ANALISIS KONDISI TRANSFORMATOR PELEBURAN EAF 9 BERDASARKAN PENGUJIAN DGA MINYAK TRANSFORMATOR DI PABRIK BAJA SLAB 2 PT

ANALISIS KONDISI TRANSFORMATOR PELEBURAN EAF 9 BERDASARKAN PENGUJIAN DGA MINYAK TRANSFORMATOR DI PABRIK BAJA SLAB 2 PT. KRAKATAU STEEL Arnaldo H Saragi1, Rudy Setiabudy2 1. 2.

Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia E-mail: [email protected]

ABSTRAK Transformator adalah salah satu peralatan listrik yang mempunyai peran yang sangat penting dalam suatu sistem tenaga listrik. Oleh karena itu memperhatikan dan memastikan transformator agar selalu dalam keadaan baik merupakan suatu keharusan yang harus dilakukan. Salah satu faktor yang berpengaruh terhadap kondisi dari transformator adalah minyak transformator. Pengujian minyak transformator merupakan tindakan yang sering kali dilakukan guna mengetahui dan menganalisis kondisi dari transformator serta jenis kegagalan yang terjadi pada transformator. Pengujian minyak transformator meliputi pengujian terhadap parameter kualitas minyak isolasi dan pengujian analisis gas terlarut (DGA). Pada skripsi ini akan dilakukan analisis terhadap kondisi dari transformator peleburan EAF 9 pada Pabrik Baja Slab 2 PT. Krakatau Steel berdasarkan hasil pengujian terhadap minyak transformator peleburan EAF 9. Berdasarkan hasil pengujian terhadap minyak transformator peleburan EAF 9 mulai tahun 2008 hingga 2013, didapatkan beberapa hasil analisis terkait kondisi dari transformator peleburan EAF 9. Yaitu berdasarkan pengujian terhadap beberapa parameter kualitas minyak isolasi disimpulkan bahwa kondisi dari minyak isolasi dari transformator peleburan EAF 9 masih tergolong dalam keadaan baik. Sedangkan berdasarkan interpretasi terhadap hasil pengujian DGA, disimpulkan bahwa indikasi kegagalan yang terjadi pada transformator peleburan EAF 9 berupa pemanasan pada kertas isolasi dan minyak transformator. Kata Kunci: Minyak Transformator, Transformator Peleburan, Pengujian Minyak Transformator, Pengujian DGA.

ANALYSIS OF FURNACE TRANSFORMER EAF 9 CONDITION BASED ON DGA TESTING OF INSULATING OIL IN SLAB STEEL PLANT 2 PT. KRAKATAU STEEL ABSTRACT Power transformer is one of the most important electric equipment and vital link in a power system. Because of that, pay attention and ensure that transformer is always in good condition is a necessity which must be performed. One of the things that can affect the power transformer condition is insulating oil of transformer. Insulating oil testing is routinely used to investigate and diagnose transformer condition and the types of faults which are occurred in the power transformer. There are two types of insulating oil testing which are often performed, those are oil contamination testing and DGA (dissolved gas analysis) testing. In this paper will be performed analysis about the condition of furnace transformer of Electrical Arc Furnace 9 in Slab Steel Plant 2 PT. Krakatau Steel according the results of insulating oil testing. According the results of insulating oil testing of furnace transformer in Electrical Arc Furnace 9 since 2008 until 2013, there are some analysis that recognized about the condition of furnace transformer. According the result of oil contamination testing, can be decided that the condition and quality of insulating oil of transformer is still classified in good condition. And according interpretation from the result of

Analisis kondisi..., Arnaldo Hasudungan Saragi, FT UI, 2014

DGA testing, can be decided that there are some faults that detected in the furnace transformer, those are overheating of cellulose and overheating of oil. Keywords: Insulating Oil, Furnace Transformer, Insulating Oil Testing, DGA Testing.

1. PENDAHULUAN Transformator merupakan salah satu peralatan listrik yang mempunyai peran yang sangat penting dan vital dalam suatu sistem tenaga listrik. Ketika ada suatu gangguan yang terjadi pada suatu transformator, maka dapat dipastikan kesinambungan dari sistem tenaga listrik mulai dari pembangkitan, transmisi, hingga distribusi akan terganggu. Hal yang sama juga berlaku untuk transformator yang digunakan untuk industri-industri, seperti pada Pabrik Baja Slab 2 PT. Krakatau Steel. Pada Pabrik Baja Slab 2 PT. Krakatau Steel terdapat transformator sering disebut dengan transformator peleburan (furnace transformer). Transformator ini berada di dapur busur listrik (Electric Arc Furnace) 9 yang berfungsi untuk menyuplai daya listrik ke dapur busur listrik, dimana dapur busur listrik ini merupakan tempat yang digunakan untuk meleburkan bahan baku pembuatan baja. Daya listrik ini digunakan untuk melebur bahan baku baja melalui ujungujung

dari

tiga

buah

elektroda

yang

dihubungkan pada keluaran sisi sekunder dari

transformator peleburan (furnace transformer). Mengingat transformator peleburan EAF 9 merupakan salah satu komponen yang sangat penting dalam alur produksi baja di Pabrik Baja Slab 2 PT. Krakatau Steel, maka perlu dipastikan bahwa kondisi dan keandalan kinerja dari transformator peleburan EAF 9 tetap dalam keadaan baik dan layak operasi. Salah satu faktor yang sangat berpengaruh terhadap kondisi dari transformator adalah kondisi isolasi dari transformator, atau yang sering juga disebut dengan minyak transformator. Kondisi minyak transformator ini sangat penting karena selain berfungsi sebagai isolasi, minyak transformator juga berfungsi sebagai media pendingin transformator. Dan untuk mengetahui kondisi dari minyak transformator, perlu dilakukan pengujian terhadap minyak transformator tersebut. Pengujian minyak transformator selain untuk mengetahui kondisi dari minyak transformator, juga sering kali dilakukan untuk mengetahui dan menganalisis kondisi dari transformator serta jenis kegagalan yang terjadi pada transformator. Pengujian yang sering dilakukan terhadap minyak transformator ada dua macam, yaitu meliputi pengujian terhadap parameter kualitas minyak isolasi seperti tegangan tembus, kandungan air, angka kenetralan, tegangan antar muka dan indeks kualitas minyak, sedangkan pengujian yang kedua adalah pengujian analisis gas terlarut (DGA). Dari hasil kedua macam


pengujian terhadap minyak transformator ini, maka nantinya akan diketahui bagaimana kondisi dan kemampuan isolasi dari minyak transformator tersebut, serta gejala-gejala kegagalan yang kemungkinan terjadi pada transformator. Sehingga nantinya akan dianalisis apakah minyak transformator masih layak pakai atau tidak, serta bagaimana tindakan perawatan dan pemeliharaan yang harus dilakukan terhadap minyak transformator serta transformator peleburan itu sendiri pada dapur busur listrik di Pabrik Baja Slab 2 pada PT. Krakatau Steel.

2. TINJAUAN TEORITIS 2.1 Pengertian Isolasi Transformator Isolasi pada transformator merupakan salah satu komponen terpenting dari transformator. Isolasi pada transformator berfungsi untuk memisahkan bagian-bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak yang tidak bertegangan, atau dapat juga antara bagian yang bertegangan dengan bagian bertegangan lainnya agar di antara bagian/ peralatan tersebut tidak terjadi lompatan listrik, kebocoran arus ataupun hubung singkat. Selain itu, isolasi pada transformator juga berguna sebagai pelindung mekanis dari kerusakan yang diakibatkan oleh korosif atau stressing. Bahan yang digunakan sebagai bahan isolator disebut juga bahan dielektrik, hal ini dikarenakan pada bahan dielektrik, jumlah elektron yang terikat oleh gaya tarik inti sangat kuat. Sehingga elektron-elektronnya sulit untuk bergerak, walaupun telah terkena dorongan dari luar sehingga peralatan-peralatan yang diisolasi tetap aman.

2.2 Jenis-Jenis Isolasi Transformator Secara umum isolasi pada transformator terbagi atas 3 jenis, yaitu: a. Isolasi Padat Isolasi padat merupakan bahan isolasi yang berbentuk padat. Isolasi padat mempunyai sifat dilektrik yang baik, mempunyai kemampuan mekanik dan dapat menjadi protektor terhadap lingkungan. b. Isolasi Gas Isolasi gas adalah bahan isolasi pada peralatan listrik, seperti pada transformator yang berbentuk gas. Beberapa contoh dari isolasi gas adalah berupa udara dan gas Sulphur Hexa Fluorida (SF6). Udara merupakan salah satu bahan isolasi gas yang sangat mudah untuk


didapatkan karena udara terdapat dimana-mana. Udara juga merupakan bahan isolasi gas yang cukup baik, hal ini dikarenakan udara mempunyai tegangan tembus yang cukup besar, yaitu sekitar 30 kV/ cm. Sedangkan gas Sulphur Hexa Fluorida (SF6) merupakan bahan isolasi gas yang memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan udara, yaitu seperti memiliki tegangan tembus 2,5 kali kemampuan udara, tidak terbakar, tidak larut pada air, tidak beracun, tidak berwarna, dan juga tidak berbau [5]. c. Isolasi Cair Bahan isolasi cair merupakan bahan isolasi pada peralatan listrik yang berbentuk cair, dan biasanya isolasi cair ini merupakan bahan pengisi pada peralatan yang diisolasi. Bahan isolasi cair sudah sejak lama digunakan pada berbagai peralatan listrik, seperti kabel, switchgear, dan termasuk transformator. Pada transformator, biasanya isolasi cair yang digunakan adalah isolasi cair minyak atau yang lebih kita kenal dengan minyak transformator. Isolasi cair memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan isolasi padat ataupun isolasi gas, yaitu seperti mempunyai tingkat kerapatan yang tinggi, dapat mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara sekaligus menyerap dan menghilangkan panas, serta memiliki kecenderungan untuk memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi pelepasan muatan (discharge) [5].

2.3 Minyak Transformator Secara umum, minyak transformator mempunyai dua fungsi utama pada transformator, yaitu:  Minyak sebagai Isolasi Pada peralatan listrik tegangan tinggi seperti transformator, terdapat daerah-daerah atau bagian-bagian yang memiliki beda tegangan dengan level tegangan yang cukup tinggi hingga ratusan kilovolt. Maka minyak transformator sebagai isolasi cair pada transformator akan berfungsi untuk memisahkan atau sebagai isolator pada bagian-bagian yang memiliki beda tegangan ini.  Minyak sebagai Media Pendingin Proses pemanasan akan selalu tetap berlangsung pada transformator selama transformator tersebut dioperasikan. Proses pemanasan ini terjadi akibat adanya rugi-rugi energi pada belitan dan inti besi. Dengan adanya minyak transformator sebagai cairan pengisi di dalam transformator, maka minyak transformator akan membantu proses pendinginan di dalam trafo


dengan cara menyalurkan sekaligus mereduksi panas yang terjadi di dalam transformator. Selain itu, hal ini juga didukung dengan kelebihan yang dimiliki oleh minyak transformator yaitu kemampuannya dalam mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi, sehingga proses pendinginannya dapat berjalan dengan lebih baik.

2.4 Parameter Kualitas Isolasi Minyak Transformator Dalam melihat dan mengetahui kualitas isolasi dari suatu minyak transformator, terdapat parameter-parameter yang harus diperhatikan. Berikut adalah parameter-parameter yang menjadi acuan dalam mengetahui kualitas dan kondisi dari isolasi minyak transformator. 

Tegangan Tembus (Breakdown Voltage)



Kandungan Air ( Water Content )



Angka Kenetralan (Neutralization Number)



Tegangan Antar Muka (Interfacial Tension/ IFT)



Indeks Kualitas Minyak Transformator (Oil Quality Index Number/ OQIN)



Kejernihan Penampilan (Appearance)



Viskositas Kinematik (Kinematic Viscosity)



Massa Jenis (Density)



Titik Nyala (Flash Point)



Titik Tuang (Pour Point)



Faktor Kebocoran Dielektrik (Dielectric Dissipation Factor)



Tahanan Jenis (Resistivity)



Korosi Belerang

2.5 Analisis Gas Terlarut (Dissolved Gas Analysis/ DGA) 2.5.1 Gas Terlarut dalam Minyak Transformator Minyak transformator tersusun atas senyawa-senyawa hidrokarbon dan non hidrokarbon. Dimana untuk senyawa hidrokarbon yang dimiliki oleh minyak transformator merupakan campuran kompleks dari molekul-molekul hidrokarbon baik dalam bentuk linear ataupun siklis yang mengandung kelompok molekul CH3, CH2 dan CH yang terikat. Pemecahan beberapa ikatan antara unsur C-H dan C-C sebagai hasil dari kegagalan termal ataupun kegagalan elektris akan menghasilkan fragmen-fragmen ion seperti H*, CH *, CH *, CH* atau C*, yang nantinya


akan berekombinasi dan menghasilkan molekul-molekul gas seperti hidrogen (H-H), metana (CH3-H), etana (CH3-CH3), etilen (CH2=CH2) ataupun asetilen (CH≡CH). Gas-gas ini dikenal dengan istilah fault gas atau gas terlarut. Biasanya gas-gas terlarut yang timbul dalam minyak transformator berasal dari adanya pemanasan pada material atau bahan isolasi dari transformator itu sendiri yaitu minyak transformator dan kertas isolasi, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 1. Sumber Bahan Pembentuk Gas-Gas Terlarut dalam Minyak Transformator

Gambar 1 menunjukkan bahwa pemanasan yang terjadi pada minyak transformator akan menghasilkan gas terlarut seperti hidrogen, metana, etana, etilen, dan asetilen. Sedangkan pemanasan yang terjadi pada kertas isolasi transformator akan mengakibatkan timbulnya gas karbon seperti karbon monoksida dan karbon dioksida.

Gambar 2. Pembentukan Skema Gas Terlarut vs Temperatur (Aproksimasi) [13]

Gambar 2 menunjukkan pembentukan gas terlarut yang dikaitkan dengan temperatur pembentukannya, dimana nilai temperatur pada gambar 2 tersebut bukan merupakan nilai yang


baku melainkan hanya pendekatan saja. Dari gambar 2 terlihat bahwa gas hidrogen dan metana mulai terbentuk pada temperatur sekitar 150°C. Kemudian pada temperatur sekitar 250°C, gas etana mulai terbentuk serta gas etilen mulai terbentuk pada temperatur sekitar 350°C. Sedangkan gas asetilen akan mulai timbul pada temperatur sekitar 700 0C, walaupun pada beberapa kasus kegagalan termal gas asetilen dapat timbul pada temperatur sekitar 500 0C namun itu hanya dalam jumlah yang kecil. Untuk gas karbon seperti gas karbon dioksida dan karbon monoksida berasal dari material isolasi kertas, yaitu dari ikatan molekul C-O, dimana ikatan C-O merupakan ikatan lemah sehingga akan menghasilkan kedua gas tersebut pada temperatur yang cukup rendah yaitu sekitar 100 0C. Dan karbonisasi sempurna dari isolasi kertas akan terjadi pada temperatur sekitar 300 0C. Oleh karena itu, gas CO2 biasanya terbentuk pada temperatur rendah, sedangkan gas CO mulai terbentuk pada temperatur sekitar 200 0C. 2.5.2 Pengertian DGA (Dissolved Gas Analysis) DGA adalah salah satu metode yang banyak dilakukan untuk mengetahui kondisi transformator serta isolasinya adalah dengan cara menganalisis jenis dan jumlah gas terlarut yang ada dalam minyak transformator. Pengujian DGA dilakukan untuk mengetahui dan menganalisis jenis gas terlarut yang timbul, jumlah gas terlarut, serta gejala kegagalan yang timbul di dalam transformator.

Gambar 3. Langkah-Langkah Pengujian DGA [6]

Kegunaan lain dari pengujian DGA ini adalah dapat mendeteksi dini akan adanya fenomena atau gejala kegagalan yang timbul pada suatu transformator, sehingga nantinya dapat dilakukan langkah pencegahan atau bahkan perbaikan sebelum terjadinya kerusakan atau kegagalan yang lebih parah pada transformator.

2.5.3 Metode Interpretasi Hasil Pengujian DGA


Salah satu hal yang sangat penting dalam pengujian DGA adalah interpretasi terhadap hasil pengujian DGA yang telah dilakukan. Hal ini dikarenakan dengan melakukan interpretasi terhadap hasil pengujian DGA, maka akan dapat dilakukan analisis terhadap kondisi dari transformator serta mendiagnosis jenis kegagalan yang mungkin akan atau sudah terjadi pada transformator. Ada beberapa metode yang digunakan untuk melakukan interpretasi dan analisis terhadap hasil pengujian DGA, yaitu antara lain: 1. Metode Total Dissolved Combustible Gas (TDCG) Metode TDCG merupakan metode interpretasi dan analisis terhadap data hasil pengujian DGA berdasarkan jumlah gas terlarut yang mudah terbakar pada sampel minyak transformator. Jumlah gas terlarut yang mudah terbakar (Total Dissolved Combustible Gas/ TDCG) dalam minyak transformator akan menunjukkan apakah transformator yang sedang diuji masih berada pada kondisi operasi normal, waspada, peringatan atau kondisi kritis. Berdasarkan standar IEEE C57-104.1991, metode TDCG menginterpretasikan hasil pengujian DGA ke dalam 4 kondisi, yaitu mulai dari kondisi 1 hingga kondisi 4. Pembagian ini didasarkan jumlah dari gas-gas terlarut yang mudah terbakar pada minyak transformator. Sebagai catatan, hanya gas karbon dioksida saja yang tidak termasuk dalam kategori TDCG atau gas terlarut yang mudah terbakar. Tabel 1. Konsentrasi Gas-Gas Terlarut Berdasarkan Metode TDCG [13]


Tabel 2. Diagnosis dan Penanganan Kondisi Transformator berdasarkan Kondisi Jumlah TDCG [8][13]

Tabel 1 dan tabel 2 di atas merupakan kondisi-kondisi pada transformator berdasarkan jumlah TDCG di dalam minyak transformator serta tindakan yang harus dilakukan untuk setiap kondisi yang ada. 2. Metode Gas Kunci (Key Gas) Metode Gas Kunci (Key Gas) adalah metode yang digunakan untuk menginterpretasikan hasil pengujian DGA dimana jenis gas terlarut yang konsentrasinya dominan atau disebut juga gas kunci pada hasil pengujian DGA digunakan untuk mendiagnosis kondisi dan jenis kegagalan yang terjadi pada transformator. Interpretasi dengan menggunakan metode Gas Kunci dilakukan dengan menggunakan standar IEEE C57-104.1991. Tabel 3. Metode Gas Kunci dan Diagnosis Kegagalan [12]


Gambar 4. Representasi Diagnosis Metode Gas Kunci dalam Diagram Batang [15]

Tabel 3 dan gambar 4 menjelaskan tentang diagnosis kegagalan yang terjadi pada transformator berdasarkan metode Gas Kunci. Berdasarkan metode Gas Kunci, terdapat empat jenis kegagalan pada transformator yang dapat didiagnosis dengan menggunakan metode Gas Kunci. Yaitu berupa busur api (arcing), korona (corona), pemanasan minyak (overheating of oil), dan pemanasan isolasi kertas (overheating of cellulose). 3. Metode Segitiga Duval (Duval’s Triangle) Metode segitiga duval dikembangkan oleh Michel Duval pada tahun 1974. Metode tersebut hanya memperhatikan konsentrasi dari tiga gas hidrokarbon saja yaitu gas metana (CH4), asetilen (C2H2), dan etilen (C2H4). Ketiga gas tersebut mengindikasikan pertambahan level energi yang dibutuhkan untuk pembentukan gas selama transformator bekerja.


Gambar 5. Segitiga Duval [15]

Tabel 4. Zona-Zona pada Metode Segitiga Duval [15]

Metode segitiga duval mempunyai 6 zona yang mengindikasikan kegagalan yaitu PD, D1, D2, T1, T2, dan T3 dan zona intermediate yang mengindikasikan campuran kegagalan elektris dan termal sekaligus.

3. DATA TRANSFORMATOR PELEBURAN EAF 9 PABRIK BAJA SLAB 2 PT. KRAKATAU STEEL 3.1 Spesifikasi Transformator Peleburan EAF (Electrical Arc Furnace) 9 

Jenis Trafo

: 3 phasa AC



Tipe Instalasi

: Indoor



Daya Maksimum

: 93,5 MVA



Duty Cycle

: Operasi Kontinyu



Tegangan Primer

: 30 KV



Frekuensi

: 50 Hz




Standard

: IEC 60076



Bentuk lilitan

: Inti (Core)



Sistem Pendingin

: OFWF



Posisi Tap Changer

: 12 Posisi



Temperature Rise on Max

: 35 ºC



Inlet Water Temperatur Max. : 35 ºC



Winding By Resistance

: 50 ºC Oil



Pembuat

: TAMINI – ITALY



Tahun Operasi

: November 1993

4. ANALISIS DATA PENGUJIAN 4.1 Analisis Data Pengujian Parameter Kualitas Isolasi Minyak Transformator Berikut adalah hasil dan analisis terhadap pengujian yang dilakukan terhadap beberapa parameter kualitas isolasi minyak transformator pada transformator peleburan EAF 9 Pabrik Baja Slab PT. Krakatau Steel. 1. Tegangan Tembus (Breakdown Voltage)

Gambar 6. Grafik Hasil Pengujian Tegangan Tembus

Berdasarkan standar IEC 156, tegangan tembus yang dimiliki oleh minyak transformator peleburan EAF 9 masih tergolong dalam keadaan baik dan layak pakai karena dalam 9 kali pengujian yang dilakukan tidak pernah bernilai kurang dari 30 kV. Hal ini juga didukung dimana pada pengujian tegangan tembus yang terakhir, didapatkan tegangan tembusnya bernilai 65,68


kV, sehingga bisa disimpulkan bahwa kualitas isolasi dari minyak transformator peleburan EAF 9 masih dalam keadaan baik. 2. Kandungan Air (Water Content)

Gambar 7. Grafik Hasil Pengujian Kandungan Air

Mengacu pada standar IEC 60814 tentang kandungan air dalam minyak transformator mengatakan bahwa batas maksimal kandungan air yang diperbolehkan dalam minyak transformator adalah sebanyak 40 ppm, maka kondisi kandungan air yang terdapat dalam minyak transformator peleburan EAF 9 masih dalam keadaan baik. Hal ini juga bersesuaian dengan nilai tegangan tembus minyak yang juga masih bagus. Namun untuk menjaga konsentrasi kandungan air tetap dalam keadaan rendah, perlu untuk selalu melakukan pemurnian secara berkala dan kondisi silica gel nya agar selalu diperhatikan. 3. Angka Kenetralan (Neutralization Number)

Gambar 8. Grafik Hasil Pengujian Angka Kenetralan

Secara keseluruhan nilai angka kenetralan dari minyak transformator peleburan EAF 9 dalam keadaan normal. Karena mengacu pada standar IEC 60814 yang menetapkan bahwa batas angka kenetralan minyak yang dapat ditolerir adalah kurang dari 0, 5 mgKOH/g, sedangkan nilai angka


kenetralan dari 9 kali pengujian yang dilakukan tidak pernah melebihi batas tersebut. Sehingga tingkat kenetralan dari minyak transformator peleburan EAF 9 masih dalam keadaan normal dan layak pakai. 4. Tegangan Antar Muka (Interfacial Tension/ IFT)

Gambar 9. Grafik Hasil Pengujian Tegangan Antar Muka

Standar yang digunakan untuk menentukan nilai tegangan antar muka suatu minyak transformator dalam keadaan normal adalah ISO 6295, dimana standar ISO 6295 ini menetapkan bahwa batas nilai tegangan antar muka yang dapat ditolerir adalah lebih besar dari 15 mN/m. Jika melihat hasil pengujian tegangan tegangan antar muka dari minyak transformator peleburan EAF 9, maka dapat dikatakan nilai tegangan antar mukanya dalam keadaan baik karena memiliki nilai di atas 15 mN/m, bahkan pada pengujian terakhir nilai tegangan antar muka yang dilakukan nilainya mencapai 30,4 mN/m. 5. Indeks Kualitas Minyak (Oli Quality Index Number/ OQIN)

Gambar 10. Grafik Indeks Kualitas Minyak Transformator

Tabel 11. Klasifikasi Kondisi Kualitas Minyak Transformator


Menurut klasifikasi pada tabel 11, kondisi dari minyak transformator peleburan EAF 9 termasuk dalam kategori baik atau layak pakai (Good Oils), kecuali untuk kondisi minyak pada pengujian yang pertama karena pada periode tersebut kondisi minyak berada pada kondisi buruk (Bad Oils). Namun seiring langkah penetralan (safonifikasi) yang dilakukan, kondisi minyak kembali ke kondisi yang baik dan layak pakai. Hal ini terlihat dari indeks kualitas minyak pada pengujian yang terakhir berada pada kondisi Good Oils.

4.2 Analisis Data Pengujian Gas Terlarut (Dissolved Gas Analysis/ DGA) Analisis data pengujian DGA dilakukan dengan menggunakan tiga metode interpretasi, yaitu antara lain: 1. Metode Total Dissolved Combustible Gas (TDCG) Tabel 12. Interpretasi Hasil Pengujian DGA Minyak Transformator Peleburan EAF 9 dengan Metode TDCG


Gambar 11. Grafik TDCG Transformator Peleburan EAF 9

Berdasarkan interpretasi dengan menggunakan metode TDCG, secara keseluruhan terlihat bahwa kondisi dari transformator peleburan EAF 9 berada pada kondisi 1 dan 2 yang artinya kondisi normal dan waspada. Seperti terlihat pada pengujian yang terakhir, terlihat bahwa kondisi pada transforamator peleburan EAF 9 berada pada kondisi 2 atau waspada. Ini artinya pada transformator sudah mulai timbul gejala-gejala kegagalan, sehingga perlu diberikan perhatian yang lebih terhadap kondisi minyak transformator sehingga sehingga kandungan gas terlarut dapat dikontrol. Hal ini juga sesuai jika melihat konsentrasi dari setiap individual gas dimana kandungan gas etilen hampir selalu pada kondisi 3 dan 4. Gas etilen dalam minyak transformator dapat timbul dikarenakan adanya pemanasan dalam minyak transformator dengan suhu yang sangat tinggi. Pemanasan ini dapat berasal akibat adanya arcing dan pemanasan pada diverter switch dan juga pada konektor di bush bar dari transformator. Terutama untuk kondisi diverter switch dari transformator peleburan EAF 9 memang rentan terjadi arcing dan pemanasan yang berlebih. Hal ini dikarenakan fungsinya untuk menaikturunkan tap-tap tegangan pada transformator, sehingga hampir setiap saat beroperasi. Oleh karena itu, disarankan agar selain memperhatikan dan melakukan pengambilan sampel minyak transformator secara berkala, juga disarankan agar selalu memperhatikan kondisi dari konektor di bush bar dan diverter switch serta minyak diverter switch -nya. Sehingga kondisi dari transformator selalu terpantau dan juga mencegah terjadinya kerusakan pada transformator.

2. Metode Gas Kunci (Key Gas)


Gambar 12. Grafik Interpretasi Hasil Pengujian DGA dengan Metode Gas Kunci

Berdasarkan interpretasi dan analisis yang dilakukan dengan metode gas kunci, terdapat dua gejala kegagalan yang dideteksi yang terjadi pada transformator peleburan EAF 9 terutama pada isolasinya, yaitu pemanasan pada isolasi kertas(overheating of cellulose) dan pemanasan pada minyak transformator (overheating of oil). Hal ini dikarenakan dari 9 kali pengujian DGA yang dilakukan, gas terlarut yang paling dominan adalah gas karbon monoksida dan gas etilen. Berdasarkan metode gas kunci, indikator tersebut menandakan bahwa pada transformator telah terjadi kegagalan termal, yaitu berupa pemanasan pada minyak transformator dan kertas isolasi. Pemanasan yang terjadi pada minyak dan kertas isolasi ini dapat disebabkan oleh beberapa hal, seperti adanya pemanasan pada inti dan kumparan transformator, umur dari transformator dan isolasinya yang semakin tua, pola operasi yang diterapkan pada transformator peleburan EAF 9, serta suhu lingkungan transformator peleburan EAF 9 yang tinggi mengingat dapur busur listrik merupakan tempat meleburkan bahan-bahan pembuat baja. Beberapa hal yang mungkin bisa dilakukan untuk mengatasi kegagalan termal ini adalah dengan lebih memperhatikan dan meningkatkan kualitas sistem pendinginan dari transformator serta isolasi nya sehingga kegagalan termal pada isolasi transformator dapat diminimalisir. Serta dapat juga dilakukan dengan memperhatikan pola operasi atau pembebanan pada transformator agar jangan sampai melebihi batas kemampuan operasi dari transformator dan juga disesuaikan dengan umur dari transformator tersebut sehingga tidak timbul pemanasan yang berlebihan pada transformator. 3. Metode Segitiga Duval (Duval’s Triangle)


Gambar 13. Interpretasi Hasil Pengujian DGA dengan Metode Segitiga Duval

Berdasarkan interpretasi pada data hasil pengujian DGA pada transformator peleburan EAF 9 dengan menggunakan segitiga duval, didapatkan bahwa jenis kegagalan yang terjadi pada transformator peleburan EAF 9 adalah jenis kegagalan T3. Kegagalan T3 adalah kegagalan termal yang terjadi pada transformator dimana suhu kegagalan termalnya adalah lebih besar dari 700 0C. Kegagalan termal dengan T > 700 0C memiliki ciri-ciri berupa munculnya formasi partikel karbon pada minyak transformator secara meluas, pewarnaan pada metal (200 0C) ataupun penggabungan metal (> 1000 0C). Kegagalan termal dengan temperatur lebih besar dari 700 0C ini dapat terjadi akibat pemanasan lebih pada inti besi yang diakibatkan oleh hubung singkat pada laminasi inti besi, pemanasan akibat arus eddy, hubungan yang jelek pada kumparan/ belitan, arus lebih yang berputar pada inti besi, atau juga karena pola pembebanan yang berlebih sehingga terjadi pemanasan pada transformator. Serta juga bisa karena suhu lingkungan yang sangat panas sehingga mempengaruhi suhu di dalam transformator. Kegagalan ini biasanya akan diikuti oleh pelelehan atau karbonisasi pada isolasi kertas dengan tingkat yang cukup tinggi akibat pemanasan terjadi pada konduktor yang dibungkus oleh isolator kertas sehingga akan menimbulkan konsentrasi gas CO dan CO2 pada minyak transformator dalam jumlah yang cukup besar. Dan hal ini ditunjukkan pada hasil pengujian DGA yang telah didapatkan dimana konsentrasi dari gas CO dan CO2 yang terdapat dalam minyak transformator memiliki konsentrasi yang tinggi.


Oleh karena itu berdasarkan hasil interpretasi dan diagnosis kegagalan dari ketiga metode yang digunakan maka disarankan agar selalu memperhatikan kondisi dari transformator peleburan EAF 9 seperti pada isolasi minyak dan kertasnya, kondisi belitan dari transformator, kondisi dari inti besi, serta juga sistem pendinginan dari transformator. Hal lain yang juga perlu diperhatikan adalah pola pembebanan terhadap transformator agar disesuaikan dengan umur transformator yang sudah tua. Serta hal yang tidak kalah penting adalah agar pengambilan dan pengujian sample minyak transformator agar dilakukan secara berkala sehingga kondisi dari transformator peleburan EAF 9 terpantau dengan baik.

5. KESIMPULAN

1. Berdasarkan pengujian yang dilakukan terhadap beberapa parameter kualitas isolasi transformator, kondisi isolasi minyak dari transformator peleburan EAF 9 masih tergolong baik. Karena dalam pengujian terakhir yang dilakukan terhadap beberapa parameter kualitas isolasi minyak, nilai dari setiap parameter masih dalam batas standar IEC yang diijinkan. 2. Jenis kegagalan yang terjadi pada transformator peleburan EAF 9 berdasarkan interpretasi terhadap hasil pengujian DGA adalah pemanasan berlebih yaitu pemanasan pada kertas isolasi (overheating of cellulose) dan minyak transformator (overheating of oil). 3. Pemanasan yang terjadi pada transformator peleburan EAF 9 kemungkinan disebabkan oleh beberapa faktor seperti pola operasi yang ekstrim terkait fungsinya sebagai transformator peleburan baja, umur dari transformator peleburan EAF 9 yang sudah tua, serta temperatur lingkungan di dapur busur listrik (EAF) 9 yang selalu tinggi karena merupakan tempat peleburan baja.

DAFTAR REFERENSI [1] http://ilmulistrik.com/bagian-bagian-trafo-tenaga.html [akses: 04 Maret 2014] [2] Panduan Pemeliharaan Trafo Tenaga. PT PLN (Persero) P3B.13 Juni 2013. [3] Kumar, A.R dkk. Characteristics of paper oil insulation by PDC/FDS method. IEEE. 2011.


[4] Prihatnolo, Sasmito Teguh dkk. Pengukuran Tegangan Tembus Dielektrik Udara pada Berbagai Sela dan Bentuk Elektroda dengan Variasi Temperatur Sekitar. Semarang. Universitas Diponegoro. 2011. [5] Setiabudy, Rudy. Material Teknik Listrik. Depok. UI Press. 2006. [6] Setiawan, Galih Ilham. Analisis Kondisi Minyak Transformator Berdasarkan Uji Parameter Utama. Depok. Universitas Indonesia. 2013 [7] Sinuhaji, Yustinus Pranata. Analisis Keadaan Minyak Isolasi Transformator Daya 150 kV Menggunakan Metode Dissolved Gas Analysis (DGA) dan Fuzzy Logic pada Gardu Induk Wilayah Sidoarjo. Jember. Universitas Jember. 2012. [8] Rajagukguk, Bastian March. Penilaian Kondisi isolasi Trafo dengan Metode Pembobotan Analytic Hierarchy Process (Studi Kasus IBT-1 & IBT-2 GITET Kembangan). Bandung. ITB. 2009 [9] http://panellistrikindo.blogspot.com/2010/05/pengujian-karakteristik-minyak-isolasi.html [akses: 02 Mei 2014] [10] http://www.elektroindonesia.com/elektro/ener13a.html [akses: 02 Mei 2014] [11] Sitompul, Andigan D. Studi Pengaruh Temperatur Ambien Terhadap Karakteristik Temperatur Hot Spot pada Transformator Daya. Depok. Universitas Indonesia. 2011 [12] Hardityo, Rahmat. Deteksi dan Analisis Indikasi Kegagalan Transformator dengan Metode Analisis Gas Terlarut. Depok. Universitas Indonesia. 2007/2008. [13] Transformer Maintenance: Facilities Instructions, Standards and Tecniques. Colorado. United States Department of the Interior Bureau of Reclamation. 2000. [14] http://limaputracaruban.blogspot.com/2012/10/tata-cara-pengambilan-minyak-trafo.html [akses: 04 Mei 2014] [15] Fonseka, H. A dan Hettiwate, S. N. Analysis and Interpretation of Dissolved Gases in Transformer Oil. IEEE International Conference. 2012 [16] Technical Data Sheet: Shell Diala Oil B. Shell Lubricants. November 2008 [17] SE-032. PT.PLN (PERSERO). 2009 [18] http://www.nttworldwide.com/tech2101.htm [akses: 22 Juni 2014]


ANALISIS KONDISI TRANSFORMATOR PELEBURAN EAF 9 BERDASARKAN PENGUJIAN DGA MINYAK TRANSFORMATOR DI PABRIK BAJA SLAB 2 PT

Recommend Documents