TUGAS MATA KULIAH MESIN LISTRIK I
“TEKNIK DETEKSI KEGAGALAN PERAWATAN
TRANSFORMER DENGAN MENGGUNAKAN
DISSOLVED GAS ANALYSIS”
Disusun Oleh:
Yusuf Dewantoro
21060111130106
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2013
TEKNIK DETEKSI KEGAGALAN PERAWATAN TRANSFORMER
MENGGUNAKAN DISSOLVED GAS ANALYSIS
Ena Narang, Mtech, EEE, DVIET,KNL Er. Shivani Sehgal AP, Deptt of EEE, DVIET,KNL
Er. Dimpy Singh AP, Deptt.Of EE, RPIIT, KNL
Abstrak
Tulisan ini berkaitan dengan Analisis Gas Terlarut / Dissolved Gas Analysis ( DGA ) yang merupakan teknik yang digunakan secara luas untuk memperkirakan kondisi transformator terendam minyak. Pengukuran tingkat dan perubahan gas mudah terbakar dalam minyak isolasi adalah alat diagnostik yang dapat dipercaya yang dapat digunakan sebagai indikator kejadian yang tidak diinginkan terjadi di dalam transformator , seperti hot spot , lengkung listrik atau partial discharge . Tujuan penelitian saya adalah terutama untuk menganalisis data yang tersedia dari DGA , dan menyelidiki data yang mungkin berguna dalam kuantitatif pemodelan keandalan transformator. Ada standar yang tersedia untuk tujuan ini, interpretasi DGA juga harus didasarkan pada lain informasi tentang kehandalan transformator tertentu. Makalah ini menjelaskan metode yang realistis transformator daya dengan menggunakan data yang telah tersedia. Metode ini mempertimbangkan keterbatasan praktis memperoleh data dan kemungkinan kendala pada parameter memanfaatkan IEC , IEEE. Dissolved Gas Analysis ( DGA ) adalah teknik yang digunakan secara luas untuk memperkirakan kondisi transformator yang terendam minyak. Kesalahan terjadi dalam transformator dapat dideteksi dengan menganalisis gas yang terlarut dalam minyak transformator. Tujuan dari makalah ini adalah terutama untuk menganalisis data yang tersedia dari DGA, dan menyelidiki jenis kesalahan . perhitungan mempertimbangkan tidak hanya hasil tes khas tetapi juga terdiri spesifik pemrograman tikar laboratorium untuk deteksi yang tepat kesalahan dari data yang tersedia dari DGA .
Kata kunci : DGA, Analisis kunci gas, rasio roger, teknik deteksi kegagalan, Matlab, 1. PENDAHULUAN
Pemantauan kondisi adalah proses monitoring parameter dari kondisi mesin, sedemikian rupa sehingga perubahan yang signifikan merupakan indikasi dari pengembangan sebuah kegagalan. Ini adalah komponen utama dari prediksi maintenance. Penggunaan pemantauan bersyarat memungkinkan pemeliharaan dijadwalkan , atau tindakan lain yang harus diambil untuk menghindari konsekuensi dari kegagalan , sebelum
terjadi kegagalan . Transformer adalah salah satu komponen yang paling penting dan kritis listrik transmisi dan sistem distribusi. Dalam layanan , transformer tunduk pada listrik dan tegangan termal , yang dapat menyebabkan degradasi bahan isolasi. Produk degradasi adalah gas , yang seluruhnya atau sebagian larut dalam minyak di mana mereka mudah dideteksi pada tingkat ppm analisis gas terlarut . Transformer sampel minyak analisis adalah berguna , prediktif , alat pemeliharaan untuk menentukan kesehatan
transformator . Seiring dengan minyak tes kualitas sampel , melakukan gas terlarut analisis ( DGA ) dari minyak isolasi berguna dalam mengevaluasi kesehatan transformator .
1. Korona
a. Minyak H2
b. Selulosa H2, CO, CO2
2. Pyrolisis
a. Minyak
Suhu tinggi CH4, C2H6
Suhu rendah C2H4, H2(CH4, C2H6) b. Selulosa
Suhu tinggi CO2 (CO) Suhu rendah CO (CO2)
c. Busur H2,C2H2(CH4,C2H6,C 2H4)
2. Tipe Kegagalan yang Dideteksi oleh DGA
Kondisi kesalahan terjadi terutama dari kerusakan termal dan listrik minyak dan isolasi listrik . Setiap tingkat gas yang mudah terbakar akan bervariasi tergantung pada proses kesalahan .
i . Kegagalan busur api
Sejumlah besar hidrogen dan asetilena diproduksi , dengan jumlah kecil metan dan etilen . Pencetusan terjadi melalui kondisi saat ini dan tinggi suhu tinggi . Karbon dioksida dan karbon monoksida juga dapat terbentuk jika dalam kegagalan ada selulosa yang terlibat. Dalam beberapa kasus , minyak dapat terkarbonasi.
ii . Korona
Korona adalah kesalahan listrik rendah energi . Energi muatan listrik yang rendah menghasilkan hidrogen dan metana , dengan jumlah kecil dari etana dan etilena. Jumlah yang sebanding karbon monoksida
dan dioksida dapat terjadi akibat debit pada selulosa .
iii . Sparking
Sparking terjadi sebagai flashover tegangan tinggi intermiten tanpa arus tinggi. Peningkatan kadar metana dan etana terdeteksi tanpa peningkatan bersamaan dalam acetylene, etilena atau hidrogen.
iv . Overheating
Produk dekomposisi meliputi etilena dan metana, bersama-sama dengan jumlah yang lebih kecil dari hidrogen dan etana. Jejak asetilena dapat dibentuk jika kesalahan parah atau melibatkan kontak listrik.
v. Kepanasan Selulosa
Jumlah besar karbon dioksida dan karbon monoksida yang berevolusi dari selulosa panas. Gas hidrokarbon, seperti metana dan ethylene, akan terbentuk jika kesalahan melibatkan struktur oilimpregnated .
vi . Peluahan Parsial
Suhu memainkan peran yang kurang penting dalam reaksi kimia yang terjadi dalam luahan parsial karena suhu uap di zona debit tidak lebih tinggi dari 60-150 ° C. Hidrokarbon retak di luahan parsial terjadi sebagai akibat dari eksitasi molekul dan disosiasi berikutnya mereka dengan tabrakan dengan elektron energi tinggi, ion, atom hidrogen dan juga radikal bebas.
3. DISSOLVED GAS ANALYSIS (DGA)
DGA Apakah teknik banyak digunakan untuk memperkirakan kondisi transformator terendam minyak . Pengukuran tingkat dan perubahan gas mudah terbakar dalam minyak isolasi adalah alat diagnostik yang dapat dipercaya yang dapat digunakan sebagai indikator kejadian yang tidak diinginkan terjadi di dalam trafo . Teknik DGA mendeteksi gas dalam bagian per juta ( ppm ) minyak dilarutkan dengan menggunakan unit ekstraksi gas dan kromatografi gas . Ia memeriksa apakah sebuah transformator di bawah layanan sedang dikenakan penuaan normal dan sehat atau apakah ada cacat baru jadi seperti hot spot , lengkung , terlalu panas atau partial discharge . Gas yang paling sering diukur adalah :
• O2 ( Oksigen ) • CH4 ( Metan ) • N2 ( Nitrogen ) • C2H2 ( Etana ) • H2 ( Hidrogen ) • C2H4 ( Ethylene ) • CO ( Carbon Monoksida ) • C2H2 ( Acetylene )
• CO2 ( Karbon Dioksida )
The DGA analisis dilakukan dalam empat langkah :
Pengambilan sampel minyak Ekstraksi semua gas dalam sampel. Pemisahan minyak gas
( kromatografi gas ). i . Pengambilan sampel minyak
Sampling minyak dilakukan dengan menggunakan alat dan metode . Wadah yang paling tepat adalah jarum suntik kaca gastight kapasitas yang sesuai dan dilengkapi dengan pipa tiga arah. Sampel minyak akan menjadi wakil dari sebagian
besar minyak di peralatan . Sampel minyak harus diambil dari aliran minyak utama : poin di luar arus utama minyak harus diabaikan . Untuk mencegah oksidasi sampel harus terlindung dari cahaya langsung dengan membungkus wadah dalam aluminium foil atau dengan menyimpan di sebuah kandang buram . Pengadaan sampel yang representatif dari minyak dari sebuah transformator adalah sangat penting dan sampel harus dikumpulkan dan diangkut dalam sedemikian rupa sehingga gas terlarut dalam minyak tidak tunduk pada perubahan. Sampling dengan jarum suntik , seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini , mungkin adalah teknik yang paling populer meskipun teknik lain juga available.Oilsamples biasanya diambil di bagian bawah tangki , dari katup pembuangan , tetapi juga untuk tujuan khusus , di bagian atas dari radiator , atau relay gas. Jarum suntik diisi kemudian dikirim ke laboratorium untuk dianalisis.
ii . Ekstraksi gas
Setelah mengumpulkan sampel reprehensive langkah penting adalah ekstraksi gas dari minyak kecuali ekstraksi lengkap dapat dicapai hasil yang diperoleh tidak bisa diandalkan . Kesulitan yang cukup dapat encored dalam pengadaan perakitan
harus memenuhi kondisi yang diberikan berikut ini .
i . Vakum tinggi harus harus digunakan di seluruh
aparat .
ii . Aparat harus dirancang sedemikian rupa sehingga harus diperiksa dengan cermat bahwa rasio koleksi vaccum dicapai untuk sampel yang diberikan . Untuk menghindari kerugian gas sampai waktu ekstraksi minyak disadap menjadi kuning berwarna botol kaca diisi sampai penuh tanpa ruang udara dan diperbolehkan hanya peralatan ekstraksi gas minimum memungkinkan degassing minyak pada suhu 100 derajat memiliki dua kaki dari volume yang sama yang dirancang untuk dihubungkan dan disuntikkan ke katup pengambilan sampel gas gas sampel dapat dikumpulkan dan disuntikkan
pada kromatografi gas dengan gas ketat jarum suntik secara langsung . yang efisien dari penyerangan dgn gas beracun diuji dengan mengulangi prosedur degassing pada masing-masing gas komponen dalam sampel diekstraksi .
iii . Gas Kromatografi
Gas Chromatography pertama kali didemonstrasikan eksperimental pada tahun 1906 oleh michel . Tswett seorang ahli botani Rusia atas dasar perbedaan sebagai suatu teknik analitis untuk memisahkan senyawa berdasarkan perbedaan afinitas untuk stasioner dan Tahap mobile kromatografi. Gas pada dasarnya adalah teknik untuk mempengaruhi pemisahan dari berbagai unsur campuran gas dalam kromatografi
gas pemisahan komponen dalam campuran dicapai oleh perbedaan milik komponen yang akan terserap untuk luasan yang berbeda dalam kolom . komponen yang diselenggarakan paling kuat untuk kolom elutes pada akhir sampel gas yang akan dianalisis dibuat mengalir melalui gas inert carrier melalui kolom dikemas dengan bahan khusus yang berinteraksi satu sama konstituen dari campuran gas sampai tingkat tertentu. tingkat berbagai interaksi dari masing-masing hasil campuran gas di berbagai kecepatan gas individual karena mereka mengalir melalui dan keluar dari kolom . oleh detektor yang sesuai output yang direkam pada grafik dalam bentuk puncak: puncak masing-masing gas sesuai dengan konstituen yang berbeda dari campuran gas asli. Aparat kromatografi gas terdiri dari uap gas yang dipasok oleh tabung gas port injeksi sampel, kolom kromatografi detektor dan strip perekam grafik aparatur adalah seperti berikut:. –
Sebuah Kromatogram adalah plot respon detektor yang mengukur perubahan komposisi limbah kolom terhadap waktu atau volume gas pembawa. Kromatogram mungkin dua jenis melalui, diferensial dan integral tergantung pada apakah itu mengukur seketika konsentrasi dalam limbah gas atau dari jumlah total sampel akumulasi membentuk awal analisis. Puncak yang umumnya merupakan Gaussian Peak (berbentuk lonceng) adalah sebagian dari kromatogram yang dicatat pada detektor sedangkan komponen muncul dari kolom. Kromatogram Integral biasanya diplot secara manual di mana sumbu vertikal mewakili jumlah sampel terakumulasi dalam mV.
Gambar 3. Kromatogram gas
4. METODE PENDETEKSI
KEGAGALAN i. Metode Key Gas
Yang paling sering digunakan metode empiris adalah gas utama atau metode interpretatif, berdasarkan penetapan konsentrasi ambang batas maksimum untuk setiap gas kesalahan, dapat diterapkan tanpa modifikasi pada analisis gas kesalahan dibentuk pada tap changer beban Metode Gas Utama hanya menggunakan persentase relatif gas sidik jari yang dipilih untuk mengidentifikasi
jenis kesalahan. Metode ini benar-benar menggunakan empat grafik karakteristik yang merupakan konsentrasi gas relatif khas untuk empat jenis kegagalan umum, yaitu Overheating dari Selulosa (OHC), Overheating Minyak (OHO), Peluahan parsial (PD) atau Busur api, korona.
ii. Metode Rasio Roger
Metode rasio adalah teknik yang paling banyak digunakan. Roger, Dorenburg dan IEC rasio semua digunakan oleh utilities.Typically, tiga atau empat rasio yang digunakan untuk akurasi yang memadai, seperti metode rasio awal Roger menggunakan empat rasio (CH4 / H2, C2H6 / CH4, C2H2 / C2H4, C2H4/C2H6 ) untuk mendiagnosa kondisi gangguan baru jadi dan kondisi normal. Pertama empat rasio CH4 / H2, C2H6 / CH4, C2H2 / C2H4, C2H4 /C2H6, ditemukan pada nilai yang diberikan, maka tergantung pada rasio ini kesalahan terdeteksi dengan dasar tabel berikut:
5. MATLAB
Ini adalah lingkungan pemrograman untuk pengembangan algoritma, analisis data, visualisasi, dan perhitungan numerik. Menggunakan MATLAB, Anda dapat menyelesaikan masalah komputasi teknis lebih cepat dibandingkan dengan bahasa pemrograman tradisional.
Pemrograman ini membantu untuk menemukan hasil otomatis dari data yang diperoleh dari prosedur yang digunakan dalam analisis gas terlarut. Ini membantu
untuk mendapatkan jenis akurat kesalahan pada tahap awal terjadinya.
6. KESIMPULAN
Meskipun tujuan yang ditetapkan pada awal tulisan ini telah berhasil dicapai. Dalam makalah ini studi lengkap deteksi kesalahan dengan bantuan teknik Dissolving Gas Analysis telah dilakukan . Kesimpulannya adalah bahwa metode yang diusulkan analisis gas terlarut lebih efektif dan lebih cerdas daripada metode yang ada dimana semua perhitungan dilakukan secara manual . Dengan tren tingkat gas terlarut , masalah dapat diidentifikasi dan dievaluasi lebih lanjut sebelum mereka menyebabkan bencana kegagalan transformator pengetahuan sedetail negara operasi transformator diperlukan sebagai salah satu syarat mendasar dari operasi jaringan tenaga listrik . Pengetahuan ini juga memungkinkan operasi transformator dengan risiko minimal kegagalan tak terduga . Dengan bantuan metode baru yang efektif menggunakan bahasa pemrograman Matlab kita bisa langsung mendapatkan informasi lengkap tentang kesehatan transformator .
7. Daftar pustaka
[1]. Lynn Hamrick,“ Dissolved Gas Analysis for Transformers” ESCO Energy Services 2009-2010
[2]. P.K Maiti .V.V Pattanshetti , “Dissolved gas Analysis -Powerful tool to diagnose of incipient faults in power transformer “ in Regional testing laboratory ,CPRI , Murdnagar Ghaziabad [3]. Er. Lee Wai Meng, ”Dissolved Gas Analysis (DGA) of mineral oil used in transformers”, 2009.
[4]. Joseph B. DiGiorgio, Ph.D, “Dissolved gas analysis of mineral oil insulating fluids” , 1996-2005
[5]. Binita Chaudhari k,” Conditioning Monitoring of Power Transformer By Dissolved Gas Analysis With Case Study”,National Conference on Recent Trends in Engineering & Technology [6]. Thanapong Suwanasri and Cattareeya Adsoongnoen,” Analysis of Failure Statistics and History Test Record for Power Transformer Maintenance” ,GMSARN International Conference on Sustainable Development: Challenges and Opportunities for GMS, 2007
[7]. M.Dual F Langdeu P. Gervasis and G.L Blenger, “Acceptable gas in oil levels in generation and power transformers”. [8]. K. Spurgeon, W.H. Tang, Q.H. Wu, “Evidential Reasoning In Dissolved Gas Analysis For Power Transformers”, Senior Member IEEE, Z.J. Richardson, G. Moss
[9]. John Sabau and Rolf Stokhuzen, “The side effects of gassing in transmission power transformers” ,in conference on Electrical insulation and dielectric phenomena 2000.
[10]. P. Prosr1, M. Brandt2, V. Mentlík1, J. Michalík3, P. Prosr1, M. Brandt2, V. Mentlík1, J.Michalík3, ”Condition Assessment of Oil Transformer Insulating System”, International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’10) Granada (Spain), 2010
[11]. Szilvia Laboncz, István Kis,” Condition Monitoring of Power Transformers using DGA and Fuzzy Logic” 2009 IEEE Electrical Insulation Conference, Montreal, QC, Canada
[12]. S.Qaedi, and S.Seyedtabaii, “Improvement in Power Transformer Intelligent Dissolved Gas Analysis Method”, World Academy of Science, Engineering and Technology 61 2012.
