Studi Literatur dan Studi Kasus DGA pada OLTC

Studi Literatur dan Studi Kasus

DGA pada OLTC

Ninil Ukhita A.W1, Dian Septi Rahmani2

1 _{PT.PLN (Persero) P3B JB RJBR UPT Cirebon} Email : niniel@pln-jawa-bali.co.id 2 _{PT.PLN (Persero) P3B JB RJBR UPT Karawang}

Email : dyan@pln-jawa-bali.co.id

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 Kondisi Normal Kondisi Abnormal

Heating Over heating

Partial Discharge Trafo

Arcing

Arcing Over heating

OLTC

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 Masalah yang terdeteksi Akibat

DGA Coking,

contact misalignment

Overheating

Oil Quality Coking,

Contact wear

Perubahan karakteristik arcing

Minyak terkontaminasi partikel lain

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 Hidrogen (H2) (ppm) Acethylen (C2H2) (ppm) Ethylene (C2H4) (ppm) Free breather, dessenct breather >1500 >1000 >1000 Vacuum >5000 >9000 >1200 Sealed >10 >5 >100

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 :

Tgl C2H2 Max: 1000 CH4 C2H6 C2H4 Max: 1000 H2 Max: 1500 CO CO2 analisa

25-2-93 0 5 1 4 34 71 350 Normal. Perlu dilakukan pengujian pada tahun berikutnya

25-2-94 44 1812 576 3143 149 3371 645 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 :

Tgl C2H2 Max: 1000 CH4 C2H6 C2H4 Max: 1000 H2 Max: 1500 CO CO2 analisa

12-3-92 589 60 2 89 144 270 7223 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 dan perbaikan. Hasil pemeriksaan membuktikan bahwa 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

2 2 2 4 2

H

H

C

H

C

+

2 2 4 2

H

C

H

C

2 2 2 6 2 4 2 4

H

H

C

H

C

H

C

CH

+

+

+

2 2 6 2 4 2 4

H

C

H

C

H

C

CH

₊

₊

b. Temperature Dependent Ratio

4 6 2

CH

H

C

6 2 4 2

H

C

H

C

Aplikasi Ratio Method (Generic 90th Percentile Fault Gas Ratio).

Batasan ini dibuat dengan tidak memperhitungkan perbedaan laju gassing sesuai jenis OLTC nya.

Contoh : 1. contoh 1 2. contoh 2 R1 R2 R3 R4 R5 2 2 4 2

H

C

H

C

2 2 2 4 2

H

H

C

H

C

+

2 2 2 6 2 4 2 4

H

H

C

H

C

H

C

CH

+

+

+

4 6 2

CH

H

C

6 2 4 2

H

C

H

C

0.3378 0.5 0.9157 0.2067 4.83 Tgl C2H2 CH4 C2H6 C2H4 H2 R1 R2 R3 R4 R5 analisa

31-8-07 8527 3279 1135 9606 9083 1.13 0.55 0.8 0.35 0.15 OLTC harus segera diperiksa dan diperbaiki. Hasil pemeriksaan 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 peningkatan kandungan C2H2 sebesar 50% sehingga perlu dilakukan pengujian pada 6 bulan lagi.

Tgl C2H2 CH4 C2H6 C2H4 H2 R1 R2 R3 R4 R5 analisa

12-3-92 589 60 2 89 144 0.15 0.12 0.21 - 0.15 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.

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}

Sehingga perlu dilakukan pengujian pada 6 bulan berikutnya

2-8-94 1633 53434 55535 25302 4

2217 155 66 94 1.03 155 Gas mengalami kenaikan yang sangat tinggi.Mengindikasikan adanya overheating. Hasil perbaikan menunjukkan adanya kerusakan pada tap shaft board, slip ring dan reversing switch.

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 H2 N2 CO CH4 CO2 C2H4 C2H6 C2H2 04 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 05 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

C2H2 C2H4 H2 Th Fasa Max : 1000 Max : 1000 Max: 1500 Analisa 04 R 2019.56 17531.06 6142.45 S 2835.2 20758.79 9379.79 T 1991.84 17084.89 8215.63

Kandungan C2H2 dan H2 (arcing gas) tinggi, kandungan C2H4 (heating gas) tinggi. Hal ini mengindikasikan bahwa telah terjadi overheating di dalam OLTC akibat adanya kondisi kontak yang jelek (contact misalignment atau coking)

05 R 399.39 14397.32 114.92

S 684.41 17549.2 48.9

T 276.19 14083.83 22.01

Dibandingkan dengan kondisi sebelumnya. Kandungan C2H4 (heating gas) tidak jauh berbeda (tinggi). Dapat dipastikan bahwa memang telah terjadi overheating. Seharusnya dalam kondisi ini perlu dilakukan pemeriksaan dan perbaikan diverter switch.

• Metode Ratio R1 R2 R3 R4 R5 Th Fasa Max : 0.3378 Max : 0.5 Max: 0.9157 Max: 0.2067 Max: 4.83 Analisa 04 R 8.68 2.15 2.87 0.91 6.29 S 7.32 1.7 2.29 0.86 6.2 T 8.58 1.67 2.24 0.86 6.37

Kondisi ratio arcing gas terhadap heating gas sangat jauh dengan batas yang dianjurkan. Seharusnya dilakukan pemeriksaan OLTC.

05 R 36.05 27.99 34.18 19.2 4.76

S 25.64 23.93 28.96 - 4.76

T 50.99 47.23 57.27 32.66 4.85

Ratio arcing gas terhadap heating gas mengalami kenaikan yang sangat signifikan. 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).