Studi Literatur dan Studi Kasus DGA pada OLTC Ninil Ukhita A.W1, Dian Septi Rahmani2
1
2
PT.PLN (Persero) P3B JB RJBR UPT Cirebon Email :
[email protected] PT.PLN (Persero) P3B JB RJBR UPT Karawang Email :
[email protected]
Abstrak Pada mulanya DGA (Dissolved Gas Analysis) dinilai tidak perlu dilakukan pada OLTC sebagaimana yang dilakukan pada main tank trafo. Hal ini disebabkan karena ada kesulitan di dalam membedakan gas-gas yang timbul di dalam OLTC akibat dari proses arcing (yang normal terjadi saat perpindahan tap) dengan gas-gas indikator kelainan di dalam OLTC. Dalam perkembangannya, beberapa literatur mengatakan bahwa DGA juga dapat dilakukan untuk mendiagnosa kondisi OLTC. Namun standar yang digunakan untuk menginterpretasi hasil DGA tidak dapat menggunakan standar untuk main tank dikarenakan kondisi dan proses yang terjadi di dalam OLTC berbeda dengan main tank. Kendati standar internasional yang baku belum tersedia, beberapa literatur telah membahas tentang kriteria DGA pada OLTC yang didasarkan pada pendekatan statistik. Oleh karena itu dalam makalah ini akan dibahas hasil studi literatur tentang penerapan DGA pada OLTC disertai dengan studi kasus literatur dan studi kasus pengalaman PLN.
I.
Main tank versus OLTC Salah satu kendala dalam penerapan DGA untuk mendiagnosa kondisi OLTC adalah
belum tersedianya standar internasional yang baku untuk menginterpretasikan hasil DGA sebagaimana pada main tank. Perbedaan kondisi dan proses yang terjadi di dalam OLTC dengan main tank merupakan alasan kenapa standar DGA untuk main tank tidak dapat digunakan untuk OLTC. Di dalam OLTC, arcing adalah proses yang normal terjadi ketika ada proses perpindahan tap, namun tidak demikian dengan trafo. Hal – hal semacam inilah yang membedakan kondisi gas-gas di dalam OLTC dan maintank.
Tabel berikut ini menggambarkan perbedaan kondisi main tank dan OLTC : Peralatan Trafo
Kondisi Normal
Kondisi Abnormal
Heating
Over heating Partial Discharge Arcing
OLTC
Arcing
Over heating Partial Discharge
Tabel 1 Main Tank vs OLTC
II.
DGA pada OLTC
2.1 Gas – Gas pada OLTC Secara umum gas – gas yang timbul dalam OLTC dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu arcing gas dan heating gas. Arcing gas adalah gas – gas yang normal terdapat dalam OLTC sebagai akibat terjadinya proses arcing di dalam OLTC saat terjadi proses perubahan tap. Sedangkan heating gas adalah gas – gas timbul jika terjadi overheating di dalam OLTC sebagai akibat adanya ketidaknormalan di dalam OLTC. Gas – gas yang dikategorikan sebagai arcing gas adalah Acethylen (C2H2) dan Hidrogen (H2) sedangkan heating gas antara lain Methan (CH4), Ethan (C2H6) dan Ethylen (C2H4). Ada beberapa metode untuk mendiagnosa kondisi OLTC, sebagaimana pada tabel 2 berikut ini :
Metode Diagnosa DGA
Masalah yang terdeteksi Coking,
Akibat Overheating
contact misalignment Oil Quality
Coking,
Minyak
Contact wear
partikel lain
Perubahan
terkontaminasi
karakteristik
arcing Metal Analysis
Contact misalignment
Contact wear
Table 2 Metode diagnosa OLTC
2.2 Metode Interpretasi DGA pada OLTC Sebagaimana pada main tank trafo, DGA OLTC juga memerlukan batasan-batasan atau standar didalam menginterpretasikan hasilnya. Tidak seperti DGA pada main tank, DGA OLTC belum mempunyai standar internasional yang baku. Beberapa studi telah dilakukan untuk menentukan batasan-batasan normal atau tidaknya OLTC. Batasan – batasan ini didasarkan pada pendekatan statistik. Beberapa literatur mengatakan bahwa ada dua metode
yang
dikembangkan
oleh
Youngblood
dari
Cinergy
Corporation
untuk
menginterpretasikan hasil DGA OLTC yaitu metode gas individu dan metode ratio, yang masing-masing metode tersebut memiliki kelebihan dan keterbatasan. Penjelasan detail dari
masing-masing metode dibahas dalam sub bab berikut ini.
1.2.1
Metode Gas Individu
Berdasarkan penelitian, konsentrasi kandungan gas dipengaruhi oleh jumlah operasi OLTC dan jenis pernafasannya. Youngblood telah membuat suatu pendekatan empiris untuk menenetukan thershold value gas yang diijinkan dalam OLTC yang didasarkan pada pendekatan statistik. Batasan ini kemudian disebut dengan “ LTC monthly watch criteria “ sebagaimana tertera pada tabel beriku : Tipe OLTC Free
breather,
Hidrogen (H2)
Acethylen (C2H2)
Ethylene (C2H4)
(ppm)
(ppm)
(ppm)
>1500
>1000
>1000
Vacuum
>5000
>9000
>1200
Sealed
>10
>5
>100
dessenct breather
Menurut Youngblood, didalam menentukan kondisi OLTC, jika nilai H2 dan C2H2 melebihi batasan diatas, maka perlu dilakukan pengujian lagi secara bulanan (kurang dari 1 tahun). Sedangkan jika C2H4 melebihi batasan, maka OLTC harus diperiksa untuk selanjutnya dilakukan perbaikan jika ditemukan kerusakan.
Contoh : 1.
Suatu OLTC AC-THL 21 pada trafo 138/12 kV 50 MVA dengan jenis pernafasan free breather dengan data pengujian DGA sebagai berikut : C2H2
Tgl
Max:
CH4
C2H6
1000 25-2-93 25-2-94
0
44
5
1812
1
576
C2H4
H2
Max:
Max:
1000
1500
4
34
3143
149
CO
71
3371
CO2
350 645
analisa
Normal.
Perlu
dilakukan
pengujian
pada
tahun berikutnya Nilai C2H4 tinggi, disinyalir terjadi coking dan perlu dilakukan pemeriksaan serta perbaikan. Hasil pemeriksaan menunjukkan bahwa ada kerusakan
part
dan
harus
dilakukan
penggantian antara lain : reversing switch dan beberapa kontak gerak OLTC. 27-2-95
55
9
2
11
22
33
440
Normal setelah dilakukan perbaikan. Namun tetap perlu dilakukan pengujian 6 bulan lagi untuk
menghindari
kejadian
yang
sama
(pertimbangan histori kegagalan yang lalu)
2.
Suatu OLTC Federal Pacific TC-25 Trafo 69/12 kV 20 MVA dengan jenis pernafasan dessecant breather dengan data pengujian DGA sebagai berikut : C2H2
Tgl
Max:
C2H4 CH4
C2H6
1000 12-3-92
589
60
2
H2
Max:
Max:
1000
1500
89
144
CO
270
CO2
7223
analisa
Nilai H2 dan C2H2 tinggi, sedangkan C2H4 rendah. Semua konsentrasi gas masih dibawah batas kriteria Perlu dilakukan pengujian pada tahun berikutnya
1-2-93
1625
342
70
534
3099
378
1652
Nilai H2 dan C2H2 melebihi kriteria. H2 dan C2H2 adalah arcing gas bukan heating gas. Perlu dilakukan pengujian pada 6 bulan berikutnya
12-8-93
1633
53434
55535
253024
2217
1196
8534
Nilai
H2
dan
C2H2
cenderung
stabil.
Namun ada kenaikan konsentrasi C2H4 yang sangat tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa overheating lebih terjadi di dalam OLTC dibandingkan arcing. Perlu dilakukan pemeriksaan pemeriksaan
dan
perbaikan.
membuktikan
bahwa
Hasil ada
beberapa part yg harus diganti yaitu tab shaft board, slip ring dan reserving switch
1.2.2. Metode Ratio Dibandingkan dengan metode gas individu, metode ratio dinilai lebih cocok diterapkan pada OLTC karena tidak ada ketergantungan pada jumlah operasinya. Berbeda dengan metode ratio pada main tank, pada OLTC ratio yang digunakan adalag ratio heating to arcing gas dan temperature dependent ratio, sebagaimana tertera dibawah ini: a.
Heating to arcing Ratio
C2 H 4 C2 H 2 + H 2 b.
C2 H 6 CH 4
C2 H 4 C 2H 2
Temperature Dependent Ratio
C2 H 4 C2 H 6
CH 4 + C 2 H 4 + C 2 H 6 C2 H 2 + H 2
CH 4 + C 2 H 4 + C 2 H 6 C2 H 2
Aplikasi Ratio Method (Generic 90th Percentile Fault Gas Ratio). Batasan ini dibuat dengan tidak memperhitungkan perbedaan laju gassing sesuai jenis OLTC nya. R1
R2
R3
R4
R5
C2 H 4 C 2H 2
C2 H 4 C2 H 2 + H 2
CH 4 + C 2 H 4 + C 2 H 6 C2 H 2 + H 2
C2 H 6 CH 4
C2 H 4 C2 H 6
0.3378
0.5
0.9157
0.2067
4.83
Contoh : 1. contoh 1
Tgl 31-8-07
C2H2
CH4
C2H6
C2H4
H2
R1
R2
8527
3279
1135
9606
9083
1.13
0.55
R3
0.8
R4
R5
0.35
0.15
analisa OLTC harus segera diperiksa dan
diperbaiki.
pemeriksaan
Hasil
ditemukan
bahwa telah terjadi contact misalignment 17-12-93
501
387
16
375
2883
0.75
0.11
0.23
-
-
OLTC dalam kondisi normal. Perlu
dilakukan
pengujian
pada tahun berikutnya 1-5-94
541
534
9
313
3800
0.58
0.07
0.2
-
-
OLTC dalam kondisi normal. Perlu
dilakukan
pengujian
pada tahun berikutnya 17-8-95
648
590
52
836
3995
1.29
0.18
0.32
0.06
0.09
OLTC dalam kondisi normal. Namun
ada
kandungan 50%
peningkatan
C2H2
sebesar
sehingga
perlu
dilakukan pengujian pada 6 bulan lagi.
2.
Tgl 12-3-92
contoh 2 C2H2
CH4
C2H6
C2H4
H2
R1
R2
589
60
2
89
144
0.15
0.12
R3
0.21
R4
R5
-
0.15
analisa OLTC dalam kondisi normal. Perlu
dilakukan
pengujian
pada tahun berikutnya 1-2-93
1625
342
70
534
3099 0.32
0.11
0.2
0.21
0.33
OLTC dalam kondisi normal. Namun nilai C2H2. H2 dan C2H4 mengalami kenaikan.
Sehingga
perlu
dilakukan
pengujian
pada
6
bulan
berikutnya 2-8-94
1633
53434
55535
25302
2217
155
66
94
1.03
155
4
Gas
mengalami
kenaikan
yang
sangat
tinggi.Mengindikasikan adanya
overheating.
perbaikan
Hasil
menunjukkan
adanya kerusakan pada tap shaft board, slip ring dan reversing switch.
III.
Studi Kasus di PLN
3.1. Kerusakan OLTC pada IBT II 500/150 kV 500 MVA GITET Cibatu Pada hari Kamis 11 Januari 2007 pukul 23.40, IBT II 500/150 kV 500 MVA GITET Cibatu trip dengan bekerjanya rele K 406 (OLTC relay dan Relief Sudden Pressure). Dari pengamatan lapangan diketahui, membran rele Jansen IBT II phasa T pecah dan minyak keluar dari tangki OLTC. Pada hari Jumat 12 Januari 2007, dilakukan pemeriksaan diverter OLTC dan didapati bahwa tahanan transisi dari kontak 1 dan 3 diverter tersebut telah putus dan berbau hangus (terbakar). Untuk mengatasinya, dilakukan penggantian diverter switch OLTC dengan spare dari GITET Bandung Selatan. Menindaklanjuti perbaikan kerusakan diverter switch OLTC eks IBT II Cibatu, maka pada hari Selasa 16 Januari 2007 dilaksanaan pemeriksaan dan perbaikan. Hasil temuan : a.
Kontak – Kontak diverter telah aus/rusak
b.
Contact carrier of synthetic material pecah
c.
Tahanan transisi rusak/terbakar
ANALISA Kerusakan pada diverterswitch OLTC disimpulkan disebabkan oleh terjadinya proses kontak diverter yang tidak sempurna. Proses kontak menjadi tidak sempurna
dikarenakan
pergerakan
kontak
saat
perpindahan
tap
terhalangi/terganjal oleh pecahan contact carrier of synthetic part. Karena proses kontak yang tidak sempurna tersebut, maka tahanan transisi kontak diverter switch yang berfungsi untuk jalan lewat arus dalam waktu singkat (dalam masa transisi perpindahan kontak), dilewati arus beban tafo dalam waktu yang relatif lama. Hal ini menyebabkan tahanan transisi tersebut terbakar dan rusak.
3.2. Data DGA OLTC IBT II Cibatu
Th
Fasa
04
05
H2
N2
CO
CH4
CO2
C2H4
C2H6
C2H2
R
6142.45
0
0
3081.33
1553.4
17531.06
2788.79
2019.56
S
9379.79
500108.3
117.62
3910.97
1867.23
20758.79
3350.86
2835.2
T
8215.63
0
0
3118.03
1690.16
17084.89
2683.12
1991.84
R
114.92
0
2208.15
157.63
1061.18
14397.32
3026.43
399.39
S
48.9
0
3068.92
0
1118.1
17549.2
3685.87
684.41
T
22.01
0
1955.14
88.94
936.73
14083.83
2904.51
276.19
Analisa DGA OLTC Metode Gas Individu
•
Th
04
Fasa
C2H2
C2H4
H2
Max :
Max :
Max:
1000
1000
1500
Analisa
R
2019.56
17531.06
6142.45
Kandungan C2H2 dan H2 (arcing gas) tinggi, kandungan
S
2835.2
20758.79
9379.79
C2H4 (heating gas) tinggi. Hal ini mengindikasikan bahwa
T
1991.84
17084.89
8215.63
telah terjadi overheating di dalam OLTC akibat adanya kondisi kontak yang jelek (contact misalignment atau coking)
05
R
399.39
14397.32
114.92
Dibandingkan dengan kondisi sebelumnya. Kandungan
S
684.41
17549.2
48.9
C2H4 (heating gas) tidak jauh berbeda (tinggi). Dapat
T
276.19
14083.83
22.01
dipastikan
bahwa
memang
telah
terjadi
overheating.
Seharusnya dalam kondisi ini perlu dilakukan pemeriksaan dan perbaikan diverter switch.
Metode Ratio
• Th
04
Fasa
R1
R2
R3
R4
R5
Max :
Max :
Max:
Max:
Max:
0.3378
0.5
0.9157
0.2067
4.83
Analisa
R
8.68
2.15
2.87
0.91
6.29
Kondisi ratio arcing gas terhadap
S
7.32
1.7
2.29
0.86
6.2
heating
T
8.58
1.67
2.24
0.86
6.37
gas
sangat
jauh
dengan
batas yang dianjurkan. Seharusnya dilakukan pemeriksaan OLTC.
05
R
36.05
27.99
34.18
19.2
4.76
Ratio arcing gas terhadap heating
S
25.64
23.93
28.96
-
4.76
gas
T
50.99
47.23
57.27
32.66
4.85
mengalami
sangat
signifikan.
kenaikan
yang
Mengindikasikan
bahwa overheating lebih dominan terjadi
dibandingkan
arcing
yang
normal terjadi di dala OLTC. Perlu dilakukan pemeriksaan OLTC.
IV.
Kesimpulan 1. Sebagaimana pada trafo, DGA (Dissolved Gas Analysis) pada dasarnya juga dapat digunakan untuk memperkirakan kondisi OLTC berdasarkan kandungan arcing gas ( C2H2 dan H2 ) dan kandungan heating gas (C2H4). 2. Walaupun
belum
ditemukan
standar
internasional
yang
baku
untuk
menginterpretasikan kondisi OLTC melalui DGA, beberapa studi telah menetapkan metode – metode serta kriteria atau batasan – batasannya untuk
menyatakan
kondisi OLTC secara empiris berdasarkan pendekatan statistik. 3. Untuk menetapkan perlu tidaknya dilakukan DGA OLTC di PT. PLN (Persero) P3B, perlu dilakukan studi lebih lanjut dengan melakukan studi literatur dan juga pertimbangan – pertimbangan terhadap kendala- kendala yang dijumpai di lapangan ( keterbatasan alat uji DGA yang dimiliki PLN P3B).
