Telaah Staf

PT. PLN (PERSERO) P3B JAWA BALI

TELAAHAN STAF

NAMA

: NUR FAJAR F.U.

NID

: MKS / ES / 063

BIDANG PEMELIHARAAN Proyeksi Jabatan :

Assistant Engineer ASSESMENT & DIAGNOSA TRAFO & KOMPENSATOR

Judul :

ANALISA PENGUKURAN PARTIAL DISCHARGE DAN PARTIKEL GERAK BERDASARKAN HASIL PENGUJIAN KUALITAS GAS SF6 ASSESMENT GIS BANGIL

TAHUN 2010

LEMBAR PENGESAHAN TELAAHAN STAF

NAMA/ NO. TES

: NUR FAJAR F.U/ MKS-ES-063

PROYEKSI JABATAN

: ASSISTANT ENGINEER ASSESMENT & DIAGNOSA TRAFO & KOMPENSATOR

JUDUL TELAAHAN STAF : ANALISA PENGUKURAN PARTIAL

DISCHARGE DAN PARTIKEL GERAK BERDASARKAN HASIL PENGUJIAN KUALITAS GAS SF6 ASSESMENT GIS BANGIL

SURABAYA, MEI 2010

Menyetujui,

Peserta OJT

Mentor,

SUGIARTO

NUR FAJAR F. U.

Mengetahui

Manajer RJTB

DM SDMAD

TRI AGUS CAHYONO

TAUFIQ DERMAWAN

KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Wr. Wb Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT, akhirnya penulis dapat menyelesaikan makalah Telaah Staff dengan Judul ” Analisa Pengukuran Partial Discharge dan Partikel Gerak Berdasarkan Hasil Pengujian Kualitas Gas 6 Assesment GIS Bangil ” yang merupakan syarat kelulusan Siswa On The Job SF 6

Training PT. PLN (Persero) P3B di Region Jawa Timur dan Bali.

Ucapan terima kasih saya ucapkan kepada : 1. Bpk. Tri Agus Cahyono, selaku Manager Region Jawa Timur dan Bali 2. Bpk. Taufik Dermawan, selaku DM SDM sekaligus Penanggung jawab OJT 3. Bpk. Sugiarto, selaku DM Pemeliharaan sekaligus Mentor OJT 4. Bpk. Bisner Manik, selaku Supervisor Assesment & Diagnosa sekaligus Pembimbing OJT 5. Seluruh Staff HAR 6. Seluruh rekan-rekan OJT PT. PLN (Persero) Yang telah memberikan bimbingan berupa saran dan diskusi berbagai masalah sistem tenaga listrik yang terjadi Region Jawa Timur dan Bali. Penulis menyadari bahwa Telaah Staff ini belum banyak berarti bagi perusahaan, akan tetapi setidaknya untuk saat ini mempunyai arti yang besar bagi penulis yang kelak akan menjadi bekal pada saat menjalankan tugas perusahaan. Kritik dan saran membangun akan penulis terima untuk perbaikan disaat mendatang. Wassalamu’alaikum Wr.Wb

Sidoarjo, 30 Maret 2010 Penulis

iii

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ................................ .............................................................. .......................................................... .................................. ...... i LEMBAR PENGESAHAN ...................................................... .................................................................................. .............................. .. ii KATA PENGANTAR .......................................................... ......................................................................................... ................................. .. iii DAFTAR ISI .............................................. ............................................................................. ........................................................... .............................. iv DAFTAR GAMBAR ................................................................. .............................................................................................. ............................. v DAFTAR TABEL ...................... .................................................... ........................................................... .............................................. ................. vi ABSTRAK ........................................................ ..................................................................................... .................................................... ....................... vii BAB I

PENDAHULUAN ................................................................................ ................................................................................ 8

I.1

Latar Belakang ......................................................................... ..................................................................................... ............ 8

I.2

Maksud dan Tujuan ....................................................... .............................................................................. ....................... 8

I.3

Batasan Masalah........................................................... ................................................................................... ........................ 8

I.4

Metodologi Penulisan....................................................... ........................................................................... .................... 9

I.5

Sistematika Penulisan............................................................. ........................................................................... .............. 9

BAB II

PERMASALAHAN ....................................................... ........................................................................ ................. 10

BAB III

PRA ANGGAPAN A NGGAPAN ......................................................................... ......................................................................... 11

BAB IV

LANDASAN TEORI .......................................... ...................................................................... ............................ 13

IV.1 Gardu Induk SF6............................................................ ................................................................................. ..................... 13 IV.2 Kualitas Gas SF6 ........................................................... ................................................................................ ..................... 15 IV.3 Partial Discharge ............................................................. ................................................................................ ................... 16 BAB V

PEMBAHASAN ......................................................................... ............................................................................. .... 20

V.1

Hasil Pengujian Kualitas K ualitas Gas SF6 .................................................... ...................................................... 21

V.2

Analisa Hasil Pengukuran Partial Discharge .................................... .................................... 22

V.3

Analisa Akhir ....................................................................... ..................................................................................... .............. 35

BAB VI

PENUTUP............................................................ ....................................................................................... ........................... 36

VI.1 Kesimpulan .............................................................. ........................................................................................ .......................... 36 VI.2 Saran..................................................................... ................................................................................................... .............................. 36 REFERENSI ............................................................ ......................................................................................... ............................................. ................ 37 LAMPIRAN............................................................................ .......................................................................................................... .............................. 38 iv

DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Reaksi Kimia Terbentuknya Decomposition Product .......................... 11 Gambar 2 Gardu Induk SF 6.............................................................. ................................................................................... ..................... 14 Gambar 3 Trending Kegagalan GIS (CIGRE 23-102 1998) ................................. ................................. 17 Gambar 4 Rangkaian Alat Ukur AIA ................................................................... ................................................................... 18 Gambar 5 Continous Mode Untuk Background Noise ......................................... ......................................... 23 Gambar 6 Continous Mode Untuk PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1 ............... 23 Gambar 7 Pulse Measuring Mode Untuk Background Noise ............................... ............................... 25 Gambar 8 Pulse Measuring Mode Untuk PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1 .... 25 Gambar 9 Phase Measuring Mode Untuk Background Noise .............................. .............................. 26 Gambar 10 Phase Measuring Mode Untuk PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1 . 26

v

DAFTAR TABEL Tabel 1 Decomposition Product untuk Gas SF6 ................................................... ................................................... 16 Tabel 2 Trending Kegagalan GIS (CIGRE 23-102 1998) .................................... 17 Tabel 3 Nama Bay, Pembuatan, dan Operasi Pada GIS Bangil 150 KV .............. 20 Tabel 4 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Bay Penghantar ................................. 21 Tabel 5 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Bay Trafo........................................... Trafo........................................... 21 Tabel 6 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Bay Kopel Bus .................................. .................................. 21 Tabel 7 Spesifikasi Teknis Peralatan .................................................................... .................................................................... 22 Tabel 8 Instrumen Peralatan................................................................... Peralatan.................................................................................. ............... 23 Tabel 9 Tabel Distribusi Amplitudo Vs Waktu Elevasi......................... Elevasi........................................ ............... 26 Tabel 10 Hasil Pengukuran AIA Bay Pier 1 ......................................................... ......................................................... 28 Tabel 11 Hasil Pengukuran AIA Bay Pier 2 ......................................................... ......................................................... 28 Tabel 12 Hasil Pengukuran AIA Bay Bumi Cokro 1 ............................................ ............................................ 29 Tabel 13 Hasil Pengukuran AIA Bay Bumi Cokro 2 ............................................ ............................................ 29 Tabel 14 Hasil Pengukuran AIA Bay Gondang Wetan 1 ..................................... ..................................... 30 Tabel 15 Hasil Pengukuran AIA Bay Gondang Wetan 2 ..................................... ..................................... 30 Tabel 16 Hasil Pengukuran AIA Bay Buduran..................................................... ..................................................... 31 Tabel 17 Hasil Pengukuran AIA Bay Waru......................................................... ........................................................... 31 Tabel 18 Hasil Pengukuran AIA Bay Lawang.................................................... ...................................................... .. 32 Tabel 19 Hasil Pengukuran AIA Bay Bulu Kandang K andang ...................................... ........................................... ..... 32 Tabel 20 Hasil Pengukuran AIA Bay Trafo 1 ...................................................... ........................................................ 33 Tabel 21 Hasil Pengukuran AIA Bay Trafo 2 ...................................................... ........................................................ 33 Tabel 22 Hasil Pengukuran AIA Bay Trafo 3 ...................................................... ........................................................ 34 Tabel 23 Hasil Pengukuran AIA Bay Trafo 4 ...................................................... ........................................................ 34 Tabel 24 Hasil Pengukuran AIA Bay Kopel Bus................................................. Bus................................................... 35

vi

ABSTRAK Partial Discharge dapat terjadi pada bahan isolasi padat, bahan isolasi cair maupun bahan isolasi gas. Mekanisme kegagalan kegagalan pada bahan isolasi padat meliputi meliputi asasi ( intrinsik ), elektro mekanik, streamer, streamer, thermal dan kegagalan erosi. Kegagalan pada bahan bahan isolasi cair disebabkan oleh adanya kavitasi, adanya butiran pada zat cair dan tercampurnya bahan isolasi cair. Pada bahan isolasi gas mekanisme townsend townsend dan mekanisme streamer merupakan merupakan penyebab kegagalan. Kegagalan isolasi pada peralatan tegangan tinggi yang terjadi pada saat peralatan sedang beroperasi bisa menyebabkan kerusakan alat sehingga kontinyuitas sistem menjadi terganggu. Pengukuran Partial Discharge Discharge pada peralatan tegangan tegangan tinggi merupakan merupakan hal yang sangat penting, karena dari data-data yang diperoleh dan intepretasinya dapat ditentukan reliability suatu peralatan yang disebabkan oleh penuaan (aging) dan resiko kegagalan dapat dianalisa. Dalam kompartemen Gas Insulated Switchgear (GIS) kadar kemurnian gas SF 6 tidak mungkin mencapai 100%, hal ini disebabkan oleh adanya kontaminan yang dapat bersumber dari salah satunya karena electric discharge (corona, spark dan arching) sehingga gas SF 6 dapat terurai dan membentuk produk turunannya. Dari senyawa-senyawa yang timbul tersebut ada senyawa yang hasil dari penelitian menjadi indikasi terjadinya suatu proses indikasi partial 6 hendaknya perlu discharge seperti senyawa SOF 4. Dengan terjadinya penurunan kualitas gas SF 6

dilakukan pengukuran Partial Discharge untuk mengetahui aktivitas partial discharge.

Kata Kunci : Partial Discharge, GIS, Gas SF6 .

vii

PT PLN (PERSERO) P3B JAWA BALI REGION JAWA TIMUR DAN BALI (RJTB)

BAB I PENDAHULUAN I.1

Latar Belakang Partial Discharge dapat terjadi pada bahan isolasi padat, bahan isolasi cair

maupun bahan bahan isolasi gas.

Mekanisme kegagalan pada bahan isolasi padat

meliputi asasi ( intrinsik ), elektro mekanik, streamer, thermal dan kegagalan erosi. Kegagalan pada bahan isolasi cair disebabkan disebabkan oleh adanya kavitasi, adanya adanya butiran pada zat cair dan tercampurnya tercampurnya bahan isolasi cair. Pada bahan isolasi gas gas mekanisme townsend dan mekanisme streamer merupakan penyebab kegagalan. Kegagalan isolasi pada peralatan tegangan tinggi yang terjadi pada saat peralatan sedang beroperasi bisa menyebabkan kerusakan alat sehingga kontinyuitas sistem menjadi menjadi terganggu. terganggu.

Pengukuran Partial Discharge pada

peralatan tegangan tinggi merupakan hal yang sangat penting, karena dari datadata yang diperoleh dan intepretasinya dapat ditentukan reliability suatu peralatan yang disebabkan oleh penuaan (aging) dan resiko kegagalan dapat dianalisa. I.2

Maksud dan Tujuan

Adapun maksud dan tujuan dari penulisan Telaah Staff ini adalah sebagai berikut : 1. Persyaratan kelulusan siswa Pra-Jabatan PT. PLN (Persero) Angkatan XIV yang telah melaksanakan On the Job Training (OJT) di masingmasing unit PT. PLN (Persero). 2. Mempelajari dan memahami prinsip kerja pengukuran partial discharge dengan peralatan pengukuran AIA pada sistem GIS.

3. Mengetahui kondisi GIS di Region Jawa Timur dan Bali sehingga dapat mencegah terjadinya kegagalan sistem.

I.3

Batasan Masalah

Dalam laporan Telaah Staff ini penulis hanya membatasi masalah pada pengukuran partial discharge Assesment GIS Bangil yang terdapat di Region

Nur Fajar F.U/ MKS-ES-063

8

Jawa Timur dan Bali berdasarkan standar pengujian serta implementasi pembacaan hasil pengukuran. I.4

Metodologi Penulisan

Metodologi penulisan yang digunakan dalam penyusunan Telaahan Staff ini adalah menggunakan studi literature baik melalui buku-buku referensi maupun search engine di internet serta pengambilan data dari pengukuran partial discharge yang telah dilakukan di Region Jawa Timur dan Bali. I.5

Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Telaah Staff dengan judul “Analisa Pengukuran Partial Discharge dan Partikel Gerak Berdasarkan Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Assesment GIS Bangil. ” terdiri dari : BAB I

PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang, maksud dan tujuan, metodologi penulisan dan sistematika penulisan. BAB II

PERMASALAHAN

Bab ini berisi tentang permasalahan yang diambil dalam penulisan Telaah Staff. BAB III PRA ANGGAPAN

Bab ini berisi beberapa hal yang mungkin bisa dijadikan beberapa alasan ataupun anggapan yang berkaitan dengan permasalahan yang muncul. BAB IV LANDASAN TEORI

Pada bab ini diuraikan tentang teori-teori penunjang yang dapat digunakan sebagai referensi dalam melakukan analisa. BAB V

PEMBAHASAN

Bab ini berisi analisa-analisa berdasarkan data-data yang telah dikumpulkan serta memberikan masukan atau rekomendasi terhadap peralatan GIS yang di analisa. BAB VI PENUTUP

Bab ini berisi kesimpulan dan saran.


9


BAB II PERMASALAHAN Dalam Telaah Staff ini permasalahan yang ditampilkan yaitu assesment peralatan tentang pengukuran Partial Discharge dengan melihat hasil pengujian kualitas gas SF6 sebagai acuan untuk memonitoring kondisi GIS. Pengukuran Partial Discharge ini memiliki berbagai kelebihan dibandingkan teknologi pengukuran lainnya, yaitu pengukurannya bersifat non intrusive dan non destructive sehingga dapat dilakukan dalam keadaan online. Kelebihan lainnya

yaitu dapat dilakukan pengukuran secara terus menerus sepanjang waktu dan dari jarak yang jauh. Dalam pengembangan pengukuran PD ini, dilakukan juga implementasi pembacaan hasil pengukuran yang dianalisa dari hasil sinyal yang terbentuk pada modus pengukuran dan data pembanding dengan metode pengujian yang lain atau data statistic (trending).

Untuk interpretasi perlu

diperhatikan bahwa besaran amplitude pC/nC tidak dapat disetarakan dengan µV/mV yang diperoleh dari satuan gelombang akustik pada Acoustic Emission. Dan yang harus diperhatikan adalah pertumbuhan dan intensitas PD serta jenis sumber

PD


(tiap

sumber

tingkat

resikonya

berlainan).

10


BAB III PRA ANGGAPAN Dalam kompartemen GIS kadar kemurnian gas SF6 pada setiap kompartemen tidak mungkin mencapai 100 %, hali ini disebabkan oleh adanya kontaminan yang dapat bersumber salah satunya dari penguraian gas SF 6 karena elektrik discharge yang menyebabkan gas SF6 terurai dan membentuk produk turunannya. Hasil turunan gas SF 6 dapat diakibatkan suhu yang tinggi yang disebabkan adanya elektrik discharge seperti korona, spark dan arching. Dalam jumlah yang besar bersifat korosif dan beracun. Senyawa-senyawa ini beracun, reaktif, dan bersifat korosif terhadap metal dan gelas jika berada di lingkungan yang lembab.

Gambar 1 Reaksi Kimia Terbentuknya Decomposition Product

Dari senyawa-senyawa di atas yang timbul ada senyawa yang dari hasil penelitian menjadi indikasi terjadinya suatu proses, sebagai berikut : 1.

Senyawa SOF4 mengindikasikan bahwa aktivitas partial discharge (peluahan muatan sebagian) telah terjadi.

2.

Senyawa SOF2 menunjukkan bahwa telah terjadi spark sebagai pemicu terurainya SF6.

3.

Senyawa CF4 sering digunakan sebagai media diagnostic kehadiran decomposition product di gas SF6.

4.

Senyawa WF6 mengindikasikan telah terjadinya erosi pada kontak.


11

5.

Senyawa karbon (CO2, CO, COS, dan CF4) mengindikasikan telah terjadi busur api pada material yang mengandung karbon. Dengan terjadinya penurunan kualitas gas SF6 hendaknya perlu dilakukan

pengukuran Partial Discharge untuk mengetahui aktivitas partial discharge yang mungkin

timbul

akibat

pembentukan

senyawa-senyawa

yang

dapat

membahayakan peralatan pada GIS.


12


BAB IV LANDASAN TEORI IV.1

Gardu Induk SF6

GIS merupakan sebuah switchgear yang menggunakan gas SF6 bertekanan sebagai material isolasi elektrik dan pemadam busur api. GIS saat ini banyak digunakan karena memberikan tingkat keandalan serta keamanan yang tinggi. Di samping itu GIS membutuhkan ruang yang lebih kecil apabila dibandingkan dengan switchgear konvensional. GIS memiliki tingkat keandalan yang tinggi dikarenakan bagian-bagian yang bertegangan (konduktor) terdapat di dalam sebuah lapisan metal yang diisolasi oleh gas SF 6 yang memiliki kekuatan dielektrik hampir 2,3 kali udara yaitu sebesar 8,9 kV/mm (IEEE Std C37.122.1-1993 IEEE Guide for GasInsulated Substations). Dalam hal ini bermacam jenis peralatan seperti : pemutus tenaga, busbar, pemisah, pemisah tanah, trafo arus dan trafo tegangan ditempatkan didalam modul metalenclosed yang terpisah-pisah dan diisi gas SF6. Gas SF6 melengkapi isolasi antara fasa dengan dengan tanah. Karena gas SF6 mempunyai kuat dielektrik lebih tinggi dari pada udara ,maka jarak konduktor yang diperlukan akan lebih kecil. Dengan demikian maka ukuran masing-masing peralatan dan seluruh gardu induk dapat dikurangi. Modul yang bermacam-macam itu, dirakit dan diisi isolasi gas SF6 di pabrik, selanjutnya dikirim ke lokasi untuk perakitan akhir. Dengan demikian GIS adalah kompak (tersusun rapat) dan dapat dipasang dengan baik pada suatu lantai multi-storeyed building atau gardu induk dibawah tanah. Karena GIS dirakit di pabrik,pada intinya waktu pemasangannya dapat dikurangi. Dengan demikian instalasi GIS lebih disukai pemasangannya pada kota cosmopolitan dan industri dimana biaya tanah lebih tinggi dari pada biaya GIS yang memberikan alasan penghematan dengan mengurangi area lantai yang diperlukan.


13


•

Keuntungan

a. Compactness (kepadatan) Ruangan yang dibutuhkan untuk switchgear SF6 hanya kurang lebih 10% dari pada gardu induk konvensional pasangan luar. Biaya yang tinggi sebagian dikompensasi dengan menghemat biaya tempatnya.

Gambar 2 Gardu Induk SF 6

b. Aman dari polusi

Lembab, polusi dan debu mempunyai dampak yang kecil pada instalasi GIS. Walaupun demikian fasilitas untuk pemasangan dan pemeliharaan, misalnya switchgear dipasang didalam gedung yang kecil. Konstruksi bangunan tidak perlu sangat kuat seperti konvensional power house. c. Pemeliharaan yang sederhana

Kecuali untuk memeriksa secara visual, sistem monitoring gas SF6, dengan demikian gardu induk SF6 adalah bebas pemeliharaan. d. Waktu pemasangannya sedikit

Pada prinsipnya konstruksi blok bangunan mengurangi waktu instalasi sampai beberapa minggu. Sedangkan gardu induk konvensional memerlukan waktu untuk menginstalasi beberapa bulan. e. Superior Arc Interuption

Pada gardu induk SF 6 gas digunakan sebagai pemadam busur listrik. Jenis pemutus ini dapat memutus arus tanpa timbul tegangan tegangan lebih dan dengan waktu busur yang minimum. Umur kontak akan lebih lama dan pemutus tenaga bebas pemeliharaan.

14 Nur Fajar F.U/ MKS-ES-063


f. Tekanan Gas 2

Tekanan gas 4 kg/cm adalah relatif rendah,dan tidak memberikan masalah kebocoran gas yang serius. serius. g. Keamanan

Karena encloser merupakan potensial tanah, tidak ada kemungkinan untuk terjadi kecelakaan pada personel dengan bagian bertegangan. •

Kekurangan

a. Biayanya tinggi jika dibandingkan dibandingkan dengan gardu konvensional. konvensional. b. Banyak peralatan terjadi kerusakan jika terjadi gangguan dalam (internal fault).

Periodenya lama untuk memperbaiki bagian-bagian yang rusak dan sulit dilokalisasi. c. Memerlukan kebersihan yang sangat kuat. Debu dan kelembaban dapat

menyebabkan gangguan dalam. d. Gardu induk umumnya pasangan dalam, memerlukan gedung terpisah

Umumnya tidak memerlukan gardu induk konvensional pasangan luar. e. Untuk mendapatkan dan memasok gas ke lokasi gardu adalah masalah.

Persediaan gas yang cukup harus diatur IV.2

Kualitas Gas SF6

Sampai dengan saat ini, kualitas gas SF6 yang dapat terukur oleh alat pengukuran dan pengujian yang tersedia antara lain untuk purity, dew point (moisture content), dan decomposition product. IV.2.1 Purity Purity atau kemurnian dinyatakan dengan persentase jumlah gas SF6 murni

dalam suatu kompartemen GIS. Semakin tinggi persentase ini maka semakin sedikit zat lain dalam isolasi gas SF6. Untuk gas SF6 baru, nilai kemurnian yang disyaratkan adalah > 99,7% (IEC Standard 60376). IV.2.2 Dew Point Dew point atau titik embun menunjukkan titik dimana gas berubah

menjadi air. Hal ini terkait dengan tingkat kelembaban gas SF6, yaitu berapa banyak partikel air yang terkandung dalam isolasi gas SF 6. Nilai dew point ini 15 Nur Fajar F.U/ MKS-ES-063


sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan terutama suhu. Semakin tinggi suhu maka semakin tinggi kandungan uap air yang berada di dalamnya (CIGRE 15/231 Diagnostic Methods for GIS Insulating System, 1992).

IV.2.3 Decomposition Product Decomposition product atau produk hasil dekomposisi terjadi karena

ketidaksempurnaan pembentukan kembali gas SF6. Hal ini dapat terjadi karena adanya pemanasan berlebih, percikan listrik serta busur daya (IEEE Std C37.122.1-1993 IEEE Guide for Gas-Insulated Substations). Jika decomposition product ini terjadi dalam jumlah yang besar, maka kekuatan dielektrik dari isolasi gas SF6 akan mengalami penurunan. Beberapa decomposition product yang terjadi pada gas SF 6 serta sumber penyebabnya,

dapat dilihat pada tabel 1 n Product untuk Gas SF6 Tabel 1 Decompositio 1 Decomposition

Gas

Udara

Senyawa

Sumber

N2, O2

Bocor/intrusi dari luar

Moisture

H2O

Bocor/intrusi dari luar

Hydrofluoric Acid

HF

Terbentuk di SF6 jika ada arc

Sulfur Dioxide

SO2

Terbentuk jika SOF2 bereaksi dengan air

Sulfur Diflouride

SF2

Mudah bereaksi

Sulfur Tetraflouride

SF4

Mudah bereaksi

Thionil Flouride

SOF2

Jika ada arcing dan air

Sumber: IEEE Std C37.122.1-1993 IEEE Guide for Gas-Insulated Substations.

IV.3

Partial Discharge Partial discharge atau peluahan sebagian adalah peluahan elektrik pada

medium isolasi yang terdapat diantara dua elektroda berbeda tegangan, dimana peluahan tersebut tidak sampai menghubungkan kedua elektroda secara sempurna. Peristiwa seperti ini dapat terjadi pada bahan isolasi padat. Sedangkan pada bahan isolasi gas, partial discharge terjadi disekitar elektroda yang runcing. Partial discharge di sekitar suatu elektroda dalam gas biasanya disebut korona.



Adanya aktivitas partial discharge di dalam kompartemen menandakan adanya defect dalam kompartemen. Sumber partial discharge tersebut dapat disebabkan oleh beberapa hal, antara lain: •

Partikel bebas

•

Partikel bebas yang menempel pada permukaan

•

Tonjolan atau ketidakrataan permukaan (protrusion)

•

Elektroda yang mengambang (floating electrode)

•

Gelembung udara (void)

Tabel 2 Trending Kegagalan GIS (CIGRE 23-102 1998)

Deskripsi Breakdown antara/sepanjang inti Breakdown ke tanah (Isolasi Padat) Breakdown ke tanah (Isolasi Gas) Partial Discharge Kebocoran Gas SF6 Kegagalan Switch Peralatan Kegagalan Fungsi Mekanis Lock pada posisi terbuka atau tertutup Kegagalan pressure relief Kebakaran melalui enclosure Kegagalan arus Other

Rasio Kegagalan (%) 18,8 18 15,3 5,2 12,4 9,4 7,3 1,4 4 0,7 2 5,6

Gambar 3 Trending Kegagalan GIS (CIGRE 23-102 1998)



Partial discharge merupakan salah satu penyebab kerusakan pada bahan

isolasi gas SF6. Oleh karena itu pengukuran aktivitas partial discharge adalah hal yang sangat penting dalam peralatan tegangan tinggi. Diharapkan dengan memonitor aktivitas partial discharge dengan kontinyu dapat diketahui kerusakan isolasi secara dini sehingga tidak sampai merusak sistem atau peralatan secara keseluruhan.

IV.3.1 Acoustic Insulation Analyzer (AIA)

Gambar 4 Rangkaian

Alat Ukur AIA

Instrument AIA-1 menganalisa sinyal elektrik dari sensor ultrasonik. Sensor ini dapat mendeteksi signal akustik yang dipancarkan dari partikel bergerak pada GIS (Gas Insulated Substations) dan partial discharge pada terminasi/transmisi dan pemasangan kabel. Untuk melakukan pengukuran dengan instrument AIA-1, kita tidak perlu menginstall apa-apa ke dalam GIS. Hanya perlu menggunakan 1 sensor external atau sensor genggam. Untuk pengukuran pada terminasi/transmisi kabel digunakan tongkat fibreglass stick (“hot stick”).



Cacat pada system isolasi GIS dapat dihasilkan dari proses produksi dan/atau perakitan dari pabrik atau mungkin juga terjadi pada operasi normal yaitu partikel yang dihasilkan oleh earthing switch atau disconnector switch. Apabila defects (cacat) ini ditemukan (contoh : korona

atau partikel

melompat dalam enkapsulasi), mereka akan memancarkan signal akustik ke dalam enkapsulasi. AIA-1 mengukur signal akustik tersebut dan mengidentifikasi jenis cacatnya berdasarkan analisa dari parameter yang diperoleh dari sinyal. Lokasi defect (cacat) didapatkan dengan cara mencari lokasi dengan level sinyal tertinggi pada GIS.



BAB V PEMBAHASAN GIS 150 kV Bangil beroperasi sejak tahun 1992 dan menjadi wilayah kerja Unit Transmisi dan Gardu Induk (UTRAGI) Bangil yang merupakan bagian dari Sektor Malang. Sejak tahun 2000, dengan adanya perubahan struktur organisasi, maka GIS 150 kV Bangil menjadi bagian wilayah kerja UPT Malang di bawah naungan Region Jawa Timur dan Bali. GIS 150 kV Bangil adalah merk Nissin tipe GT-14 dengan tahun pembuatan 1991. Untuk sistem penggerak menggunakan sistem pneumatik. GIS 150 kV Bangil adalah 1 (satu) pole yang artinya satu kompartemen merupakan gabungan dari 3 (tiga) phasa. GIS 150 kV Bangil terdiri dari beberapa bay utama seperti diperlihatkan pada tabel 3

Tabel 3 Nama Bay, Pembuatan, dan Operasi Pada GIS Bangil 150 KV NO

NAMA BAY

PHASA

PEMBUATAN

OPERASI

1

Pier 1

RST

1995

1995

2

Pier 2

RST

1995

1995

3

Bumi Cokro 1

RST

1995

1996

4

Bumi Cokro 2

RST

1995

1996

5

Gondang Wetan 1

RST

1991

1992

6

Gondang Wetan 2

RST

1991

1992

7

Buduran

RST

1991

1992

8

Waru

RST

1991

1992

9

Lawang

RST

1991

1992

10

Bulu Kandang

RST

1991

1992

11

Trafo 1

RST

1991

1992

12

Trafo 2

RST

1991

1992

13

Trafo 3

RST

1991

1992

14

Trafo 4

RST

1991

1992

15

Kopel

RST

1991

1992



V.1 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF 6

Hasil pengujian kualitas gas terdiri dari Purity, Moisture Content, Dew Point, dan Decomposition Product . Hasil pengujian ini kemudian dimasukkan

dalam tabel yang akan mengkalkulasikan dengan standar yang digunakan. V.1.1 Bay Penghantar Tabel 4 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Bay Penghantar

V.1.2 Bay Trafo Tabel 5 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Bay Trafo

V.1.3 Bay Kopel Tabel 6 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Bay Kopel Bus



Berdasarkan hasil pengujian kualitas gas SF6, diketemukan bahwa terdapat tiga belas kompartemen yang hasil moisture content dan dew pointnya tidak normal terutama pada kompartemen PMS bus B. Untuk langkah selanjutnya maka dilakukan pengukuran partial discharge untuk kompartemen PMS Bus B dengan mengambil satu contoh dengan nilai moisture content dan dew point yang paling tinggi. Terjadinya penurunan kadar kemurnian gas SF6 dapat disebabkan oleh adanya kontaminan yang dapat bersumber salah satunya akibat elektrik discharge yang menyebabkan terjadinya penguraian gas SF6 dan membentuk produk turunannya seperti senyawa SOF4 yang mengindikasikan bahwa aktivitas partial discharge telah terjadi. V.2 Analisa Hasil Pengukuran Partial Discharge

Pada Telaah Staf ini, peralatan yang jadi objek penelitian adalah kompartemen PMS Bus B bay Gondang Wetan 1 di GIS Bangil yang beroperasi sejak tahun 1992. Pada table 7 diperlihatkan spesifikasi teknis kompartemen PMS Bus B bay Gondang Wetan 1 sedangkan Tabel 8 diperlihatkan instrument peralatan pengukuran AIA.

Tabel 7 Spesifikasi Teknis Peralatan

Merk Type Nomor Seri Jenis Breaking Capacity Arus Nominal Teg. Kerja Jenis Media Gas/Oil Tgl Pengujian Substation Bay Unit Phase Teg. Operasi Arus Beban Tek. Gas Number of Pulses

Nissin GT - 14 91 - 7147 GCB/ACB/VCB/ABB/OCB 31.5 KA 1250 Amp 170 KV Gas SF 6 12/02/2010 GIS Bangil Gondang Wetan 1 PMS Bus B R-S-T 150 KV 330 Amp 4.4 Kgf/cm2 1000 22



Tabel 8 Instrumen Peralatan

Signal Source

BNC Input 1 x

Trig.ref.level

22

µV

Gain

3000

x

Trig.ref.time const.

1

ms

Lower Rolloff Freq

10

kHz

Trig. ref. gain

1

x

Upper Rolloff Freq

50

kHz

Pulse gating time

150

µs µs

µs

Pulse blocking time

2

ms

µs

Frequency 1

50

Hz

Smoothing Envelope Curve

330

Volume

7

Frequency 2

100

Hz

Output A

Amplifier

Periodik gating time

25

ms

Output B

Envelope Curve

V.2.1 Modus Pengukuran Berkelanjutan (Continous Mode)

Gambar 5 Continous Mode Untuk Background Noise

Gambar 6 Continous Mode Untuk PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1



Modus ini merupakan modus yang paling utama digunakan. Modus ini menunjukkan nilai RMS dan nilai puncak dari sinyal yang diukur selama satu periode waktu, konten “ frequency 1“ korelasi 50/60 Hz dan konten “ frequency 2“ korelasi 100/120 Hz dalam empat bar mendatar di layar. Pada gambar ini diberikan informasi dalam 4 kolom horizontal proporsional dalam ukuran konten sinyal. •

Sinyal RMS dalam satu siklus frekuensi daya.

•

Sinyal puncak / maksimum dalam satu siklus frekuensi daya.

•

Tingkat modulasi dengan siklus daya.

•

Tingkat modulasi dengan 2 kali siklus daya. Adapun beberapa aturan dasar yang dapat diaplikasikan pada kolom

tersebut adalah untuk menentukan jenis sinyal apa yang sedang diukur oleh A IA : 1. Partikel gerak memberikan nilai puncak / periodik maksimum yang lebih tinggi ke rasio nilai RMS dibandingkan partial discharge . 2. Partikel gerak memberikan nilai puncak / periodik maksimum yang sangat berfluktuasi (berubah-ubah). 3. Partial discharge (tonjolan) memberikan komponen 50 (60) Hz. 4. Partial yang berasal dari shield yang longgar memberikan sinyal yang relatif tinggi dengan komponen 100 (120) Hz, tapi beberapa juga menghasilkan 50 Hz. Setiap cacat (defect ) yang aktif akan memberikan nilai RMS dan nilai periodik puncak yang lebih besar dari nilai background noise, sedangkan pada gambar di atas nilai RMS dan nilai periodik puncak memiliki nilai yang sama. Pada saat kita mengamati nilai konten frekuensi 1 dan 2, nilai antara background noise dan pengukuran memiliki sinyal yang kecil dan nilai normal. Hanya ada getaran kecil pada kedua kolom. Jika ada indikasi pada modus berkelanjutan (Continous Mode) maka kita beralih ke modus pengukuran pulsa ( Pulse Measuring Mode) untuk analisa lebih lanjut, tetapi dari hasil analisa pada modus



berkelanjutan (Continous Mode) nilai antara background noise dan pengukuran memiliki nilai yang sama dan tidak berfluktuasi sehingga kita berkeimpulan tidak ada indikasi Partial Discharge. Akan tetapi untuk meyakinkan hasil pengukuran maka kita beralih ke modus pengukuran pulsa ( Pulse Measuring Mode) untuk mendapatkan hasil interpretasi yang baik. V.2.2 Modus Pengukuran Pulsa ( Pulse Pulse Measuring Mode )

Gambar 7 Pulse Measuring Mode Untuk Background Noise

Gambar 8 Pulse Measuring Mode Untuk PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1

Setelah mengidentifikasi sinyal yang disebabkan oleh partikel, pengukuran pulsa dilakukan. Hal ini dilakukan dengan menekan tombol “ New”. Modus ini memplot sinyal amplitude dengan elevation time (waktu elevasi) untuk partikel gerak. Jika terdapat partikel gerak dalam GIS, pola parabolik yang berbeda akan muncul pada modus pengukuran ini. Jika terdapat 2 atau lebih partikel gerak, mereka akan saling menghalangi. Pada saat kita mengamati sinyal pulsa pada background noise dan pengukuran memiliki pola yang sama dan tidak terjadi pola karakteristik yang khas di mana pola yang ditunjukkan terhubung erat dengan 25 Nur Fajar F.U/ MKS-ES-063


karakteristik perilaku partikelnya. Berdasarkan tabel distribusi di bawah, nilai amplitude minimum 0.25 mV dan maksimum 1.17 mV sedangkan untuk waktu elevasi minimum 2.15 ms dan maksimum 3.51 ms di mana nilai amplitude yang terbentuk masih di dalam batas standar. Sehingga kita berkesimpulan bahwa tidak diketemukannya partikel gerak pada pengukuran tersebut. Tabel 9 Tabel Distribusi Amplitudo Vs Waktu Elevasi

V.2.3 Modus Pengukuran Fasa ( Phase Measuring Mode)

Gambar 9 Phase Measuring Mode Untuk Background Noise

Gambar 10 Phase Measuring Mode Untuk PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1



Jika ada indikasi terdapatnya partial discharge (konten frekuensi 1 dan konten frekuensi 2) pada modus continous, kita sebaiknya beralih ke modus pengukuran fasa (Phase Measuring Mode) untuk analisa selanjutnya. Modus ini memplot sinyal amplitude dengan waktu antara tegangan frekuensi daya dan waktu terjadinya partial discharge. Dengan cara ini, korelasi partial discharge 50/60 Hz atau 100/120 Hz dapat dengan mudah dilihat. Untuk partikel gerak, korelasinya lebih lemah. Selain itu modus ini memberikan informasi yang sangat penting tentang di mana letak partial discharge atau tumbukan pada siklus daya yang terbentuk. Akan tetapi modus pengukuran ini hanya kita gunakan apabila terdapat indikasi partial discharge dan untuk memeriksa korelasi dengan satu peride gelombang tegangan. Dari hasil analisis dari ketiga modus pengukuran di atas, maka didapat hasil interpretasi sebagai berikut : •

Nilai RMS dan nilai periodik puncak pada background noise maupun pengukuran memiliki nilai yang sama, sama halnya dengan nilai konten frekuensi 1 dan 2 pada background noise maupun pengukuran.

•

Tidak terbentuk pola karakteristik seperti lintasan parabola antara sinyal pada background noise maupun pengukuran. Nilai amplitude yang terbentuk masih di kisaran normal dengan nilai rata-rata (average) 0.34 mV.

•

Berdasarkan hasil pengukuran, dapat disimpulkan bahwa kompartemen PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1 dalam kondisi normal atau tidak ada indikasi partial discharge meskipun terjadi penurunan kualitas gas SF 6 dilihat dari nilai moisture content dan dew point yang tinggi.



V.2.4 Hasil Pengukuran Partial Discharge V.2.4.1 Bay Pier 1 Tabel 10 Hasil Pengukuran AIA Bay Pier 1

V.2.4.2 Bay Pier 2 Tabel 11 Hasil Pengukuran AIA Bay Pier 2



V.2.4.3 Bay Bumi Cokro 1 Tabel 12 Hasil Pengukuran AIA Bay Bumi Cokro 1

V.2.4.4 Bay Bumi Cokro 2 Tabel 13 Hasil Pengukuran AIA Bay Bumi Cokro 2



V.2.4.5 Bay Gondang Wetan 1 Tabel 14 Hasil Pengukuran AIA Bay Gondang Wetan 1

V.2.4.6

Bay Gondang Wetan 2

Tabel 15 Hasil Pengukuran AIA Bay Gondang Wetan 2



V.2.4.7

Bay Buduran Tabel 16 Hasil Pengukuran AIA Bay Buduran

V.2.4.8

Bay Waru Tabel 17 Hasil Pengukuran AIA Bay Waru



V.2.4.9

Bay Lawang Tabel 18 Hasil Pengukuran AIA Bay Lawang

V.2.4.10

Bay Bulu Kandang

Tabel 19 Hasil Pengukuran AIA Bay Bulu Kandang



V.2.4.11

Bay Trafo 1 Tabel 20 Hasil Pengukuran AIA Bay Trafo 1

V.2.4.12




V.2.4.13


V.2.4.14




V.2.4.15

Kopel Tabel 24 Hasil Pengukuran AIA Bay Kopel Bus

V.3 Analisa Akhir

Setelah dilakukan pengukuran PD masing-masing bay pada kompartemen GIS Bangil dan analisa hasil pengukuran kompartemen PMS Bus bay Gondang Wetan 1 berdasarkan hasil pengujian kualitas gas SF 6 dengan nilai moisture dan dew point yang tinggi diperoleh kesimpulan bahwa tidak ada aktivitas partial discharge di mana nilai amplitude normal dan sinyal yang terbentuk hampir sama

dengan background noise serta tidak membentuk pola yang khas seperti lintasan parabola. Dengan hasil pengujian kualitas gas SF 6 yang menunjukkan penurunan maka perlu dilakukan reklamasi/penggantian gas SF6.



BAB VI PENUTUP VI.1 Kesimpulan

1.

Optimalisasi penggunaan peralatan pengukuran PD.

2.

Adanya aktivitas partial discharge di dalam kompartemen menandakan adanya defect dalam kompartemen. Sumber partial discharge tersebut disebabkan oleh beberapa hal, antara lain : partikel bebas, partikel bebas yang yang menempel pada permukaan, tonjolan atau ketidakrataan permukaan

protrusion), ( protrusion

elektroda

yang

mengambang

( floating

electrode) dan gelembung udara ( void ). ).

3.

Pengukuran partial discharge secara online memiliki kekurangan, yaitu besarnya noise (derau) masih bersifat kualitatif (hanya untuk mengetahui keberadaan partial discharge ).

4.

Berdasarkan hasil pengujian kualitas gas SF6, diketemukan bahwa terdapat tiga belas kompartemen yang hasil moisture content dan dew pointnya tidak normal terutama pada kompartemen PMS bus B. Akan

tetapi, analisa hasil pengukuran AIA menunjukkan bahwa tidak terdapat indikasi partial discharge sehingga dapat disimpulkan bahwa terjadinya penurunan kualitas gas SF6 bukan akibat partial discharge . VI.2 Saran

1. Seyogyanya perlu dilakukan pengukuran partial discharge yang terintegrasi dan berkesinambungan dengan menggunakan metode lain, misalnya dengan menggunakan pengujian kualitas gas SF6 sebagai pembanding. Hal ini dimaksudkan dimaksudkan untuk memperoleh memperoleh intepretasi yang lebih baik dari hasil pengukuran yang dilakukan. 2. Dalam melakukan pengukuran partial discharge, jika kita menemukan sumber sinyal hendaknya dilakukan dengan memonitor level sinyal pada continous mode dan memindahkan sensor sedikit demi sedikit sepanjang enclosure sampai tempat dengan sinyal tertinggi ditemukan.


REFERENSI Cigre SC 15, WG 15.03: “Diagnostic methods for GIS insulating systems”, CIGRE Session 1992, paper no 15/23-01.

E. Colombo, W. Koltunowicz, A. Pigini: “ Sensitivity of electrical and acoustic methods for GIS diagnostics with particular reference to On-Site testing”, Cigre symposium on diagnostic and maintenance techniques, paper no. 130. 13, Berlin 1993.

Cigre, WG 33/23-12, Insulation Co.ordination of GIS: Return of experience, on site tests and diagnostic techniques” Paper to be published in ELECTRA.

L.E. Lundgaard, M. Runde, and B. Skyberg, “ Acoustic diagnosis of gas insulated substations”, IEEE Trans. Power Delivery, vol.5, 1990, pp.1751-1758.

A.G. Sellars, O. Farish, and B.F. Hampton, “ Assessing the risk of failure due to particle contamination of GIS using the UHF technique”, IEEE Trans. Dielect. Electr. Insulation, vol.1, 1994, pp. 323-331.

LAMPIRAN •

Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Assesment GIS Bangil

1. Bay Pier 1

2. Bay Pier 2

3. Bay Bumi Cokro 1

4. Bay Bumi Cokro 2

5. Bay Gondang Wetan 1


7. Bay Buduran

8. Bay Waru

9. Bay Lawang

10. Bay Bulu Kandang

11. Bay Trafo 1

12. Bay Trafo 2

13. Bay Trafo 3

14. Bay Trafo 4

15. Bay Kopel

•

Hasil Pengukuran AIA Assesment GIS Bangil

1. Bay Pier 1

2. Bay Pier 2

3. Bay Bumi Cokro 1

4. Bay Bumi Cokro 2



7. Bay Buduran

8. Bay Waru

9. Bay Lawang

10. Bay Bulu Kandang

11. Bay Trafo 1

12. Bay Trafo 2

13. Bay Trafo 3

14. Bay Trafo 4

15. Kopel

Telaah Staf

Recommend Documents