Kata Kunci: GIS; SF 6 ; kemurnian; titik embun dan kadar uap air; kompartemen; bay; terminasi; peluahan sebagian

EVALUASI KINERJA GIS BERDASARKAN HASIL PENGUKURAN KUALITAS GAS SF6 PADA GIS MARUNDA DAN GIS PEGANGSAAN Idwan Kelvin, Amien Rahardjo Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Abstrak - Pada sistem tenaga listrik kualitas dari suatu bahan isolasi merupakan hal yang sangat penting demi menjaga kinerja dari peralatan listrik. GIS merupakan salah satu peralatan listrik yang menggunakan gas SF6 sebagai media isolasi. Kualitas dari gas SF6 dapat mengalami penurunan yang disebabkan oleh berbagai faktor. Maka dibutuhkan analisis dan pengetahuan terhadap indikator – indikator kualitas gas SF6, yang dapat dilihat pada nilai kemurnian, titik embun dan kadar uap air. Pada GIS Pegangsaan memiliki indikator kualitas yang buruk pada bagian kompartemen, dengan nilai kemurnian di kompartemen PMS 1, PMS 2, terminasi; dengan nilai kadar uap air di kompartemen terminasi. Pada bagian bay, dengan nilai kemurnian di bay trafo 1 (PMS 1, PMS 2, terminasi), bay trafo 2 (PMS 1, PMS 2, terminasi), dan bay trafo 3 (PMS 1, PMS 2, terminasi); dengan nilai kadar uap air di bay trafo 1 (terminasi) dan bay trafo 3 (PMT, PMS 1, PMS 2, terminasi); dengan nilai titik embun di bay trafo 3 (PMT, PMS 1, PMS 2). Pada GIS Marunda memiliki indikator kualitas yang buruk pada bagian kompartemen, dengan nilai kadar uap air di kompartemen terminasi. Pada bagian bay, dengan nilai kadar uap air di bay trafo 1 (terminasi). Oleh karena itu, perlu dilakukan penggantian absorbent dan reklamasi pada bay trafo 1 dan 3 di GIS Pegangsaan, serta pada bay trafo 1 di GIS Marunda. Selain itu, perlu dilakukan pengukuran peluahan sebagian dan reklamasi pada bay trafo 2 dan 3 di GIS Pegangsaan. Serta penggantian absorbent dan reklamasi pada setiap kompartemen yang memiliki kemurnian dan kadar uap air yang buruk. Kata Kunci: GIS; SF6; kemurnian; titik embun dan kadar uap air; kompartemen; bay; terminasi; peluahan sebagian. Abstract - In the electric power system, insulating material quality is very important in order to keep the performance of electrical equipment. GIS is one of the electrical equipment using SF6 gas as insulating medium. Quality of SF6 gas can be decreased due to various factors. Then its required analysis and knowledge of the indicators of SF6 gas quality, which can be seen in the value of purity, dew point and moisture content. On GIS Pegangsaan have a poor quality in the compartment, with the value of purity at compartment DS 1, DS 2, termination; with the value of moisture content at termination compartment. In the bay, with a purity at bay transformer 1 (DS 1, DS 2, termination), bay transformer 2 (DS 1, DS 2, termination), and bay transformer 3 (DS 1, DS 2, termination); with the value of moisture content at bay transformer 1 (termination) and bay transformer 3 (CB, DS 1, DS 2, termination); with the value of dew point at bay transformers 3 (CB, DS 1 DS 2). On GIS Marunda have a poor quality in the compartment, with the value of moisture content at termination compartment. In the bay, with the value of moisture content at bay transformer 1 (termination). Therefore, its necessary to replacement the absorbent and reclaimed SF6 gas at the bay transformer 1 and 3 in GIS Pegangsaan, and bay transformer 1 in GIS Marunda. In addition, it is necessary to measure the partial discharge and reclaimed SF6 gas at bay transformers 2 and 3 in GIS Pegangsaan. And replacement absorbent and reclaimed SF6 gas on every compartment which has a poor quality in purity and moisture content. Keyword: GIS; SF6; purity; dew point and moisture content; compartment; bay; termination; partial discharge

Evaluasi Kinerja ..., Idwan Kelvin, FT UI, 2013

I. PENDAHULUAN Pada sistem tenaga listrik, kualitas dari suatu bahan isolasi merupakan hal yang sangat penting dan harus diperhatikan demi menjaga kinerja dari peralatan listrik. GIS merupakan salah satu peralatan listrik yang menggunakan gas SF6 sebagai media isolasinya. Kinerja GIS sendiri, tentu terkait dengan kualitas dari Gas SF6. Gas SF6 merupakan salah satu isolasi yang digunakan pada sistem tenaga listrik karena memiliki sifat mampu memadamkan busur api, penghantar panas yang baik, stabil dan tidak mudah bereaksi. Guna mengetahui kualitas gas SF6 pada GIS, maka dalam pemeliharannya dilakukan pengukuran kualitas gas SF6. Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui kondisi kualitas gas SF6 tersebut berada dalam batas normal atau tidak. Pada prakteknya, setiap GIS dapat mengalami penurunan kualitas Gas SF6, yang disebabkan oleh berbagai faktor. Oleh karena itu, diperlukan pengetahuan dan analisa mengenai penurunan kualitas gas SF6 yang terjadi pada GIS demi menjaga kinerja dari gas SF6 sebagai bahan isolasi maupun pemadam busur api. II. TEORI GIS adalah sistem penghubung dan pemutus jaringan listrik yang dikemas dengan menggunakan gas SF6 bertekanan sebagai material isolasi dan pemadam busur api. Secara umum, GIS terdiri dari beberapa bagian yang disebut bay, dan setiap bay terdiri dari beberapa kompartemen.

Gambar 1 GIS Pegangsaan

Sulfur heksafluorida (SF6) merupakan sebuah bahan isolasi berwujud gas yang terbentuk antara sulfur dan fluor dengan reaksi eksotermis. Secara umum SF6 murni adalah senyawa yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, tidak beracun serta memiliki kerapatan lima kali lipat dari udara[1]. Pada penggunaan gas SF6 sebagai media pemadam busur api pada GIS, dapat dilihat kualitas gas SF6 tersebut, berdasarkan nilai dari kemurnian, titik embun, dan kadar uap air. [1] Tim Penyusun Petunjuk Batasan Operasi Dan Pemeliharaan Peralatan Penyaluran Tenaga Listrik.2010.GIS Compartment.Jakarta:PT. PLN (Persero)..


Kemurnian Kemurnian gas SF6 merupakan banyaknya senyawa SF6 didalam suatu kompartemen. Kemurnian dinyatakan dalam persentase jumlah gas SF6 murni dalam suatu kompartemen GIS. Semakin tinggi nilai persentase gas SF6 maka semakin sedikit zat lain dalam gas SF6 tersebut. Batas nilai kemurnian untuk gas SF6 yang sudah beroperasi atau yang sedang digunakan minimal sebesar 97% (IEC Standard 60480)[2]. Titik Embun Titik embun gas SF6 merupakan nilai dimana senyawa air berubah wujud dari gas menjadi cair pada gas SF6. Hal ini berhubungan dengan tingkat kelembaban gas SF6, yaitu berapa banyak partikel air yang terkandung dalam isolasi gas SF6. Batas titik embun gas SF6 didalam kompartemen GIS pada standar pabrik Alstom, maksimal sebesar -10oC. Kadar uap air Kadar uap air gas SF6 merupakan banyaknya uap air yang terdapat di kompartemen. Standar kadar uap air mengacu pada standar pabrikan. Standar yang digunakan GIS pada skripsi ini, menggunakan standar Alstom. yaitu, kandungan uap air maksimum pada PMT untuk semua level tegangan, sebesar 350 ppmv. Dan peralatan selain PMT, sebesar 530 ppmv III.

METODE Metodologi penelitian menggambarkan urutan penelitian dari awal hingga akhir

penelitian, yang dapat dilihat pada gambar diagram alur berikut.: Start Iden@ﬁkasi Masalah

Studi Pustaka : a. Teori Sistem Tenaga Listrik

Pra Peneli@an

b. Teori GIS (Gas Insulated Switchgear) c. Teori Isolasi Gas SF6

Studi Lapangan : a. Pengambilan data kualitas gas SF6

b. Pengambilan data variabel bebas (tekanan dan suhu gas SF6)

Perhitungan Relasi Antar Variabel Analisis Korelasi dan Koeﬁsien Determinasi

Analisis Data a. Analisis relasi antar variabel b. Analisis penyebab penurunan kualiras gas SF6

Gambar 2 Alur Metodologi penelitian

[2] Fajar F.U., Nur.2010.Analisa Pengukuran Partial Discharge dan Partikel Gerak Berdasarkan Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Assesment GIS Bangil. Sidoarjo : PT. PLN (Persero) P3B JB Telaahan Staf.


Pada tahapan perhitungan relasi, menggunakan analisis korelasi untuk mengetahui hubungan antar variabel yang dilihat dari nilai koefisien deteminasinya. Koefisien determinasi merupakan besarnya kekuatan hubungan antar dua variabel yang dinyatakan dalam persentase, dengan nilai nol hingga satu. Semakin dekat dengan nilai satu maka semakin dekat hubungan antara dua variabel tersebut[3]. Besarnya koefisien determinasi (r2) dapat dilihat pada persamaan berikut : ! ! =

!! ! !!

(1)

!!

!! = Σ ( !! − ȳ )!

(2)

Keterangan : r2

= Koefisien determinasi

St

= Total jumlah error kuadrat antara data dan rata – rata data

Sr

= Total jumlah error kuadrat antara data dan data hasil permodelan

yi

= Nilai y ke-i

ȳ

= Nilai rata – rata y Besarnya nilai Sr merupakan nilai dari jumlah error kuadrat yang dibentuk pada suatu

persamaan garis, dimana persamaan Sr yang dibentuk bergantung terhadap orde persamaan garis yang dibentuk. Prinsip perhitungan nilai Sr pada persamaan garis orde 1, dapat diketahui sebagai berikut : ! = !! + !! ! + !

(3)

Berdasarkan persamaan garis orde 1 seperti yang ditunjukkan persamaan 3, dimana nilai !0 dan !1 adalah koefisien, dan e merupakan error atau perbedaan antara hasil model persamaan dengan nilai sesungguhnya, maka dapat diperoleh besarnya nilai Sr sebagai berikut : ! = ! − !! − !! !

(4)

Kemudian nilai dari e dijumlahkan dari i=1 hingga i=n, maka didapat persamaan sebagai berikut. ! !!! !!

=

! !!! (!!

− !! − !! !! )

(5)

Selanjutnya nilai penjumlahan e, dinyatakan dalam Sr, sesuai persamaan berikut. [3] Harinaldi.2005.PRINSIP-PRINSIP STATISTIK UNTUK TEKNIK DAN SAINS.Jakarta : Penerbit Erlangga


! ! !!! !!

!! =

=

! !!!(!!

− !! − !! !! )! (6)

Pada penelitian ini menggunakan persamaan Sr dari orde 1 hingga orde 6. Variabel dinyatakan memiliki hubungan, jika memiliki nilai koefisien determinasi minimal 0,5 atau 50%, minimal dimiliki tiga orde teratas yaitu orde 4, orde 5, dan orde 6. Berdasarkan hasil pengolahan data, maka dapat diperoleh hubungan (hubungan berbanding lurus atau berbanding terbalik) antara variabel kualitas gas SF6, serta dengan variabel bebas yang lain (tekanan dan suhu), sesuai tabel berikut.

TABEL 1 HUBUNGAN VARIABEL KEMURNIAN DENGAN VARIABEL YANG LAIN Kompartemen PMT PMS 1 PMS 2 Terminasi

Kadar uap air X X X -

PGSN MRND PGSN MRND PGSN MRND PGSN MRND

Variabel lain Titik embun X X O X X -

Tek X O X O -

Suhu O O -

TABEL 2 HUBUNGAN VARIABEL KADAR UAP AIR DENGAN VARIABEL YANG LAIN Kompartemen PMT PMS 1 PMS 2 Terminasi


Variabel lain Titik embun Tek O O X O O O X O O O O

Suhu O X X X X -

TABEL 3 HUBUNGAN VARIABEL TITIK EMBUN DENGAN VARIABEL YANG LAIN Kompartemen PMT PMS 1 PMS 2 Terminasi


Variabel lain Tek Suhu O X X X X X X X O -


Keterangan : PGSN : GIS Pegangsaan MRND : GIS Marunda O : hubungan berbanding lurus X : hubungan berbanding terbalik – : tidak memiliki hubungan IV.

HASIL DAN ANALISIS

Pada bagian ini, akan dilihat relasi atau hubungan antara variabel hasil pengukuran, serta hubungan dengan variabel bebas (tekanan SF6 dan suhu SF6). Berdasarkan tabel 1, terlihat bahwa kemurnian tidak berhubungan dengan kadar uap air, titik embun, tekanan dan suhu. Hal ini disebabkan kemurnian merupakan persentase dari jumlah SF6 yang ada di dalam suatu kompartemen, dan akan berkurang presentasenya jika ikatannya pecah dan membentuk senyawa dekomposisi oleh peluahan sebagian atau busur api akibat kerja dari PMT atau PMS. Pada tabel 2, terlihat bahwa kadar uap air berbanding lurus dengan nilai titik embun. Hal ini dikarenakan kadar uap air merupakan banyaknya uap air yang berasal dari perubahan air dalam wujud cair menjadi gas, dan berhubungan dengan nilai titik embunnya. Semakin tinggi nilai titik embun air pada gas SF6, maka air tersebut semakin sulit untuk berubah wujud menjadi cair, dan menyebabkan air tersebut berada dalam wujud gas, yang membuat kadar uap air semakin tinggi. Kemudian, pada tabel 3, terlihat bahwa nilai titik embun tidak berhubungan dengan nilai dari tekanan dan suhu. Hal ini dikarenakan, nilai titik embun akan berubah jika terjadi perubahan tekanan. Pada GIS, suatu kompartemen terisolasi dari pengaruh lingkunan dan berada pada tekanan yang tetap. Pada analisis kualitas gas SF6, akan diamati pada kompartemen PMT, PMS 1, PMS 2, terminasi, bay trafo 1, bay trafo 2, dan bay trafo 3. Berdasarkan hasil pengukuran kualitas gas SF6 pada GIS Pegangsaan dan GIS Marunda, maka terlihat bahwa pada : 1. GIS Pegangsaan a. Kompartemen PMT Pada bay trafo 3, memiliki nilai kadar uap air dan titik embun yang terburuk, namun memiliki nilai kemurnian yang baik. Hal ini menunjukkan bahwa absorbent tidak berfungsi dengan baik. b. Kompartemen PMS 1


Pada bay trafo 3, memiliki nilai kemurnian, kadar uap air dan titik embun yang terburuk. Hal ini menunjukkan bahwa absorbent tidak berfungsi dengan baik. Selain itu, hanya 3 bay (bay wahana garuda lestari, bay pangeran karang, bay pulogadung) yang memiliki kemurnian yang baik rata – rata sebesar 97,267%, dan selebihnya memiliki nilai kemurnian yang buruk, rata – rata sebesar 96,608% hal ini menunjukkan kemungkinan adanya produk dekomposisi dalam jumlah yang besar akibat busur api oleh kerja kontak PMT atau PMS, serta kemungkinan adanya peluahan sebagian. c. Kompartemen PMS 2 Pada bay trafo 3, memiliki nilai kemurnian, kadar uap air dan titik embun yang terburuk. Serta seluruh bay memiliki nilai kemurnian yang buruk, rata – rata sebesar 96,260% hal ini menunjukkan kemungkinan adanya produk dekomposisi dalam jumlah yang besar akibat busur api oleh kerja kontak PMT atau PMS, serta kemungkinan adanya peluahan sebagian. Kondisi ini, juga menunjukkan bahwa absorbent tidak berfungsi baik. d. Kompartemen terminasi Pada bay trafo 3, memiliki nilai kemurnian, kadar uap air dan titik embun yang terburuk. Serta 7 bay (bay trafo 1, bay trafo 2, bay trafo 3, bay plumpang, bay kelapa gading, bay pulogadung, dan bay penggilingan) memiliki nilai kemurnian yang buruk, rata – rata sebesar 96,314% dan hanya 3 bay (bay tosan prima 1, bay tosan prima 2, dan bay wahana garuda lestari) yang memiliki nilai rata – rata kadar uap air yang baik sebesar 19,444 ppmv, dan selebihnya memiliki nilai kadar uap air yang buruk, rata – rata sebesar 1.263 ppmv. Hal ini menunjukkan kemungkinan adanya produk dekomposisi dalam jumlah yang besar akibat busur api oleh kerja kontak PMT atau PMS, serta kemungkinan adanya peluahan sebagian. Kondisi ini, juga menunjukkan bahwa absorbent tidak berfungsi baik. 2. GIS Marunda a. Kompartemen PMT Seluruh bay memiliki nilai kemurnian, kadar uap air dan titik embun yang baik. Hal ini menunjukkan bahwa kompartemen PMT berfungsi dengan baik. b. Kompartemen PMS 1


Pada bay bekasi 1 dan bay kopel 150 kV memiliki nilai kemurnian yang kritis sebesar 97%. Hal ini menunjukkan kemungkinan adanya produk dekomposisi akibat busur api oleh kerja kontak PMT atau PMS, serta kemungkinan adanya peluahan sebagian.

c. Kompartemen PMS 2 Pada bay bekasi 1 dan bay kopel 150 kV memiliki nilai kemurnian yang kritis sebesar 97%. Hal ini menunjukkan kemungkinan adanya produk dekomposisi akibat busur api oleh kerja kontak PMT atau PMS, serta kemungkinan adanya peluahan sebagian. d. Kompartemen terminasi Pada bay bekasi 1 dan bay kopel 150 kV, memiliki nilai kadar uap air yang buruk, rata – rata 1.031 ppmv. Hal ini menunjukkan bahwa absorbent tidak berfungsi baik. Sedangkan analisis kemurnian, kadar uap air dan titik embun pada bay trafo, dapat dilihat pada tabel 4, dimana indikator kemurnian yang buruk, pada GIS Pegangsaan di bay trafo 1 (kompartemen PMS 1, PMS 2, dan terminasi), bay trafo 2 (kompartemen PMS 1, PMS 2, dan terminasi), dan bay trafo 3 (kompartemen PMS 1, PMS 2, dan terminasi), menunjukkan telah terjadi busur api atau adanya peluahan sebagian.

TABEL 4 NILAI RATA – RATA KUALITAS GAS SF6 GIS PEGANGSAAN DAN GIS MARUNDA PADA BAY TRAFO 1, BAY TRAFO 2, DAN BAY TRAFO 3 Bay P1

P2

P3

M1

M2

Komp PMT PMS 1 PMS 2 SE PMT PMS 1 PMS 2 SE PMT PMS 1 PMS 2 SE PMT PMS 1 PMS 2 SE PMT PMS 1

Kemurnian (%) 99,567 96,933 96,467 96,700 99,267 96,700 96,500 96,433 99,767 94,867 94,767 96,033 99,467 98,867 99,267 97,633 99,767 99,033

Uap air (ppmv) 21,333 166,333 22,667 604,667 22,000 48,000 17,000 487,667 4955,333 9267,000 4366,333 1443,333 71,000 22,000 33,333 646,667 131,333 76,667

T. embun (oC) -54,567 -37,833 -54,133 -25,533 -54,400 -49,500 -56,333 -27,700 -2,500 4,567 -3,733 -17,933 -45,267 -54,467 -51,667 -26,367 -39,867 -44,367


M3

PMS 2 SE PMT PMS 1 PMS 2 SE

98,367 99,600 99,700 99,100 98,933 98,133

24,667 229,000 31,333 156,667 24,333 280,667

-53,700 -35,867 -52,033 -38,267 -54,000 -33,900

Keterangan : P1

: Bay Trafo 1 – GIS Pegangsaan

P2


P3


M1

: Bay Trafo 1 – GIS Marunda

M2


M3


Komp : Kompartemen SE

: Terminasi : Nilai berada diluar batas standarnya Sedangkan indikator kadar uap air yang buruk, pada GIS Pegangsaan di bay trafo 1

(kompartemen terminasi) dan bay trafo 3 (kompartemen PMT, PMS 1, PMS 2, dan terminasi), serta pada GIS Marunda di bay trafo 1 (kompartemen terminasi). Hal ini menunjukkan absorbent tidak berfungsi dengan baik, dan kemungkinan penanganan yang buruk saat dilakukannya


pengukuran kualitas gas SF6. Kondisi ini, dapat memicu adanya peluahan sebagian, dimana hal ini dapat menyebabkan kerusakan pada GIS. Indikator nilai titik embun yang buruk, pada GIS Pegangsaan di bay trafo 3 (kompartemen PMT, PMS 1, PMS 2, dan terminasi), menunjukkan bahwa terdapat kadar uap air yang banyak, dan absorbent tidak berfungsi dengan baik. Kondisi ini, mengindikasikan bahwa terdapat senyawa terlarut lain (produk dekomposisi) dalam jumlah yang banyak, dimana senyawa hasil produk dekomposisi ini bersifat korosif dan dapat menyebabkan kerusakan pada GIS. V.

KESIMPULAN

Berdasarkan standar IEC 60480 dan standar Alstom, maka dapat diperoleh kesimpulan, bahwa pada GIS Pegangsaan memiliki rata – rata kualitas yang kurang baik pada kompartemen PMS 1 (rata – rata kemurnian 96,608%); kompartemen PMS 2 (rata – rata kemurnian 96,260%); kompartemen terminasi (rata – rata kemurnian 96,314% dan rata – rata kadar uap air 1.263 ppmv) ; bay trafo 1 dengan kemurnian, pada PMS 1 (96,933%), PMS 2 (96,467%), terminasi (96,7%), dan kadar uap air, pada terminasi (604,667 ppmv); bay trafo 2 dengan kemurnian, pada PMS 1 (96,7%), PMS 2 (96,5%), terminasi (96,433%); bay trafo 3 dengan kemurnian, pada PMS 1 (94,867%), PMS 2 (94,767%), terminasi (96,033%); kadar uap air, pada PMT (4955,333 ppmv), PMS 1 (9267 ppmv), PMS 2 (4366,333 ppmv), terminasi (1443,333 ppmv); dan titik embun, pada PMT (-2,5oC), PMS 1 (4,567oC), PMS 2 (-3,733oC). Pada GIS Marunda memiliki rata – rata kualitas yang kurang baik pada kompartemen terminasi dengan rata – rata kadar uap air pada bay bekasi 1 (1223,333 ppmv) dan bay kopel 150 kV (838,333 ppmv); bay trafo 1 dengan kadar uap air, pada terminasi (646,667 ppmv). Maka perlu dilakukannya penggantian absorbent dan reklamasi pada bay trafo 1 dan bay trafo 3 di GIS Pegangsaan, dan bay trafo 1 di GIS Marunda. Serta pengukuran peluahan sebagian dan reklamasi pada bay trafo 2 dan bay trafo 3 di GIS Pegangsaan. Serta penggantian absorbent dan reklamasi pada setiap kompartemen yang memiliki kemurnian dibawah 97% dan kadar uap air diatas batas maksimumnya (untuk PMT maksimal 350 ppmv dan selain PMT maksimal 530 ppmv).

VI. REFERENSI [1] Tim Penyusun Petunjuk Batasan Operasi Dan Pemeliharaan Peralatan Penyaluran Tenaga Listrik.2010.GIS Compartment.Jakarta:PT. PLN (Persero).


[2] Fajar F.U., Nur.2010.Analisa Pengukuran Partial Discharge dan Partikel Gerak Berdasarkan Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Assesment GIS Bangil.Sidoarjo: PT. PLN (Persero) P3B JB Telaahan Staf. [3] Harinaldi.2005.PRINSIP-PRINSIP STATISTIK UNTUK TEKNIK DAN SAINS.Jakarta : Penerbit Erlangga


Kata Kunci: GIS; SF 6 ; kemurnian; titik embun dan kadar uap air; kompartemen; bay; terminasi; peluahan sebagian

Recommend Documents