Desain Kriteria Pmt Gis - Eprido Meiladi

8/15/2019 Desain Kriteria Pmt Gis - Eprido Meiladi

http://slidepdf.com/reader/full/desain-kriteria-pmt-gis-eprido-meiladi 1/23

i

DESAIN KRITERIA PMT GIS

TELAAHAN STAF

disusun oleh :

EPRIDO MEILADI

OJT BIDANG TEKNIK

BIDANG TEKNIK

PT. PLN (PERSERO) P3B JAWA - BALI

2010



PT PLN (PERSERO) PENYALURAN DAN PUSAT PENGATUR BEBAN JAWA BALI

Telaahan Staf - Eprido Meiladi 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Sampai dengan awal tahun 2009, PLN P3B Jawa Bali sebagai operator penyaluran tenaga

listrik Sistem Jawa Bali mengelola 397 gardu induk yang terdiri dari Air Insulated Switchgear

(AIS) atau gardu induk insulasi udara dan Gas-Insulated Switchgear (GIS) atau gardu induk

insulasi gas SF6

dengan tegangan operasi 150 kV serta 500 kV. Sebanyak 69 buah GIS tersebar

di empat region di Jawa-Bali, seperti terlihat pada tabel 1.1 [9]. Dengan populasi GIS terbanyak terdapat di RJKB dengan jumlah 41 buah.

Tabel-1.1 Jumlah GIS P3B Jawa Bali

Pertama kali PLN menginstalasi GIS pada tahun 1984. Hingga sekarang banyak

gangguan yang muncul dalam pengoperasian GIS tersebut. Berdasarkan data FOIS (Forced

Outage Information System) P3B-JB selama tahun 2004 sampai dengan 2009, terdapat 438 kali

gangguan yang terjadi di GIS seperti terlihat pada gambar 1.1. Gangguan terbanyak terjadi pada

tahun 2006 sebanyak 90 kali gangguan. Berdasarkan Gambar 1.2, dari 438 kali gangguan pada

GIS sebanyak 358 kali (81,73%) terjadi pada sistem 150 kV dan 80 kali (18,27%) terjadi pada

sistem 500 kV.

TEG

(KV)RJKB RJBR RJTD RJTB

Total

P3B-JB

500 3 1 0 2 6

150 38 2 8 15 63

TOTAL 41 3 8 17 69





Gambar 1.1 Distribusi jumlah gangguan GIS selama 2004-2009

Gambar 1.2 Perbandingan jumlah gangguan GIS antara 150kV dan 500kV selama 2004-2009

Gambar 1.3 memperlihatkan diagram gangguan GIS karena sistem fault. Dari sekian

banyak gangguan yang terjadi pada GIS tersebut, gangguan yang disebabkan oleh sistem fault

sebanyak 310 kali gangguan atau 70,76% dari total gangguan pada GIS. Sedangkan Gambar 1.4

memperlihatkan diagram gangguan GIS karena sistem fault yang disebabkan oleh kegagalan

PMT. Gangguan yang disebabkan oleh kegagalan PMT adalah 19 kali atau 6,12% dari gangguan

akibat sistem fault. Dengan jumlah kegagalan 19 kali maka failure rate utuk pmt GIS selama

2004-2009 adalah:

1.36

19Rate Failure ==

∑=

gangguanperiode

gangguan

81 75 90 59 74 59

438

0

100

200

300400

500

2004 2005 2006 2007 2008 2009 total

Jumlah gangguan pada GISper tahun

358

80

0

50

100

150

200

250

300

350

400

150 kV 500 kV

Gangguan GIS selama 2004-2009

Sistem 150kV & 500kV

150

kV





Gambar 1.3 Perbandingan gangguan GIS karena sistem fault antara 150kV dan 500kV selama 2004-2009

Gambar 1.4 Perbandingan gangguan GIS karena penyebab PMT antara 150kV dan 500kV selama

2004-2009

Dengan nilai failure rate 3.1, meskipun tidak terlalu besar namun diperlukan suatu

langkah yang tepat agar kejadian gangguan tidak terulang dan dapat diketahui solusinya

penyebabnya. Maka digunakanlah suatu alat untuk pengukur kualitas sistem yang dikenal dengan

FMEA (Failure Mode Effect Analysis) dan FMECA (Failure Mode Effect Critical Analysis)

yang di manfaatkan untuk mengurai penyebab suatu gangguan (root cause) secara detail dari

suatu sistem. Hasil dari FMEA-FMECA tersebut dapat digunakan untuk menghasilkan suatu

desain kriteria dari komponen penyusun sistem kerja yang dikerjakan. Telaahan Staf ini

mencoba untuk menganalisa permasalahan yang ada pada PMT GIS dengan alat FMEA dan

FMECA ini.

250

60

0

50

100

150

200

250

300

150 kV 500 kV

Gangguan GIS karena Sistem Fault

2004-2009

150 kV

500 kV

16

30

5

10

15

20

Gangguan GIS oleh PMT(2004-2009)

150 kV

500 kv





1.2 BATASAN MASALAH

Pembahasan dibatasi pada:

a. Data yang dipakai dalam telaahan staf ini didapat dari laporan gangguan dan laporan

teknik pada beberapa permasalahan gangguan GIS yang ditemui di region satu (RJKB).

b. Lingkup permasalahan terbatas pada sistem pemutus tenaga (PMT) pada GIS 150 kV dan

500 kV.

1.3 TUJUAN TELAAHAN STAF

Tujuan dari Telaahan Staf ini adalah mencoba menganalisa sumber masalah dari suatu

gangguan dengan membuat FMEA. Kemudian dari FMEA tersebut dicari FMECA-nya .

Selanjutnya menentukan solusi desain kriteria yang dapat diberikan.

1.4 SISTEMATIKA PEMBAHASAN

Penulisan telaah staf ini disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB 1 PENDAHULUAN

Bagian ini terdiri dari latar belakang masalah, pembatasan masalah, tujuan pembahasan,

dan sistematika penulisan.

BAB 2 DASAR TEORI

Dijelaskan tentang sistem kerja GIS dan cara kerja PMT serta teori FMEA.

BAB 3 PEMBAHASAN

Bagian ini memuat hasil analisa FMEA, FMECA, serta desain kriteria untuk PMT GIS.

BAB 4 KESIMPULAN DAN SARAN

1.5 METODOLOGI PENELITIAN

Metode penelitian dalam Telaahan Staf ini adalah:

1. Studi pustaka mengenai GIS SF6

2. Pengolahan data mengenai gangguan di GIS SF

, teori FMEA-FMECA, dan teori pendukung lainnya.

6

di P3B-JB, serta menganalisa

komponen kritisnya.





dipakai sebagai media insulasi dalam sistem kelistrikan. Hal ini disebabkan sifat-sifat sebagai

berikut: thermal conductivity (penghantar panas), excellent insulating (insulasi yang sangat

baik), mampu memadamkam arc (busur api), viskositas rendah, stabil, dan tidak mudah bereaksi.

SF6 memiliki dua sifat penting sebagai media insulasi sifat elektrik dan sifat kimia.

Kemunduran fungsional peralatan dapat terjadi karena zat pencemar SF6. Zat pencemar

tersebut berupa produk-produk dekomposisi, seperti tertera pada tabel 2.1

GAS SENYAWA TLV* ppmv Sumber

Udara (80%N2,20%O2) N2, O2 N/A Bocor/ intrusi dari luar

Moisture H2O N/A Bocor/ intrusi dari luar

Carbon tetrafluoride CF4 1000 By product, arc tip erosion, komponen berunsur carbon,minyak, pelumas

Hydrofluoric acid HF 3 Terbentuk di SF6 jika ada busur api

Sulfur dioxide SO2 2 Terbentuk jika SOF2 bereaksi dengan air

Sulfur monofluoride S2F2 0,5 Dapat tidak terdeteksi karena sangat reaktif/tak stabil

Sulfur difluoride SF2 ? Mudah bereaksi lagi

Sulfur tetrafluoride SF4 0,1 Sangat mudah bereaksi lagi

Disulfur decafluoride S2F10 0,025 Sangat beracun, keberadaannya dalam SF6 diragukan

Thionyl Fluoride (¹) SOF2 1 Jika ada busur api dan air

Sulfuryl Fluoride SO2F2 5 Jika ada busur api dan air

Thionyl tetrafluoride SOF4 0,5 Jika ada busur api dan oksigen

Tungsten hexafluoride WF6 0,1 Erosi kontak

Silicon tetrafluoride SiF4 0,6 Busur api, jika ada silicon

Carbon disulfide CS2 10 Busur api, jika ada silicon

Carbon dioxide CO2 N/A Dari senyawa yang mengandung carbon

Carbon monoxide CO 50 Dari senyawa yang mengandung carbon

Tabel 2.1 zat pencemar insulasi gas SF6 serta sumber pencemarnya

SF6 yang dipakai untuk media insulasi umumnya memiliki persyaratan yang dicantumkan

dalam IEC 376 dengan tingkat kemurnian minimum 99,90%. Kualitas selengkapnya dari SF6

adalah seperti tercantum pada Tabel .2.





BAB III

PEMBAHASAN

PMT GIS dibagi menjadi tiga sub-sistem, yaitu sub-sistem primer, dielektrik, dan

penggerak mekanik. Pembagian ini berdasarkan kesamaan fungsi utama dari tiap-tiap komponen

penyusun PMT. Berikut pembagian dari sub-sistem tersebut:

1. Sub-sistem Primer

Fungsi utama dari PMT GIS adalah sebagai media pemutus serta mengalirkan arus ke konduktor.

Sub-sistem primer merupakan bagian sistem yang berhubungan dengan pengaliran arus ke

konduktor serta bagian yang terhubung langsung dengan kontak penyambungan dan pemutusanarus. Komponen-komponen dari sub-sistem primer antara lain: main contact , moving contact ,

stationary arc contact, conductor, puffer piston, dll.

2. Sub-sistem Dielektrik

Dalam peralatan tegangan tinggi insulasi merupakan bagian terpenting. Hal ini dikarenakan

insulasi menjaga suatu peralatan tegangan tinggi dapat bekerja normal dan melindungi

peralatan tersebut dari pengaruh gangguan baik dari dalam maupun luar sistem. Sub-sistem

dielektrik merupakan bagian sistem yang menginsulasi sistem primer serta mendukung kerja

utama sistem sebagai pemutus dan penyambung arus. Komponen-komponen dari sub-sistem

dielektrik antara lain: insulated operating rod, insulated nozzle, gas SF6, spacer, dll.

3. Sub-sistem Penggerak mekanik

Dalam mendukung kerja utama dari sistem diperlukan fungsi pendukung yang membantu

menggerakan komponen dalam sub-sistem primer dalam memutus atau menyambung kembali

aliran arus dalam suatu konduktor. Fungsi pendukung ini dilakukan oleh sub-sistem penggerak

mekanik . Sub-sistem penggerak mekanik merupakan bagian sistem yang menggerakan sistem

primer untuk bekerja dalam memutus dan menyambung arus. Komponen-komponen dari sub-

sistem penggerak mekanik antara lain: oil pump unit, operating valves, operating piston,dll.

Dari beberapa laporan gangguan pada RJKB terdapat beberapa gangguan yang terjadi pada

sistem PMT GIS, antara lain:





Tam ak sam in

Tampak atas

1. Sub-sistem Primer

a. Kerusakan pada lubang drat konduktor (Gambar 3.1).

Gambar

Gambar 3.1 kerusakan pada lubang drat

konduktor

b. Terjadi PMT GIS terlambat bekerja sehingga menyebabkan gangguan meluas.

2. Sub-sistem Dielektrik

Untuk sub-sitem elektrik gangguan yang terjadi diperoleh dari pengecekan kondisi gas pada

kompartemen pmt. Gas SF6 yang di cek dibandingkan dengan standar berikut:

1. Purity : purity baik berdasarkan standar IEC 326: > 97.0 %

2. Dew point : normal berdasarkan standar Alsthom: < -10o

3. Produk Dekomposisi : normal berdasarkan standard CIGRE: < 1000 ppm

C, < 350 ppmV

Kemudian dari laporan hasil pengecekan beberpa GIS didapat kondisi ketidaknormalan dari tiga

poin diatas.

3. Sub-sistem Mekanik penggerak

a. Pada mekanik penggerak pneumatik, terlihat fisik ujung selang udara yang terkelupas

(Gambar 3.2).





Gambar 3.2 letak ujung selang udara yang terkelupas

b. Pada mekanik penggerak pneumatic, adanya kebocoran yang bersumber pada regulator

udara (Gambar 3.3).

Gambar 3.3 letak kebocoran pada regulator udara

Gambar 3.4 letak gelembung pada selang udara

c. Pada mekanik penggerak pneumatik, terlihat fisik pada selang udara tampak

bergelembung (Gambar 3.4).

Gelembung padaselangudara

Bocor padabagianregulator udara

Ujung selangudara tekanmengelupas





Gambar 3.6 FMEA sub-sistem dielektrik

3.1.3 SUB-SISTEM MEKANIKAL PENGGERAK

Pada sub-sistem mekanikal penggerak terdapat beberapa kejadian gangguan seperti

permukaan selang udara tekan untuk penggerak mekanik PMT menggelembung, bocor pada

bagian regulator udara penggerak PMT, ujung selang udara tekan sistem penggerak PMT

mengelupas, dan waktu kerja yang lama.

Permukaan selang udara tekan menggelembung terjadi pada GIS ketapang dan gedung

pola. Bocor pada bagian regulator udara penggerak PMT terjadi pada GIS gedung pola. Ujung

selang udara tekan sistem penggerak PMT yang mengelupas terjadi pada GIS gedung pola.

Beberapa kejadian tersebut memiliki dua akar ermasalahan yaitu kesalahan desain serta

kesalahan pemasangan komponen.

Turunnya

kualitas gas

Penuaansistem segel

(seals)

Difusi uapair melaluienclosure

Turunnyatekanan Gas

Adanyakebocoran

gas SF6

Mencemarilingkungan

Tingginyatingkat

kelembaban

Turunnya

purity

(kemurnian)

SF6

Pengaruh aktivitas

partial dischage

Dekomposisiproduk tin i

Pemburukan

Adsorber

Protrusion,void ,free-particle,

floating-part,

permukaan tak

rata

instalasi

kuran bersih

pengoperasiankontak

pemutus tinggi

arcinKontaminasigas rekatif





Gambar 3.7 FMEA sub-sistem penggerak mekanik

3.2 HASIL FMECA

Perhitungan FMECA didapat dengan mengalikan faktor pembobotan yaitu frekuensi,

sistem, safety dan cost . Di mana frekuensi adalah intensitas kejadian dan cost adalah corrective

cost , yakni biaya yang dibutuhkan untuk memperbaiki kerusakan yang terjadi. Safety adalah

faktor keselamatan, yaitu seberapa besar pengaruh kerusakan. Sistem adalah besarnya pengaruh

kerusakan terhadap sistem. Tiap komponen pembobotan dibagi menjadi beberapa penilaian

(score).

Pembobotan frekuensi disusun pada tabel 3.1. Pembobotan dibagi empat dengan nilai 1

untuk frekuensi nol dan nilai 4 untuk frekuensi lebih dari lima.

Tabel 3.1 Pembobotan frekuensi

Pembobotan kategori sistem disusun pada tabel 3.2. Pembobotan dibagi tiga dengan

nilai 1 untuk keadaan yang tidak mengganggu sistem dan nilai 2 untuk keadaan yang

Score Frekuensi (%)

1 < 1

2 1-10

3 10-15

4 15-50

5 50-100

Stress mekanik pada sambunganujung selang

ujung selangudara tekan

sistem penggerak pmt (pneumatik)

mengelupas

Kesalahan

desain

adanya tekananlebih dari

kemampuanselang

perbedaanmaterial antaraclamp danselan udara

Permukaan selangudara tekan untuk

penggerak mekanik PMT

menggelembung

bocor padaujung selangudara tekan

Mekanik penggerak gagal beroperasi

Bocor padabagian

regulator

Kesalahan padapemasangankomponenregulator





Kerusakan terkritis dapat dilihat dari nilai risiko yang terbesar, yaitu hasil perkalian komponen-

komponen pembobotan.

Risk = Frekuensi x consequence

= Frekuensi x (Sistem x Safety x Cost )

NO SUBSYSTEM FAILURE MODESCORE

RISKFREKUENSI SISTEM SAFETY COST

1 Primer

operasi kontak terlambat 2 3 3 1 18

kerusakan pada lubang

drat di konduktor3 2 1 1 6

2 Dielektrik

Adanya Kebocoran Gas SF6 2 2 2 2 16

Tingginya kandungan

produk dekomposisi4 2 2 2 32

tingginya kelembaban 3 2 2 2 24

3penggerak

mekanik

Permukaan selang udara

tekan untuk penggerak

mekanik PMT

menggelembung

4 2 2 1 16

Bocor pada bagian

regulator udara penggerak

PMT

2 2 2 1 8

Ujung Selang Udara Tekan

Sistem Penggerak PMT

Mengelupas

2 1 1 1 2

waktu kerja penggerak

mekanik yang lama 2 2 2 1 8

Tabel 3.8 FMECA PMT GIS

Dari hasil penilaian FMECA (tabel 3.5) di dapat komponen kritis untuk tiap sub-sistem,

yaitu:

sistem segel/ seals (komponen dielektrik)

Adsorber (komponen dielektrik)

gear-tooth (komponen mekanik penggerak)

Selang udara tekan (komponen mekanik penggerak)

Dengan demikian komponen-komponen kritis ini perlu perhatian lebih kedepannya. Juga

diperlukan solusi untuk mengatasi masalahnya agar tak berlanjut dan terulang lagi.





3.3 DESAIN KRITERIA

Komponen kritis yang didapat dari FMECA tersebut kemudian dicari solusi dari desain

kriterianya. Desain kriteria yang dapat diberikan adalah:

A. Desain kriteria untuk usulan teknis:

1. Material gear-tooth pada mekanik pengerak (pneumatik) harus diganti dengan yang lebih

baik daripada eksisting. Material gear –tooth harus tahan terhadap keausan yang bisa

disebabkan oleh polutan maupun penuaan karena pemakaian.

2. Perlu pening katan kualitas gas SF6 (dekomposisi produk <1000 ppm (CIGRE); purity >97%

(IEC 376)). Untuk purity gas SF6 pada saat pengisian pertama kali maupun reklamasi harusdiatas 99.0%.

3. Material adsorber harus diganti dengan material yang memiliki kualitas yang lebih baik

dibandng eksisting. Material adsorber harus tahan terhadap aktivitas partial discharge

maupun frekuensi operasi pemutusan yang tinggi di dalam kompartemen pmt.

4. Untuk zat pencemar minimal harus sesuai dengan SF 6 Recycling Guide dari CIGRE [2].

Tabel 3.6 zat pencemar dan level nya pada peralatan dimana fungsi pencemaran tidak berperan [2].





5. level tahanan tekanan insulasi selang udara untuk penggerak mekanikdiganti dengan yang

lebih tinggi dari eksisting. (di pasaran tersedia 30-100 bar, dengan harga < $50).

6. bahan stop-fitting (clamp) dengan selang disamakan atau ditoleransi dengan penambahan

bimetal untuk mengatasi perbedaan muai.

B. Dari segi monitoring dan pemeliharaan perlu diperhatikan:

1. Pemasangan sistem segel (seals) harus dilakukan dengan benar.

2. Dilakukan uji keserempakan pada PMT untuk mengetahui keterlambatan operasi PMT.

3. Pada saat pemasangan kompartemen GIS sangat penting diperhatikan hal-hal yang bisa

menyebabkan terjadinya partial discharge. Dengan demikian pada saat instalasi baik itu

pemasangan pertama kali kompartemen GIS maupun pemasangan kompartemen setelahkegiatan overhaul, bagian dalam kompartemen harus betul-betul steril.

4. Inspeksi visual pada parmeter-parameter yang dapat terukur seperti tekanan dan suhu

dilaporkan dan sehingga bisa diketahui tren kondisinya secara berkala.

5. Perlu dilakukan pengecekan PD berkala dengan AIA (Acoustic Insulation Analyzer) maupun

alat lainnya. ( PD baik berdasarkan standar CIGRE: <5 pC)





BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 KESIMPULAN

a. FMEA dari sistem PMT GIS terdiri dari 3 sub-sistem:

Sub-sistem Primer

Sub-sistem Dielektrik

Sub-sistem Penggerak mekanik

b. Melalui penilaian FMECA telah menghasilkan beberapa gangguan yang paling kritis.

c. Telah dihasilkan beberapa usulan desain kriteria dari proses FMECA yang dilakukan

pada sistem PMT GIS.

4.2 SARAN

a. Karena FMEA adalah living document sehingga perlu adanya evaluasi yang periodik dari

FMEA yang dihasilkan dalam tulisan ini.

b. Usulan desain criteria yang diberikan hendaknya dipertimbangkan untuk diterapkan pada

peralatan GIS khusunya PMT GIS.





DAFTAR PUSTAKA

[1] Data FOIS 2004-2009. P3B-JB

[2] CIGRE, SF6 Recycling Guide, CIGRE B3.02 Task Force 01, 2003.

[3] Laporan Gangguan GIS Salak Lama, RJTB, 2008

[4] Laporan Teknik GIS Ketapang, RJTB, 2006.

[5] Laporan Teknik GIS Gedung Pola, RJTB, 2006.

[6] IEC, IEC 60480: “Guidelines for the checking and treatment of sulfur”, Geneva,

1996.

[7] IEC, IEC 60050: “International Electronical Vocabulary chapter 441 Switchgear

Controlgear & Fuses, Geneva, 1996.

[8] IEC, IEC 60694: “Common specifications for high-voltage switchgear andcontrolgear standards”, Geneva, 1996.

[9] data SE060 TW03

[10] FMEA-FMECA WG 4

[11] F. Jakob and N. Perjanik, “Sulfur Hexafluoride: A Unique Dielectric”, AnalyticalChemTech International, Inc.

[12] Solvay Fluor, “Sulfur Hexafluoride”, Manual Book .

[13] R. D. Garzon, “High Voltage Circuit Breakers: Design and Application”, MarcelDekker Inc., New York, 1997.

[14] http://www.qingflex.cn/chanpin/gsjg/200804/76.html

http://www.qingflex.cn/chanpin/gsjg/200804/76.html

http://www.qingflex.cn/chanpin/gsjg/200804/76.html





LAMPIRAN B

DIAGRAM PROSES FMEA

Penentuansistem

Fungsi sistemFunctional

failure

Penentuansub-sistem

Fungsi sub-

sistem

Functional

failure of sub-sistemFailure modesFailure effects

Root causeReport FMEA

document

Desain Kriteria Pmt Gis - Eprido Meiladi

Documents

Transcript of Desain Kriteria Pmt Gis - Eprido Meiladi