Paper Diagnosis Trafo Andi

7/25/2019 Paper Diagnosis Trafo Andi

1/9

Teknik Diagnosis Tegangan Tinggi, 2013

Diagnosis Isolasi TransformatorAsep Andi Suryandi (23212059)

Program Studi Magister Teknik Elektro

Opsi: Teknik Tenaga Elektrik

Sekola Teknik Elektro dan Informatika, Institut Teknologi !andung

AbstrakTransformator adalah salah satu peralatan

penting dalam suatu sistem tenaga listrik. Fungsiutama dari transformator adalah untukmengubah level tegangan dari satu leveltegangan ke level tegangan yang lain. Padapemakaian suatu transformator tegangan tinggidiperlukan isolasi untuk mengisolasi antarabagian yang bertegangan dan bagian yang tidakbertegangan serta untuk mengisolasi bagian-bagian antara fasa yang bertegangan. Sistem

isolasi dari transformator akan mengalamipenurunan kualitas seiring penuaan usiatransformato, sehingga diperlukan diagnosiskemampuan isolasi transformator untukmengantisipasi kegagalan yang terjadi. Isolasikertas dan minyak merupakan bagian dari sistemisolasi transformator, paper ini akan menjelaskandiagnosis kualitas dari kedua isolasi tersebut.kata kunci transformator, isolasi, diagnosis,isolasi kertas, minyak trafo

I. P!"#$%&'&$"

Menentukan kondisi transformator berguna untukmembuat keputusan jangka pendek mengenai operasi danpemeliaraannya! Menilai kondisi transformator melaluiteknik diagnostik juga penting untuk melakukan studimanajemen aset untuk penggantian transformator! "ondisi#ransformator adala masukan penting bagi model teknik dan

ekonomi yang digunakan untuk menentukan alternatif yangpaling emat! Sistem isolasi$ yang terdiri dari isolasi %air danpadat$ adala bagian paling penting dari sistemtransformator! "inerja transformator akan tergantung padasistem isolasi! &solasi padat memiliki fungsi untukmemberikan kekuatan mekanik$ kekuatan dielektrik dan jarak

dielektrik! &solasi %air memiliki fungsi untuk memberikankekuatan dielektrik$ pendinginan dan melindungi baan aktif!

'ntuk menilai kualitas isolasi %air dalam istila ini adalaminyak isolasi ada beberapa tes yang bisa dilakukan yaitukadar air$ tegangan tembus$ keasaman$ sedimen$ titik nyala

dan arna! #es ini akan memberikan informasi apaka isolasidalam kondisi penuaan normal atau mengalami per%epatankarena oksidasi!

#ransformator modern meliputi berbagai baan isolasiyang bersamasama membentuk sistem isolasi! Sistem isolasiyang terdapat pada transformator terdisi dari*

+ ,ressboard

+ kertas "raft

+ "ertas manila - rami

+ ,artikelboard kepadatan tinggi

+Press"oard #ollars$ dan isolasi akir

+ .aminated (jenis kayu lapis) partikelboard

+ /namels

+ pelapis laminasi inti anorganik dan organik

+ ,or%elain

+Epo$% po&der #oating

+ Maple kayu bentuk struktural

+ Serat ulkanisasi

+ "apas

+ ,lastik dan semen

+ airan dielektrik

Sistem ini mengisolasi belitan transformator teradap satusama lain dan dari pentanaan untuk melindungi bagianbagian pembaa arus transformator dari besi magnet dan

bagian baja struktural!

(elangsungan operasi dari transformatorsangat bergantung pada umur dan kualitassistem isolasinya. Salah satunya adalah kualitassistem isolasi minyak transformator. )inyaktransformator selain berfungsi sebagai isolasi dan

1


2/9


pendingin, juga mempunyai sifat dapatmelarutkan gas-gas yang timbul akibat kerusakansistem isolasi baik isolasi padat (cellulose)maupun cair *minyak+. Selama transformatorberoperasi maka minyak transformator didalamnya akan mengalami beban berupa medanlistrik dan beban thermal yang berasal baik daribelitan maupun inti trafo. Pemakaiantransformator dalam jangka panjang dapatmenyebabkan penurunan karakteristik dielektrik,sik dan kimia minyak transformator selain itujuga menyebabkan timbulnya gas-gas terlarutyang berada dalam minyak transformator, sertapenurunan kualitas minyak isolasi yangdiakibatkan degradasi arna, tan , dantegangan tembus.

&ntuk itu diperlukan analisis mengenai kualitasisolasi transformator untuk dapat mengetahuikondisi transformator dan menentukan perkiraansisa umur efektif minyak isolasi transformator.

&&! #/S&./S#/4#

Sifat mekanis isolasi kertas dapat ditentukan olepengukuran se%ara langsung kekuatan tarik (Tensile strengt)atau derajat polimerisasi (6,)! al tersebut digunakan untukmenge7aluasi masa idup isolasi kertas! 6isarankan nilainilai

6, antara 150250 yang merupakan batas baa untukkriteria isolasi kertas$ karena nilainilai di baa 150$ kertastidak memiliki kekuatan mekanik!

Analisis isolasi kertas untuk nilai 6, yang memerlukanpengilangan beberapa strip kertas dari ikatan inter-fbre! ,rosedur ini dilakukan selama perbaikantransformator! asil tes ini akan menjadi faktor penentu dalam

membuat kembali ataus#rappingtrafo!

Mengukur kekuatan tarik 'tensile strengt(

"ekuatan kertas tergantung pada kekuatan serat dan$ yang

lebi penting$ kekuatan ikatan antarserat)"ekuatan tarikkertas dapat diukur dalam rentang lebar atau nol span$ denganmemakai dua teknik ukur akan memberikan informasi yanglebi baik!

1! Mengukur kekuatan tarik dalam rentang le"ar

"ekuatan tarik rentang lebar$ yang merupakan bagian yanglebi muda terbakar$ terlipat dan terobek$ adala ukuran dariikatan interfibre kertas dan sangat ditentukan ole kualitas dan

luasnya! &ndustri kertas mendefinisikan kekuatan tarik kertassebagai suatu beban yang merusak per satuan lebar (indekstarik) bukan per satuan luas seperti yang biasa digunakan

untuk baan lainnya$ karena ketebalan kertas tidak se%arasignifikan mempengarui ikatan serat dan kemampuanmenaan beban yang besarnya dapat ber7ariasi di selurukertas!

,anjang strip (rentang jarak antara raang penjepit dariinstrumen tarik) yang digunakan dalam analisis

mempengarui pengukuran kekuatan tarik dan didefinisikandalam metode standar sebagai 200 8 10 mm! .ebar kertas

ditentukan sebesar 25 mm dalam standar$ tapi banyakinstrumen tidak dapat menggunakan strip lebi luas dari 15 m!Mem7ariasikan benda uji antara 1351 mm se%ara umum tidakmembuat banyak perbedaan pada asil!

,engukuran eksperimental memberikan beban maksimum() saat kertas rusak$ kekuatan tarik (k m)$

ekstensi '*(,modulus kertas (M m) dan penyerapan energitarik (jm2)! "ekuatan tarik (per satuan lebar$ seperti yang

didefinisikan dalam industri kertas) diitung dari

6efinisi ekstensi '*(adala peregangan saat isolasi rusakdinyatakan sebagai persentase dari panjang saat tes aal!Modulus kertas diitung dari kemiringan plot tegangan tarikteradap regangan tarik (menggunakan bagian linear aalplot$ dengan strain pertama kali yang diterapkan) &ndeks tarik

diitung sebagai!*

6igunakan dalam preferensi untuk kekuatan tarik$karena memungkinkan data tarik dari berbagai jenis kertasyang akan dibandingkan tidak memperitungkan ketebalan!

2! Mengukur kekuatan tarik dalam rentang nol #es tarik rentang nol mengukur kekuatan dari serat

sebenarnya dalam kertas,yang berorientasi dalam arabergulir! Alat yang memiliki dua raang diposisikan seinggagaya tarik meleati bidang melalui ketebalan dan akibatnyakekuatan serat ditentukan! 6alam prakteknya$ ada %ela ke%il

(0!2mm)$ jadi rentang nol kekuatan tarik diperole dengan

ekstrapolasi dari pengukuran yang dilakukan pada jarak antara0$2 dan 2mm! "ekuatan tarik diitung per satuan luas sampeldan karena itu umumnya dapat disebut sebagai :tekanan:!

#ekanan untuk merusak kertas pada %ela nol dari suatukertas$ yaitu beban kegagalan (beban maksimum dalam

kgl5mm lebar sampel)$ diitung dari

di mana+adala instrumen konstan (0!;22kgpsi)$ ,adala tekanan yang diamati pada saat rusak (psi) dan ,oadala tekanan :nol: (psi)$ yaitu tekanan yang dibutukanuntuk mengatasi beban nol yang mempertaankan raang

dalam kontak pada aktu tertentu! ,anjang kerusakan (


3/9


&&&! 6/A=A#,>.&M/&SAS&

Memperkirakan 6, (derajat polimerisasi) menunjukkankondisi kertas ratarata atas seluru transformator (tergantungfaktorfaktor seperti sirkulasi efektif)! "ertas "raft memiliki6, lebi dari 1200$ dan kertas dengan 6, 200 atau kurang

dianggap tidak layak!

ilainilainya akan bagus jika minyak diregenerasikembali dalam dua taun terakir! 6ata ini arus die7aluasidalam ubungannya dengan analisis kimia rutin dan sejaratransformator!

Tabel 1. Standar nilai DP

Analisis isolasi kertas untuk nilai 6, yang memerlukanpengilangan beberapa strip kertas2gram!

,adat isolasi yang digunakan untuk melindungi belitankonduktor transformator adala lembaran baan yang terbuat

dari selulosa! Sumber utama selulosa ini serat kayu$ karenakayu berisi ingga 50? selulosa dalam kondisikering! Selulosa adala polimer linier yang terdiri dari unitglukosa anidrat indi7idu terkait pada atom karbon pertamadan keempat melalui ikatan glukosidik! "ekuatan mekanikselulosa adala fungsi dari sifat polimer dan berserat! =umla

unit monomer dalam rantai polimer yang dikenal sebagai nilai6,!

"ualitas baan selulosa diukur dalam al ini nilai6, ! ilai 6, saat ini digunakan ole utilitas sebagai alatdiagnostik untuk mengetaui kondisi baan padat (terutama

kertas)! "ertas baru diperkirakan memiliki nilai 6, dari 10001500! ilai 6, pertama kali dikurangi dengan prosespengeringan yang terjadi selama perakitan transformator! alini diyakini baa setela proses ini nilai 6, kertas adalasekitar 950! "ertas ini akan menua selama operasi sampai titikkritis ter%apai (liat gambar 1)! &ni adala saat kertas

dinyatakan tela men%apai akir masa pakainya! al ini jugadianggap sebagai operasi transformator!

Gambar 1. Gambar Mikroskopik untuk (a) Kertas isolasidengan nilai DP tinggi, (b) Kertas isolasi lama dengan DP

rendah

&! @'A

=enis dan konsentrasi furan dalam sampel minyak jugadapat mengindikasikan stres abnormal pada trafo$ apakaberlanjut $ kelebian panas dengan durasi pendek atauberkepanjangan!

Tabel 2. enis !uran


4/9


sampingan yang paling stabil pada selulosa selama penuaanyang mampu stabil selama bertauntaun! >le karena itubanyak digunakan sebagai indikator untuk memprediksi nilai6, kertas! 6alam literatur masi ada perdebatan tentang iakumulasi senyaa furanat dari kertas termal dan upgrade darikertas "raft normal!


5/9


dalam gulungan menurunkan dua kali lebi %epat sisa kertasisolasi! ,ersamaan 6e ,ablo yang dimodifikasi adala

dan 2@A. dinyatakan dalam ppm!

! A&6D

gm! ara ini tidak arus didasarkan pada satu tes64A$ di%ari ke%enderungan peningkatan jumla asam setiaptaun! 'ntuk peren%anaan ke depan mulai dijadalkan untukreklamasi minyak sebelum asam men%apai 0$20!

Sebua sistem otomatis potensiometri titrasi E#itrino SMF02 dengan /B%ange 'nit G0HE yang dibuat ole Metrom

mengukur keasaman minyak (4ambar 2)! $ 0$1 mol l) ditambakan sebagai titerdengan penambaan 7olume 0$001 ml atau 0$005 mltergantung pada keasaman yang diarapkan! Sistem inimendeteksi$ ketika /, asambasakesetaraanpoint ter%apaiole pengukuran tegangan dalam larutan! 6ari 7olume kalium

pada persamaan /, (1) mengitung keasaman #A!

Angka asam total #A/,1 titik eki7alen31 nilai buta pelarut toluena etanol01 0$1 mol l$ konsentrasi titer02 103 5H!10H g mol$ massa molar titer

00 berat sampel minyak

&!


6/9


Gambar . /angkaian eki0alen paralel dari material

dielektrik dan diagram asor r dan &

6erdasarkan vektor pada gambar 7. maka tan dapat ditentukan berdasarkan nilai Ic dan Irsebagai berikut

(arena rangkaian ekivalen suatu dielektrikmerupakan rangkaian paralel, maka nilai 8r 9 8c.#engan demikian maka persamaan tan menjadi

#ari persamaan diatas jelas terlihat bahabesarnya tan dipengaruhi oleh nilai hambatan*:+ dan nilai kapasitansi *1+.

(ekuatan #ielektrik merupakan tes untuk

mengukur tegangan di mana minyak secara

elektrik rusak.Tes memberikan indikasi jumlahkontaminan *air dan oksidasi partikel+ dalam

minyak.'aboratorium #5$ biasanyamenggunakan $ST) #-2;23. )enggunakanpengujian #-2;23, minimum breakdon voltageminyak adalah /< kilovolt *k8+ untuktransformator kurang dari /;; k8 dan /0 k8

untuk transformator diatas /;=,0 k8.4ika teskekuatan dielektrik turun di baah angka-angka

ini, minyak harus direklamasi.4angan hanya

mendasarkan keputusan pada satu hasil tes,atau pada satu jenis uji> melihat semuainformasi dari beberapa tes #5$ dan trenulasan sebelum membuat keputusan apapun.

&ji kekuatan #ielektrik tidaklah yangterpenting, kelembaban yang berkombinasidengan oksigen dan panas akan merusak isolasiselulosa jauh sebelum kekuatan dielektrik minyaktelah mengindikasikan ada sesuatu yang tidakberes. &ji kekuatan dielektrik juga

mengungkapkan apa-apa tentang asam danendapan.

&&&! 6&SS>./64ASAA.DS&S

#5$ secara harah dapat diartikan sebagaianalisis kondisi transformator yang dilakukanberdasarkan jumlah gas terlarut pada minyak

trafo. &ji #5$ dilakukan pada suatu sampelminyak diambil dari unit transformator kemudianterlarut *dissolved gas+ tersebut diekstrak. 5asyang telah diekstrak lalu dipisahkan, diidentikasikomponen-komponen individualnya, dan dihitungkuantitasnya *dalam satuan ppm+.

(euntungan utama uji #5$ adalah deteksi diniakan adanya fenomena kegagalan yang ada padatransformator yang diujikan. "amun kelemahanutamanya adalah diperlukan tingkat kemurnianyang tinggi dari sampel minyak yang diujikan.:ata alat uji #5$ memiliki sensitivitas yangtinggi, sehingga ketidakmurnian sampel akan

menurunkan tingkat akurasi dari hasil uji #5$.

&solasi minyak di baa tekanan listrik atau abnormaltermal meme%a untuk membebaskan sejumla ke%ilkomposisi kualitatif gases!#e dari gas kerusakan tergantungpada jenis kesalaan! Melalui analisis gas terlarut (64A)$adala mungkin untuk membedakan kesalaan seperti partialdis%arge (korona)$ o7ereating (pirolisis) dan lengkung

dalam berbagai besar peralatan diisi minyak!

&nformasi dari analisis gas terlarut dalam minyak isolasisangatla penting untuk men%ega kerusakan! Sejumla

sampel arus diambil selama periode aktu tertentu untukmengetaui kondisi terkini!

Tabel . 3aliornia State +ni0ersit4 Sa&remento Guidelines

!or 3ombustible Gas

Standar DGA Test

#5$ test yang dilakukan menggunakan empatmetode yang berbeda yaitu T15, Key Gas,Rogers Ratio, dan Duvals Triangle.

1. Metode Total Combustible Gases (TCG)

5as-gas yang mudah terbakar menurut I!!!adalah (arbonmonoksida *1?+, )etana *1%7+,

H


7/9


!tana *1/%3+, !tilen *1/%7+, $setilen *1/%/+, dan%idrogen *%/+. 4umlah konsentrasi *ppm+ darigasgas tersebut merupakan kandungan totalcombustible gases *T15+. #ari data T15 ini dapatdiketahui kondisi transformator sesuai batasan dibaah ini

Tabel . ndikasi 5perasi Transormator dari T3G

2. Metode Rasio Rogers#iagnosa gangguan transformator menurut

metode :asio :ogers merupakan metode analisiskandungan gas terlarut yang diperoleh denganmembandingkan kuantitas suatu gas kunciterhadap gas kunci lainnya. "ilai dan diagnosagangguan dengan :asio :ogers berdasarkanstandar I!1 3


8/9


Gambar . Skala 7arna Standar Min4ak Trao

Carna suatu minyak isolasi dikelompokkanpada skala

Penggunaan Mem"ersip -un#tion .ogika -u//% Pada

+asus Identifikasi +ualitas Min%ak Transformator)


9/9


9! '/6 S#A#/S 6/,A#M/# >@ #/ /&>!(2003)! Transformer Diagnosti#s)Iasington 6*'/6 S#A#/S 6/,A#M/# >@ #/ /&>!

10! erma$ ,!$ auan$ 6!$ - Sing$ ,! (200F)!Effe#ts onTensile Strengt of Transformer Insulation Paper under

##elerated Termal and Ele#tri#al Stress),unjab$ &ndia*&///!

9

Paper Diagnosis Trafo Andi

Documents

Transcript of Paper Diagnosis Trafo Andi