5. PEMELIHARAAN TRAFO TENAGA
PT . PLN (Persero) PUSDIKLAT 2009 1
PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
5. Pemeliharaan Trafo Tenaga
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI..................................................................................................................i DAFTAR GAMBAR.......................................................................................................i DAFTAR TABEL..........................................................................................................ii 5. TRANSFORMATOR TENAGA.................................................................................1 5.1 FUNGSI DAN PRINSIP KERJA TRAFO TENAGA.............................................1 5.2 PEMELIHARAAN TRAFO TENAGA .................................................................26 5.3 PENGUJIAN TRAFO.........................................................................................32 5.4 PENGENALAN CONDITION BASED MAINTENANCE (CBM).........................44
DAFTAR GAMBAR
Gambar 5-1. Arus magnetisasi secara grafis tanpa memperhitungkan rugi-rugi besi. 1 Gambar 5-2. Arus magnetisasi secara grafis dengan memperhitungkan rugi-rugi besi................................................................................................................................1 Gambar 5-3. Hukum Lorenz..........................................................................................1 Gambar 5-4. Suatu arus listrik mengelilingi inti besi maka besi itu menjadi magnet....2 Gambar 5-5. Suatu lilitan mengelilingi magnet maka akan timbul gaya gerak listrik (GGL).............................................................................................................................2 Gambar 5-6. Prinsip Dasar dari Transformator.............................................................2 Gambar 5-7. Inti Besi dan Laminasi yang diikat Fiber Glass........................................5 Gambar 5-8. Kumparan Phasa RST.............................................................................5 Gambar 5-9. Bushing....................................................................................................6 Gambar 5-10. Konservator minyak trafo.......................................................................7 Gambar 5-11. Pendingin trafo type ONAF....................................................................8 Gambar 5-12. On Load Tap Changer (OLTC)..............................................................9 Gambar 5-13. Air Breather..........................................................................................10 Gambar 5-14. Oil or Winding Temperatur...................................................................11 Gambar 5-15. Indikasi permukaan minyak.................................................................12 Gambar 5-16. Bucholz Relai dan Juction Relai type membran..................................13 Gambar 5-17. Plat mengaman tekanan lebih.............................................................13 Gambar 5-18. Relai Tekanan Lebih............................................................................14 Gambar 5-19. Relai Pengaman Tangki.......................................................................15 Gambar 5-20. Pentanahan Peralatan.........................................................................15 Gambar 5-21. Pentanahan Sistem Tenaga Listrik......................................................16 Gambar 5-22. Gambar NGR.......................................................................................17 Gambar 5-23. Transformator.......................................................................................18 Gambar 5-24. Skema peralatan pengukuran tidak langsung.....................................19 Gambar 5-25. Pengukuran NGR.................................................................................34 Gambar 5-26. Manfaat Implematasi CBM...................................................................45 Gambar 5-27. Pemeliharaan yang tepat dpt menghambat ageing peralatan.............46 Gambar 5-28. Ilustrasi CBM........................................................................................47
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
i
PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN
5. Pemeliharaan Trafo Tenaga
DAFTAR TABEL
Tabel 5-1. Load Faktor Trafo.........................................................................................4 Tabel 5-2. Parameter/Pengukuran Transformator......................................................20 Tabel 5-3. Daftar Pemeliharaan Trafo Mingguan........................................................27 Tabel 5-4. Daftar Pemeliharaan Trafo bulanan...........................................................29 Tabel 5-5. Daftar Pemeliharaan Trafo Tahunan.........................................................29 Tabel 5-6. Index Polarisasi..........................................................................................33 Tabel 5-7. Pengukuran pada trafo dengan 2 kumparan.............................................36 Tabel 5-8. Hasil Pengukuran Tangen Delta...............................................................37 Tabel 5-9. Hasil Tes Pengujian Minyak.......................................................................38 Tabel 5-10. Tabel Tegangan Tembus/Breakdown Voltage Sesuai IEC 156..............39 Tabel 5-11. Jenis Gas Terlarut pada Minyak Isolasi Trafo dan Daya Larut Gas pada Minyak.........................................................................................................................41 Tabel 5-12. Interprestasi berdasarkan Gas Diproduksi..............................................42 Tabel 5-13. Interprestasi berdasarkan Kandungan Gas Kunci...................................43 Tabel 5-14. Interprestasi Data Gas berdasarkan Total Combustable Gas.................43 Tabel 5-15. Interprestasi Data Gas Menggunakan Ratio Rogers...............................44
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
ii
5. TRANSFORMATOR TENAGA
5.1
FUNGSI DAN PRINSIP KERJA TRAFO TENAGA 5.1.1
Teori Dasar
Hukum utama dalam transformator adalah hukum induksi faraday. Menurut hukum ini suatu gaya listrik melalui garis lengkung yang tertutup, adalah berbanding lurus dengan perubahan persatuan waktu dari pada arus induksi atau flux yang dilingkari oleh garis lengkung itu (Lihat Gambar 5-1 dan Gambar 5-2).
Gambar 5-1. Arus magnetisasi secara
Gambar 5-2. Arus magnetisasi secara
grafis tanpa memperhitungkan rugi-rugi
grafis dengan memperhitungkan rugi-rugi
besi.
besi.
Selain hukum Faraday, transformator menggunakan hukum Lorenz atau lebih dikenal dengan kaidah tangan kanan seperti terlihat pada berikut ini:
Gambar 5-3. Hukum Lorenz
Dasar dari teori transformator adalah sebagai berikut :
Arus listrik bolak-balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet (seperti Gambar 5-4 dan Gambar 55) dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan.
Gambar
5-4.
Suatu
arus
listrik Gambar
5-5.
Suatu
mengelilingi inti besi maka besi itu mengelilingi magnet menjadi magnet.
lilitan
maka akan
timbul gaya gerak listrik (GGL)
Dari prinsip tersebut di atas dibuat suatu transformator seperti Gambar 5-6 di bawah ini,
Gambar 5-6. Prinsip Dasar dari Transformator
Rumus tegangan adalah: E = 4,44 N f x 10 -8 Maka untuk transformator rumus tersebut sebagai berikut: E1 / E2 = 4,44 N1 f 1x 10 -8 / 4,44 N2 f2 x 10 -8 karena f 1 = f2, maka E1 / E2 = 4,44 N1 f 2x 10 -8 / 4,44 N2 f2 x 10 -8 E1 / E2 = N1/ N2 atau E1 N2 = E2 N1, sehingga
E2 = (N2 / N1) x E1 Keterangan: E1
= tegangan primer
E2
= tegangan sekunder
N1
= belitan primer
N2
= belitan sekunder
VA primer = VA sekunder I1 x E1 = I2 x E2 E1/ E2
= I2 / I1
I1 = I2 ( E2/ E1) Keterangan: I1
= Arus primer
I2
= Arus sekunder
E1
= tegangan primer
E2
= tegangan sekunder
Rumus umum menjadi : E1
N1 =
E2 5.1.2
I2 =
N2
I1
Pembebanan Trafo
Spesifikasi trafo biasanya dinyatakan dalam Kapasitas trafo tenaga dalam MVA • Tegangan kV • Ratio tegangan Perhitungan kemampuan arus trafo Besarnya arus trafo dapat dihitung dengan rumus: S = P + jQ S = √3 V I P = S / √3 V cos φ Q = S / √3 V sin φ Dimana :
S
: Daya Semu ( MVA)
P
: Daya Nyata (MW)
Q
: Daya Reaktif (MVAR)
V
: Tegangan ( kV)
φ
: Sudut daya
Trafo mampu dibebani melebihi rating daya dalam waktu tertentu. Batas factor pembebanan lebih dari trafo sesuai standard VDE adalah: Tabel 5-1. Load Faktor Trafo
% Over-load
Load Factor
5.1.3
10
20
30
40
50
Jam
Jam
Jam
Detik
Detik
0.5
3
1,5
1
30
15
0.75
2
1
0,5
15
8
0.9
1
0,5
0,25
8
4
Konstruksi Bagian-bagian Transformator
5.1.3.1 Peralatan/Bagian Utama 1. Inti Besi Berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan.Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh Eddy Current (Gambar 5-7).
Gambar 5-7. Inti Besi dan Laminasi yang diikat Fiber Glass
2.
Kumparan Transformator
Adalah beberapa lilitan kawat berisolasi yang membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap antar kumparan dengan isolasi padat seperti karton, pertinak dan lain-lain. Kumparan tersebut sebagai alat transformasi tegangan dan arus.
Gambar 5-8. Kumparan Phasa RST
3. Minyak Transformator Sebagian besar kumparan-kumparan dan inti trafo tenaga direndam dalam minyak trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai isolasi dan media
pemindah, sehingga minyak trafo tersebut berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. 4.
Bushing
Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah bushing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki trafo. Pada bushing dilengkapi fasilitas untuk pengujian tentang kondisi bushing yang sering disebut center tap.
Gambar 5-9. Bushing
5.
Tangki Konservator
Berfungsi untuk menampung minyak cadangan dan uap/udara akibat pemanasan trafo karena arus beban. Diantara tangki dan trafo dipasangkan relai bucholz yang akan meyebak gas produksi akibat kerusakan minyak karena listrik. Untuk menjaga agar minyak terkontaminasi dengan air uyang masuk bersama udara melalui saluran pelepasan dan masukanya udara kedalam konservator perlu dilengkapi media penyerap uap air pada udara sering disebut denga silica gel tidak keluar mencemari udara disekitarnya.
Gambar 5-10. Konservator minyak trafo
5.1.3.2 Peralatan/Bagian Bantu 1. Sistem Pendingin Sebagai instalasi tenaga listrik yang dialiri arus maka trafo akan terjadi panas yang sebanding dengan arus yang mengalir serta temperatur udara disekeliling trafo tersebut. Jika temperatur luar cukup tinggi dan beban trafo juga tinggi maka trafo akan beroperasi denagn temperatur yang tinggi pula. Untuk mengatasi hal tersebut trafo perlu dilengkapi dengan sistim pendingin yang bisa memanfaatkan sifat alamiah dari cairan pendingin dan dengan cara mensirkulasikan secara teknis baik yang menggunakan sistem radiator, sirip-sirip yang tipis berisi minyak dan dibantu dengan hembusan angin dari kipas-kipas sebagai pendingin yang dapat beroperasi secara otomstis berdasar pada setting relai temperatur dan sirkulasi air yang bersinggungan dengan pipa minyak isolasi panas. Dari sistem pendingin tersebut maka trafo dapat dibagi berdasarkan sistem pendinginnya seperti ONAN, ONAF, OFAN, OFAF dan OFWF.
Gambar 5-11. Pendingin trafo type ONAF
2. Tap Changer (On Load Tap Changer) Kualitas operasi tenaga listrik jika tegangannya nominal sesuai ketentuan, tapi pada saat operasi terjadi penurunan tegangan sehingga kwalitasnya menurun untuk itu perlu alat pengatur tegangan agar tegangan selau pada kondisi terbaik, konstan dan kontinyu. Untuk itu trafo dirancang sedemikian rupa sehingga perubahan tegangan pada salah sisi input berubah tetapi sisi outputnya tetap. Alat ini disebut sebagai sadapan pengatur tegangan tanpa terjadi pemutusan beban maka disebut On Load Tap Changer (OLTC). Pada umumnya OLTC tersambung pada sisi primer dan jumlahnya tergantung pada perancang dan perubahan sistem tegangan pada jaringan.
Saklar pengubah (driverter switch)
Tap pemilih (selector switch)
Gambar 5-12. On Load Tap Changer (OLTC)
3.
Alat pernapasan (Dehydrating Breather)
Sebagai tempat penampungan pemuaian minyak isolasi akibat panas yang timbul maka minyak ditampung pada tangki yang sering disebut sebagai
konservator.
diusahakan
tidak
Pada
boleh
konservator
bersinggungan
ini
permukaan
dengan
udara
minyak karena
kelembaban udara yang mengandung uap air akan mengkontaminasi minyak walaupun prosesnya berlangsung cukup lama. Untuk mengatasi hal tersebut udara yang masuk kedalam tangki konservator pada saat minyak menjadi dingin kebalikan jika trafo panas maka pada saat menyusut maka alan menghisap udara dari luar masuk kedalam tangki dan untuk menghindari terkontaminasi oleh kelembaban udara maka diperlukan suatu media penghisap kelembaban yang digunakan biasanya adalah silica gel yang secara khusus dirancang untuk maksud tersebut diatas.
Gambar 5-13. Air Breather
Silica gel mempunyai batasan kemampuan untuk menyerap uap air. Apabila silica gel sudah jenuh dengan uap air, maka tidak bisa lagi menyerap air. Hal tersebut dapat ditandai dengan berubahnya warna silica gel. Pada kondisi masih mampu menyerap air, warna silica gel adalah biru tua. Semakin berkurang kemampuannya, warnanya akan berubah menjadi bening. Apabila sudah berwarna seperti ini, silica gel harus segera diganti. Indikator-indikator : 1. Thermometer, Adalah alat pengukur tingkat panas dari trafo baik panasnya kumparan primer dan sekunder juga minyak. Thermometer ini bekerja atas dasar air raksa (mercuri/Hg) yang tersambung dengan tabung pemuaian dan tersambung dengan jarum indikator derajat panas. Beberapa thermometer dikombinasikan dengan panas dari resistor khusus yang tersambung dengan CT yang terpasang pada salah satu fasa (fasa tengah) dengan demikian penunjukan yang diperoleh adalah relatif terhadap kebenaran dari panas yang terjadi.
Keterangan :
\
1. 2. 3. 4.
Trafo arus Sensor suhu Heater Thermometer Winding 5. Thermometer oil
Gambar 5-14. Oil or Winding Temperatur
2. Permukaan minyak adalah alat penunjukan tinggi permukaan minyak yang pada konservator. Ada beberapa jenis seperti penunjukan lansung yaitu dengan cara memasang gelas penduga pada salah satu sisi konservator sehingga akan mudah mengetahui level minyak. Sedangkan jenis lain jika konservator dirancang sedemikian rupa dengan melengkapi semacam balon dari bahan elastis dan diisi dengan udara biasa dan dilengkapi dengan alat pelindung seperti pada sistem pernapasan sehingga pemuaian dan penyusutan minyak udara yang masuk kedalam balon dalam kondisi kering dan aman.
Gambar 5-15. Indikasi permukaan minyak
5.1.3.3 Peralatan Proteksi Internal. 1. Relai Bucholz Penggunaan relai deteksi gas (Bucholz) pada Transformator terendam minyak yaitu untuk mengamankan transformator yang didasarkan pada gangguan Transformator seperti : arcing, partial discharge, over heating yang umumnya menghasilkan gas. Gas-gas
tersebut
dikumpulkan
pada
ruangan
relai
dan
akan
mengerjakan kontak-kontak alarm. Relai deteksi gas juga terdiri dari suatu peralatan yang tanggap terhadap ketidaknormalan aliran minyak yang tinggi yang timbul pada waktu transformator terjadi gangguan serius. Peralatan ini akan menggerakkan kontak trip yang pada
umumnya terhubung dengan rangkaian trip
Pemutus Arus dari instalasi transformator tersebut. Ada beberapa jenis relai bucholz yang terpasang pada trafo. Relai sejenis tapi digunakan untuk mengamankan ruang OLTC dengan prinsip kerja yang sama sering disebut dengan Relai Jansen. Terdapat
beberapa jenis antara lain sema seperti relai bucholz tetapi tidak ada kontrol gas, jenis tekanan ada yang menggunakan membran/selaput timah yang lentur sehingga bila terjadi perubahan tekanan kerena gangguan akan berkerja, disini tidak alarm langsung trip dan dengan prinsip yang sama hanya menggunakan pengaman tekanan atau saklar tekanan.
Gambar 5-16. Bucholz Relai dan Juction Relai type membran
2. Pengaman tekanan lebih (Explosive Membrane)/Bursting Plate Adalah relai yang bekerja karena tekanan lebih akibat gangguan didalam trafo, karena tekanan ini melebihi kemampuan membran yang terpasang maka membran akan pecah dan minyak yang karena tekanan akan keluar dari dalam trafo. Pipa penghubung
Konservator V1
Tutup tangki
Tangki
Gambar 5-17. Plat mengaman tekanan lebih
3. Relai tekanan lebih (Sudden Pressure Relay) Suatu flash over atau hubung singkat yang timbul pada suatu transformator terendam minyak, umumnya akan berkaitan dengan suatu tekanan lebih didalam tangki, karena gas yang dibentuk oleh decomposisi dan evaporasi minyak. Dengan melengkapi sebuah pelepasan tekanan pada trafo maka tekanan lebih yang membahayakan tangki trafo dapat dibatasi besarnya. Apabila tekanan lebih ini tidak dapat dieliminasi dalam waktu beberapa millidetik, tangki trafo akan meledak dan terjadi panas lebih pada cairan, konsekuensinya pada dasarnya harus memberikan suatu peralatan pengaman. Peralatan pengaman harus cepat bekerja mengevakuasi tekanan tersebut.
Gambar 5-18. Relai Tekanan Lebih
4. Relai pengaman tangki Relai bekerja sebagai pengaman jika terjadi arus mengalir tangki akibat gangguan fasa ke tangki atau dari instalasi bantu seperti motor kipas, sirkulasi dan motor-motor bantu yang lain, pemanas dan lain-lain. Arus ini sebagai pengganti relai diferensial sebab sistem relai pengaman tangki biasanya dipasang pada trafo yang tidak dilengkapi trafo arus disisi primer dan biasanya pada trafo dengan kapasitas kecil. Trafo dipasang diatas isolator sehingga tidak terhubung ke tanah kemudian dengan menggunakan kabel pentanahan yang dilewatkan melali trafo arus dengan tingkat isolasi dan ratio yang kecil kemudian tersambung pada relai tangki tanah dengan ratio CT antara 300 s.d. 500 dengan sisi sekunder hanya 1 Ampere.
Gambar 5-19. Relai Pengaman Tangki
5.1.4 Sistem Pentanahan Berdasarkan fungsi, pentanahan pada trafo daya dibagi dua yaitu: − Pentanahan peralatan − Pentanahan sistem tenaga listrik 5.1.4.1 Pentanahan Peralatan Tujuan pentanahan peralatan adalah meratakan potential pada semua bagian peralatan yang pada kondisi normal tidak dialiri arus. Dengan demikian tidak terjadi perbedaan potential yang besar (tegangan kejut) sehingga tidak membahayak manusia bila menyentuh peralatan tersebut. Cara melaksanakan adalah dengan menghubungkan bodi atau casing peralatan tersebut ke tanah dengan menggunakan logam konduktif seperti besi, aluminium atau tembaga.
Gambar 5-20. Pentanahan Peralatan
5.1.4.2 Pentanahan Sistem Tenaga Listrik Pentanahan sistem adalah menghubungkan titik bintang dari belitan trafo atau generator ke tanah melalui logam konduktif ke tanah baik secara langsung atau tidak langsung. R
r
S
s
T
t
Pentanahan
Pentanahan
Solid (Langsung)
melalui NGR
Gambar 5-21. Pentanahan Sistem Tenaga Listrik
Tujuan dari pentanahan sistem adalah: −
membatasi kenaikan tegangan pada fasa yang tidak terganggu apabila terjadi gangguan sistem atau peralatan;
−
Menghilangkan busur api;
−
Mengontrol besarnya arus gangguan tanah untuk memudahkan perhitungan sistem proteksi.
Jenis-jenis petanahan sistem ada beberapa macam: −
Pentanahan langsung atau solid grounded, di P3B sumatera digunakan pada sistem 150 kV dan belitan tertier trafo;
−
Pentanahan dengan NGR yaitu menghubungkan titik netral trafo ke tanah melalui NGR. Di P3B Sumatera dipakai di sistem 20 kV dan 70 kV. Sistem 20 kV menggunakan NGR 40 ohm dan 70 kV menggunakan NGR 133 ohm;
−
Pentanahan mengambang (sistem tidak ditanahkan), di P3B Sumatera digunakan pada sistem delta di 12 kV.
JENIS NGR Berdasarkan material untuk membuat tahanan atau resisator NGR dapat dibedakan menjadi : 1.
Resistance Liquid ( Air ) Bahan resistance adalah air murni. Untuk memperoleh nilai Resistance yang diinginkan ditambahkan garam KOH.
2.
Resistance Logam Bahannya terbuat dari logam nekelin dan dibuat dalam panel dengan nilai resistance yang sudah ditentukan.
Gambar 5-22. Gambar NGR
5.1.4.3 Peralatan Tambahan untuk Pengaman Transformator Pemadam kebakaran (transformator - transformator besar) Sistem pemadam kebakaran yang modern pada transformator saat sekarang sudah sangat diperlukan. Fungsi yang penting untuk mencegah terbakarnya trafo. Penyebab trafo terbakar adalah karena gangguan hubung singkat pada sisi sekunder sehingga pada trafo akan mengalir arus maksimumnya. Jika prose tersebut berlangsung cukup lama karena relai tidak operasi dan tidak operasinya relai juga sebagai akibat salah menyetel waktu pembukaan PMT, relai rusak, dan sumber DC yang tidak ada serta kerusakan wiring.
Sistem pemadam kebakaran yang modern yaitu dengan sistem mengurangi minyak secara otomatis sehingga terdapat ruang yang mana secara paksa gas pemisah oksigen diudara dimasukan kedalam ruang yang sudah tidak ada minyaknya sehingga tidak ada pembakaran minyak, sehingga kerusakan yang lebih parah dapat dihindarkan, walaupun kondisi trafo menjadi rusak. Proses pembuangan minyak secara grafitasi atau dengan menggunakan motor pompa DC adalah suatu kondisi yang sangat berisiko sebab hanya menggunakan kaatup otomatis yang dikendalikan oleh pemicu dari saklar akibat panasnya api dan menutupnya katup otomatis pada katup pipa minyak penghubung tanki (konservator) ke dalam trafo (sebelum relai bucholz) serta adanya gas pemisah oksigen (gas nitrogen yang bertekanan tinggi) diisikan melaui pipa yang disambung pada bagian bawah trafo kemudian akan menuju keruang yang tidak terisi minyak. Dengan demikian mencegah terbakarnya minyak didalam trafo dapat dihindarkan.
Gambar 5-23. Transformator
5.1.4.4 Proteksi Eksternal Transformator 1. Relai thermis (Thermal Relay) Pada instalasi Tegangan tinggi banyak digunakan thermometer jenis pengukur langsung ataupun pengukur tidak langsung. Thermometer pengukur langsung.
Thermometer pengukur langsung banyak digunakan pada instalasi tegangan tinggi/ Gardu Induk, seperti pada ruang kontrol, ruang relai, ruang PLC dan lain-lain. Suhu ruangan dicatat secara periodik pada formulir yang telah disiapkan (contoh formulir terlampir) dan dievaluasi sebagai bahan laporan. Thermometer pengukur tidak langsung Termometer pengukur tidak langsung banyak digunakan pada instalasi tegangan
tinggi/transformator
yang
berfungsi
untuk
mengetahui
perubahan suhu minyak maupun belitran transformator. Suhu minyak dan belitan trafo dicatat secara periodik pada formulir yang telah disiapkan (contoh formulir terlampir) dan dievaluasi sebagai laporan. Skema peralatan ukur dimaksud dapat dilihat pada Gambar 5-24. Keterangan : 1. Trafo arus 2. Sensor suhu 3. Heater 4. Thermometer Winding 5. Thermometer oil
G E
GE
GE GE
GB
GE
GB
GE
GE
GE
G E
P
PI
GB
P
GB
GE
GE =Grounding Eletrode GB
GE
Peralatan instalasi
GB = Grounding Bus PI = Peralatan Instalasi.
GE
GB GE
GE
GE GE GE
Gambar 5-24. Skema peralatan pengukuran tidak langsung
Tabel 5-2. Parameter/Pengukuran Transformator
INDIKASI Oil level transformer
KETERANGAN Indikasi ini menunjukkan bahwa minyak transformator
low alarm
yang ada di dalam tangki trafo berkurang, sehingga alat ukur permukaan minyak (level) mengerjakan kontak dan mengirim alarm ke panel kontrol. Di panel kontrol muncul sinyal oil level transformer low alarm serta membunyikan bel (kontak penggerak
Oil level OLTC low alarm
untuk
memberikan sinyal dan alarm bekerja). Indikasi ini menunjukan bahwa minyak yang ada di dalam tangki tap changer berkurang, sehingga alat ukur permukaan minyak (level) mengerjakan kontak dan mengirim alarm ke panel kontral. Di panel kontrol muncul sinyal oil level OLTC low alarm serta membunyikan
Bucholz Alarm
bel
(kontak
penggerak
untuk
memberikan sinyal dan alarm bekerja). Indikasi ini menunjukan bahwa kontak relai Bucholz untuk Alarm bekerja (kontak relai bucholz ada dua, satu alarm dan yang satunya trip). Bekerjanya disebabkan beberapa kejadian yaitu: 1. Jika didalam trafo ada gas yang disebabkan oleh
adanya
panas
gelembung-gelembung
lebih gas
sehingga yang
terjadi
terakumulasi
sampai nilai tertentu (300-350 Cm3). Gas tersebut menekan pelampung untuk kontak alarm, dan mengirim sinyal ke panel kontrol dan di panel muncul sinyal Bucholz alarm dan bel berbunyi. 2. Jika didalam trafo terjadi partial discharge pada isolasi, maka akan terjadi gelembung gas (seperti diatas)
maka timbul Bucholz alarm
dan bel
berbunyi. 3. Jika minyak didalam trafo bocor sehingga sampai tingkat permukaan relai bucholz, maka apabila pelampung atas sudah tidak terendam
minyak, maka kontak bucholz alarm akan tertutup dan memberikan sinyal bucholz alarm dan bel Winding temperature
berbunyi. Winding primer
alarm
Indikasi ini menunjukan bahwa suhu (temperature) kumparan
primer
panas
melebihi
setting
alarm
termometer (misalnya 85°C) dan susu trafo mencapai 85°C, maka kontak alarm pada termometer (termostat) akan tertutup dan mengirim sinyal alarm ke panel kontrol winding primer alarm serta bel berbunyi. Winding sekunder Indikasi ini menunjukan bahwa suhu (temperature) kumparan
primer
panas
melebihi
setting
alarm
termometer (misalnya 85°C) dan suhu trafo mencapai 85°C, maka kontak alarm pada termometer (termostat) akan tertutup dan mengirim sinyal alarm ke panel Winding temperature
kontrol winding sekunder alarm serta bel berbunyi. Winding primer
trip
Indikasi ini menunjukan bahwa suhu (temperature) kumparan
primer
panas
melebihi
setting
trip
termometer (misalnya 95°C) dan susu trafo mencapai 95°C, maka kontak trip pada termometer (termostat) akan tertutup dan mengirim sinyal trip ke PMT dan ke indikator panel kontrol winding primer temperature high, PMT trip serta bel berbunyi. Winding sekunder Indikasi ini menunjukan bahwa suhu (temperature) kumparan
sekunder
panas
melebihi
setting
trip
termometer (misalnya 95°C) dan susu trafo mencapai 95°C, maka kontak trip pada termometer (termostat) akan tertutup dan mengirim sinyal trip ke PMT dan ke indikator panel kontrol winding sekunder tempearuture OLTC voltage regulator
high, PMT trip serta bel berbunyi. Pengaturan setting tegangan pada peralatan regulator
alarm
tidak sesuai dengan tegangan yang diminta, maka relai
regulator tegangan akan memberikan sinyal ke panel kontrol dan memberi sinyal OLTC voltage regulator Transformer cooling
alarm serta bel berbunyi. Indikasi ini menunjukan bahwa sistem pendingin (kipas
fault alarm
atau pompa minyak sirkulasi ada gangguan) yaitu : 1. saklar
termis untuk pasokan
motor
kipas
pendingin trip (lepas) sehingga motor tidak berputar dan saklar termis tersebut kontak bantunya tertutup dan
memberikan
sinyal
ke
panel
kontrol
Transformer cooling fault alarm dan bel berbunyi. 2. pompa sirkulasi minyak tidak berputar/bekerja 3. saklar termis untuk pasokan motor pompa minyak pendingin trip (lepas) sehingga motor tidak berputar
dan
saklar
termis
tersebut
kontak
bantunya menutup dan memberikan sinyal ke panel kontrol Transformer cooling fault alarm dan bel Marshalling kios fault
berbunyi. Indikasi tersebut menunjukan terjadi gangguan sumber
alarm
arus bolak-balik 220/380 V, yaitu saklar sumber tegangan AC 220/380 V trip, sehingga BAY tersebut tidak ada pasokan AC, dan saklar tersebut kontak bantunya menutup dan mengirim sinyal gangguan ke panel kontrol sehingga timbul sinyal Marshalling kios
Fire protection out of
fault alarm dan bel berbunyi. Indikasi ini menunjukan bahwa sistem pemadam api
service alarm
transformator tidak siap bekerja (out of service), yaitu akibat saklar DC 110 V sumber pasokan untuk sistem instalasi pemadam api trip (tidak masuk), sehingga kontak bantunya
menutup dan memgirim sinyal ke
panel kontrol dengan indikasi Fire protection out of service alarm dan bel berbunyi. Bucholz trip
Indikasi ini menunjukkan bahwa relai bucholz bekerja menjatuhkan PMT (trip) yang disebabkan oleh: 1. Gangguan yang serius atau hubung singkat
lilitan
trafo/kumparan
trafo
sehingga
terjadi
penguraian minyak dan bahan isolasi lain serta menimbulkan gas dan aliran minyak dari trafo ke relai
bucholz,
sehingga
kontak
relai
bekerja
mengirim sinyal trip ke PMT primer dan sekunder, memberikan
sinyal
alarm
bucholz
trip
dan
membunyikan bel. 2. Gangguan minyak trafo bocor sehingga terjadi penurunan permukaan minyak sampai level yang minimum
(sebelumnya
terjadi
alarm
bucholz),
sehingga kontak relai bekerja mengirim sinyal trip ke PMT primer dan sekunder, memberikan sinyal alarm bucholz trip dan bel berbunyi. 3. Terjadi gangguan alam, misalnya gempa bumi yang besar, sehingga terjadi goncangan minyak didalam terfo maupun relai bucholz, dan kontak relai menutup memberikan sinyal trip PMT primer dan sekunder dan sinyal bucholz trip bel atau Oil temperature alarm
klakson bunyi. Indikasi ini menunjukan bahwa suhu (temperature) minyak trafo panas melebihi setting alarm termometer (misalnya 80°C) dan suhu trafo mencapai 80°C, maka kontak alarm pada termometer (termostat) akan tertutup dan mengirim sinyal alarm ke panel kontrol oil
Oil temperature trip
alarm serta bel berbunyi. Indikasi ini menunjukan bahwa suhu (temperature) minyak trafo melebihi setting trip termometer (misalnya 95°C) dan suhu trafo mencapai 95°C, maka kontak trip pada
termometer
(termostat)
akan
tertutup
dan
mengirim sinyal trip ke PMT dan ke indikator panel kontrol oil temperature high,
PMT trip serta bel
berbunyi. Winding sekunder Indikasi ini menunjukan bahwa suhu (temperature)
kumparan
sekunder
panas
melebihi
setting
trip
termometer (misalnya 95°C) dan susu trafo mencapai 95°C, maka kontak trip pada termometer (termostat) akan tertutup dan mengirim sinyal trip ke PMT dan ke indikator panel kontrol winding sekunder
PMT trip
Protection device OLTC
serta bel berbunyi. Indikasi ini menunjukan relai Jansen dan atau
trip
pengaman OLTC bekerja, akibat terjadi breakdown isolasi pada wadah tap changer atau ketidaknormalan operasi tap changer atau terjadi tahanan pengalih putus, maka akan memberikan sinyal trip PMT primer dan sekunder dan sinyal ke panel protection device
Pressure relief device
OLTC trip dan bel/klakson bunyi. Indikasi ini menunjukan terjadi gangguan didalam
transformer trip
trafo,
misalnya
hubung
singkat
lilitan/kumparan
sehingga terjadi tekanan hidraulik di dalam trafo. Tekanan ini didistribusikan ke semua arah didalam trafo yang akan mendorong dinding trafo,jika tekanan yang terjadi melebihi kemampuan gaya dorong relai sudden pressure (misalnya 10 psi) maka katup piringan akan terdorong dan mengerjakan limit switch relai ,memberikan sinyal trip ke PMT primer dan sekunder, serta sinyal ke panel kontrol pressure relief Fire protection operated
device dan bel/klakson bunyi. Indikasi menunjukan ada gangguan fire protection trafo
trip
bekerja, yaitu indikasi ada kebakaran trafo, dan PMT trafo trip, bucholz bekerja, fire detector bekerja, maka pemadam api memberikan sinyal untuk mengerjakan sistem
pemadam
api
bekerja
yaitu
membuang
sebagian permukaan minyak, kurang lebih 15 cm dari deksel atas, menutup shutter, memasukan nitrogen bertekanan dan mengaduk minyak di dalam tangki trafo,
yang
akhirnya
api
yang
berkobar
dapat
padam.dan mengirim sinyal ke panel kontrol pemadam atau panel kontrol fire protection operated bel bunyi.
Circuit breaker 20 kV
Indikasi ini menunjukan bahwa pada kubikel 20 kV ada
open
yang trip, PMT yang trip tersebut memberikan sinyal ke
DC supply failure
panel kontrol circuit breaker 20 kV open bel bunyi. Indikasi menunjukan ada saklar DC 110 V panel kontrol atau proteksi pada panel trafo trip, dan kontak bantu saklar DC tersebut memberikan sinyal DC
Main protection
supply failure dan bel berbunyi Indikasi ini menunjukan relai utama pengaman trafo
operated
(diferensial) bekerja, sehingga kontak relai diferensial menutup dan mengirim sinyal untuk mentripkan PMT primer dan sekunder serta mengirim sinyal ke panel kontrol
Main protection
operated
bel /klakson
Back up protection
berbunyi. Indikasi ini menunjukan relai cadangan (back up)
operated
pengaman trafo (OCR, REF, SBEF) bekerja, sehingga kontak relai menutup dan
mengirim sinyal untuk
mentripkan PMT primer dan sekunder serta mengirim sinyal ke panel kontrol Back up protection operated Breaker failure operated
bel/ klakson berbunyi. Indikasi menunjukan relai breaker failure bekerja, kontak relai breaker menutup memberi sinyal trip pada PMT dan PMT yang lain yang satu rel (bus) dan mengirim sinyal ke panel kontrol Breaker failure
Healty trip 1-2 alarm
operated dan bel/klakson berbunyi. Indikasi menunjukan ada gangguan sistem pemantau rangkaian trip PMT melihat ada ketidaknormalan (coil trip putus) dan mengirim alarm ke panel kontrol Healty
Transformer fault alarm
trip 1-2 alarm dan bel berbunyi Indikasi menunjukan ada gangguan pada pengaman
stage
trafo (bucholz, suhu tinggi, permukaan minyak) dan kontak relai tersebut mengirim sinyal alarm ke panel kontrol
Transformer fault alarm stage dan bel
Transformer fault
berbunyi. Indikasi menunjukan ada gangguan pada pengaman
tripping stage
trafo (bucholz, suhu tinggi, permukaan minyak, jansen, sudden pressure) dan kontak relai tersebut mengirim
sinyal trip ke PMT primer dan sekunder dan sinyal ke panel kontrol Transformer fault tripping stage dan bel berbunyi. Auto reclose in progress Indikasi menunjukan relai recloser bekerja pada waktu ada gangguan, kontak relai memberikan indikasi ke panel kontrol Auto reclose in progress dan bel/klakson berbunyi.
5.2
PEMELIHARAAN TRAFO TENAGA 5.2.1
Pengertian Pemeliharaan
Pemeliharaan adalah suatu rangkaian tindakan atau proses kegiatan untuk mempertahankan kondisi dan meyakinkan bahwa peralatan dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Tujuan pemeliharaan pada peralatan listrik tegangan tinggi adalah untuk menjamin kontinyuitas penyaluran tenaga listrik dan menjamin keandalan, antara lain: a. Untuk meningkatkan reliability, availability dan efficiency; b. Memperpanjang umur peralatan; c. Mengurangi resiko terjadinya kegagalan atau kerusakan peralatan; d. Menigkatkan safety; e. Mengurangi lama waktu padam akibat gangguan. Faktor yang paling dominan dalam pemeliharaan peralatan listrik tegangan tinggi adalah pada sistem isolasi. Atas dasar kemampuan isolasi inilah kemampuan pengoperasian peralatan dapat ditentukan. Isolasi dapat terbuat dari bahan padat atau cair (minyak). Pemeliharaan dapat dibedakan antara pemeriksaan atau monitoring, dalam keadaan operasi dan pemeliharaan (kalibrasi/pengujian, koreksi/resseting, serta perbaikan) dalam keadaan padam.
Pemeriksaan atau monitoring dilaksanakan oleh operator setiap saat dengan sisten chek list atau catatan saja. Untuk pemeliharaan harus dilaksanakan oleh regu pemeliharaan. 5.2.2
Jenis Pemeliharaan
Jenis jenis pemeliharaan peralatan: a.
Predictive Maitenance (Conditional Maintenace) adalah pemeliharaan yang dilakukan dengan cara memprediksi kondisi suatu peralatan listrik, apakah dan kapan peralatan tersebut mengalami kegagalan. Dengan prediksi kondisi tersebu dapat diketahui gejala kerusakan sejak dini. Monitor dilaksanakan pada saat trafo beroperasi dan tidak operasi. Pemeliharaan ini sering disebut Condiotional Base Maintenance (CBM).
b.
Preventive Maintenace (Time Base Maitenance) adalah pemeliharaan yang
dilakukan
secara
berkala
sesuai
jangka
waktu
tertentu,
Pemeliharaan ini berpedoman pada Standard tertentu (IEEE, IEC, CIGRE dan lain-lain) atau sesuai Instruction Manual dari Pabrik. Pemeliharaan ini sering disebut dengan Time Base Maintenace (TBM). c.
Corrective Maintenance adalah pemeliharaan yang dilakukan dengan berencana pada waktu tertentu ketika peralatan mengalami kelainan atau unjuk kerja rendah dengan tujuan untuk mengembalikan ke kondisi semula. Pemeliharaan disertai dengan perbaikan, penggantian part atau bagian yang rusak atau kurang berfungsi untuk penyempurnaan instalasi. Pemeliharaan ini biasa disebut dengan Currative Maintenace.
d.
Breakdown Maintenance adalah pemeliharaan yang dilakukan untuk memperbaiki kerusakan dengan waktu tidak tertentu dan bersifat darurat.
5.2.3
Pemeliharaan Trafo Tenaga
1. Pemeliharaan trafo yang berupa monitoring dan dilakukan oleh operator setiap hari untuk Gardu Induk yang dijaga dan setiap minggu untuk Gardu Induk yang tidak dijaga dalam keadaan operasi. (Trafo besar, sedang dan kecil). Tabel 5-3. Daftar Pemeliharaan Trafo Mingguan
No.
Peralatan/Komponen yang
Cara Pelaksanaan
Diperiksa 1
2
Tangki, radiator, pipa-pipa,
Periksa apakah ada kebocoran
katup-katup, sumbat
minyak.
Kipas-kipas
Periksa apakah ada suara-suara
Pompa
pendingin,
Minyak,
Lemari
atau bau yang tidak normal.
Kontrol 3
4
Terminal utama, rel, terminal
Periksa
kabel, jumper-wire.
asing/binatang didekatnya.
Indikator tinggi minyak
Periksa tinggi permukaan minyak pada
apakah
ada
tangki
benda
utama
dan
konservator 5
Bushing
Periksa apakah ada yang retak, kotor,
pecah
dan
kebocoran
minyak. 6
Kipas
pendingin,
motor
pompa sirkulasi dan radiator
Periksa apakah kipas pendingin masih
bekerja
sesuai
setting,
indikator pompa sirkulasi apakah masih menunjukkan aliran minyak dengan sempurna dan apakah ada karat pada sirip radiator. 7
Sumber arus searah (DC)
Periksa sumber arus AC/ DC
dan arus bolak-balik (AC)
apakah saklar dalam posisi ’on’ dan
MCB
’on’
dalam
posisi
sempurna. 8
Pemadam Kebakaran
Periksa tekanan botol pemadam CO2, BCF dan tekanan nitrogen pada sistem alat pemadam
9
Suhu minyak dan kumparan
Periksa indikator suhu minyak
trafo
dan kumparan trafo
10
Beban trafo
Periksa beban trafo
11
Lemari kontrol dan proteksi
Periksa kondisi dan bersihkan bila kotor
12
Tekanan
Nitrogen
(Trafo
Periksa tekanan gas Nitrogen
tanpa konservator) 2. Pemeliharaan trafo yang berupa monitoring dan dilakukan oleh petugas Pemeliharaan setiap bulan untuk Gardu Induk yang dijaga maupun Gardu Induk yang tidak dijaga. (Trafo besar, sedang dan kecil). Tabel 5-4. Daftar Pemeliharaan Trafo bulanan
No.
Peralatan/Komponen yang
Cara Pelaksanaan
Diperiksa 1
Lemari kontrol / Proteksi dan
Periksa lemari kontrol/proteksi
box kontrol serta Marshalling
dan box kontrol serta MK dari
Kiosk.
karat,
kotoran/
bangkai,
binatang, benda asing 2
Silica
gel
dan
sistem
pernapasan
Periksa warna silikagel pada sistem pernapasan trafo apakah masih berwarna biru dan mulut pernapasan terendam minyak.
3
Kerja OLTC
Periksa
jumlah
apakah penggantian
kerja
OLTC
sudah minyak,
perlu atau
minyak OLTC sudah kotor. 3. Pemeliharaan trafo yang berupa pemeriksaan, pengukuran dan pengujian, dilakukan oleh petugas pemeliharaan setiap tahun untuk Gardu Induk yang dijaga ataupun yang tidak dijaga. (Trafo besar, sedang dan kecil). Tabel 5-5. Daftar Pemeliharaan Trafo Tahunan
No.
Peralatan/Komponen yang
Cara Pelaksanaan
Diperiksa 1
Bersihkan dan periksa adanya
Diafragma
kebocoran Lakukan uji fungsi bagi yang ada rangkaian elektrik 2
Tahanan pentanahan dan
Periksa
rangkaian
tahanan tanah
pentanahan
dan
tahanan
sistem
ukur
nilai
pentanahan
serta
tahanan tanah. Apabila ada baut yang kendor, kencangkan.
Apabila
tahanan
pentanahan berubah, perbaiki. 3
Ratio belitan trafo
Ukur ratio belitan trafo apakah ada perubahan
4
Kekuatan dielektrik minyak
Uji
kekuatan
trafo
trafo,
sesuai
dielektrik
minyak
standar
yang
dipergunakan. 5
6
Kadar asam dalam minyak
Uji kadar asam dalam minyak
trafo (Acidity)
apakah memenuhi standar.
Kekentalan
minyak
(Viscoscity) 7
8
Kadar
air
Uji kekentalan minyak apakah masih sesuai standar.
dalam
minyak
Uji kekentalan minyak apakah
trafo (Water Content)
masih sesuai standar.
Warna Minyak
Uji warna minyak apakah masih sesuai standar.
9
Kandungan
Gas
dalam
Minyak
Uji kandungan gas dalam minyak menggunakan
DGA,
apakah
masih sesuai standar. 10
Peralatan pengaman trafo
Bersihkan
terminal
dari
(Bucholz, Sudden Pressure,
karat, oksidasi dan beri vet.
debu,
Periksa seal pada lobang kabel.
Relai Suhu, Jensen)
Bersihkan
rongga
tempat
sambungan
kabel dari socket
Sudden Pressure dan seal pada lobang kabel. Uji fungsi alarm dan trip. 11
Body, Bushing trafo
Bersihkan
dari
debu,
kotoran,
karat. 12
Roda gigi OLTC
Periksa,kencangkan
mur
baut,
beri pelumas bila perlu. 13
Baut terminal, baut bushing, baut
body
dan
Bersihkan dan kencangkan.
baut
pentanahan. 14
Spark gap, bushing primer
Periksa baut dan jarak spark gap.
dan sekunder
Bila kendor kencangkan, bila jarak tidak sesuai perbaiki.
15
Baut terminal pada panel
Periksa baut terminal dari panel
kontrol dan proteksi
kontrol dan proteksi, apabila ada yang kendor agar dikencangkan.
16
Tahanan
isolasi,
Kontrol
Ukur tahanan isolasi dan IP dari
mekanik,
limit
switch,
trafo.
indikator dari OLTC
Uji kontrol, limit switch apakah bekerja
normal
dan
indikator
OLTC sesuai dengan posisinya. 17
Tegangan tembus minyak
Uji
tegangan
tembus
minyak
apakah masih sesuai standar. 18
Pondasi
Periksa
pondasi
keretakan
atau
apakah
ada
perubahan
kedudukan trafo Periksa
apakah
isolasi
antara
tangki terhadap tanah masih baik
(trafo memakai pengaman tangki). 5.3
PENGUJIAN TRAFO 5.3.1
Pengukuran Tahanan Isolasi Trafo
Pengukuran tahanan isolasi adalah suatau proses pengukuran dengan suatu alat ukur insulation tester (Megger) untuk memperoleh hasil atau besaran atau nilai tahanan isolasi belitan yang bertegangan dengan body atau case, maupun antara belitan primer dengan sekunder dan tertier (bila ada). Tujuan pengukuran tahanan isolasi adalag untuk mengetahui besarnya kebocoran arus yang terjadi pada kumparan primer, sekunder maupun tertier. Pengukuran tahanan isolasi digunakan untuk mengetahui aman atau tidaknya suatu trafo untuk diberi tegangan. Kebocoran arus yang memenuhi ketentuan akan memberi jaminan bagi trafo terhindar dari kegagalan isolasi. Pelaksanaan Pengukuran Tahanan isolasi yang harus diukur adalah antara : 1. Kumparan primer dengan kumparan sekunder 2. Kumparan Primer ke tanah 3. Kumparan Sekunder ke tanah Langkah pengukuran adalah sebagai berikut: 1. Lepas konduktor pada terminal bushing primer, sekunder dan pentanahan titik netral trafo 2. Hubung singkatkan semua terminal bushing sisi primer (R, S, T, N) 3. Hubung singkatkan semua terminal bushing sisi sekunder (r, s, t, n) 4. Buat rangkaian seperti gambar untuk pengukuaran Primer - Sekunder
a b n
A
N
c
B C
n
Chek list Serah
terima
instalasi Tanda & Rambu K3
5. Buat rangkaian pengukuran seperti gambar dibawah untuk pengukuran Primer ke tanah
n
c
a b
A
N
B C
n
6. Buat rangkaian pengukuran seperti gambar dibawah untuk pengukuran Sekunder ke tanah
a b n
c
A
N
B C
n
Untuk masing–masing pengukuran lakukan selama 10 menit, catat hasil pengukuran yang ditunjuk oleh alat ukur setelah pada menit ke-1 (pertama) dan hasil pengukuran pada menit ke-10 (kesepuluh). Untuk keamanan, buang muatan yang tersisa didalam kumparan primer ataupun sekunder dengan cara menghubungsingkatkan terminal bushing 20kV dan 150 kV ke ground/body trafo menggunakan kabel berisolasi. Dari hasil pengukuran hitung Indek Polaritas (IP) untuk masing-masing pengukuran. IP dihitung dengan cara membagi hasil pengukuran pada menit ke-10 (sepuluh) dengan hasil pengukuran selama pada menit ke-1 (pertama). IP = M (10) / M (1) Interprestasi hasil pengukuran IP dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 5-6. Index Polarisasi
Chek list Serah
terima
instalasi Tanda & Rambu K3
No
Index Polarisasi (IP)
1
<1,00
2
1,00 – 1,10
Jelek
3
1,10 – 1,25
Dipertanyakan
4
1,25 – 2,00
Baik
5
>2,00
5.3.2
Kondisi Berbahaya
Sangat Baik
Pengukuran Tahanan Pentanahan
Pengukuran tahanan pentanahan dibagi dalam dua bagian yaitu: − Pengukuran tahanan NGR − Pengukuran tahanan tanah Langkah Pengukuran tahanan NGR − Buka konduktor pada terminal bushing 20 kV NGR dan terminal pentanahan, kemudian bersihkan terminal tersebut. − Ukur tahanan dari NGR seperti pada rangkaian gambar berikut. − Bandingkan hasil pengukuran dengan nilai NGR pada name plate.
NGR
FLUKE 40
Gambar 5-25. Pengukuran NGR
Pengukuran Tahanan Tanah Pentanahan peralatan dan pentanahan sistem tenaga listrik dipengaruhi oleh tahanan tanah di GI tersebut. Sistem pentanahan di GI biasanya di buat
dalam sistem mesh untuk mendapatkan tahanan pentanahan yang sekecil mungkin. Tahanan tanah ditentukan oleh kondisi tanah itu sendiri. Tanah kering, berbatu nilai tahanan tanhnya akan lebih besar dibanding tanah basah. Langkah Pengukuran Tahanan Pentanahan (alat ukur Kyoritsu) 1.
Peralatan yang akan diukur Tahanan pentanahannya harus
bebas tegangan, yaitu jika kita akan mengukur Tahanan Pentanahan titik Neutral Trafo / Solid Grounding, NGR, CT , LA dan CVT 2.
Lepaskan terminal pentanhan dengan peralatan
3.
Bersihkan ujung pentanahannya dan terminalnya
4.
Lakukan pengukuran nilai tahanan peralatan dengan langkah
sbb: a. Hubungkan kabel alat ukur (Terminal E) ke terminal pentanahan b. Hubungkan kabel alat ukur (Terminal C) ketanah dengan jarak 5 – 10 meter dari alat ukur dengan nggunakan road yang ditancapkan c. Hubungkan kabel alat ukur (Terminal P) ketanah dengan jarak 5 –10 meter antara ujung kabel kuning dengan ujung kabel merah dengan memakai road yang ditancapkan ketanah. 5.
Nilai pentanahan peralatan yang diukur dan kedua elektroda
tersebut harus berada pada suatu garis lurus (segaris). 6.
Operasikan alat ukur dengan memeriksa batere dari alat
tersebut 7.
Putar selector tahanan untuk melihat nilai tahanan peralatan
dengan menjaga jarum pada galvanometer tetap ditengah. 8.
Amati hasil pengujian masukkan dalam test report sebanyak 3
kali kearah lain hasil akhir adalah rata-rata dari total pengukuran tersebut. 9.
Pengukuran selesai,lanjutkan dengan penyambungan kembali
pentanahan keterminal yang kita lepas. 10. 5.3.3
Kembalikan alat-alat yang telah dipakai seperti semula. Pengukuran Tangen δ
Pengukuran tangen δ delta, pada prinsipnya addalah mengukur arus bocor kapasitif pada transformator. Trafo dianggap sebagai kapasitor murni. Pada kapasitor, apabila dialiri arus bolak-balik (AC) maka arus akan mendahului tegangan sebesar 90o.
Ic = ώ C V. Oleh karena kehilangan daya dielektrik, sudut arus mendahului tegangan tidak lagi 90 derajat. Faktor daya dari kapasitor adalah cos φ . Dan φ adalah sudut fasa dari kapasitor. Sudut kehilangan daya (loss angle) adalah δ = 90 – φ . Sehingga faktor daya bisa ditulis sebagai sin φ . Kehilangan daya karena kapasitor yang tidak sempurna besarnya adalah : PD = V I cos φ = V I sin δ . Komponen kapasitor yang tidak sempurna besarnya adalah Ic = I cos δ = I ώ C V. Sehingga PD = V2 ώ C tan δ Rangkaian Pengukuran Rangkaian pengukuran tangent δ delta ada bebarapa macam −
Test mode UST (CHL) obyek uji tidak diketanahkan
−
Test mode GHT (CHG) obyek uji diketanahkan
−
Test mode GHTg (CHG) obyek terhadap guard
Tabel 5-7. Pengukuran pada trafo dengan 2 kumparan
Test Mode
C yang diukur
UST A
CHL
UST B
CHL
UST A+ B
CHL
GST A + B
CHL + CHG
GSTg A
CHG
GSTg B
CHL + CHG
GSTg A + B
CHG
UST = Ungrounded Specimen Test
= CHL1 + CHL2 +CHL3 GST = Grounded Specimen Test = CUST + CHE1 + CHE2 +CHE3 GSTg = Grounded Specimen Test with Guard = CHE1 + CHE2 +CHE3 Keterangan : C
= Capacitance
H
= High Voltage
L
= Low Voltage
1-3 = fasa E
= Ground
Tabel 5-8. Hasil Pengukuran Tangen Delta
Hasil Uji < 0.5% ≥ 0.5 % - 0.7 % ≥ 0.7 % - 1.0 % dan naik ≥ 1.0 %
5.3.4
Kondisi Bagus Mengalami Penurunan Perlu Diperiksa Jelek
Pengujian Kekuatan Dielektrika dan Kualitas Minyak Standar
Tujuan pengujian adalah untuk mengukur kemampuan minyak trafo mengisolasi tegangan. Umur trafo sangat ditentukan oleh umur sistem isolasinya, oleh karena itu adalah sangat penting memelihara minyak trafo sebagai salah satu media isolasi trafo. Untuk menentukan jenis pemeliharaan minyak trafo, perlu diketahui kondisi dari minyak trafo tersebut. Pengujian minyak trafo bertujuan mengetahui kondisi minyak trafo tersebut. Selain kondisi minyak trafo, dari hasil pengujian dapat diketahui kondisi dari trafo itu sendiri. Beberapa macam pengujian diperlukan untuk mengetahui kondisi minyak trafo tersebut diantaranya :
−
Tegangan tembus
−
Kandungan air
−
Tegangan permukaan
−
Spesific resistance
−
Keasaman
−
Viscosity
−
Flash point
−
Pour point
−
Density
−
Sludge
−
Ash content
Beberapa pengujian harus dilakukan di laboratorium, satu mata uji yang bisa dan biasa dilakukan di lapangan adalah pengujian tegangan tembus. Pengujian yang lain biasa disebut dengan Standard Quality Oil Test. Batasan hasil pengujian minyak standard adalah sebagai berikut : Tabel 5-9. Hasil Tes Pengujian Minyak
Sifat Minyak Isolasi Kejernihan (Appearance) Massa jenis (density) 20o
Satuan g/cm3
Spesifikasi Jernih ≤ 0,895
C Viscositas kinematik
IEC 296
(kinematic viscosity) : 20o C -15o C -30o C Titik nyala (Flash point) Titik tuang (Pour point) Angka kenetralan
cSt cSt cSt o C o C mg KOH/g
(neutralization number) Kandungan air (Water
ppm
content) Tegangan tembus (Breakdown Voltage) Faktor kebocoran dielektrik (Dielectric factor)
Dissipation
Metode Uji IEC 296
≤ 25 ≤ 1800 ≥ 130 ≤ - 40 < 0,03
IEC 296 IEC 296 IEC 296 IEC 296A IEC 296 IEC 296
<25
ISO
kV/2,5 mm ≥ 50 -
≤ 0,05
760-1978
(E) IEC 156 & IEC 296 IEC 250
Stabilitas
oksidasi
(Oxydation stability) - Kenetralan - Kotoran 5.3.5
IEC 474 & 74 mg KOH %
≤ 0,40 ≤ 0,10
Pengujian Tegangan Tembus (Breakdown Voltage)
Pengujian tegangan tembus adalah pengujian minyak trafo dengan memberi tegangan pada frekwensi sistem. Dua elektroda dipasang pada jarak tertentu (2,5 mm) dan diberi tegangan secara bertahap dari rendah ke tinggi sampai minyak trafo mengalami flash over. Agar hasil pengujian akurat, beberapa persyaratan harus dipenuhi misalkan : Pengambilan sampel harus mengikuti prosedur, wadah sampel harus bersih, tidak basah. Sampel tidak boleh terkena tangan. Wadah untuk mengambil sampel harus berwarna gelap dan lain-lain. Pengujian untuk satu sampel dilaksanakan beberapa kali ( 5 kali) dan hasilnya diambil rata-rata. Dalam satu trafo diambil dua sampel, minyak bagian atas dan bagian bawah trafo. Standard hasil pengujian adalah sbb: Tabel 5-10. Tabel Tegangan Tembus/Breakdown Voltage Sesuai IEC 156
Tegangan Operasi Trafo
Jarak Gap (mm)
(kV)
Nilai Minimum (kV)
Un ≤ 36
2,5
30
36 < Un ≤ 70
2,5
35
70 < Un ≤ 170
2,5
40
170 < Un
2,5
45
Standard yang biasa digunakan di lapangan adalah untuk trafo yang sudah dipakai adalah 40 kV / 2,5 mm dan minyak baru adalah 50 kV / 2,5 mm. OIL TREATMENT Apabila hasil pengujian tidak memenuhi standard, minyak bisa ditreatment dengan menggunakan Oil Perification. Peralatan ini mempunyai beberapa tahap perlakuan (treatment) diantaranya :
1. Filtering Menggunakan filter yang berfungsi untuk menyaring material asing yang ada dalam minyak, misalkan sobekan kertas selulosa, rontokan cat, bangkai ular, bangkai burung, bangkai biawak, tusuk gigi, bungkus nasi, buku manual dan lain-lain. 2. Pemanasan Menggunakan heater
dengan tujuan untuk membuang air yang
terkandung dalam minyak trafo. Minyak trafo dipanaskan sehingga mencapai suhu 70o – 80oC. Diharapkan air yang terkandung pada minyak trafo dapat menguap dan terpisah dari minyak trafo. Tetapi secara teori dan kenyataan lapangan, air baru akan menguap pada suhu 100 oC pada tekanan 1 atm. Menaikkan suhu sampai suhu mencapai 100oC atau lebih berkemungkinan
dapat
menyebabkan
minyak
atau
peralatan
oil
purification rusak. Untuk itu diperlukan satu proses lagi yaitu vacuum. 3. Vacuum Pada tekanan kurang 1 atm, dengan suhu dibawah 100oC, air sdh bisa berubah menjadi uap dan terpisah dengan minyak trafo. 4. Sentrifugal Proses ini dilakukan dengan cara memutar minyak trafo dalam satu wadah. Diharapkan material yang berat jenisnya lebih berat dari minyak trafo, misalkan beram tembaga, lumpur, karat dan lain-lain, bisa terkumpul di tengah wadah sehingga mudah dipisahkan dari minyak trafo. 5. Fuller Earth Proses ini bertujuan memisahkan asam yang terdapat dalam minyak trafo. Cara kerjanya adalah material fuller earth akan mengikat asam yang ada dalam minyak trafo seperti halnya silica gel mengikat air/uap air dari udara. 5.3.6
Pengukuran DGA
Suatu analisa secara kualitatif maupun kuantitatif gas terlarut pada minyak isolasi trafo, untuk mengetahui dan menganalisa ketidaknormalan yang terjadi
pada bagian dalam/internal trafo. Analisa ini dilakukan dengan peralatan yang bernama Gas Chromatograph. Cara pelaksanaan pengukuran : − Ambil sampel minyak trafo untuk diuji di laboratorium (cara dan peralatan untuk pengambilan sampel mempunyai prosedure tertentu). − Langkah pertama yang dilakukan di laboratorium adalah ekstrasi atau memisahkan gas dari contoh minyak. Pemisahan gas dari minyak menggunakan peralatan pompa vacum yang berada dalam peralatan gas chromatographi. − Dari hasil akstrasi ini, gas – gas terlarut akan terpisahkan dari minyak selanjutnya akan dianalisa jenisnya. − Gas Chromatographi dapat diartikan “ memisahkan “ dan mendeteksi jenis- jenis gas yang telah diekstrak dari contoh minyak. − Jenis gas yang dapat dedeteksi dengan peralatan gas chromatographi hanya ada 9 jenis gas, terdiri dari gas-gas yang mudah terbakar (combustible gases) dan uncombustible gases (gas tidak mudah terbakar, CO2 , N2, O2) − Gas yang di deteksi volumenya sangat kecil, hanya part per mllion (ppm) atau seper sejuta liter. Tabel 5-11. Jenis Gas Terlarut pada Minyak Isolasi Trafo dan Daya Larut Gas pada Minyak
JENIS
SYMBO
GAS
L
Hydrogen Nitrogen Carbon Monoxide Oxygen
H2 N2 CO O2
DAYA LARUT
SIFA Combustible T
7,0 % 8,6 %
Combustible
9,0 % 16,0 %
Combustible
Methane
CH4
30,0 %
Carbon Dioxide
CO2
120,0 %
Combustible
280,0 %
Combustible
280,0 %
Combustible
Etahane Ethylene Acetylene
C2H6 C2H4 C2H2
400,0 %
INTERPRESTASI DATA Setelah diperoleh data jenis gas yang diproduksi didalam tangki trafo, maka untuk mengetahui jenis ketidaknormalan atau gangguan yang terjadi, dilakukan interprestasi atas data-data tersebut. Hasil
pengujian
di
laboratorium
dan
pengalaman
lapangan
telah
membuktikan bahwa apabila didalam minyak isolasi trafo ditemukan combustible gas maka dipastikan telah terjadi ketidak normalan pada trafo tersebut. Tabel interprestasi Kandungan Gas Terlarut yang sering digunakan dibagi berdasarkan 4 (empat) bagian tabel, yaitu:
1.
Berdasarkan jenis gas yang diproduksi
2.
Berdasarkan prosentase gas kunci
3.
Berdasarkan total kandungan combustable gas
4.
Berdasarkan perbandingan/ratio rogers
1. INTERPRESTASI BERDASARKAN GAS DIPRODUKSI Tabel 5-12. Interprestasi berdasarkan Gas Diproduksi
GAS TERDETEKSI Nitrogen dan kurang atau lebih 5 %
INTERPRESTASI Trafo operasi normal
Oksigen Nitrogen dan lebih 5 % Oksigen
Periksa kebocoran pada seal dan krankran
Nitrogen dan Carbon Dioksida, atau
Trafo beroperasi dengan beban lebih atau
Karbon
beroperasi dengan suhu tinggi, yang
Monoksida atau
keduanya
mengakibatkan isolasi kertas mengalami kerusakan
Nitrogen dan Hidrgen
Terjadi Corona, lektroisa air atau terdapat karat
Nitrogen, Hidrogen, Karbon
Terjadi corona pada isolasi kertas atau
Dioksida dan Karbon Monoksida
terjadi pembebanan lebih pada trafo
Nitrogen, Hidrogen, Methan dan
Terjadi loncatan bunga api kecil (sparking)
sedikit Ethane dan Ethelene
atau ada sebagian kecil minyak isolasi yang breakdown
Nitrogen, Hidrogen, Methan dan
Terjadi loncatan bunga api kecil (sparking)
Karbon Dioksida, Karbon
atau ada sebagian kecil isolasi kertas yang
Monoksida, dan sedikit Hidrokarbon
rusak
(sedikit acythlene tidak terdeteksi) Nitrogen dengan Hidrogen yang
Terjadi loncatan bunga api panjang
tinggi, dan sejumlah hidrokarbon
(arcing) akibat detorasi minyak isolasi
termasuk Acetylene Sama dengan diatas, ditambah
Sama dengan diatas, arcing juga terjadi
dengan Carbon Dioksida dan
pada isolasi kertas
Carbon Monoksida 2. INTERPRESTASI BERDASARKAN KANDUNGAN GAS KUNCI Tabel 5-13. Interprestasi berdasarkan Kandungan Gas Kunci
Kondisi Trafo
Gas Kunci
Arcing pada minyak isolasi
Acethylene
Corona pada minyak isolasi
Hydrogen
Overheating pada minyak isolasi
Ethylene
Overheating pada Isolasi kertas
Carbon Monoksida
3. INTERPRESTASI DATA GAS BERDASARKAN TOTAL COMBUSTABLE GAS Tabel 5-14. Interprestasi Data Gas berdasarkan Total Combustable Gas
Total combustible gas 0 – 500 ppm
:
Trafo beroperasi dengan normal
Total combustible gas 500 - 1000 ppm
:
Terjadi dekomposisi minyak isolasi, kemungkinan akibat proses operasi penuaan usia.
Total combustible gas 1000 - 2500 ppm :
Terjadi dekomposisi tingkat tinggi minyak isolasi, harus dilihat trend kenaikannya setiap saat.
Total combustible gas > 2500 ppm
:
Terjadi dekomposisi sangat tinggi
minyak isolasi, trafo harus keluar Operasi, adakan pemeriksaan detail. 4. INTERPRESTASI DATA GAS MENGGUNAKAN RATIO ROGERS Tabel 5-15. Interprestasi Data Gas Menggunakan Ratio Rogers
CASE (KASUS) 1
R2
R1
R5
Suggested Fault Diagnosis
C2H2/C2H4
CH4/CH2
C2H4/C2H6
(Diagnosa gangguan yang diperkirakan)
< 0.1
> 0.1 < 1.0
< 0.1
Unit normal (Normal) Low energi density arcing -Partial discharge (corona)
2
< 0.1
< 0.1
< 0.1
(Energi kepadatan busur api rendah- telah terjadi korona dgn kapasitas rendah) Arching - high density discharges
3
4
5
0.1 s/d 1.0
< 0,1
> 0.1 < 1.0
> 0.1
6
5.4
0.1 s/d 3.0
> 0.1
> 0.1
> 0.1
>3
(terjadi busur api dengan kepadatan pelepasan yang tinggi)
1.0 s/d 3.0
Low temperature thermal over heating (mengalami pemanasan berlebih tapi tidak terlalu signifikan)
1.0 s/d 3.0
High tempertaure thermal overheating - less than 700°C (mengalami pemanasan berlebih s.d. 700°C)
> 3.0
High tempertaure thermal overheating - more than 700°C (mengalami pemanasan lebih diatas 700°C)
PENGENALAN CONDITION BASED MAINTENANCE (CBM) 5.4.1
Definisi CBM
Suatu strategi pemeliharaan yang didasarkan pada kondisi suatu asset fisik dengan menggunakan parameter-parameter yang bisa dianggap mampu merepresentasikan kondisi dari asset fisik tersebut.
5.4.2
Tujuan CBM
Untuk mendapatkan cost effectiveness dan mengetahui tindakan yang harus dilakukan terhadap asset fisik tersebut berdasarkan condition assessment. 5.4.3
Fakta CBM
±90% periodic preventive maintenance tidak diperlukan karena sistem masih dalam kondisi baik. Kelebihan : •
deterministic intervention
•
pemeliharaan dilakukan jika benar-benar dibutuhkan
•
memperkecil maintenance costs
•
mengurangi outage akibat pemeliharaan
Tantangan : -
Investasi
ekstra
untuk
peralatan
monitoring
Cost/value
dibutuhkan parameter yg menggambarkan penurunan kondisi peralatan.
Productvalue
Endurable lifetime New Endurable lifetime
Complementary costs
Technical lifetime New Technical lifetime
Time Gambar 5-26. Manfaat Implematasi CBM
Product Value menurun, biaya pemeliharaan akan meningkat. CBM membantu memperpanjang endurable lifetime dan technical lifetime. Usia asset dapat diperpanjang.
Failure Risk Infant Failure
RandomFailure
Ageing
(New) RandomFailure
(New) Ageing
Time
Gambar 5-27. Pemeliharaan yang tepat dpt menghambat ageing peralatan
5.4.4 1.
Langkah-langkah Implementasi CBM Tentukan critical HV component pada sistem (berdasarkan failure
statistic). Menentukan peralatan yang akan dilakukan CBM. 2.
Tentukan critical subcomponents dengan pendekatan FMECA
(Failure Mode Effect Critical Analysis). 3.
Membangun dan melakukan kegiatan diagnostics (pengukuran
dan lain-lain) yang didasarkan pada critical component. 4.
Menyimpan dan menganalisa hasil pengukuran dan pemeliharaan
dengan menggunakan metode Data Mining. CRITICAL HV COMPONENT: 1.
Biaya pemeliharaan per switchgear peralatan HV saat ini.
2.
Outage time yang dibutuhkan untuk pemeliharaan.
3.
Resiko maintenance induced failure. Kompleksitas peralatan dan
technical impact dari preventive maintenance. 4.
Jumlah populasi peralatan.
5.
Usia peralatan dan lifetime yang diharapkan.
6.
Kecenderungan failure behaviour dan failure frequency saat ini.
DATA BASE DAN DATA MINING: Proses data mining diperlukan untuk melakukan analisa data-data yang tidak dapat diimpretasikan secara langsung dengan standart yang ada atau hasil
pengukuran bergantung dengan kondisi lingkungan peralatan (temperatur, kelembaban dan lain-lain). Metode diagnosis data mining: Regresi, artificial neural network, fuzzy logic, case base reasoning, condition base reasoning.
Gambar 5-28. Ilustrasi CBM
