraf:
PD adalah fenomena degradasi isolasi. Walaupun energinya kecil, PD terjadi berulang dan menghasilkan karbonisasi isolasi sehingga breakdown lebih cepat.

---

Partial discharge sering terjadi akibat:

1. Kelembapan tinggi pada isolasi

2. Minyak trafo tercemar

3. Kerusakan kertas isolasi

4. Tegangan impuls (petir/switching)

5. Konstruksi bushing buruk

Penjelasan teknis paragraf:
PD berkorelasi dengan kualitas isolasi. Minyak yang buruk menurunkan kekuatan dielektrik sehingga rongga kecil mudah terjadi discharge.

---

Dampak partial discharge:

• Gas terbentuk dalam minyak

• Peningkatan nilai DGA (Dissolved Gas Analysis)

• Timbul noise ultrasonik

• Degradasi isolasi bertahap

Penjelasan teknis paragraf:
DGA mendeteksi gas seperti H₂, CH₄, C₂H₂, C₂H₄. Gas tertentu menunjukkan jenis gangguan: arcing, overheating, atau PD.

---

8.4 Gangguan Tambahan yang Juga Sering Terjadi

Selain tiga gangguan utama di atas, ada beberapa gangguan lain yang umum:

A. Overvoltage (Tegangan Lebih)

Tegangan lebih dapat terjadi akibat petir atau switching. Tegangan lebih dapat menembus isolasi kumparan atau bushing.

Penjelasan teknis paragraf:
Impulse lightning memiliki rise time cepat sehingga isolasi harus dirancang tahan BIL (Basic Insulation Level).

---

B. Oil Degradation (Minyak Memburuk)

Minyak trafo yang memburuk menurunkan BDV, meningkatkan kadar air, dan meningkatkan risiko flashover internal.

Penjelasan teknis paragraf:
Minyak menyerap air dari udara melalui breather jika silica gel rusak. Kadar air sangat berbahaya karena menurunkan kekuatan dielektrik.

---

C. Bushing Failure

Kerusakan bushing bisa menyebabkan flashover eksternal atau breakdown internal. Ini salah satu penyebab gangguan trafo paling sering pada sistem tegangan tinggi.

Penjelasan teknis paragraf:
Bushing bekerja pada tegangan tinggi dan terpapar cuaca. Jika permukaan kotor, creepage berkurang dan flashover mudah terjadi.

---

---

9. Kesimpulan Akhir

Transformator adalah perangkat vital dalam sistem tenaga listrik yang bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC. Dalam aplikasinya, transformator terbagi menjadi transformator distribusi, transformator daya, dan transformator instrument, masing-masing dengan karakteristik desain yang berbeda.

Penjelasan teknis paragraf:
Kesimpulan ini menegaskan klasifikasi transformator. Pembaca dapat langsung mengaitkan jenis trafo dengan lokasi instalasi dan fungsinya.

---

Transformator juga memiliki rugi-rugi nyata seperti rugi inti, rugi tembaga, rugi stray, dan rugi dielektrik. Rugi-rugi ini dapat dihitung menggunakan rumus teknik, serta menjadi dasar untuk menentukan efisiensi transformator dalam operasi.

Penjelasan teknis paragraf:
Efisiensi adalah parameter penting karena trafo bekerja 24 jam. Rugi kecil saja bisa menjadi kerugian energi besar jika dihitung tahunan.

---

Dalam praktik lapangan, gangguan umum seperti overload, short internal, dan partial discharge harus dipahami karena menjadi penyebab utama kegagalan transformator. Dengan pemahaman teori dan indikasi teknis, teknisi dapat melakukan pencegahan lebih dini melalui inspeksi, pengukuran, dan pemeliharaan.

Penjelasan teknis paragraf:
Ini mengarahkan pembaca ke pemeliharaan prediktif seperti DGA, BDV test, thermography, dan relay monitoring.

---

Daftar Referensi (Akademik)

1. Aprianto, Agung, dkk. (2010). Pemeliharaan Transformator. Jurnal Teknik, Vol. 20 No. 1.

2. Aribowo, Didik., Wiryadinata, Romi., & Daniel, YH. (2014). Care and Maintenance System Generator Transformer 20kV–150kV. Jurnal Rekayasa dan Teknologi Elektro, Vol. 8 No. 1.

3. Chapman, S. J. (2005). Electric Machinery Fundamentals (4th Edition). McGraw-Hill.

4. Puntoko. (2008). Modul Training Transformator. Krakatau Daya Listrik.

5. Sumanto. (1991). Teori Transformator. Andi Offset.

6. Tim PT PLN. (2014). Buku Pedoman Pemeliharaan Transformator Tenaga. PT PLN (Persero).

7. Wahyudi, U. (2018). Mahir dan Terampil Belajar Elektronika Untuk Pemula. Deepublish.

Berbagi :