laporan kerja praktek di pt badak ngl-pengaruh suhu dan kondisi minyak isolasi transformator
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
1/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
i
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ................................................................................................... i
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... iii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... v
BAB I ............................................................................................................. 1
PENDAHULUAN ......................................................................................... 1
I.1 Latar Belakang ........................................................................................ 1
I.2 Maksud dan Tujuan Penulisan ................................................................ 2
I.3 Batasan Masalah ..................................................................................... 3
I.4 Waktu dan Tempat .................................................................................. 3
I.5 Metode Penelitian ................................................................................... 3
I.6 Sistematika Penulisan Laporan ............................................................... 3
BAB II ............................................................................................................ 5
DASAR TEORI ............................................................................................. 5
2.1 Pengertian Transformator......................................................................... 5
2.2. Konstruksi Transformator [1} ................................................................... 6
2.3 Prinsip Kerja Transformator ................................................................... 7
2.4 Pengaruh Suhu dan Pembebanan Pada Kondisi Isolasi Transformator ... 8
2.5 Isolasi Transformator [9] .......................................................................... 16
2.6. Penuaan (Aging) [9] ................................................................................ 26
2.7. Penuaan Isolasi Padat[9] ......................................................................... 28
2.8. Pengujian Isolasi Minyak Transformator .............................................. 29
2.9 Pengujian Furan ..................................................................................... 40
2.10 Duval Triangle .................................................................................... 40
2.11 Proses Purifikasi ................................................................................... 41
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
2/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
ii
2.12 Jenis-jenis Kipas[12] .............................................................................. 44
BAB III ........................................................................................................ 52
METODOLOGI PENELITIAN ................................................................... 52
3.1 Rancangan Penelitian ........................................................................... 52
3.2 Waktu dan Tempat ................................................................................. 53
3.3 Bahan dan Alat ....................................................................................... 53
3.4 Prosedur Pengambilan Data Suhu dan Pola Pembebanan Transformator
............................................................................................................ 56
BAB IV ........................................................................................................ 61
ANALISA DAN PEMBAHASAN .............................................................. 61
4.1 Transformator 48-PT-12-3A ................................................................. 61
4.2 Analisa Pengaruh Suhu dan Pembebanan Pada Transformator 48-PT-12-
3A .............................................................................................................. 63
4.3 Analisa Real Dengan Data Yang Ada .................................................... 82
4.4 Analisa Hasil Pengujian Pada Transformator 48-PT-12-3A .................. 90
4.5 Analisis Kandungan Air ......................................................................... 97
4.6 Analisis Tegangan Tembus ( Breakdown Dielectric Voltage) ................ 98
4.7 Hasil Analisis Gas dan Air ..................................................................... 99
4.8 Duval Triangle ..................................................................................... 100
4.9 Penyelesaian Masalah .......................................................................... 101
BAB V ........................................................................................................ 105
PENUTUP .................................................................................................. 105
5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 105
5.2 Saran ..................................................................................................... 106
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 107
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
3/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Konstruksi dari transformator [2] ............................................................ 6
Gambar 2 konstruksi transformator tipe inti (core form) [2] ................................... 6
Gambar 3 Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk U dan L[2]...... 7
Gambar 4 Transformator tipe cangkang (shell form) [2] ......................................... 7
Gambar 5 Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk E,I dan F[2] .... 7
Gambar 6 Rangkaian Transformator ...................................................................... 9
Gambar 7 Diagram Thermal [4] ............................................................................ 12
Gambar 8 Transport X ......................................................................................... 32
Gambar 9 Diagram Alir Metode Doernenburg .................................................... 37
Gambar 10 Diagram alir doenenburg ................................................................... 39
Gambar 11 Duval Triangle................................................................................... 41
Gambar 12 Diagram Alir Purifikasi ..................................................................... 43
Gambar 13 Kipas Sentrifugal ............................................................................... 44
Gambar 14 Kipas Sentrifugal Dengan Double Inlet ............................................ 45
Gambar 15 Tipe Sudu Backward Curve Beserta Kurva Karakteristiknya ........... 46
Gambar 16 Tipe Sudu Lurus Beserta Kurva Karakteristiknya ............................ 47
Gambar 17 Tipe Sudu Radial Tip Beserta Kurva Karakteristiknya ..................... 48
Gambar 18 Fan Propeller ..................................................................................... 49
Gambar 19 Fan Pipa Axial ................................................................................... 49
Gambar 20 Fan Baling-baling axial ..................................................................... 50
Gambar 21 Transport X ....................................................................................... 53
Gambar 22 Transformator Stepdown 48-PT-12-3A ............................................ 54
Gambar 23 Thermogun ........................................................................................ 55
Gambar 24 Liquid dieletric Test .......................................................................... 55 Gambar 25 Syringe disambungkan ke saluran penyambungan minyak transformator
............................................................................................................................... 57
Gambar 26 Minyak dialirkan ke Syringe ............................................................. 58
Gambar 27 Menvacum Syringe ........................................................................... 58
Gambar 28 Cara pengambilan sampel yang benar dengan syringe ..................... 59
Gambar 29 Liquid dieletric Tester ....................................................................... 60
Gambar 30 Pelat Elektroda Bola Pejal Liquid dieletric Tester .......................... 60
http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844860http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844860http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844860http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844860http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844861http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844861http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844861http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844861http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844862http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844862http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844862http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844862http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844863http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844863http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844863http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844863http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844864http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844864http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844864http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844864http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844866http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844866http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844866http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844866http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844880http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844880http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844881http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844881http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844881http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844880http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844866http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844864http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844863http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844862http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844861http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844860
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
4/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
iv
Gambar 31 Nameplate Transformator 48-PT-12-3A ........................................... 61
Gambar 32 Transformator 48-PT-12-3A ............................................................. 62
Gambar 33 Grafik Hubungan Antara Susut Umur Dengan Pembebanan
Transformator ........................................................................................................ 73
Gambar 34 Grafik Pengaruh Suhu Terhadap Susut Umur Transformator dengan
pembebanan 100 % ............................................................................................... 80
Gambar 35 Grafik Pengaruh Suhu Terhadap Susut Umur Transformator dengan
pembebanan 75 % ................................................................................................. 80
Gambar 36 Grafik Pengaruh Suhu Terhadap Susut Umur Transformator dengan
pembebanan 50 % ................................................................................................. 81
Gambar 37 Grafik Pengaruh Suhu Terhadap Susut Umur Transformator dengan
pembebanan 25 % ................................................................................................. 81
Gambar 38 Diagram Prosedur Operasi ................................................................ 90
Gambar 39 Pengujian Dissolve Gas Analysis Minyak Transformator ................ 91
Gambar 40 Grafik Overheated Oil ....................................................................... 95
Gambar 41 Grafik Overheated Cellulose ............................................................. 95
Gambar 42 Grafik Partial Discharge In Oil ......................................................... 96
Gambar 43 Grafik Arching in Oil ........................................................................ 96
Gambar 44 Grafik Hasil DGA 48-PT-12-3A ....................................................... 97
Gambar 45 Hasil Duval Triangle 48-PT-12-3A ................................................ 101
Gambar 46 Proses Purifikasi .............................................................................. 104
http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844897http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844897http://d/KP%20FIX/LAPORAN%20KHUSUS-ANASTASIA%20BR%20NAPITUPULU(1).docx%23_Toc444844897
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
5/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
v
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Spesifikasi Minyak Isolasi Baru .............................................................. 18
Tabel 2 Spesifikasi Minyak Isolasi Pakai ............................................................. 19
Tabel 3 Tipe Pendinginan Transformator ............................................................. 22
Tabel 4 Standar Nilai PI untuk Transformator ...................................................... 30
Tabel 5 Standart ASTM D 877 pengujian kekuatan dielektrik [11] ....................... 30
Tabel 6 Konsentrasi gas-gas terlarut (ppm) berdasarkan metode TCG ................ 33
Tabel 7 Diagnosis dan penanganan terhadap kondisi trafo berdasarkan metode TCG
............................................................................................................................... 33
Tabel 8 Metode Gas Kunci dan analisis gangguan ............................................... 35
Tabel 9 Rasio Perbandingan Gas .......................................................................... 36
Tabel 10 Rasio untuk gas kunci Doernenburg ...................................................... 37
Tabel 11 Batas konsentrasi gas terlarut (Doernenburg) ........................................ 38
Tabel 12 Diagnosis gangguan dengan metode Rasio Rogers ............................... 39
Tabel 13 Beban Transformator 48-PT-12-3A ....................................................... 62
Tabel 14 Karakteristik Minyak Transformator ..................................................... 63
Tabel 15 Pembebanan transformator 48-PT-12-3A PT Badak NGL .................... 64
Tabel 16 Variasi Beban Transformator ................................................................. 65
Tabel 17 Susut Umur dari berbagai macam pembebanan ..................................... 72
Tabel 18 Pengaruh Suhu Di dalam Kubikel Transformator ................................. 79
Tabel 19 Perhitungan Pengaruh Pola Pembebanan dan suhu 48-PT-12-3A ......... 89
Tabel 20 Pengujian Dissolve Gas Analysis minyak Transformator 48-PT-12-3A 92
Tabel 21 Indikator Bantu Analisis DGA ............................................................... 92
Tabel 22 Hasil Perbandingan Gas Rasio ............................................................... 94
Tabel 23 Hasil BDV Test Transformator 48-PT-12-3A ....................................... 98 Tabel 24 Duval Triangle 48-PT-12-3A ............................................................... 100
Tabel 25 Aksi berdasarkan TDCG ...................................................................... 102
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
6/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Pada era globalisasi saat ini, kebutuhan energi listrik meningkat seiring
dengan perkembangan teknologi. Peningkatan kebutuhan listrik ini harus
diikuti dengan perbaikan kualitas dan keandalan energi listrik yang dihasilkan.
Kualitas dari suatu energi listrik dapat dilihat dari segi ekonomis dan teknis.
Tegangan, frekuensi dan keandalan merupakan sebagian parameter yang
menentukan kualitas energi listrik dari segi teknis. Tegangan dan frekuensi
yang disalurkan dari pembangkit mempunyai standar nilai yang telah
ditentukan. Apabila nilai dari tegangan dan frekuensi diluar dari standar yang
ditentukan maka kualitas dari tegangan dan frekuensi tersebut dapat dikatakan
tidak baik. Sedangkan keandalan suatu sistem tenaga listrik sangat erat
hubungannya dengan ketersediaan, yaitu jumlah waktu sistem bekerja sesuai
dengan fungsinya sehingga gangguan yang terjadi pada sistem akan
mengakibatkan turunnya kesinambungan dalam penyaluran energi[6].
Sistem tenaga listrik merupakan sarana untuk menyalurkan energi listrik
dari pusat pembangkit listrik sampai pada konsumen.
Sistem tenaga listrik terdiri dari tiga kelompok yaitu:
a. Pembangkit
b. Saluran transmisi
c. Saluran distribusi
Salah satu peralatan yang sangat penting dalam penyaluran tenaga listrik
yaitu transformator. Transformator adalah suatu peralatan tenaga listrik yang
berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke
tegangan rendah atau sebaliknya (mentransformasikan tegangan) [7]. Oleh
karena itu transformator merupakan peralatan yang sangat penting maka
diusahakan agar peralatan ini memiliki susut umur yang kecil sehingga dapat
menjaga kontinuitas penyaluran daya dengan baik.
Adapun faktor yang dapat mempengaruhi terjadinya susut umur pada
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
7/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
2
transformator antara lain yaitu: pengaruh dari suhu sekitar (ambient
temperature), suhu minyak trafo, pola pembebanan, kualitas bahan isolasi
transformator, kualitas minyak, cuaca, kandungan oksigen, kelembaban udara
dan pengelolaan terhadap transformator tersebut. Untuk pengelolaan
transformator berkaitan dengan pemeliharaan rutin yang dilaksanakan, yakni
pemeliharaan prediktif, preventif, maupun korektif. Oleh karena itu, penulis
berinisiatif untuk mengambil tugas khusus dalam kerja praktek yang berjudul
Evaluasi Transformator 48-PT-12-3A di Area Personal
Community VI M ill enium PT Badak NGL ditinjau dari Pengaruh Suhu
Lingkungan, dan Kondisi Minyak Isolasi
I.2 Maksud dan Tujuan Penulisan
Adapun tujuan yang hendak dicapai sehubungan dengan pelaksanaan kerja
praktek ini adalah sebagai berikut:
1.2.1 Tujuan Umum :
1. Menerapkan ilmu yang sudah didapat dibangku perkuliahan ke
dalam praktek nyata di lapangan sehingga dapat diketahui dengan
lebih jelas mengenai hal-hal yang berhubungan dengan ketenaga
listrikan.
2. Menambah wawasan dan kemampuan beradaptasi dengan
lingkungan kerja.
3. Untuk meningkatkan keahlian dan daya kreatifitas mahasiswa.
4. Melatih kemampuan dan kepekaan mahasiswa untuk mencari solusi
masalah yang dihadapi dalam dunia industri atau dunia kerja.
1.2.2
Tujuan Khusus
1. Mengetahui dan menganalisis pengaruh kondisi suhu dan
pembebanan sekitar transformator 48-PT-12-3A
2. Mengetahui kondisi isolasi minyak trafo 48-PT-12-3A di PT Badak
NGL.
3. Menentukan tindakan yang tepat untuk dilakukan pada
transformator 48-PT-12-3A berdasarkan kondisi saat ini.
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
8/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
3
I.3 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam pelaksanaan kerja praktek ini adalah sebagai
berikut:
1.
Evaluasi hanya ditinjau dari pola pembebanan dan suhu di dalam
kubikel transformator
2. Mengetahui dan menganalisis kondisi isolasi minyak transformator
I.4 Waktu dan Tempat
Lokasi kerja praktek ini dilakukan di PT Badak NGL, Bontang,
Kalimantan Timur pada Facilities and Project Engineering Department di
Electrical Section dan terhitung mulai tanggal 18 Januari 2016 sampai 18
Maret 2016.
I.5 Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam pengambilan data untuk membantu
proses penyusunan laporan ini adalah sebagai berikut :
1. Observasi, yaitu pengumpulan data dengan pengamatan dan penelitian
secara langsung melalui kegiatan dan pekerjaan yang dilakukan pada
pelaksanaan KP di PT Badak NGL Bontang, Kaltim.
2. Wawancara, yaitu pengumpulan data dengan cara melakukan tanya
jawab langsung kepada pihak-pihak yang bersangkutan untuk
mendapatkan data yang tepat dan benar.
3. Studi Pustaka, metode ini dilakukan dengan cara membaca, mengamati,
dan memahami dari referensi tertulis dan media internet, sehingga
diperoleh informasi yang membatu proses penyusunan laporan ini.
I.6 Sistematika Penulisan Laporan
Sistematika penulisan laporan hasil kerja praktek berupa tugas khusus di PT
Badak NGL ini yakni terdiri dari beberapa bagian, yakni:
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
9/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
4
Bab I Pendahuluan
Meliputi latar belakang, maksud dan tujuan penulisan, batasan
masalah, waktu dan tempat, serta metode penelitian.
Bab II Dasar Teori
Berisi dasar teori tentang pengertian transformator, konstruksi
transformator, prinsip kerja transformator, pengaruh suhu dan
pembebanan transformator, isolasi transformator, penuaan (aging),
penuaan kertas isolasi transformator, pengujian minyak
transformator, pengujian furan, duval triangle dan proses purifikasi
minyak transformator.
Bab III Data dan Pembahasan
Berisi tentang pengaruh suhu dan pembebanan terhadap
transformator 48-PT-12-3A, analisis hasil pengujian minyak
transformator 48-PT-12-3A dan cara mengatasinya serta tindakan
yang dilakukan terhadap kondisi transformator saat ini.
Bab IV Penutup
Berisi kesimpulan dan saran dari hasil analisis yang udah dilakukan.
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
10/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Pengertian Transformator
Transformator adalah suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang
berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian
listrik ke rangkaian listrik yang lain, dengan frekuensi yang sama dan perbandingan
transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan
prinsip induksi elektromagnetik, dimana perbandingan antara sisi primer dan
sekunder berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan dan berbanding
terbalik dengan perbandingan arusnya[1].
Transformator digunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik
maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga
memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap
keperluan misalnya, kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya jarak
jauh. Penggunaan transformator yang sangat sederhana dan andal merupakan salah
satu alasan penting dalam pemakaiannya pada penyaluran tenaga listrik arus bolak-
balik, karena arus bolak – balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan
dan penyaluran tenaga listrik. Pada penyaluran tenaga listrik arus bolak-balik terjadi
kerugian energi sebesar watt. Kerugian ini akan banyak berkurang apabilategangan dinaikkan setinggi mungkin. Dengan demikian maka saluran – saluran
transmisi tenaga listrik senantiasa mempergunakan tegangan yang tinggi. Hal ini
dilakukan terutama untuk mengurangi kerugian energi yang terjadi, dengan cara
mempergunakan transformator untuk menaikkan tegangan listrik di pusat listrik
dari tegangan generator yang biasanya berkisar antara 6 kV sampai 20 kV pada
awal transmisi ke tegangan saluran transmisi antara 100 kV sampai 1000 kV,
kemudian menurunkannya lagi pada ujung akhir saluran ke tegangan yang lebih
rendah.
Transformator yang dipakai pada jaringan tenaga listrik merupakan
transformator tenaga. Disamping itu ada jenis – jenis transformator lain yang banyak
dipergunakan dan pada umumnya merupakan transformator yang jauh lebih kecil.
Misalnya transformator yang dipakai di rumah tangga untuk menyesuaikan
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
11/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
6
Gambar 2 konstruksi transformator tipe inti (core form) [2]
tegangan dari lemari es dengan tegangan yang berasal dari jaringan listrik umum,
transformator yang dipakai pada lampu TL dan transformator – transformator
“mini” yang dipergunakan pada berbagai alat elektronik, seperti pesawat penerima
radio, televisi, dan sebagainya
2.2. Konstruksi Transformator[1}
Pada dasarnya transformator terdiri dari kumparan primer dan sekunder
yang dibelitkan pada inti ferromagnetik. Transformator yang menjadi fokus
bahasan disini adalah transformator daya
Konstruksi transformator daya ada dua tipe yaitu tipe inti (core type) dan
tipe cangkang ( shell type). Kedua tipe ini menggunakan inti berlaminasi yang
terisolasi satu sama lainnya, dengan tujuan untuk mengurangi rugi-rugi eddy
current [2]. Seperti yang terlihat pada gambar 1 dibawah ini yaitu:
2.2.1 Tipe inti (Core form )
Tipe inti ini dibentuk dari lapisan besi berisolasi berbentuk persegi dan
kumparan transformatornya dibelitkan pada dua sisi persegi. Pada konstruksi tipe
inti, kumparan mengelilingi inti besi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2
Inti
Kumparan
Sedangkan konstruksi inti pada umumnya berbentuk huruf U atau huruf L,
dapat kita lihat pada gambar 3
Gambar 1 Konstruksi dari transformator [2]
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
12/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
7
Gambar 3 Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk U dan L[2]
Gambar 4 Transformator tipe cangkang (shell form) [2]
Gambar 5 Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk E,I dan F[2]
2.2.2 Tipe cangkang (Shell form )
Jenis konstruksi transformator yang kedua yaitu tipe cangkang yang
dibentuk dari lapisan inti berisolasi dan kumparan dibelitkan di pusat inti, dapat
dilihat pada gambar 4
Pada transformator ini, kumparan atau belitan transformator dikelilingi oleh
inti. Sedangkan konstruksi intinya pada umumnya berbentuk huruf E, huruf I atau
huruf F seperti terlihat pada gambar 5
2.3 Prinsip Kerja Transformator
Transformator terdiri atas dua buah kumparan (primer dan sekunder) yang
bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektris namun berhubungan
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
13/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
8
secara magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi (reluctance) rendah.
Apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik maka
fluks bolak-balik akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan
tersebut membentuk jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya
fluks di kumparan primer maka di kumparan primer terjadi induksi ( self induction)
dan terjadi pula induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari
kumparan primer atau disebut sebagai induksi bersama (mutual induction) yang
menyebabkan timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder, maka mengalirlah
arus sekunder jika rangkaian sekunder dibebani, sehingga energi listrik dapat
ditransfer keseluruhan (secara magnetisasi)[3].
= ........................................................... (1)Dimana:
e = gaya gerak listrik ggl volt N = jumlah lilitandqdt = perubahan fluks magnetPerlu diingat bahwa hanya tegangan listrik arus bolak-balik yang dapat
ditransformasikan oleh transformator, sedangkan dalam bidang elektronika,
transformator digunakan sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban
untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan arus bolak-balik antara
rangkaian.
Tujuan utama menggunakan inti pada transformator adalah untuk
mengurangi reluktansi (tahanan magnetis) dari rangkaian magnetis (common
magnetic circuit )
2.4 Pengaruh Suhu dan Pembebanan Pada Kondisi Isolasi Transformator
2.4.1 Kenaikan Beban[4]
Pada gambar 6 terlihat kumparan sekunder yang dihubungkan dengan
beban ZL, Iz mengalir pada kumparan sekunder, dengan Iz = Vs/Z dengan θz =faktor
kerja beban
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
14/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
9
Gambar 6 Rangkaian Transformator
Arus beban Iz ini akan menimbulkan gaya gerak magnet (ggm) yang
cenderung menentang fluks (∅) yang telah ada akibat arus pemagnetan Im. Agarfluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir Iz,
yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban Iz, hingga keseluruhan
arus yang mengalir pada primer menjadi I1 = Io +Iz.
Transformator dalam keadaan bertegangan dan belum dibebani akan
menimbulkan rugi-rugi yang dapat menimbulkan kondisi trafo tersebut panas,
namun panas yang timbul kecil. Apabila transformator tersebut dibebani maka
kumparan dan minyak dalam trafo akan bertambah panas sesuai dengan kenaikan-
kenaikan bebannya atau sebesar . Panas yang timbul pada kumparan akanditeruskan secara konduksi pada minyak trafo yang berfungsi sebagai pendingin.
Baik kumparan maupun minyak trafo mempunyai batas-batas operasi panas yang
diijinkan. Isolasi kumparan yang terdiri dari kertas kraft mempunyai batas panas
yang diijinkan sesuai dengan kelas isolasi spesifikasi trafo. Demikian juga minyak
isolasi trafo mempunyai batas panas yang diijinkan. Apabila panas-panas tersebut
dilampaui maka isolasi akan rusak dan secara keseluruhan transformator tersebut
akan rusak. Panas tersebut harus direduksi dengan memasang sistem pendingin.
Pembebanan transformator dapat digolongkan menjadi dua macam yaitu:
pembebanan normal (k 1) dan pembebanan diatas normal (k 2).
2.4.2 Kenaikan Suhu[4]
Isolasi yang biasa dipakai dalam transformator bisa cepat sekali menjadi
buruk apabila dikenai panas dengan suhu diatas 100 oC secara terus menerus. Suhu
diatas 100 oC ini hanya dapat ditahan dalam selang waktu yang relatif singkat,
namun efek komulatif dan hubungan antara suhu dengan waktu tidak dapat
ditentukan.
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
15/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
10
Kenaikan suhu pada belitan, inti dan minyak trafo dirancang untuk
pemakaian dengan ketinggian tidak lebih dari 1000 meter diatas permukaan laut.
Untuk transformator yang menggunakan media pendingin air, maka suhu air tidak
boleh lebih dari 25 oC, sedangkan untuk transformator yang menggunkan media
pendingin udara, maka suhu udaranya tidak boleh lebih dari 40 oC dan tidak boleh
dibawah -25 oC untuk pemasangan luar dan tidak boleh dibawah -5 oC untuk
pemasangan dalam. Sebagai tambahan untuk pendingin udara, suhunya tidak
melebihi:
Rata-rata 30 oC untuk satu hari
Rata-rata 20 oC untuk satu tahun
Kenaikan suhu belitan dapat diukur dengan metode Resistansi atau metode
thermometer . Dengan metode Resistansi kenaikan suhu dapat ditentukan dengan
persamaan [4]:
2 1 = − ........................................................ (2)Dengan :
R2 = Tahanan lilitan pada akhir percobaan (ohm)
R1 = Tahanan lilitan pada awal percobaan (ohm)
T2 = Suhu akhir kumparan (oC)
T1 = Suhu kumparan pada awal percobaan (oC)
Didalam minyak transformator timbulnya panas akibat rugi besi dan rugi
tembaga didinginkan dengan minyak trafo. Bila keadaan ini berlangsung terus
menerus lama kelamaan minyak transformator akan menjadi panas. Dengan
kenaikan suhu minyak, komposisi minyak transformator akan mengalami
perubahan melalui reaksi kimia. Terjadinya reaksi tersebut akan menghasilkan zat(persenyawaan) lain dan akan mengubah sifat dari minyak transformator.
Perubahan-perubahan itu antara lain:
Warna coklat (hitam)
Kadar asam tinggi
Mengandung endapan (kotor)
Kekuatan daya elektrik menurun
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
16/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
11
Viskositas tinggi
Apabila perubahan-perubahan tersebut dibiarkan dapat menyebabkan
turunnya nilai isolasi dari minyak.
2.4.3 Penentuan kenaikan temperatur
2.4.3.1 Model thermal [5]
Akibat utama dari penuaan adalah menurunnya kekuatan mekanis dan
elektris dari isolasi belitan transformator . Efek suhu, air dan oksigen adalah faktor
penting dalam penuaan kertas isolasi dan minyak [5].
Kenaikan temperatur dapat diasumikan dengan diagram thermal sederhana,
seperti ditunjukan gambar 7. Gambar ini dapat dipahami karena merupakan
diagram penyederhanaan dan distribusi yang rumit. Kenaikan temperatur top oil
yang diukur selama pengujian kenaikan temperatur, berbeda dengan minyak yang
meninggalkan kumparan. Minyak pada top oil adalah campuran sebahagian dari
minyak yang bersirkulasi pada sepanjang kumparan. Tetapi perbedaan ini tidak
dipertimbangkan dengan cukup signifikan untuk menvalidasi metode.
Metode ini disederhanakan dengan asumsi yang telah dibuat sebagai
berikut:
a)
Temperatur minyak bertambah secara linier sesuai kumparan.
b)
Kenaikan temperatur rata-rata minyak adalah sama untuk semua
kumparan dari kolom yang sama.
c) Perbedaan temperatur antara minyak pada puncak kumparan
(asumsinya sepadan dengan yang dipuncak ) dan minyak yang berada di
dasar kumparan (asumsinya sepadan dengan yang di pendingin) adalah
sama untuk semua bagian kumparan.
d)
Kenaikan temperatur rata-rata dari tembaga pada setiap posisi diatas
kumparan meningkat secara linier sejalan kenaikan temperatur minyak
yang mempunyai selisih konstan ∆∅ antara dua garis lurus (∆∅ adalah selisih antara kenaikan temperatur rata-rata tahanan dan kenaikan
temperatur rata-rata minyak)
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
17/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
12
e) Kenaikan temperatur rata-rata puncak kumparan adalah kenaikan
temperatur rata-rata minyak ditambah ∆∅ (selisih antara kenaikantemperatur rata-rata tahanan dan kenaikan temperatur rata-rata minyak)
f) Kenaikan temperatur hot spot adalah lebih tinggi dibandingkan dengan
kenaikan temperatur rata-rata puncak kumparan. Untuk menghitung
perbedaan antara kedua kenaikan temperatur ini, nilai
∆∅ diasumsikan 0,1 untuk sirkulasi minyak secara alami sehinggakenaikan temperatur hotspot adalah sepadan dengan kenaikan
temperatur top oil ditambah 1,1 ∆∅.
Pengaruh pembebanan dan suhu pada transformator daya terdapat pada
berbagai kondisi yaitu : kondisi dengan daya tertentu, kondisi dengan beban beban
stabil dan kondisi dengan beban yang berubah-ubah. Dimana kondisi dengan nilaidaya tertentu terdiri dari:
Untuk Daya Tertentu
a) Sirkulasi minyak alami
Kenaikan temperatur rata-rata kumparan (diukur dengan tahanan) = 65 oC
Kenaikan temperatur top oil (∆θ br ) = 55oC
Kenaikan temperatur rata-rata minyak = 44 oC
Gambar 7 Diagram Thermal [4 ]
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
18/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
13
Perbedaan antara kenaikan temperatur rata-rata kumparan dan kenaikan
rata-rata temperatur minyak ∆∅ = 21 oCKenaikan temperatur hot spot
∆∅ disusun sebagi berikut[4]:
∆∅ = ∆∅ 1,1 ∆∅ ∆∅ = 55 23 ∆∅ = 78 oC
b)
Sirkulasi minyak paksaan
Perbedaan kenaikan temperatur minyak antara inlet dan outlet akan
terjadi. Pada umumnya lebih kecil bila dibanding dengan sirkulasi minyak
secara alami. Dengan 65 oC kenaikan temperatur yang terukur oleh tahanan,
kenaikan temperatur hotspot mungkin tidak melebihi 75 oC. Bagaimanapun
juga hal ini diperlukan untuk batas yang sama yang masih diperbolehkan
13 oC diatas kenaikan temperatur rata-rata kumparan 65 oC, untuk mencapai
kenaikan temperatur hotspot pada nilai daya tertentu.
Pada umumnya kerapatan arus kerja yang digunakan lebih tinggi
bila dibandingkan dengan sirkulasi minyak alami dan lebih ekonomis untuk
memperoleh kenaikan temperatur rata-rata minyak dan nilai yang lebih
tinggi dari ∆∅. Oleh karenanya, kenaikan temperatur top oil dari 40 oCdan kenaikan temperatur hotspot 78 oC pada nilai daya tertentu telah
diansumsikan sebagai kondisi yang lebih sederhana.
Kenaikan temperatur hot spot ∆∅ disusun sebagai berikut[4]: ∆∅ = ∆∅ 1,1 ∅ ∅
= 40 38 = 78 oC
Untuk kondisi dengan beban stabil terdiri dari:
a)
Kenaikan temperatur top oil
Kenaikan temperatur ini sepadan dengan kenaikan temperatur top oil
dengan kenaikan temperatur top oil pada nilai daya yang dikalikan ratio dari
total kerugian dengan eksponen x[4].
∆∅ = ∆∅ ++ ......................................................................(3)Keterangan:
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
19/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
14
d = perbandingan rugi
= X = konstanta
Dimana:
X = 0,9 (ONAN dan ONAF)*
X = 1,0 (OFAF dan OFWF)
∆∅ = suhuUntuk ∆∅ = 55 0C untuk ON dan ∆∅ = 40 0C untuk OF
*spesifikasi dalam sub bab 41.7.1 publikasi IEC 76 (1967). Karena
mengikuti tabel tunggal yang diatur untuk digunakan pada kedua jenis
pendinginan dengan kesalahan yang tidak lebih dari ± 2%
Nilai d secara relatif tidak penting tidak penting pada beban tinggi,
hanya memberikan secara garis besar tinggi atau rendahnya kenaikan
temperatur dalam prakteknya. Lebih dari itu ini dikompensasikan untuk
seberapa besar korespondensinya dengan naik atau turunnya temperatur
minyak pada beban rendah.
b)
Kenaikan temperatur hotspot Kenaikan temperatur hot spot ∆∅ untuk beban yang stabil dapat dihitungdengan persamaan sebagai berikut[4]:
∆∅ = ∆∅ ++ ∆∅ ∆∅....................................(4)Keterangan :
∆∅ = 78 oC =
y= 0,8 (ONAN dan ONAF)*
y = 0,9 (OFAF dan OFWF)
∆∅ = suhu untuk ∆∅ = 55 0C untuk ON dan ∆∅ = 40 0Cuntuk OF
Sedangkan kondisi dengan beban yang berubah-ubah terdiri dari :
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
20/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
15
a) Kenaikan temperatur top oil
Kenaikan temperatur top oil ∆∅ pada waktu t setelah pemberian bebanadalah sangat mendekati untuk kenaikan eksponensial sebagai berikut[4]:
∆∅ = ∆∅ 1 (∆∅ ∆∅ 1)1−).................(3)Dengan ∆∅ 1 adalah kenaikan temperatur awal minyak∆∅ adalah kenaikan temperatur akhir minyak yang distabilkan. = konstanta waktu minyak dalam jam = 3 (ONAN dan ONAF)= 2 (OFAF dan OFWF)t = waktu dalam jam
b) Kenaikan temperatur hotspot
Kenaikan temperatur hotspot pada waktu tertentu sebelum kondisi
distabilkan adalah mendekati perkiraan dengan asumsi bahwa kenaikan temperatur
hotspot diatas adalah kenaikan temperatur top oil yang terbentuk dengan seketika.
Kenaikan temperatur hot spot pada waktu tertentu sama dengan[4] :
∆∅ = ∆∅ +
+ ∆∅ ∆∅...............................(4)Dalam menentukan nilai relatif dari umur transformator daya dapatmenggunakan hubungan Montsinger. Hubungan Montsinger sekarang telah
digunakan untuk memperoleh nilai relatif dari umur pemakaian pada temperatur
∅ dibanding dengan nilai normal dari umur pemakaian pada temperatur ∅[4]:
= 10∅∅, .................................................................................(5)Dengan:
X = nilai relatif dari umur pemakaian
∅ = 98 oC menurut publikasi IEC 76 (1967)Persamaan diagram kehilangan umur dalam periode 24 jam
Dapat digolongkan menjadi beberapa keadaan yaitu[4]:
Operasional pada temperatur konstan
Jumlah jam dari umur pemakaian pada temperatur konstan dapat dihitung
dengan rumus tV seperti pada persamaan 7
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
21/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
16
Durasi operasional yang masih diijinkan pada ∅ :Dari persamaan 7 diperoleh:
∅ = 98 19.93 log 10 ....................................................................(6)
Jam dari umur pemakaian:
= 10∅−/........................................................................(7)Oleh karenanya tV sama dengan 24 jam
= = 24 10−∅ .⁄ .............................................................(8)
2.5 Isolasi Transformator[9]
Isolasi sebagai bahan dielektrik berfungsi untuk memisahkan bagian yang
bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan atau memisahkan antara kedua
bagian yang bertegangan. Jika tidak terdapat bahan isolasi antara kedua bagian yang
bertegangan atau lebih maka akan dapat terjadi percikan api ( sparkover) atau
loncatan listrik ( flashover).
Isolasi pada transformator dapat mengalami kegagalan. Kegagalan isolasi
pada transformator merupakan salah satu penyebab pengurangan umur dari
transformator itu sendiri. Banyak hal yang mengakibatkan berkurangnya umur dari
transformator yakni: pengaruh dari suhu sekitar (ambient temperatur), suhu minyak
transformator, pola pembebanan, kualitas bahan transformator, kualitas minyak
transformator, cuaca, kadar oksigen, kelembaban udara dan pengelolahan
transformator tersebut.
Dari kegagalan isolasi tersebut sehingga mengakibatkan menyusutnya umur
transformator. Dimana hal tersebut akan menghambat kontinuitas penyaluran
energi listrik sampai kepada konsumen. Sistem isolasi dari transformator yang
berfungsi untuk melindungi peralatan dari busur api atau short yang terjadi pada
transformator. Berikut pengelompokan dari sistem isolasi transformator, yaitu:
2.5.1 Isolasi Cair[9]
Isolasi cair yang digunakan di transformator yakni minyak transformator.
Minyak transformator adalah cairan yang dihasilkan dari pemurnian minyak
mentah. Selain itu, minyak transformator ini juga berasal dari minyak piranol dan
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
22/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
17
silikon. Beberapa jenis minyak transformator yang juga banyak ditemui yaitu:
minyak transformator jenis diala A, diala B dan Mectrans.
Minyak transformator merupakan salah satu bahan isolasi cair yang
dipergunakan sebagai bahan isolasi dan pendingin pada transformator. Sebagai
bahan isolasi minyak transformator harus memiliki kemampuan menahan tegangan
tembus, sedangkan sebagai pendingin minyak transformator harus meredam panas
yang ditimbulkan sehingga dari kedua kemampuan ini diharapan dapat melindungi
transformator dari gangguan.
Minyak transformator mempunyai unsur atau senyawa hidrokarbon yang
terkandung dalam minyak transformator yakni:
1.
Senyawa hidrokarbon parafinik
2. Senyawa hidrokarbon naftenik
3. Senyawa hidrokarbon aromatik
Adapun persyaratan yang harus dipenuhi oleh minyak transformator adalah
sebagai berikut:
Kejernihan minyak isolasi tidak boleh mengandung suspensi
(endapan)
Massa jenis dibatasi agar air dapat terpisah dari minyak isolasi dan
tidak melayang
Viskositas memegang peranan penting dalam pendinginan, yakni
untuk menentukan kelas minyak transformator
Titik nyala yang rendah menentukan adanya kontaminasi zat gabar
dalam minyak yang mudah terbakar
Titik tuang digunakan untuk mengidentifikasi dan menentukan jenis
peralatan yang akan menggunakan minyak isolasi
Angka kenetralan menunjukan angka penyusutan asam minyak dan
dapat mendeteksi kontaminasi minyak
Korosi belerang memungkinkan dihasilkannya belerang bebas atau
senyawa belerang yang tidak stabil dalam minyak isolasi
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
23/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
18
Tegangan tembus yang rendah mengindentifikasikan adanya
kontaminasi seperti air, kotoran, atau partikel konduktif dalam
minyak
Adanya air dalam isolasi menyebabkan menurunya tegangan tembus
dan tahanan jenis minyak isolasi akan memperccpat kerusakan
kertas pengisolasi.
Minyak transformator baru harus memiliki spesifikasi seperti tampak pada
tabel 1 dibawah ini:
Tabel 1 Spesifikasi Minyak Isolasi Baru
NoSifat minyak
isolasiSatuan
KelasI/Kelas
II
Metode UjiTempat
Uji
1 Kejernihan Jernih IEC 296 Di tempat
2 Massa jenis (20C) g/cm3
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
24/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
19
Untuk minyak isolasi berlaku untuk transformator berkapasitas >1 MVA atau
bertegangan >30 kv seperti ditunjukkan pada tabel berikut ini:
Tabel 2 Spesifikasi Minyak Isolasi Pakai
No Sifat Minyak
Isolasi
Tegangan
Peralatan
Batas yang
diperbolehkan
Metode
Uji
Tempat
uji
1. Tegangan
Tembus
>170 kv
70-170 kv
230 kv
>50kv/2.5mm
>50kv/2.5mm
23 kv/1 mm*
40 kv/2 mm**
28 kv/1 mm*
47 kv/ 2 mm**
30 kv/1 mm*
50 kv/2 mm**
IEC 156
ISO 760
IEEE
C57.106
IEEE
C57.106
IEEE
C57.106
Di
tempat/lab
2. Kandungan air 170 kv
30 kv/2.5 mm
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
25/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
20
4. Angka
Keasamaan
(Neutralization
Number/NN)
All
Vottage
230 kv
170 kv
230 kv
>15 x 103 Nm-1
25 dyne/cm
30 dyne/cm
32 dne/cm
Sedang
dikerjakan
IEC
IEEE
C57.106
IEEE
C57.106
IEEE
C57.106
Sedang
dikerjakan
IEC
8. Kandungan Gas Sedang
dikerjakan
IEC
Sedang
dikerjakan
IEC
Keterangan:
*Metode ASTM D-1816 (1 mm)
*Metode ASTM D-1816 (2 mm)
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
26/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
21
2.5.2 Isolasi Padat[9]
Selain isolasi cair, isolasi padat juga terdapat pada transformator. Isolasi
padat pada transformator berupa kertas yang terdapat di belitan yang berguna untuk
mengisolasi antar belitan sehingga tidak terjadi flashover antar belitan.
Adapun isolasi padat memiliki sifat dielektrik yang baik serta mempunyai
kemampuan mekanik yang baik sebagai isolator. Akan tetapi isolasi padat ini juga
memiliki kelemahan yakni: tidak memiliki kemampuan recovery yang baik yakni
apabila terjadi kegagalan pada isolasi padat transformator maka isolasi ini tidak
dapat digunakan lagi dan tidak memiliki fungsi sebagai pendingin yang baik pula.
Biasanya isolasi padat transformator yang berupa kertas tersebut terdiri
dari bahan baku selulosa yang bersifat higroskopis (mudah menyerap air). Oleh
karena itu dalam pemakaiannya, kertas terlebih dahulu dikeringkan lalu kemudian
diimpregnasi dengan minyak mineral, minyak sintetis, atau minyak sayur
(vegetable oil). Konstanta dielektrik pada isolasi kertas ini bergantung pada bahan
isolasi kertas dan minyak impregnasinya. Secara umum, karakteristik dari isolasi
kertas yaitu:
Bersifat higroskopis
Impregmentasi minyak bersifat fleksibel
Biasanya t
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
27/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
22
2.5.4 Pendingin
Rugi-rugi besi dan tembaga akan menimbulkan panas pada inti besi dan
kumparan. Rugi-rugi besi dan tembaga itu akan menyebabkan panas yang
berlebihan pada transformator yang akan merusak sistem isolasi dari transformator
itu sendiri. Media pendingin dapat mengurangi panas yang berlebihan tersebut
sehingga panas pada transformator akan keluar. Media pendingin pada
transformator dapat berupa gas, minyak, dan cair. Sistem sirkulasinya dapat
dilakukan dengan dua cara yakni:
Tekanan /paksaan (forced)
Alamiah (natural)
Tabel 3 Tipe Pendinginan Transformator
Keterangan:
A = Air (Udara)
O = Oil (minyak)
N = Natural (alami)
F = Forced (paksa)
W = Water (air)
Macam Sistem
Pendingin
Media
Di dalam
transformator
Di luar
Transformator
AN - - Udara -
AF - - - Udara
ONAN Minyak - Udara -
ONAF Minyak - - Udara
OFAN - Minyak Udara -
OFAF - Minyak - Udara
OFWF - Minyak - Air
ONAN/ONAF Kombinasi ONAN dan ONAF
ONAN/OFAN Kombinasi ONAN dan OFAN
ONAN/OFAF Kombinasi ONAN dan OFAF
ONAN/ OFWF Kombinasi ONAN dan OFWF
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
28/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
23
2.5.5 Tangki dan Konservator[9]
Pada umumnya bagian-bagian dari transformator yang terendam minyak
transformator ditempatkan di dalam tangki. Untuk menampung pemuaian dari
minyak transformator maka tangki dilengkapi dengan konservator. Terdapat
beberapa jenis tangki antara lain sebagai berikut
Jenis tangki konvensional beradiator
Jenis tangki ini terdiri dari badan tangki dan tutup yang terbuat dari mild
steel plate (plat baja bercanai panas) ditekuk dan dilas untuk dibangun sesuai
dimensi yang diinginkan, sedang radiator panel terbuat dari pelat baja bercanai
dingin (colled rolled steel sheets). Transformator jenis ini umumnya dilengkapi
dengan transformator dan digunakan untuk kapasitas transformator 25.000 kva
Hermatically Sealed Tank With N2 Cushined
Tipe tangki jenis ini hampir sama dengan tipe conventional dimana
terdapat perbedaan diatas permukaan minyak terdapat gas nitrogen untuk
mencegah kontak antara minyak dengan udara luar.
Jenis Sirip (tank corrugated)
Badan tangki terdiri dari pelat baja bercanai dingin yang menjalani
penekukan, pemotongan dan proses pemotongan otomatis untuk membentuk
badan tangki bersirip dengan siripnya berfungsi sebagai radiator pendingin dan
alat bernafas yang sama. Umumnya jenis transformator ini berkapasitas 4000
kva dibuat dengan bentuk tangki corrugated .
2.5.6 Alat Pernapasan Transformator (Dehydrating Breather )[9]
Suhu pada minyak transformator akan berubah-ubah sesuai dengan
pembebanan yang ada pada tiap transformator. Bila suhu minyak transformator
tinggi maka minyak akan memuai dan mendesak udara diatas permukaan minyak
keluar dari dalam tangki. Sedangkan jika suhu dari minyak trafo turun maka minyak
akan menyusut dan suhu udara luar akan masuk kedalam tangki. Permukaan
minyak transformator akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang
menurunkan nilai tegangan tembus pada minyak transformator maka untuk
mencegah hal tersebut terjadi pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
29/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
24
dengan tabung kristal zat hygroskopis. Semua proses ini disebut dengan pernafaan
transformator.
2.5.7 Relay Proteksi[9]
Relai arus lebih
Berfungsi untuk mengamankan arus lebih yang mengalir melalui
transformator karena nilainya melebihi dari batas normal arus yang dijinkan
mengalir. Adapun arus lebih dikarenakan adanya pembebanan dan hubung singkat
yang terjadi. Biasanya arus lebih dapat dideteksi dengan CT ( Current
Transformer).
Relai BucholzRelai ini berfungsi untuk mendeteksi dan mengamankan transformator dari
gangguan transformator yang menimbulkan gas. Adapun gas dapat disebabkan oleh
beberapa hal seperti :
Hubung singkat antar fasa
Hubung singkat fasa ke ground
Hubung singkat antar belitan atau dalam phasa
Busur api listrik antar laminasi
Busur api listrik karena kontak yang kurang baik
Relai Difffrensial
Relai ini berfungsi untuk melindungi bagian dalam transformator dari
kejadian flashover yaitu antara kumparan dengan kumparan, kumparan dengan
tangki, atau belitan dengan belitan di dalam kumparan.
Relai Hubung Tanah
Relai proteksi ini berfungsi untuk mengamankan gangguan jika terjadi
hubung singkat antara satu fasa ke tanah.
Relai Tangki Tanah
Relai ini berfungsi untuk mengamankan bila terjadi gangguan pada daerah
yang bertegangan dengan bagian dari daerah yang tidak bertegangan dalam
transformator.
Relai Tekanan Lebih
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
30/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
25
Relai ini berfungsi sebagai pengaman bagian dalam transformator.
Sebenarnya relai ini identik dengan relai bucholz. Perbedaannya hanya jika relai
ini hanya bekerja oleh kenaikan tekanan gas yang tiba-tiba terjadi sehingga
mentripkan pemutus Tenaga (PMT). Biasanya jenis relai ini terdapat pada tangki
transformator, untuk menjaga perubahan tekanan gas dalam tangki transformator,
agar tangki transformator tersebut tidak pecah apabila diberi kenaikan tekanan gas
tertentu
Relai Thermis
Relai ini berfungsi sebagai pengaman dari kerusakan isolasi transformator.
Akibat kenaikan suhu yang terjadi pada kumparan yang menimbulkan panas lebih
karena adanya arus lebih yang terjadi.
2.5.8 Meter Indicator[9]
Untuk mengawasi selama transformator beroperasi maka ada indikator yang
dipasang pada transformator. Adapun beberapa indikator yang umumnya dipasang
pada transformator yaitu:
Indikator tekanan gas nitrogen
Indikator permukaan minyak transformator
Indikator suhu minyak transformator
Indikator sistem pendingin, dsb.
2.5.9 Tap Changer[9]
Tap changer adalah perubah perbandingan transformator untuk
mendapatkan tegangan operasi sekunder sesuai dengan yang diinginkan dari
tegangan primernya. Tap changer dapat dilakukan pada keadaan berbeban (on-
load) dan dalam keadaan tidak berbeban (off-load).
2.5.10 Kegagalan Isolasi Transformator[9]
Kegagalan isolasi (Insulation failure) dapat disebabkan oleh beberapa hal
yakni: usia, berkurangnya kekuatan dielektrik, dikarenakan tegangan lebih. Pada
prinsipnya tegangan pada isolasi transformator merupakan suatu tarikan atau
tekanan yang harus dilawan oleh gaya dalam isolasi itu sendiri agar isolasi tersebut
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
31/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
26
tidak mengalami kegagalan. Berikut faktor yang mempengaruhi mekanisme
kegagalan isolasi transformator yaitu:
Partikel
Partikel debu atau serat selulosa dari sekeliling dielektrik padat selalu
tertinggal dalam cairan. Apabila ada medan listrik maka partikel ini akan
terpolarisasi. Jika partikel ini memiliki permitivitas yang lebih besar dari pada
permitivitas cairan maka suatu gaya akan terjadi pada partikel yang
mengarahkannya ke daerah yang memiliki tekanan elektris maksimum diantara
elektroda-elektroda.. Hal ini akan menyebabkan adanya jembatan hubung singkat
antara elektroda. Arus yang mengalir sepanjang jembatan ini menghasilkan
pemanasan lokal dan menyebabkan kegagalan.
Air
Air yang dimaksudkan disini ialah air yang ada pada isolasi cair
transformator yaitu pada minyak transformator. Adapun pada kondisi normal,
kandungan air yang diijinkan ada dalam minyak transformator kurang dari 10 %.
Medan listrik akan menyebabkan tetesan air yang tertahan dalam minyak
transformator yang memanjang searah medan dan pada medan kritis. Saluran
kegagalan ini akan memanjang dari ujung tetesan yang memanjang sehingga
menghasilkan kegagalan total.
Gelembung
Pada gelembung dapat terbentuk kantung-kantung gas yang terdapat dalam
lubang-lubang yaitu dengan penguraian molekul-molekul cairan menghasilkan
gas atau dengan penguraian cairan lokal melalui emisi elektron dari ujung tajam
katoda. Gas elektrostatis sepanjang gelembung segera terbentuk dan ketika
kekuatan kegagalan gas lebih rendah dari cairan, medan yang ada di dalamgelembung melebihi kekuatan uap yang menghasilkan lebih banyak gelembung
dan uap sehingga membentuk jembatan pada seluruh celah yang menyebabkan
terjadinya pelepasan secara sempurna.
2.6. Penuaan (Aging) [9]
Kandungan air, oksigen dan produk penuaan minyak transformator
merupakan penyebab degradasi isolasi transformator yang kemudian dapat
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
32/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
27
mengurangi umur transformator secara signifikan. Proses pemburukan isolasi
transformator melibatkan difusi air yang terjadi secara perlahan-lahan, gas dan
produk dari penuaan memberikan pengaruh yang buruk pada struktur isolasi dari
transformator yang disebut struktur tipis (isolasi kertas pada belitan dan coils,
pressboard sheets) yang merupakan 40-60 % dari total massa isolasi transformator.
Bagian paling panas dari transformator merupakan faktor penyebab percepatan
kegagalan isolasi.
Produk penuaan yang agresif akan diserap oleh bahan isolasi yang
kemudian akan menghancurkan selulosa dan membawa pengaruh yang buruk pada
minyak baru setelah refill . Rekondisi dari minyak transformator merupakan salah
satu cara yang dapat digunakan untuk memperpanjang umur transformator.
2.6.1 Kadar Air
Adanya kontaminasi air biasanya berasal dari embun yang berasal dari
udara luar. Tetapi biasanya ada 3 faktor yang menyebabkan kadar air dalam isolasi
transformator menjadi berlebihan antara lain sebagai berikut:
Penuaan selulosa dan minyak
Air yang berasal dari udara luar
Embun yang tertinggal di dalam struktur tebal isolasi transformator
tidak menguap.
Mekanisme masuknya air di dalam isolasi transformator adalah dengan
masuknya udara yang lembab atau bisa saja air dari luar masuk melalui bagian
transformator yang tidak tertutup rapat (kebocoran).
Air hujan bisa juga menjadi salah satu penyebab terjadinya kontaminasi
pada isolasi transformator dalam waktu yang relatif cepat. Selain itu pengembunan
di dalam transformator juga dapat terjadi pada saat proses inspeksi.
Penuaan yang terjadi pada isolasi transformator baik isolasi padat maupun
isolasi cair akan mengakibatkan jumlah air yang banyak sehingga menyebabkan
nilai suhu akan naik sehingga kerusakan pun dapat terjadi dengan cepat. Molekul
air akan menyebabkan suhu meningkat sehingga air akan berpindah terutama dari
sekitar titik panas ke belitan.
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
33/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
28
2.6.2 Kontaminasi Partikel
Didalam proses pembuatan minyak transformator biasanya akan
terbentuk selulosa, besi, aluminium dan tembaga dan partikel lainnya. Terjadinya
penuaan dan meningkatkannya temperatur lama-kelamaan akan membentuk
partikel-partikel yang mengendap. Terjadinya pemanasan yang berlebih diatas
5000 C dapat menimbulkan terbentuknya karbon. [9]
Akibat dari kontaminasi partikel maka akan menurunkan kekuatan
dielektrik bahan isolasi transformator. Oleh karena itu dalam proses pembuatan
minyak isolasi transformator sangat perlu meminimalkan kontaminasi partikel yang
dapat mengontaminasi minyak tersebut. Antara lain ialah partikel yang bersifat
konduktif diantara karbon, logam , fiber.
2.7. Penuaan Isolasi Padat[9]
Kertas merupakan salah satu jenis bahan isolasi padat yang digunakan
dalam peralatan tegangan tinggi. Isolasi kertas masih banyak digunakan terutama
untuk instalasi di darat dalam rentang tegangan ekstra tinggi.
Isolasi kertas yang biasanya digunakan adalah kertas kraft. Kertas kraft
terdiri dari 90 % selulosa, 6-7 % lignin dan 3-4 % penosan. Kertas kraft digunakan
secara luas dalam oil filled power transformer sebagai bahan isolasi padat[13]
Salah satu penggunaan isolasi kertas adalah sebagai isolasi transformator.
Transformator menggunakan isolasi kertas dan minyak (disebut dengan isolasi
kertas-minyak). Pada saat transformator beroperasi, akan timbul senyawa-senyawa
akibat proses penuaaan isolasi yang digunakan. Senyawa CO, CO2 dan furfural (2-
furaldehid) merupakan senyawa yang terbentuk karena adanya proses penuaan
isolasi transformator Selain senyawa-senyawa tersebut, pada saat transformator
beroperasi juga terjadi air.
Air pada isolasi transformator disebabkan oleh proses oksidasi isolasi
kertas-minyak dan penetrasi udara atmosfer ke dalam tangki transformator. Pada
saat transformator beroperasi, terjadi kenaikan suhu pada komponen-komponen
transformator yang mengakibatkan kenaikan suhu pada isolasi transformator akan
mengakibatkan perubahan karakteristik isolasinya.
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
34/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
29
2.8. Pengujian Isolasi Minyak Transformator
2.8.1. Polarization Index (PI) Test[10]
Isolasi elektrik merupakan bahan higroskopis sehingga keberadaanmoisture sangat memungkinkan meskipun dalam jumlah yang sedikit. Molekul air
sangatlah polar. Ketika medan listrik dilewatkan pada bahan isolasi maka bahan
isolasi akan mulai menyerap elektron dari molekul hidrogen dan menyebabkan
ionisasi hidrogen. Dengan kata lain, molekul pembentuk air berada pada medan
listrik Pengukuran tahanan isolasi antara penghantar tembaga dengan tanah atau
ground pada sebuah mesin listrik diukur dengan menggunakan alat ukur High
Voltage Tester atau Insulation Resistance Meter, dimana tegangan DC diinputkan
ke titik pengukuran yang nilainya tergantung dari tegangan operasi mesin listrik
tersebut. Beberapa teknisi menyebutkannya sebagai Megger, meskpun sebenarnya
megger merupakan salah satu merk alat ukur tersebut.
Tegangan yang dapat diinputkan pada titik pengukuran tersebut akan
menghasilkan arus bocor yang melewati isolasi belitan sehingga besarnya arus yang
melewati belitan menjadi hasil pembacaan pada Insulation Tester (Megger) yang
setelah dikonversi akan ditampilkan dalam nilai tahanan (Resistance) dengan satuan
Mega Ohm. Tegangan DC yang diinputkkan untuk peralatan low voltage adalah
sebesar 100-600 V dan untuk medium voltage antara 1000-5000 V.
Untuk peralatan listrik tegangan rendah (low voltage), nilai tahanan isolasi
(Insulation Resistance) normal antar phasa ke tanah harus lebih besar dari satu
Mega Ohm. Jika didapati nilai tahanan lebih kecil dari pada satu mega ohm maka
isolasi belitan peralatan tersebut perlu diperiksa, dikeringkan, dibersihkan dan bila
hasil pembacaan masih menunjukkan nilai yang rendah, maka perlu dilakukan
refurbish.
Berikut adalah kriteria yang menunjukkan nilai PI terhadap kon disi isolasi
berdasarkan standar IEEE C57.152.2013 untuk trafo[10]:
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
35/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
30
Tabel 4 Standar Nilai PI untuk Transformator
2.8.2 Breakdown Dielectr ic Voltage (BDV)
Merupakan pengujian untuk mengetahui tegangan berapa isolasi minyak
trafo mengalami breakdown. Metode pengujian yang dapat dilakukan antara lain
ASTM D-1816 dan ASTM D-877. Standar nilai hasil pengujian untuk kedua
metode tersebut adalah:
Tabel 5 Standart ASTM D 877 pengujian kekuatan dielektrik [11]
Typical Breakdown Values Using D877 TestMethod
Oil Type New Oil
Mineral Oil 45 KV
Silicone Oil 40 KV
HMWM 52 KV
Sythetic ester 43 KV
Natural Ester 56 KV
Semakin tinggi nilai hasil pengujian tegangan tembus minyak, maka
kekuatan isolasi minyak juga akan semakin tinggi. Tegangan tembus minyak
mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya partikel-partikel hasil oksidasi
dan kandungan air dalam minyak. Dalam membuat analisa kondisi isolasi, selain
hasil pengujian kekuatan dielektrik harus diperhatikan juga kandungan air dan
oksigen. Kombinasi antara dua zat ini dengan energi panas akan mengakibatkan
kerusakan pada isolasi kertas sebelum nilai kekuatan dielektrik di bawah standart.
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
36/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
31
2.8.3 Dissolved Gas Analysis (DGA)
Dissolve Gas Anaysis (DGA) secara harafiah dapat diartikan sebagai
analisis kondisi transformator yang dilakukan berdasarkan jumlah gas terlarut ( fault
gas) dalam minyak transformator. Jenis kegagalan yang dapat dideteksi melalui uji
ini adalah[10] :
1. Gangguan termal (Thermal Fault)
Pemanasan lokal yang terjadi pada lilitan (winding) dimana kenaikan suhu
melampaui batas ketahanan material isolasi pemburukan minyak isolasi pada suhu
150 0C sampai 500 0C yang menghasilkan molekul rata-rata gas ringan dalam
jumlah besar seperti H2 (Hidrogen), CH4 (Methana) dan sedikit molekul gas yang
lebih berat C2H4 (etilen) dan C2H6 (etana). Selain pemburukan minyak, pemburukan
thermal juga terjadi pada kertas isolasi transformator. Pemburukan kertas ini
ditunjukkan dengan kemunculan gas CO dan CO2.
2.
Korona (Partial Discharge)
Pada umumnya menghasilkan gas hidrogen. Salah satu contoh partial
discharge berupa pelepasan muatan (discharge) dari plasma dingin (corona) pada
gelembung gas (menyebabkan pengendapan pada isolasi padat) ataupun tipe
percikan (menyebabkan proses perforasi atau kebolongan pada kertas yang bisa
saja sulit untuk dideteksi).
3.
Busur Api (Arching)
Pelepasan muatan listrik (electrical disharge) yang berlangsung lama dan
akan menimbulkan bunga api atau kilatan cahaya. Saat electrical discharge
mencapai kondisi arching atau bagian discharge berkelanjutan suhu bisa mencapai
700-1800 0C menyebabkan terjadi gas asetilen.
DGA pada dasarnya merupakan pengujian dengan menggunakan sampelminyak transformator. Sampel yang diuji harus dalam keadaan vakum agar
kandungan gas-gas yang ada dalam minyak transformator tersebut tidak memuai.
Untuk melakukan pengambilan sampel dapat dilakukan dengan cara mengambil
sampel dari valve tangki minyak trafo.
Setelah itu untuk menginterprestasikan hasil data, PT Badak NGL
menggunakan bantuan alat transport X , dimana alat ukur ini bekerja mengukur
kandungan gas dengan menggunakan metode photo-acoustic spectrometer sebagai
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
37/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
32
lawan dari metode chromatograph. Kemampuan gas dalam menyerap radiasi
elektromagnetik, seperti cahaya infra-red , menyebabkan efek photo-acoustic.
Radiasi elektromagetis yang terserap menyebabkan meningkatnya suhu gas
sehingga juga menaikkan tekanan gas yang ada di dalam tabung uji. Dengan
mengatur sumber cahaya, maka tekanan gas juga akan berfluktuansi yang akan
menyebabkan amplitudo dari tekanan terdeteksi dengan menggunakan
mircophones yang sensitif.
Gambar 8 Transport X
Interpretasi hasil DGA dapat dianalisis berdasarkan beberapa metode, yakni:
Total Combustible Gas (TCG)
Menurut IEEE trafo yang sehat harus mengandung 0-720 ppm (v/v)
konsentrasi TCG atau gas-gas yang mudah terbakar yaitu hidrogen (H2) dan
hidrokarbon rantai pendek seperti metana (CH4), etana (C2H6), etilen (C2H4) dan
asetilen (C2H2). Jumlah konsentrasi (ppm) dari masing-masing gas tersebut diatas
merupakan kandungan total dissolved combustible gases (TDCG) Berdasarkan
standart IEEE C57-104-1991 serta ASTM D-3612 memberikan petunjuk mengenai
penggunaan analisis dengan TCG serta kandungan gas-gas secara individual.
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
38/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
33
Tabel 6 Konsentrasi gas-gas terlarut (ppm) berdasarkan metode TCG
Pengujian Gas ABBR
Standar Yang diperbolehkan
Kondisi
1
Kondisi 2 Kondisi 3Kondisi
4Hydrogen H2 100 101-700 701-1800 >1800
Carbon Dioxide CO2 2500 2500-4000 4001-10000 >10000
Carbon
MonoxideCO
350 351-570 571-1400 >1400
Ethylene C2H4 50 51-100 101-200 >200
Methane CH4 120 121-400 121-400 >1000
Acetylene C2H2 1 2-9 Oct-35 >35
Ethane C2H6 65 66-100 101-150 >150
TDCG 720 721-1920 1921-4630 >4630
*Gas CO2 tidak termasuk ke dalam TDCG
Masing-masing kondisi transformator diatas dikelompokan sesuai
konsentrasi TCG ataupun konsentrasi Combustible Gas maksimum yang diijinkan.
Untuk diagnosis dan penanganan terhadap kondisi trafo berdasarkan tabel berikut
Tabel 7 Diagnosis dan penanganan terhadap kondisi trafo berdasarkan
metode TCG
Kondisi Konsentrasi TCG dan
atau konsentrasi gas
individual
Diagnosis Prosedur
Penanganan
Kondisi 1 TCG < 720 ppm atau
konsentrasi tertinggi gas
individual berdasarkan
tabel 6
Trafo beroperasi
dengan normal
-Tidak perlu
dilakukan
penanganan
khusus
-Lanjutkan
pengoperasian
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
39/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
34
Kondisi 2 TCG 721-1920 ppm atau
konsentrais tertinggi gas
individual berdasarkan
tabel 5
TCG berada
diatas normal
kegagalan
mungkin terjadi
pada kondisi ini
-Lanjutkan
tindakan
pencegahan agar
gejala tidak terus
berlanjut
- Lakukan
investigasi untuk
masing-masing
combustible gas
yang melebihi
batas normal
Kondisi 3 TCG 1921-4630 ppm
atau konsentrasi tertinggi
gas individual
berdasarkan tabel 5
TCG pada level
ini menunjukkan
telah terjadi
dekomposisi
tingkat tinggi
-Segera lakukan
tindakan
pencegahan agar
gangguan tidak
berlanjut
-Lakukan
investigasi lebih
cermat untuk
masing-masing
combustible gas
yang terdeteksi
-Segera ambil
tindakan
perbaikan
Kondisi 4 TCG>4630 ppm atau
konsentrasi tertinggi gas
-Terjadi
dekomposisi
yang berlebihan
Laju
pembentukan gas
dan penyebabnya
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
40/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
35
individual berdasarkan
tabel 6
dan menyeluruh
dalam minyak.
-Meneruskan
operasional dapat
menyebabkan
gangguan yang
serius
harus segera
diidentifikasi dan
dilokalisir
Sumber : Farida, Lailiyana.2010
Metode Gas Kunci (Key Gas Method )
Berdasarkan pada standar IEEE C57.104.1991. Dengan melihat komposisi
dari gas-gas kunci pada data akan dapat mempermudah dalam mendiagnosis
kondisi minyak transformator.
Tabel 8 Metode Gas Kunci dan analisis gangguan
Gas Kunci Kriteria Diagnosis Gangguan
Asetilen (C2H2) Konsentrasi gas C2H2
dan H2 dalam jumlah
yang besar disertai
timbulnya gas CH4 dan
C2H4 dalam jumlah
kecil. CO dan CO2 juga
dapat timbul jika terjadi
dekomposisi pada
selulosa
Arching
Hidrogen (H2) Konsentrasi H2 dalam
jumlah besar, CH4 tidak
terlalu banyak, serta
C2H6 dan C2H4 dalam
jumlah kecil. CO dan
CO2 juga timbul jika
terjadi dekomposisi pada
selulosa
Corona (PD)
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
41/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
36
Etilen (C2H4) Konsentrasi C2H4 dalam
jumlah besar, C2H6, CH4
dan H2 dalam jumlah
kecil serta sedikit
konsentrasi CO
Overheating of oil
Karbon Monooksida
(CO)
Konsentrasi CO dan
CO2 dalam jumlah
besar. Gas-gas
hidrokarbon dapat juga
timbul.
Overheating of cellulose
Metode Doernenburg
Metode analisis berikut adalah melakukan evaluasi kemungkinan
kegagalan melalui gas terpisah yang mudah terbakar yang ditimbukan. Penggunaan
perbandingan gas sebagai indikasi sebuah kemungkinan jenis kegagalan merupakan
proses dasar yang harus dilakukan karena berdasarkan pengalaman masing-masing
investor dalam menghubungkan analisis gas dari berbagai unit dengan jenis
kegagalan yang kemudian ditetapkan sebagai penyebab kegagalan ketika
transformator diuji.
Diagnosa teori berdasarkan prinsip penurunan panas menggunakan
beberapa perbandingan gas kunci yang mudah terbakar sebagai indikator jenis
kegagalan. Kelima perbandingan tersebut antara lain:
Tabel 9 Rasio Perbandingan Gas
Rasio Perbandingan Zat
R1 CH4/H2
R2 C2H2/C2H4
R3 C2H2/CH4
R4 C2H6/C2H2
R5 C2H4/C2H6
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
42/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
37
Metode Doernenburg menggunakan rasio 1,2,3,4. Prosedur ini
membutuhkan tingkat signifikan gas untuk ditampilkan agar membuat diagnosa
semakin valid.
N,
H2,CH4,C2H2,
C2H4,>2L1
INPUT
GAS
N
R4>0.4 Y
N
R31.0 Y
N
R20.75 Y
R4>0.4
N Y
R31 >1
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
43/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
38
Tabel 11 Batas konsentrasi gas terlarut (Doernenburg)
Metode Rasio Rogers
Metode ini merupakan salah satu pelengkap untuk analisis kandungan gas
terlarut dalam minyak trafo. Rasio Roger diperoleh dengan membandingkan
kualitas dari berbagai gas-gas kunci yang akan memberikan sebuah nilai rasio suatu
gas kunci terhadap gas lainnya.
Metode ini memiliki prosedur yang mirip dengan metode doernenburg
dengan menggunakan rasio R1,R2,R3,R4.
Gas kunci
Konsentrasi L1 [µl/L
(ppm)]]
Hidrogen 100
Metana 120
Karbon Monoksida 350
Acetilena 1
Etilena 50
Etana 60
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
44/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
39
R21.0 Y
R5>3.0
R5>3.0 Y
R5
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
45/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
40
2.9 Pengujian Furan
Pengujian furan dilakukan apabila hasil pengujian rasio pertambahan
CO2/CO bernilai 3 atau kurang. Furan adalah molekul organik yang dihasilkan dari
penurunan isolasi kertas akibat pemanasan berlebih, oksidasi dan asam. Pengujian
yang dilakukan adalah pengujian untuk 5 macam furan yang disebabkan oleh hal,
yaitu:
5H2F (5 hidroksimetol 2 furaldehd) yang disebabkan oleh oksidasi
2 FOL (2 Fulfurol) disebabkan oleh kandungan air yang tinggi pada kertas
2FAL (2Furaldehid) disebakan oleh pemanasan berlebih
2ACF (2Asetilfuran) disebakan oleh petir
5M2F (5 Metil 2 Furaldehid) disebabkan oleh hotspot pada belitan.
Pada isolasi yang bagus, seharusnya jumlah keseluruhan furan yang
terdeteksi kurang dari 100 ppb. Jika terjadi kerusakan pada kertas, maka hasil uji
furan akan lebih dari 100 ppb sampai 70.000 ppb. Minyak harus reklamasi jika
jumlah furan melebihi 250 ppb karena kertas telah mengalami penurunan kondisi
dan usia transformator berkurang. Hasil pengujian furan ini dikorelasi dengan hasil
pengujian IFT dan keasaman. Asam menyerang isolasi kertas menghasilkan furan
dan akan menyebabkan IFT turun. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik,
analisa hasil pengujian dilakukan berdasarkan trend hasil pengujian bukan pada
satu hasil pengujian saja.
Hal yang perlu diperhatikan dalam menjaga kondisi isolasi transformator
adalah kandungan gas oksigen. Gas ini sangat berbahaya karena menimbulkan
oksidasi di dalam trafo. Oksigen di dalam minyak berasal dari adanya kebocoran
dan penurunan kondisi isolasi. Kandungan oksigen dalam lebih dari 2000 ppm akan
mempercepat perburukan isolasi kertas. Minyak harus di-treatment apabilakandungan oksigen mencapai 10.000 ppm.
2.10 Duval Triangle
Koordinat segitiga :
% CH4 = CH4 /(CH4+C2H4+C2H2)*100%
% C2H4= C2H4 (CH4+C2H4+C2H2)*100%
% C2H2= C2H2 / (CH4+C2H4+C2H2)*100%
-
8/18/2019 Laporan Kerja Praktek di PT Badak Ngl-Pengaruh Suhu dan Kondisi Minyak Isolasi Transformator
46/112
Laporan Kerja Praktik
FacilitiesandProjectEngineeringSection,TechnicalDepartment
Badak LNG, Bontang, Kalimantan Timur
41
Berikut adalah gambar duval triangel sebagai berikut:
Gambar 11 Duval Triangle
Kode gangguan yang dapat dideteksi dengan Dissolved Gas Analysis
(DGA) menggunakan
metode segitiga ini:
•PD = Discharge sebagian
•D1 = Discharge energi rendah
•D2 = Discharge energi tinggi
•T1 = Thermal faults pada te