Pengujian Kabel Tegangan Tinggi XLPE DENGAN MENGGUNAKAN TEKNIK AFTER LAYING

JETri, Volume 4, Nomor 1, Agustus 2004, Halaman 21-28, ISSN 1412-0372

PENGUJIAN KABEL TEGANGAN TINGGI XLPE DENGAN MENGGUNAKAN TEKNIK AFTER LAYING Syamsir Abduh Dosen Jurusan Teknik Elektro-FTI, Universitas Trisakti Abstract Power system equipment must withstand not only the rated voltage which corresponds to the highest voltage of a particular system but also over-voltages. Accordingly, it is necessary to test high voltage equipment stage and prior to commissioning. The magnitude and type of test voltage varies with the rated voltage of particular apparatus. The standard methods of measurement of high voltage and the basic techniques for application to all type of apparatus for alternating voltage, direct voltage, partial discharge (well known as afterlaying test) are aid down in the relevant application such as XLPE underground cable. Keywords: After Laying, XLPE Cable

1. Pendahuluan Untuk memastikan kualitas, keandalan, dan faktor keamanan instalasi kabel, maka dilakanakan beberapa pengujian terhadap komponenkomponen yang dipasang. Pengujian tersebut berupa pengujian selama proses manufaktur, dan pengujian rutin untuk tiap komponen. Pengujian dilaksanakan untuk mencari produk yang cacat atau tidak memenuhi persyaratan (Abduh, 2001: 10). Oleh sebab itu, pada kabel terisolasi tipe XLPE harus dilakukan serangkaian pengujian AC (Henningsen et.al, 1998: 21) setelah pemasangan dan pada saat yang sama dilakukan pengukuran pelepasan muatan sebagian dengan sensitifitas yang tinggi (high sensitive partial discharge disingkat PD) terhadap seluruh aksesori kabel XLPE. Serangkaian pengujian semcam ini dikenal dengan teknik “after laying” (Schufft, 1995: 50).

2. Sistem Pengujian Resonan Dengan Pengaturan Frekuensi 2.1. Prinsip Pembangkitan Tegangan Pengujian tegangan tinggi dengan frekuensi yang diatur (25-300Hz) lebih disukai daripada metode pengujian yang lain (Schufft, 1995: 63),

JETri, Tahun Volume 4, Nomor 1, Agustus 2004, Halaman 21-28, ISSN 1412-0372

karena lebih banyak keuntungannya dan simulasinya mendekati dengan keadaan sebenarnya. Keuntungannya adalah: a. Massa yang lebih ringan (hanya 1 kg/kVA) dibandingkan rangkaian resonan dengan induktansi yang dapat diubah-ubah (sekitar 5 kg/KVA), maupun pengujian dengan trafo ditambah kompensasinya (sekitar 10 kg/kVA). b. Daya feeding yang lebih rendah (setidaknya skala 2 dibandingkan dengan rangkaian resonan dengan induktansi yang dapat diubah-ubah). c. Sumber daya tiga fasa. d. Konstruksi mekanik yang sederhana, terutama reaktor resonan tidak memiliki bagian yang dapat digerakkan. Sistem pengujian resonan dengan pengaturan frekuensi berfungsi seperti sebuah rangkaian resonan seri. Titik resonan dicapai setelah dilakukan pengubahan konverter frekuensi menjadi frekuensi natural rangkaian dari rangkaian resonansi seri (reaktor resonan dan beban kapasitif). Besar frekuensi yang digunakan antara 30 hingga 300 Hz (1:10) yang berarti perbandingan yang diizinkan ketika pengujian objektif adalah 1:100. Perbandingan beban dapat dicapai 1:44 jika frekuensi minimum yang digunakan sebesar 25 Hz. Sedangkan pengujian dengan rangkaian resonan dengan induktansi yang dapat diubah-ubah hanya memiliki perbandingan beban 1:20 (Pommerenke et. al, 1997: 25). Selain itu karakteristik yang penting adalah faktor kualitas berdasarkan frekuensi yang dapat ditulis sebagai perbandingan daya uji kapasitif dengan daya aktif. rugi-rugi daya biasanya berasal dari rugi-rugi reaktor ditambah rugi-rugi trafo. Dengan menggunakan konstruksi reaktor resnonan yang tepat, harga faktor Q dapat mencapai 100. Dalam masalah ini, daya feedling lebih kecil dari satu persen daya uji.

2.1 Rating Sistem Pengujian Data teknik dan desain mekanik reaktor resonan mempengaruhi parameter dan kaerakteristik sistem pengujian instalasi kabel 200 kV (Haushcheld, 1997: 78) yang ditentukan melalui parameter nominal berikut: Vtest C

22

= 1,53 Uo = 200 kV = 2,5 F

Syamsir Abduh, Pengujian Kabel Tegangan Tinggi XLPE Dengan Menggunakan Teknik After

fmin I P

= 50 Hz = 30 A, 8 h ON/16h OFF = 20 MVA

Sistem pengujian tambahan dilakukan terhadap kebel transmisi berisolasi gas 440 kV dengan faktor 80% dari level pengujian rutin sehingga Vtest = 0,8. 630kV = 504 kV. Sistem pengujian tambahan tersebut merupakan sistem pengujian yang juga sesuai terhadap kabel dengan rating 110 kV hingga 220 kV. Karena reaktor resonan sekunder diinstal dengan konstruksi isolasi yang memiliki rating 254 kV maka hasil pengujian yang diharapkan dapat memenuhi standar. Reaktor resonan dengan isolasi minyak dibuat khusus untuk bekerja di luar ruangan. Reaktor tersebut di lengkapi penampung dari logam dan cincin minyak di udara yang terbuat dari isolasi komposit Kapasitas induktansinya terbentuk secara magnetisasi linear. Faktor rugi-rugi dapat diperkecil sekecil mungkin. Selama satu jam pengujian, penghamburan panas dapat dibantu dengan sistem pendinginan sendiri melalui permukaan radiator. Faktor kualitas minimum yang digunakan terbatas hingga lebih dari 100 dengan f = 50 Hz dimana diperlukan daya feeding sebesar 200 kVA untuk pengujian daya sebesar 50 MVA. Hal ini sama dengan daya yang dirating konverter frekuensi. Untuk itu terdapat dua buah konverter frekuensi yang bekerja sebagai master dan slave (status master berarti lebih berperan ketimbang status slave) di dalam dua buah reaktor resonan yang terhubung seri dan paralel. Penambahan trafo exiter dipasang di sisi primer jika dirangkai parallel.

3. Pengujian Pengujian dilaksanakan di Laboratorium Tegangan Tinggi Jurusan Teknik Elektro Universitas Trisakti 3.1. Tata Cara dan Rangkaian Pengujian Reaktor resonan digunakan untuk menguji tegangan sehingga 254 kV. Alat ini diletakkan di trailer. Di antara reaktor resonan dan terminal kabel dipasang suatu impedansi penahanan yang berguna untuk mengurangi interferensi terhadap pengukuran PD. Selain itu impedansi penahanan juga berfungsi melindungi reaktor resonan terhadap gejala transien yang cepat,

23


jika sewaktu-waktu terjadi kerusakan, impedansi penahanan tersebut dipasang di dua sisi, yaitu diletakkan di sebuah pembagi tegangan kapasitif dan diletakkan di sebuah pendukung. Unit kontrol dan suplai pengatur tegangan mengatur sinyal tegangan yang dikeluarkan pembagi tegangan untuk digunakan dalam pengaturan tegangan dan pengukuran. Pengujian tegangan juga dilakukan dengan penambahan kapasitif terintegrasi di cincin saluran keluar (outgoing bushing) reaktor resonan. Untuk mendukung faktor keamanan dalam pengujian kabel, digunakan saklar pemutus sekunder yang dapat bekerja sendiri. Untuk sinkronisasi sistem pengukuran PD untuk pengujian tegangan fasa, sinyal AC ditransmisikan melalui hubungan optik menuju ruang kontrol. Rangkaian Pengujian secara lengkap ditampillkan seperti Gambar 1. RSS 220

F

D

RSS

RSS

EW

R6

D

RNI CS

RCK

ES

CK

TSM TR F

RSM

SM1

RSL 1, 2, 3 RPS RPS

T.O

SV

ZG

Gambar 1. Rangkaian Pengujian Keterangan Gambar: TH = Transformator Tegangan Tinggi D = Diode Tegangan Tinggi CS = Kapasitor Impuls RM1 = Tahanan Pengukuran Dengan Jack Pengujian EW = Tahanan Pentanahan ES = Saklar Pentanahan TSM = Sistem Pengukur Arus Sekunder Transformator TH

24

RD SSS


RSM SM1 ZG RSS CK RCK RPS RSL1 RD SSS SV TO R6 F

= Sistem Pengukuran Arus dc Sekunder Shunt = Sistem Pengukuran Tegangan dc = Penguat Impuls = Tahanan muka tegangan impuls surja hubung = Kapasitor kopling impuls = Tahanan kopling = Tahanan ekor tegangan impuls surja hubung = Tahanan muka tegangan impuls kilat = Tahanan peredam impuls kilat = Bagian sekunder pembagi tegangan = Volt meter puncak impuls ( “Impuls Peak Voltmeter “ ) = Obyek pengujian ( Test Object ) = Tahanan peredam tegangan ac = Arrester.

3.2. Pengujian Tegangan AC Sejak pengujian yang mengikutsertakan observasi level PD dilakukan, pengujian tegangan meningkat hingga 50 kV/5 menit hingga pengujian tegangan final dicapai. Dalam pengujian bagian pertama, tiap fasa dari masing-masing sistem diuji berurutan. Pengujian ini sesuai dengan yang diminta oleh Bewag, menggunakan tegangan 254 kV selama 15 menit kemudian menggunakan tegangan 230 kV selama 45 menit. Dengan kapasitansi kabel sebesar 0,190 F/km, maka fekuensi resonan yang dihasilkan sebesar 37 Hz. Bagian kedua dari pengujian merupakan sebuah pengujian beban yang menggunakan arus sebesar 1685 hingga 1900 A terhadap jalur kabel. Lebih dari 20 hari, berbagai beban digunakan untuk mengetahui kondisi diluar dugaan yang kemungkinan dapat terjadi di masa depan. Lebih dari itu, pengujian juga dilakukan untuk memeriksa efektifitas sistem pendingin untuk instalasi kabel. Bagian terakhir pengujian, adalah dengan diterapkannya tegangan uji sebesar 1,73 Uo yaitu tegangan mencapai 200 kV selama 15 menit, dan tegangan sebesar 400 kV selama 45 menit. Frekuensi resonan yang dihasilkan sebesar 26 Hz. Hasil dari pengujian dapat dilihat di Gambar 2. pada halaman berikut ini.

25


kV 200 200

100

t (menit) 15.00

Gambar 2. Karakteristik Waktu Pengujian 3.3. Pengukuran PD Pengukuran PD hanya ditujukan untuk aksesori, karena semua kabel telah diuji selama pengujian rutin. Instalasi tiap fasa dari kedua sistem kabel tiga-fasa sepanjang 10 m, mengikutsertakan 2 sambungan dan 2 buah isolasi bagian ujung (GIS sealing end). Semua penghubung pengarah aksesoris (accessories directional couplers, lihat referensi nomor 4) ini digunakan untuk menghubungkan hubungan impuls PD (decoupling of PD impulses). Kabel XLPE membutuhkan pengukuran PD secara bersamaan terhadap semua aksesori tersebut untuk pendeteksi dini terhadap PD yang terjadi. Hal ini dilakukan untuk meminimalisasi kemungkinan kerusakan (breakdown). Sensor-sensor kapasitif digunakan untuk isolasi bagian ujung salah satu dari dua sistem kabel tiga fasa. Walaupun sensor-sensor ini tidak begitu selektif seperti penghubung pengarah, namun ketidakhalusan yang terjadi dapat diperkecil di titik ujung isolasi. 3.4. Hasil pengujian Tidak ada kerusakan yang terjadi selama pengujian berlangsung. Pengukuran PD terhadap 6 aksesori (2 ujung GIS dan 2 sambungan) menunjukkan hanya terjadi satu buah masalah PD. Berdasarkan level PD

26


yang rendah (5 pC hingg 7 pC) pengukuran tambahan dilaksanakan terlebih dahulu untuk memberi keyakinan sebelum membuka sambungan. Setelah pelindung sambungan dibuka, ditemukan PD (nilai PD>2) yang menyebabkan kegagalan. Kesalahan tersebut terjadi karena kesalahan tempat (displacement) sambungan, kira-kira sebesar 2 cm. Hal ini dikonfirmasikan dengan teknik pengukuran dengan menggunakan UHF. Setelah diperbaiki, sambungan dipasang di tempat semula. Tabel 1. Hasil Pengujian Sistem Rating Daya Tegangan Uji Kapasitansi Panjang PD Pengujian Tegangan Uji (kv AC) (µF) Kabel (m) (pC) Kabel (kv AC) (MVA) a)

100 150 175 200

110 (2,5 Uo) 160 185 200 (2,0 Uo)

3,5 3,5 3,1 3,6

2,5 5,0 7,5 10

1,2 1,2 1,5 1,7

10,0 10,3 15,4 18,5

b)

100 150 175 200

110(2,5 Uo) 160 185 200( Uo)

4,0 5,0 6,2 7,2

2,5 5,0 7,5 10

1,1 1,6 1,6 2,2*

17,2 18,6 19,2 20,0

Catatan: *70 n F/Km; a) Sistem pengujian tunggal. b) Sistem pengujian rangkaian paralel.

4. Kesimpulan Pengujian dengan metode “after laying” terhadap kabel 200 kV XLPE dengan sistem pengujian resonan dengan frekuensi tinggi merupakan sistem yang dapat dibangun di tempat instalasi, mudah pengoperasiannya, dan tinggi keandalannya. Sistem pengujian ini dapat digunakan untuk menguji tegangan mencapai 500 kV dan untuk menguji daya hingga 40 MVA. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kualitas keseluruhan kabel 200 kV XLPE adalah dalam kategori baik (lulus uji). Meskipun telah dilaksanakan pengujian rutin kabel XLPE sebelum diinstal dan pengujian aksesori, masih tersisa risiko di bagian perakitan di lapangan. Oleh sebab itu untuk memperkecil risiko yang ada maka dilaksanakan pengujian AC dan pengukuran PD.

27


Daftar Pustaka 1. Abduh, Syamsir. 2001. Teknik Tegangan Tinggi: Dasar Pembangkitan dan Pengukuran, Jakarta: Salemba Teknika. 2. Henningsen, C. H., Polster, K., Muller, K. B., Schroth, R. G. 1998. New 200 kV XLPE long distance cable systems, their first application for the power supply of Berlin. Disertasi. Berlin: CIGRE Session. 3. Schufft, W. 1995. Powerful frequency-tuned resonant test systems for after-laying test of 110 kV XLPE cables. 9th ISH Graz, paper 49.86 4. Hauschild, W., Schufft, W., Spielberg, J. Vol 4, 1997. Alternate voltage on-site testing of XLPE cables: The parameter selection of frequency tuned resonant test systems. 10th ISH Montreal, , pp. 75-78 5. Pommerenke, D., Strehl, T., Kalkner, W. 1997. Directional coupler sensor for partial discharge recognition in high voltage cable systems 10. ISH Montreal. pp. 20-27.

28

Pengujian Kabel Tegangan Tinggi XLPE DENGAN MENGGUNAKAN TEKNIK AFTER LAYING

Recommend Documents