Saturday, 8 April 2017

Dissolved Gas Analysis (DGA) – Part I



Foreword
Isolator cair, dalam hal ini minyak isolasi (oli), adalah satu dari 3 jenis isolator elektrik yang sering digunakan, selain isolator padat dan gas. Density (massa jenis) minyak isolasi lebih tinggi dari gas, sehingga dielectric strength (kekuatan dielektrik, kekuatan isolasi)-nya juga lebih tinggi. Terlebih lagi, dikarenakan minyak isolasi bersifat memenuhi ruang, maka minyak isolasi secara simultan dapat mendisipasikan panas dari struktur yang diisolasi secara konveksi. Dengan kemampuan transfer panas 10 kali lipat lebih efektif daripada udara atau nitrogen, seringkali minyak isolasi menjadi pilihan yang menguntungkan, baik secara teknis maupun ekonomis.

Minyak isolasi umumnya diaplikasikan dalam oil filled transformer (transformator basah), circuit breaker (CB), kapasitor, kabel tegangan tinggi dan sebagainya. Ketika diapliksikan pada CB, maka minyak isolasi berperan sebagi isolator, media pendingin dan juga media arc quenching (mematikan busur listrik). Pada diskusi selanjutnya, hanya akan dibahas minyak isolasi yang digunakan pada transformator dengan sebutan minyak trafo, dalam fungsinya sebagai media isolator dan media pendingin (cooling).

Minyak trafo umumnya adalah rangkaian dari struktur molekul hidrokarbon. Pada saat diaplikasikan pada peralatan elektrik, minyak isolasi akan terpapar thermal fault, voltage stress, kelembaban dan semacamnya; menjadikan strukturnya terpecah ke dalam sub molekul lain serta terbentuknya gas (fault gas). Fault gas  akan terlarut dalam minyak isolasi, disebut sebagai gas terlarut (dissolved gas).

Setiap jenis fault gas dihasilkan oleh jenis gangguan yang berbeda-beda. Dengan kata lain, setiap jenis fault gas merepresentasikan satu jenis gangguan. Dengan menganalisis dissolved gas dari sebuah trafo, kita akan mengetahui kondisi kesehatan trafo tersebut. Hal ini menjadi dasar pijakan salah satu cabang Condition Monitoring  terpopuler pada trafo, yaitu DGA, dissolved gas analysis.

Sebagai analogi, DGA pada trafo adalah cek darah pada manusia.

Dekomposisi Minyak Trafo
Trafo adalah mesin elektrik yang paling umum menggunakan minyak sebagai media isolasi. Gangguan termal dan elektrik adalah 2 penyebab umum terbentuknya dissolved gas  pada sebuah trafo, melalui proses yang relatif kompleks. Secara fundamental, putusnya ikatan hidrogen-karbon dan karbon-karbon akan membentuk molekul gas hidrogen, metana, ethana dan semacamnya. Secara lanjut dimungkinkan terbentuknya ethilena dan asethilena. Terbentuknya fault gas sangat bergantung pada jenis rantai hidrokarbon, distribusi energi dan termal dan durasi terjadinya stress elektrik dan termal. Selain itu, terbentuknya beberapa fault gas secara empiris terbukti bergantung pada temperatur, hal ini menjadi salah satu dasar interpretasi dari DGA.

Berikut adalah daftar fault gases yang diidentifikasi dalam DGA:
- hydrogen (H2)
- methane (CH4)
- acetylene (C2H2
- ethylene (C2H4)
- ethane (C2H6)
- carbon monoxide (CO)
- carbon dioxide (CO2)

Selain itu terdapat Oxygen (O2) dan Nitrogen (N2), yang meskipun bukan fault gases, dimasukkan dalam proses analisis sebagai faktor yang mempengaruhi suatu gangguan atau terbentuknya gas lain.

to be continued...

Malang, 8 April 2017, 13:29  

4 comments:

  1. Diantara semua fault gas, mana yang paling danger untu sebuah transformator mas?

    ReplyDelete
    Replies
    1. Setau saya acethylene, representasi arching

      Delete