LAPORAN EKSPLORASI LANJUT KAMERA KORONA

Andhy Dharma S1*, Edy Iskanto2, Supriyatno3, Danu4

1PT. PLN (Persero) P3B Jawa Bali, Jl. Krukut – Limo Cinere, 16514 + Jakarta Selatan, Indonesia *Email: andhy_ds@pln-jawa-bali.co.id

Abstrak : Korona adalah suatu discharge yang bercahaya akibat ionisasi udara disekeliling suatu elektrode, yang disebabkan oleh gradien tegangan yang melampaui suatu nilai kritis tertentu. Dampak dari terjadinya korona ialah membangkitkan derau audio dan material korosif seperti ozone dan nitrogen oksida, menginterferensi radio AM dan penerima TV serta memancarkan cahaya (UV). Monitoring secara on-line merupakan suatu tren yang telah dikenal secara luas oleh perusahaan penyedia tenaga listrik untuk mengoptimalkan biaya pemeliharaan. Inspeksi IR merupakan metode yang umum digunakan oleh kebanyakan enjinir pada perusahaan utilitas dikarenakan telah terbukti kemampuannya dalam mendeteksi dan mengungkapkan bagian/komponen listrik maupun mekanik yang mengalami panas berlebih (overheated). Namun bagaimanapun juga, kerusakan bagian/komponen kelistrikan pada suatu sistem tenaga listrik tidak terbatas hanya pada hot spot saja. Dalam banyak kasus, kerusakan dipicu oleh kontaminasi yang cukup parah, titik-titik pentanahan yang longgar, permukaan/bentuk tajam yang tidak diharapkan (dari pemasangan yang tidak benar, finishing material yang kurang baik atau urat kawat yang putus), insulator pecah dan sebagainya yang tidak dapat ditangkap oleh inspeksi IR. Makalah ini akan memaparkan eksplorasi kamera korona Daycor®II sebagai tindak lanjut terhadap rekomendasi Forum Enjiniring ke-5.

1 PENDAHULUAN

1.1. Definisi Korona

Korona adalah suatu discharge yang bercahaya akibat ionisasi udara disekeliling suatu elektrode, yang disebabkan oleh gradien tegangan yang melampaui suatu nilai kritis tertentu (Dave Phillips - IEEE Joint Technical Committee Meeting 2007 Orlando).Menurut IEC 60060, korona digolongkan kedalam Non-Disruptive Discharge disebut juga sebagai pelepasan sebagian (partial discharge) yaitu gejala terjadinya pelepasan listrik pada bahan dielektrik tanpa menyebabkan tegangan turun hingga nol.

Gbr. 1: Ilustrasi Non-Disruptive Discharge (IEC 60060)

Dampak dari terjadinya korona ialah membangkitkan derau audio dan material korosif seperti ozone dan nitrogen oksida, menginterferensi radio AM dan penerima TV serta memancarkan cahaya (UV).

1.2. Inspeksi Korona dengan Kamera Korona

Monitoring secara on-line merupakan suatu tren yang telah dikenal secara luas oleh perusahaan penyedia tenaga listrik untuk mengoptimalkan biaya pemeliharaan dengan cara menghilangkan jadual pemadaman untuk pemeliharaan yang direncanakan yang dapat dihindari. Inspeksi IR merupakan metode yang umum digunakan oleh kebanyakan enjinir pada perusahaan utilitas dikarenakan telah terbukti kemampuannya dalam mendeteksi dan mengungkapkan bagian/komponen listrik maupun mekanik yang mengalami panas berlebih (overheated). Namun bagaimanapun juga, kerusakan bagian/komponen kelistrikan pada suatu sistem tenaga listrik tidak terbatas hanya pada hot spot saja.

Dalam banyak kasus, kerusakan dipicu oleh kontaminasi yang cukup parah, titik-titik pentanahan yang longgar, permukaan/bentuk tajam yang tidak diharapkan (dari pemasangan yang tidak benar, finishing material yang kurang baik atau urat kawat yang putus), insulator pecah dan sebagainya. Hal-hal tersebut akan menyebabkan derau audio, korosi pada sambungan diantara bagian metalik dan non-metalik suatu insulator, interferensi radio pada peralatan komunikasi, kenaikan potensi terjadinya flashover pada komponen saluran transmisi selama musim hujan, meresapnya uap lembab (moisture ingress) kedalam insulator atau dalam kasus yang sangat buruk, kondisi lepas mekanik pada insulator tension. Kerusakan-kerusakan seperti itu akan membangkitkan “corona discharges” tergantung dari kondisi tekanan tegangan lokal dan sulit dideteksi dengan inspeksi IR akan tetapi bisadideteksi dengan inspeksi korona.

Inspeksi dengan kamera korona telah diimplementasikan oleh banyak negara sebagai suatu metode on-line monitoring yang rutin dan paralel dengan inspeksi IR untuk meningkatkan efektivitas biaya pada suatu pekerjaan inspeksi. Sejalan dengan hal tersebut diperlukan suatu metode inspeksi / terobosan teknologi dalam pemfilteran 100% UV dari sinar matahari dan eliminasi derau UV acak dari lingkungan sekitar.

Kamera korona Ofil DayCor®II menggunakan spektrum emisi UV dari suatu discharge korona dengan range panjang gelombang diantara 240 sampai 280 nanometer. Pabrikan memilih range ini dikarenakan fakta bahwa radiasi UV sinar matahari diserap seluruhnya oleh lapisan ozon sebelum sampai ke bumi.

PT. PLN (Persero) P3B Jawa Bali telah dilengkapi dengan kamera korona untuk keperluan on-line monitoring di lapangan. Berikut distribusi alat kamera korona Daycor®II di PLN P3B Jawa Bali :

Tab. 1: Data Aset Kamera Korona Daycor®II – P3B Jawa Bali

LOKASI S / NRegion Jakarta dan Banten 155

Region Jawa Tengah dan DIY 157Sub Region Bali 169

1.3. Hasil Forum Enjiniring ke-5

Pada Forum Enjiniring ke-5, telah disampaikan pengalaman dalam menggunakan kamera korona di lapangan serta decision chart yang direkomendasikan oleh pabrikan kamera korona yaitu Ofil sebagai berikut :

Gbr. 2: Alur Pengambilan Keputusan (Rekomendasi Ofil)

Kriteria intensitas korona yang dimaksud pada gambar di atas ialah sebagai berikut :

Low Berpotensi mengurangi usia peralatan Indikasi kerusakan minor dari pemburukan

komponen Monitoring lanjutan untuk informasi tambahan

terhadap pemburukan Medium

- Dapat menyebabkan pemburukan yg signifikan terhadap usia peralatan

- Indikasi kerusakan / pemburukan komponen yang dapat diukur

- Dijadwalkan perbaikan atau penggantian seperlunya

High- Menyebabkan pemburukan yang sangat cepat - Indikasi kerusakan parah terhadap komponen /

peralatan - Perbaiki atau ganti secepatnya

Adapun kondisi counting yang berlaku dalam implementasi alur di atas dijelaskan sebagai berikut :

Intensitas korona terukur sebagai : camera counts/minutes

Jarak: kira-kira 100 feet (30 meters) Kondisi sekitar: RH 60%, suhu 20° celsius.

Salah satu rekomendasi dari Forum Enjiniring ke-5 ialah eksplorasi lanjutan terhadap kamera korona bekerja sama dengan PLN Litbang, yaitu mencari hubungan antara count rate (hasil pembacaan kamera korona) dengan coulomb (representasi muatan). Coulomb, disimbolkan dengan C, merupakan unit SI dari muatan elektrik dan bila didefinisikan dalam ampere : 1 coulomb adalah sejumlah muatan elektrik (kuantitas kelistrikan) yang dibawa oleh suatu arus 1 A yang mengalir dalam 1 detik.

2 EKSPLORASI LANJUTAN KAMERA KORONA DAYCOR®II

2.1. Pengujian di Litbang

Kegiatan eksplorasi kamera korona dilakukan di PLN LITBANG dengan menggunakan kamera korona RJKB dan RJTD. Pada saat itu telah dilaksanakan pengujian-pengujian yang bertujuan untuk mengetahui korelasi antara count rate dengan coulomb.

Pengujian pertama menggunakan peralatan seperti tertera pada gambar di bawah ini :

Gbr. 3: Diagram Skema Pengujian PD

Peralatan terdiri dari regulator, filter, step-up transformer, HV noise filter, coupling capasitor, PSF dan Osiloskop. Sebelumnya dilakukan proses kalibrasi terlebih dahulu dengan menggunakan PD kalibrator.

Gbr. 4: Alat PD kalibrator

Tampilan pada osiloskop untuk muatan sebesar 10 pC ditunjukkan oleh gambar berikut :

Gbr. 5: Tampilan Osiloskop untuk Muatan 10 pC

Setelah proses kalibrasi selesai, kemudian dilakukan pengujian dengan menaikkan tegangan uji melalui regulator. Namun pada saat tegangan uji sebesar 1 kV, arus pengujian hampir mendekati nominal step-up transformer sehingga pengujian tidak dilanjutkan mengingat kemampuan dari step-up transformer yang digunakan. Untuk pengujian ini sempat didapatkan bentuk gelombang partial discharge pada osiloskop seperti pada gambar berikut :

Gbr. 6: Bentuk Gelombang PD yang Terekam Osiloskop

Kemudian diputuskan untuk melakukan pengujian lainnya (dengan rangkaian uji / peralatan yang berbeda), seperti dijelaskan dalam rangkaian berikut :

Gbr. 7: Pengujian PD dengan Step-up Transformer 500 kV

Peralatan terdiri dari regulator, step-up transformer 500 kVA, coupling capasitor, PSF dan Hipotronics Corona Detector.

Tab. 2: Hasil Pengujian ke-2 Lab PLN Litbang

No Teg.Uji (kV)

Disch. Meter

Attenuator

Count RJKB

Count RJTD

1 60 0,3 40 3369 13512 70 1,1 40 4102 14403 75 1,3 40 4463 17144 80 1,1 50 4714 19345 85 1 60 5820 2436

Data pada tabel-2 di atas menunjukkan hasil pengukuran korona yang ditampilkan dengan count rate masing-masing oleh kamera korona RJKB dan RJTD.

Selain itu juga terdapat besar muatan yang terbaca oleh discharge meter di ruang kontrol untuk setiap tegangan uji. Attenuator pada discharge meter berfungsi seperti volt/div pada osiloskop. Akan tetapi pada percobaan ini juga ditemukan fenomena timbulnya korona disepanjang penghantar tempat titik uji digantungkan. Hal ini yang menimbulkan pertanyaan lanjutan, muatan mana yang terbaca oleh alat discharge meter.

2.2. Hasil Uji Sensitivitas - RWE Eurotest

Dari penelusuran dokumen penunjang lainnya, didapatkan 2 buah dokumen terkait uji sensitivitas kamera korona Daycor®II. Pada bagian ini akan penulis sampaikan uji sensitivitas kamera korona Daycor®II yang dilakukan oleh RWE Eurotest Germany.

Gbr. 8: Rangkaian Pengujian Sensitivitas – RWE Eurotest

Pada saat tegangan awal korona (inception voltage) 5 kV, muatan yang terukur sebesar 1,5 pC. Seiring dengan kenaikan tegangan, frekuensi repetisi pulsa juga bertambah sehingga besar muatan tidak berubah. Dilakukan pengambilan data sebanyak 10 kali untuk setiap tegangan uji. Hasilnya seperti tertera pada tabel di bawah ini : Tab. 3: Hasil Pengujian Sensitivitas Daycor®II oleh RWE Eurotest

Pengujian dilaksanakan dengan 2 (dua) mode pengukuran kamera yaitu Long Integration (LI) = 0 dan LI = ½. Kemudian menghitung rerata 10 data hasil pengukuran untuk setiap tegangan uji. Setting lain serta tampilan saat pengujian dilakukan ditunjukkan oleh gambar berikut ini :

Gbr. 9: Korona pada Jarum yang Tertangkap oleh Kamera (LI=0 dan LI=½) dengan Latar Belakang Tegangan Uji

Adapun hasil dari pengujian ini, seperti yang tertera dalam dokumen aslinya, menyatakan bahwa pendeteksian partial discharge oleh kamera korona dengan suatu muatan sebesar 1,5 pC dapat dilakukan dalam jarak 8 meter. Untuk kasus frekuensi repetisi aktivitas PD yang rendah, pendeteksian sulit dilakukan dikarenakan kemunculannya pada kamera korona Daycor®II hanya pada beberapa frame saja.

2.3. Hasil Uji Sensitivitas - SII

Pada bagian ini akan penulis sampaikan uji sensitivitas kamera korona Daycor®II yang dilakukan oleh Laboratorium Perusahaan Listrik Israel yang bertujuan untuk memverifikasi kemampuan kamera Daycor®II dalam mendeteksi partial discharge dengan suatu muatan sebesar 2±0,1 pC pada jarak 8 m. Rangkaian pengujian, daftar peralatan serta rekaman korona pada kamera dijelaskan sebagai berikut :

Gbr. 10: Rangkaian Pengujian Sensitivitas Daycor®II - SII

Tab. 4: Daftar Peralatan Uji Sensitivitas Daycor®II- SII

Gbr. 11: Tampilan Korona pada Kamera serta Count Ratenya

Pengujian dilakukan untuk 5 (lima) tegangan uji dengan muatan 2±0,1 pC serta pada 2 (dua) mode kamera yaitu pada gain 180 dan gain 250.

Tab. 5: Hasil Uji Sensitivitas Daycor®II- SII

Test Voltage (kV) 25 30 35 40 45PD Pulse rate (1000*pulse / 30 sec) 630 990 1220 1330 1370

Camera rate (counts/min) @ Gain 250

92 200 280 420 620

Camera rate (counts/min) @ Gain 180

86 110 230 350 500

Dengan memasukkan angka-angka pada tabel-5 di atas pada sebuah grafik maka akan didapatkan grafik sebagai berikut :

korona

Pembacaan kamera

Gbr. 12: Grafik Count Rate (G180 dan G250) vs Teg. Uji - SII

Hasil dari pengujian ini, seperti yang tertera dalam dokumen aslinya, menyatakan bahwa sinyal UV yang dinyatakan oleh kamera korona sebagai counts/min akan bertambah seiring dengan peningkatan intensitas PD.

3 KESIMPULAN

Count rate pada kamera korona Daycor®II adalah suatu pengukuran quasi-quantitive intensitas korona (dengan istilah jumlah foton yang terdeteksi setiap menit) terjadi pada objek uji. Dari hasil penelitian bersama PLN Litbang serta eksplorasi pada dokumen terkait uji sentivitas kamera korona maka dapat dibuat bebeapa kesimpulan sebagai berikut :

Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pembacaan kamera korona (count rate) adalah tegangan, intensitas partial discharge, gain serta LI yang dipergunakan.

Count rate tidak ada relasinya dengan coulomb. Kamera korona Daycor®II sampai saat ini hanya memperlihatkan fenomena dari partial discharge dalam bentuk korona. Jika korona semakin besar maka partial discharge yang terjadi semakin besar.

4 SARAN

Untuk mendapatkan hasil monitoring yang informatif maka disarankan untuk melakukan hal-hal sebagai berikut :

Mencatat semua informasi yang terkait dengan pengukuran (tegangan, suhu, kelembaban).

Melakukan monitoring pada suatu obyek uji dari berbagai arah untuk meminimalkan pengaruh sekitar obyek uji.

Mempergunakan gain yang dapat menunjukan korona yang paling jelas (tidak terlalu besar atau terlalu kecil).

Ketika melakukan pengukuran bandingan (trending dan benchmarking) harus dipastikan parameter-parameternya (suhu, kelembaban,

jarak, gain, LI, fokus) mendekati sama untuk semua pengukuran.

Perlu dipertimbangkan pemanfaatan tripod untuk mendapatkan hasil pengukuran yang lebih stabil.

5 DAFTAR PUSTAKA

[1] P3B JB, Instruksi Kerja Pengoperasian Camera Pengindera Corona dan Partial Discharge, Januari 2006.

[2] Dave Phillips, Corona Tutorial, IEEE Joint Technical Committee Meeting – Orlando, 2007.

[3] TUV Report, Statement of operation and field-testing for the DayCor II camera in connection with partial discharge recognition in high-voltage arrays, November 2001.

[4] RWE Eurotest GmbH, Test Report No. : 03.05.03.097-0, Juli 2003.

[5] The SII, Test Report No. 8314349056, September 2003.