prosiding seminar nasional nciet vol.1 (2020) b13-b23
Post on 25-Nov-2021
4 Views
Preview:
TRANSCRIPT
B. 13
ANALISA GEJALA KERUSAKAN TRANSFORMATOR BERDASARKAN DISSOLVED GAS ANALYSIS PEMBANGKIT PLTA WAY BESAI
Sandy Yudhapraja1*, Ais Sabastian Prayogi2
1Unit Pelaksana Pengendalian Pembangkitan Bandar Lampung, PT PLN (Persero)
2Unit Induk Pembangkitan Sumatera Bagian Selatan, PT PLN (Persero) Jl. Raden Gunawan II No. 4 Rajabasa, Bandar Lampung, 35144
*E-mail: sandyyudhapraja@gmail.com
Abstrak
Transformator merupakan peralatan utama pada pembangkitan kelistrikan yang sangat penting karena berhubungan langsung dengan system transmisi 150 KV. Gangguan pada transformator pembangkit dapat menyebabkan pemadaman dengan skala yang besar. Oleh karena itu, perlu dilakukan strategi pemeliharaan prediktif menggunaan teknologi Dissolved Gas Analysis (DGA) dengan metode analisa based on TDCG, Roger Ratio, Duval Triangle, dan Key Gas untuk mengetahui jenis kegagalan yang terjadi pada transformator. Pengukuran yang didapatkan untuk individual gas C2H6 dalam kondisi 4, gas CO2 termasuk dalam kondisi 2, dan kenaikan gas C2H4. Berdasarkan hasil pengukuran tersebut kegagalan yang terjadi diakibatkan oleh overheating pada internal transformator dengan jenis kegagalan thermal fault untuk temperature antara 300 - 700°C. Dari analisa tersebut, maka tindakan yang dilakukan adalah assessment dan melaksanakan purifikasi minyak transformator, dengan feedback temuan setelah assessment yaitu pengencangan baut jointing bagian dalam transformator pada sisi low voltage.
Kata Kunci : Gangguan Transformator; Dissolved Gas Analysis (DGA); overheating internal transformator; metode based on TDCG; metode Duval Triangle
PENDAHULUAN
PLTA Besai merupakan salah satu Pusat listrik yang dikoordinir oleh PT. PLN (Persero)
Unit Pelaksana Pengendalian Pembangkitan Bandar Lampung, yang berlokasi di kabupaten
Lampung Utara, Propinsi Lampung. PLTA Besai mempunyai daya mampu maksimal 2 X
45 MW, dengan type pembangkit Run of River. Dengan daya mampu tersebut, PLTA Besai
menjadi salah satu penopang suplay sistem kelistrikan di sistem Lampung. Lazimnya,
pembangkit listrik tenaga hydro memiliki biaya produksi yang rendah dan biaya
pemeliharaan yang relatif rendah dibanding pembangkit jenis thermal. Namun, dibalik
kelebihan tersebut terdapat juga kekurangan pada pembangkit listrik tenaga hydro, yaitu pola
pengoperasian yang menyesuaikan dengan kondisi debit air. Jika dimusim penghujan PLTA
dapat beroperasi dengan beban penuh sedangkan pada musim kemarau yang mana debit air
Prosiding Seminar Nasional NCIET Vol.1 (2020) B13-B23 1st National Conference of Industry, Engineering and Technology 2020,
Semarang, Indonesia.
B. 14
Sandy Yudhapraja, dkk./ NCIET Vol. 1 (2020) B13-B23
berkurang drastis pengoperasian PLTA dilakukan jauh dibawah daya mampunya atau
bahkan tidak beroperasi sama sekali. Dari intake DAM, air disalurkan melalui inlet tunnel
menuju runner, maksimal tidaknya pengoperasian mesin pembangkit sangat bergantung
pada debit dan aliran air dari intake DAM melalui inlet tunnel dan air yang bermuara di
intake dam plta besai berasal dari aliaran beberapa anak sungai way besai.
PLTA Besai mulai beroperasi pada bulan Oktober 2001 dan untuk operasional dan
pemeliharaannya ditangani langsung oleh pegawai PT PLN (Persero) UPDK Bandar
Lampung. Seperti pembangkit listrik pada umumnya, PLTA Besai mempunyai peralatan
utama yaitu Turbin air sebagai penggerak utama, Generator sebagai peralatan yang
mengkonversi energy mekanik (putaran) menjadi energy listrik, dan Trafo Utama Step Up
11/150 kV kapasitas 53 MVA untuk menaikkan tegangan dari tegangan keluaran generator
ke tegangan system 150kV.
Transformator merupakan peralatan utama pada pembangkitan kelistrikan yang sangat
penting karena berhubungan langsung dengan system transmisi 150 KV. Gangguan pada
transformator pembangkit dapat menyebabkan pemadaman dengan skala yang besar. Oleh
karena itu, perlu dilakukan strategi pemeliharaan berdasarkan Keputusan Direksi PT PLN
(Persero) Nomor: 0520-2.K/DIR/2014 tentang Himpunan Buku Pedoman Pemeliharaan
Peralatan Primer Gardu Induk: 1. Buku Pedoman Pemeliharaan Transformator Tenaga
berupa preventive maintenance (PM) yang biasa disebut In Service Inspection dan Predictive
Maintenance (PdM) yang biasa kita sebut In Service Measurement. Analisa ketidaknormalan
pada Main Transformator Unit 1 PLTA Way Besai dilakukan berdasarkan temuan PdM
menggunaan teknologi Dissolved Gas Analysis (DGA) dengan beberapa metode Analisa
untuk mengetahui jenis kegagalan yang terjadi pada internal transformator berdasarkan
kandungan gas terlarut.
DASAR TEORI
Transformator
Trafo merupakan peralatan statis dimana rangkaian magnetik dan belitan yang terdiri
dari 2 atau lebih belitan, secara induksi elektromagnetik, mentransformasikan daya (arus dan
tegangan) sistem AC ke sistem arus dan tegangan lain pada frekuensi yang sama (IEC 60076
-1 tahun 2011). Trafo menggunakan prinsip elektromagnetik yaitu hukum hukum ampere
dan induksi faraday, dimana perubahan arus atau medan listrik dapat membangkitkan medan
B. 15
Sandy Yudhapraja, dkk./ NCIET Vol. 1 (2020) B13-B23
magnet dan perubahan medan magnet / fluks medan magnet dapat membangkitkan tegangan
induksi.
Gambar 1. Elektromagnetik pada trafo
Arus AC yang mengalir pada belitan primer membangkitkan flux magnet yang mengalir
melalui inti besi yang terdapat diantara dua belitan, flux magnet tersebut menginduksi belitan
sekunder sehingga pada ujung belitan sekunder akan terdapat beda potensial / tegangan
induksi (gambar 1).
Dissolved Gas Analysis (DGA)
Dalam minyak transformator gas terlarut terjadi karena panas atau tegangan listrik. DGA
dipergunakan untuk mendeteksi gangguan yang sedang terjadi pada transformator. Problema
mekanik atau electric pada transformator yg sedang beroperasi, diperiksa dengan
membandingkan gas yang terukur didalam minyak transformator (dari hasil beberapa kali
pengukuran). Pengujian DGA digunakan untuk mengetahui dampak dari ketidaknormalan
transformator itu sendiri. Dengan adanya pengujian DGA dalam minyak transformator akan
dapat diperoleh informasi yang terkait dengan kinerja transformator.
METODE PENELITIAN
Metode analisa pengujian DGA mengacu pada standard IEEE C57-104:2008 dan IEC
60599:1999. Dalam mengklasifikasikan kondisi kandungan gas terlarut pada transformator
yaitu dengan menyesuaikan komposisi kandungan gas berdasarkan temperature (gambar 2),
dan membandingkan hasil pengujian DGA dengan nilai batasan standard yang digunakan.
B. 16
Sandy Yudhapraja, dkk./ NCIET Vol. 1 (2020) B13-B23
Gambar 2. Komposisi Gas Terlarut
Metode TDCG
Merupakan metode awal untuk mengetahui tingkat konsentrasi dari gas terlarut antara lain
H2, CO2, CO, C2H4, C2H6, CH4, C2H2 (gambar 3 dan 4).
Gambar 3. Dissolved Gas Analysis Concentration Limit
Metode Roger Ratio
Metode roger ratio merupakan salah satu cara untuk menganalisa kandungan gas terlarut dari
minyak transformator. Metode ini membandingkan nilai-nilai satu gas dengan gas yang lain
(gambar 5).
Gambar 4. Actions based on TDCG Table
B. 17
Sandy Yudhapraja, dkk./ NCIET Vol. 1 (2020) B13-B23
Gambar 5. Standard Roger Ratio IEC 60599
Metode Duval Triangle
Metode Duval Triangle diciptakan untuk membantu metode-metode analisis lain. Acuan
standard yang digunakan adalah IEC 60599. Menurut IEC 60599 ada beberapa tipe
gangguan pada Kondisi khusus yang diperhatikan adalah konsentrasi methane (CH4),
ethylene ( C2H4) dan acetylene (C2H2). Konsentrasi total ketiga gas ini adalah 100% namun
perubahan komposisi dari ketiga gas ini menunjukan kondisi fenomena kegagalan yang
mungkin terjadi pada unit yang diujikan. Metode ini merupakan sistem tertutup (closed
system) sehingga mengurangi persentase kasus di luar kriteria analisis. Cara menggunakan
metode ini dengan mengubah konsentrasi gas menjadi bentuk persen kemudian masukkan
nilai dan gambarkan pada segitiga (Gambar 6).
Gambar 6. Metode Duval Triangle
Metode Key gas
Metode Key gas didefinisikan sebagai gas-gas yang terbentuk pada transformator pendingin
minyak yang secara kualitatif dapat digunakan untuk menentukan jenis kegagalan yang
terjadi, berdasarkan jenis gas yang lebih dominan terbentuk pada berbagai temperatur sesuai
dengan IEEE C57.104 2008 digambarkan sebagai berikut:
B. 18
Sandy Yudhapraja, dkk./ NCIET Vol. 1 (2020) B13-B23
Dekomposisi produk termasuk ethylene dan
methane dengan sedikit kuantitas hidrogen
dan ethane. Tanda keberadaan acetylene
mungkin terbentuk jika fault yang terjadi
parah atau diikuti dengan kontrak elektrik.
Gambar 7. Overheated Oil
Sejumlah karbon dioksida dan karbon
monoksida terlibat akibat pemanasan selulosa.
Gas hidrokarbon, seperti metana dan ethylene
akan terbentuk jika fault melibatkan struktur
minyak.
Gambar 8. Overheated Cellulose
Discharge elektrik tenaga rendah menghasilkan
hydrogen dan metana dengan sedikit kuantitas
ethane dan ethylene. Jumlah yang sebanding
antara karbon monoksida dan karbon dioksida
mungkin dihasilkan dari discharge pada selulosa
Gambar 9. Partial Discharge in Oil
Sejumlah hidrogen dan acetylene terproduksi
dan sejumlah methane dan ethylene. Karbon
dioksida dan karbon monoksida akan selalu
dibentuk jika melibatkan fault selulosa. Minyak
mungkin terkarbonisasi.
Gambar 10. Arcing in Oil
B. 19
Sandy Yudhapraja, dkk./ NCIET Vol. 1 (2020) B13-B23
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengujian
Pengujian dilakukan berdasarkan interval sampling DGA sesuai dengan jadwal rutin
predictive maintenance, untuk pengujian data main transformator unit 1 PLTA Besai
dilaksanakan dalam tiga titik sampling yaitu TOP, MIDDLE, dan BOTTOM.
Gambar 11. Data pengujian DGA main transformator unit 1
Hasil pengujian yang didapatkan pada main transformator unit 1 baik dari tanggal 8 Mei
2019 sampai 25 Juni 2020 terjadi kenaikan pada seluruh kandungan gas terlarut yang
muncul, khususnya pada individual gas CO2 (kondisi 2) dan C2H6 (kondisi 4). Berdasarkan
pada kondisi ini perlu dilakukan analisa lebih lanjut terkait dengan kandungan gas terlarut
yang muncul.
Pembahasan
Analisa yang dilakukan berdasarkan kondisi pada saat sebelum dilakukan perbaikan main
transformator yaitu pada tanggal 25 Juni 2020, untuk mengetahui lebih lanjut indikasi
kerusakan yang muncul berdasarkan komposisi gas terlarut.
Rekomendasi based on TDCG
Hasil pengujian data yang dihasilkan dalam pengukuran DGA didapatkan trending kenaikan
seiring berjalannya waktu, Berdasarkan nilai TDCG yang didapatkan status kandungan
TDCG berada pada kondisi 2 dengan TDCG Rate < 10 ppm. Dari hasil tersebut, untuk
interval pelaksanaan pengujian sample DGA perlu dirapatkan per triwulan dengan
memperhatikan pembebanan unit pembangkit.
23 740
13 25-Jun-20 <5 2637 186 44 372 136 0
11 04-May-20 6 2526 17112 11-Jun-20 5 2820 211 44 352 147 0
36 351 115 0 29 67925 757
16 35710 12-Dec-19 <5 1920 78 28 198 54 0 16 3609 06-Aug-19 <5 1822 96 22 171 65 0
37 2348 08-May-19 6 1821 101 22 167 59 0 25 3557 14-Feb-19 <5 1477 83 15 93 39 06 18-Oct-18 <5 1082 65 7 29 14 0
11 29 11 0 22 7820 117
4 29 Jun 18 10 2734 125 11 98 52 0 20 2985 26-Jul-18 <5 807 29 Setelah Purifikasi
2 11-Aug-16 <5 5333 2563 24-May-17 <5 1401 102 1 14 20 1
14 221 106 0,5 23 6020 137
C2H2 H2O TDCG1 02-Jul-15 <5 5014 243 15 234
No. DATEPARAMETER HASIL PENGUJIAN
97 0 17 591
KETERANGANH2 CO2 CO C2H4 C2H6 CH4
B. 20
Sandy Yudhapraja, dkk./ NCIET Vol. 1 (2020) B13-B23
Gambar 12. Trending TDCG
Analisa Roger Ratio
Analisa roger ratio menggunakan standard IEC 60599 terdiagnosa masuk pada jenis
kegagalan T1 yang mengindikasikan adanya thermal Fault, dengan temperature < 300°C
(Gambar 13).
Gambar 13. Method Roger Ratio
Analisa Duval’s Triangle
Diagnosa dari metode duval’s triangle didapatkan jenis kegagalan dalam kondisi T2 dengan
deskripsi kegagalan thermal fault pada temperatur antara 300 - 700°C (Gambar 14).
Gambar 14. Method Duval’s Triangle
B. 21
Sandy Yudhapraja, dkk./ NCIET Vol. 1 (2020) B13-B23
Analisa Key Gas
Diagnosa dari analisa key gas dapat dikategorikan gejala kegagalan yang muncul terjadi
pada Overheat Oil ditandai pada individual gas yang dominan pada C2H4 dan Overheat
Paper ditandai dengan kandungan CO yang dominan. (gambar 15).
Gambar 15. Method Key Gas
Setelah dilakukan Analisa terhadap Main Transfomer Unit 1 PLTA Besai pada tanggal 25
Juni 2020, rekomendasi yang diberikan adalah Assessment Main Transformator Unit 1
PLTA Besai untuk mengetahui penyebab sumber panas yang terjadi, dan melaksanakan
purifikasi untuk mendapatkan nilai minyak trafo dalam kondisi normal kembali.
1. Hasil Assessment Trafo PLTA Besai
Eksekusi rekomendasi dengan no SPK WO557949 yang diberikan telah dilaksanakan pada
tanggal 23 – 26 Juli 2020 dengan feedback pekerjaan sbb:
- PROBLEMS : terdapat trending kenaikan kandungan gas ethana (C2H6)
- CAUSE : berdasarkan diagram perkiraan pertumbuhan gas, gas ini
muncul karena adanya sumber panas
- REMEDY : dilakukan pengencangan baut jointing pada bagian dalam
MTR 53 MVA sisi 11 KV (gambar 16) dan dilakukan purifikasi
minyak (gambar 17) trafo 53 MVA.
B. 22
Sandy Yudhapraja, dkk./ NCIET Vol. 1 (2020) B13-B23
Gambar 18. Data pengujian DGA Main Transfomer Unit 1 setelah perbaikan
Setelah dilakukan tindakan perbaikan pada main transfomer unit 1 PLTA Besai. Langkah
selanjutnya adalah melakukan monitoring pertumbuhan gas terlarut yang muncul saat dan
setelah dilakukan pembebanan pada main transfomer agar dapat diketahui pertumbuhan
kenaikan gas terlarut.
KESIMPULAN
Berdasarkan analisa dan pelaksanaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan
beberapa hal sebagai berikut :
1. Kegagalan yang terjadi pada main transformator unit 1 PLTA Way Besai dari
teknologi Dissolved Gas Analysis (DGA) diakibatkan oleh overheating pada
internal transformator dengan jenis kegagalan thermal fault untuk temperature
antara 300 - 700°C, ditandai adanya pertumbuhan kandungan gas Ethana (C2H6) dan
Ethylene (C2H4) yang semakin meningkat.
Gambar 17. Purifikasi Transformer
Gambar 16. Pengancangan baut jointing sisi 11 KV
<5 478 29 11 64 11 0 28 11519 11-Aug-20 <5 623 32 9 63 15
KETERANGANH2 CO2 CO C2H4 C2H6 CH4 C2H2 H2O TDCG
1 02-Jul-15 <5 5014 243 15 234
No. DATEPARAMETER HASIL PENGUJIAN
97 0 17 591
5 26-Jul-18 <5 807 29 Setelah Purifikasi
2 11-Aug-16 <5 5333 2563 24-May-17 <5 1401 102 1 14 20 1
14 221 106 0,5 23 6020 137
14 011 29 11 0 22 78
20 117
4 29 Jun 18 10 2734 125 11 98 52 0 20 298
37 2348 08-May-19 6 1821 101 22 167 59 0 25 3557 14-Feb-19 <5 1477 83 15 93 39 06 18-Oct-18 <5 1082 65 7 29
16 35710 12-Dec-19 <5 1920 78 28 198 54 0 16 3609 06-Aug-19 <5 1822 96 22 171 65 0
11 04-May-20 6 2526 17112 11-Jun-20 5 2820 211 44 352 147 0
36 351 115 0 29 67925 757
<0,523 74013 25-Jun-20 <5 2637 186 44 372 136 0
<0,5 26 12018 06-Aug-20
20 65 Setelah Purifikasi 16 26-Jul-20 <5 235 15 5 37 8 0 23 65 Setelah berbeban15 25-Jul-20 <5 271 13 4 38 10
17 29-Jul-20 <5 356 22 6 47 10 <0,5 21 86
B. 23
Sandy Yudhapraja, dkk./ NCIET Vol. 1 (2020) B13-B23
2. Tindakan yang telah dilaksanakan yaitu Assessment Main Transformator #1 PLTA
Besai dan melaksanakan purifikasi minyak transformator dengan feedback temuan
setelah assessment pengencangan baut jointing pada bagian dalam MTR 53 MVA
sisi 11 KV.
3. Status kondisi main transformator unit 1 PLTA Way Besai setelah dilakukan
perbaikan adalah layak operasi. Hal ini didukung dengan data Dissolved Gas
Analysis (DGA) pada kondisi 1 menurut Standard IEEE C57.104 dan Hasil
Assessment dalam range data normal.
DAFTAR PUSTAKA SPLN T5.004-3: 2016. Pedoman Uji Karakteristik Minyak Insulasi dan Uji DGA. Jakarta:
PT PLN (Persero). PDM/PGI/01:2014. Himpunan Buku Pedoman Pemeliharaan Peralatan Primer Gardu Induk.
Jakarta: PT PLN (Persero). IEEE Std C57.104™-2008. Guide for the Interpretation of Gases Generated in Oil-Immersed
Transformers. FACILITIES INSTRUCTIONS, STANDARDS, AND TECHNIQUES VOLUME 3-31.
2003. TRANSFORMER DIAGNOSTICS. UNITED STATES DEPARTMENT OF THE INTERIOR.
IEC 60422. 2005. Mineral Insulating Oil in Electrical Equipments – Supervision and Maintenance Guidance.
IEC 60599. 1999. Mineral oil-impregnated electrical equipment in service –Guide to the interpretation of dissolved and free gases analysis.
IEEE Std C57.152™-.2013. Guide for Diagnostic Field Testing of Fluid-Filled Power Transformers, Regulators, and Reactors.
ASTM D 3613 – 98. 2007. Standard Practice for Sampling Insulating Liquids for Gas Analysis and Determination of Water Content.
Demmassabu, A.R., dkk. 2014. Analisa Kegagalan Transformator Daya Berdasarkan Hasil Uji Dga Dengan Metode Tdcg, Key Gas, Roger’s Ratio, Duval’s Triangle Pada Gardu Induk. Terakreditasi SK: 0005.012/JI.3.2/SK.ISSN/2012. ISSN 2301-8402
top related