Dissolved Gas Analysis (DGA) – Part VI (End)

Foreword

Selain menggunakan rujukan IEEE Std C57.104-2008 IEEE Guide for the Interpretation of Gases Generated in Oil-Immersed Transformers, diagnosis hasil pengujian DGA dapat dievaluasi dengan menggunakan standar IEC 60599 Mineral oil-impregnated electrical equipment in service – Guide to the interpretation of dissolved and free gases analysis. Beberapa metode evaluasi adalah sebagai berikut:

Basic Gas Ratio

Metode ini memanfaatkan rasio dari 6 jenis gas berbasis hidrokarbon. Dalam IEC 60599, dignosisnya disajikan dalam gambar 8. Sedangkan secara grafik dapat ditunjukkan pada gambar 9.

Gambar 8. Diagnosis Basic Gas Ratio

Gambar 9. Representasi Grafis untuk Basic Gas Ratio

 

CO₂/CO Ratio

Pembentukan gas CO₂ dan CO pada peralatan listrik yang menggunakan isolator kertas sangat bergantung dengan termal. Nilai CO₂/CO yang kurang dari 3 diidentifikasi sebagai adanya indikasi awal dari gangguan yang melibatkan isolasi kertas, berkorelasi dengan karbonisasi. Jika hal ini terjadi, maka pengujian Derajat Polimerisasi disarankan untuk dijadikan sebagai tindak lanjut.

Agar diagnosis dapat dilakukan dengan benar, maka nilai CO₂ dan CO harus benar-benar valid dan terkoreksi, terlepas dari kemungkinan adanya kontaminasi CO₂ dari luar, proses ageing dari isolasi berbasis selulosa atau isolator kayu. Sebagai contoh pada konservator dengan air breaher terbuka, saturasi dengan udara terlarut sebesar 10% akan memberikan tambahan konsentrasi CO₂ sebesar 300 ppm. Hal ini akan bisa dihindari apabila menggunkan sistem fully sealed, dengn catatan tidak ada kebocoran.

O₂/N₂ Ratio

Gas oksigen dan nitrogen memiliki kemungkinan untuk ditemukan dalam minyak isolasi, terutama apabila menggunakan konservator terbuka. Pada sistem konservator bertipe fully sealed, kebocoran bisa menjadi penyebabnya. Pada kondisi setimbang, berdasarkan solubiliti relatif keduanya, nilai dari O₂/N₂ akan berkisar pada angka 0,5. Pada saat beropersi, rasio ini kan turun dikarenakan adanya proses oksidasi dan/atau penuaan pada isolasi kertas. Faktor lain seperti pembebanan dan aspek pemeliharaan juga mempengruhi rasio tersebut. Hanya saja, rasio O₂/N₂ kurang dari 0,3 menunjukkan adanya konsumsi oksigen yang berlebihan (oksidasi).

C₂H₂/H₂ Ratio

Pada transformator daya, pengoperasian on load tap changer (OLTC) akan menghasilkan gas yang berkorelasi dengan kondisi discharges of low energy (D1), lebih detail ada dalam bahasan ketiga. Gas ini biasanya bersifat spesifik, jika ada kontaminasi ke main tank (kompartemen OLTC terpisah dengan main tank) maka akan menimbulkan salah diagnosis.

Rasio gas C₂H₂/H₂ yang lebih tinggi dari 2-3 pada main tank mengindikasikan adanya kontaminasi dari OLTC. Hal tersebut dapat dikonfirmasi dengan membandingkan hasil pengujian DGA pada OLTC, main tank dan konservator dimana konsentrasi gas acetylene (C₂H₂) sangat bergantung pada jumlah operasi OLTC tersebut. Jika kontaminasi gas dari OLTC ke main tank betul-betul terjadi, maka interpretasi DGA di main tank harus menjadi perhatian khusus karena kemungkinan besar menjadi sangat tidak valid.

Referensi:

IEC 60422 Mineral insulating oils in electrical equipment – Supervision and maintenance guidance

IEC 60599 Mineral oil-impregnated electrical equipment in service – Guide to the interpretation of dissolved and free gases analysis

IEEE Std C57.104-2008 IEEE Guide for the Interpretation of Gases Generated in Oil-Immersed Transformers

Before: Part 5

Paiton, 3 December 2018 19.23

Dissolved Gas Analysis (DGA) – Part V

Foreword

Masih dengan menggunakan rujukan IEEE Std C57.104-2008 IEEE Guide for the Interpretation of Gases Generated in Oil-Immersed Transformers, analisis dapat pula dilakukan dengan metode rasio, berdasarkan pengalaman para peneliti professional. Terdapat 5 rasio gas yang dapat digunakan dalam analisis ini antara lain:

Ratio 1 (R1) = CH₄/H₂

Ratio 2 (R2) = C₂H₂/C₂H₄

Ratio 3 (R3) = C₂H₂/CH₄

Ratio 4 (R4) = C₂H₆/C₂H₂

Ratio 5 (R5) = C₂H₄/C₂H₆

Dalam bahasan ini akan diperdalam mengenai dua metode rasio yaitu Doernenburg dan Rogers. Rasio Doernenburg menggunakan Ratio 1, 2, 3 dan 4 dengan syarat bahwa beberapa fault gas yang muncul harus berada pada jumlah yang signifikan. Untuk metode Rogers digunakan Ratio 1, 2 dan 5 tanpa ada syarat munculnya gas tertentu agar analisis dapat dikaatakan valid. Namun, metode ini hanya disarankan untuk digunakan ketika kuantitas fault gas melebihi nilai normal.

Doernenburg Ratio

Analisis dimulai dengan membandingkan level fault gas terhadap tabel 4 dalam IEEE Std C57.104-2008, pada bahasan ini ditunjukkan dalam gambar 3 sebagai berikut:

Gambar 3. Level Minimum Konsentrasi Fault Gas berdasarkan IEEE Std C57.104-2008 Tabel 4

Secara lebih sistematis, metode ini dijelaskan dalam bentuk flowchart , disajikan dalam gambar 4:

 

Gambar 4. Flowchart untuk Doernenburg Ratio

Step1:

Konsentrasi fault gas didapat dari metode ekstraksi gas kromatografi

Step 2:

Jika setidaknya konsentasi salah satu gas (dalam satuan mikroliter/liter atau ppm) untuk H₂, CH₄, C₂H₂, dan C₂H₄ melebihi dua kali nilai batas L1 pada Tabel 4 dan satu dari gas-gas yang lain melebihi nilai L1, maka peralatan dinyatakan mengalami gangguan (faulty) dan dilanjutkan evaluasi ke step 3

Step 3:

Prosedur Doernenburg Ratio dinyatakan valid apabila salah satu dari gas rasio R1, R2, R3 atau R4 melebihi limit L1. Namun jika tidak terpenuhi, rasio ini dianggap tidak signifikan sehingga harus dilkukan re-sampling atau menggunakan metode lain

  

Step 4:

Membandingkan setiap rasio R1, R2, R3 dan R4 terhadap tabel 5 dalam IEEE Std 57.104-2008, dalam bahasan ini disajikan dalam gambar 5

Gambar 5. Diagnosis Doernenburg berdasarkan IEEE Std C57.104-2008 Tabel 5

Step 5:

Jika semua rasio berada dalam cakupan tabel 5, maka diagnosis dikatakan valid.   

Rogers Ratio

Pada dasarnya, Rogers Ratio memiliki metode evaluasi yang sama dengan Doernenburg Ratio. Namun, Rogers Ratio hanya menggunakan kriteria R1, R2 dan R5. Untuk diagnosis, dapat mengacu pada tabel 6 pada IEEE Std C57.104-2008, atau ditunjukkan dalam gambar 6. Secara lebih detail metode diagnosisnya menggunakan flowchart sebagaimana disajikan dalam gambar 7.

 

Gambar 6. Diagnosis Rogers berdasarkan IEEE Std C57.104-2008 Tabel 6

Gambar 7. Flowchart untuk Rogers Ratio

To be continued to part 6

Before: Part 4

Paiton, 3 December 2018 18.57

Dissolved Gas Analysis (DGA) – Part IV

Foreword

Apabila pengujian DGA telah dilakukan, maka hasilnya harus dianalisis untuk menentukan kondisi peralatan elektrik yang diuji (trafo, OLTC, atau yang lain). Ada beberapa metode yang digunakan untuk menganalisis hasil pengujian DGA. Dalam bagian ini, hasil pengujian DGA dianalisis menggunakan kriteria volume sebagaimana digunakan dalam IEEE Std C57.104-2008 IEEE Guide for the Interpretation of Gases Generated in Oil-Immersed Transformers.

Monitoring kerusakan isolasi dengan metode dissolved gas volume

Salah satu metode yang bisa digunakan untuk mengevaluasi kerusakan peralatan listrik yang menggunakan minyak isolasi adalah dengan mengukur besarnya gas terlarut dalam isolasi minyak tersebut; yang akan mengindikasikan suatu kerusakan awal.

Selain 9 faut gases sebagaimana dijelaskan dalam bab 2, konsep TDGC (total dissolved gas concentration) merupakan besaran yang cukup penting dalam metode analisis volume. TDGC adalah penjumlahan volume (dalam ppm, part per million) dari gas yang mudah terbakar yaitu H2, CH₄, C₂H₆, C₂H₄ C₂H₂ dan CO. Dengan melihat plot pertumbuhan volume fault gases dan TDGC terhadap waktu, maka monitoring kondisi peralatan isolasi lebih mudah dilakukan.

Dikarenakan perbedaan manufaktur, kondisi pengoperasian, temperatur dan beberapa faktor eksternal; maka penentuan kondisi peralatan menjadi tidak mudah. Apakah peralatan dalam keadaan normal, memerlukan tindakan atau dalam keadaan bahaya. Jika tidak ada data histori mengenai fault gases dan TDCG, maka penggunaan 4 Level Kriteria berdasarkan IEEE Std C57.104-2008 Tabel 1 bisa digunakan, yaitu:

Gambar 2. Level Kondisi Fault Gas berdasar IEEE Std C57.104-2008 Tabel 1

Condition 1:

TDGC dibawah level 1 mengindiksikan peralatan dalam kondisi sehat (satisfactorily). Jika konsentrsi fault gases melebihi rekomendasi Level 1, maka investigsi lebih lanjut harus dilakukan.

Condition 2:

TDGC yang berada di Level 2 mengindiksikan peralatan dalam kondisi tidak normal. Jika konsentrsi fault gases melebihi rekomendasi Level 2, maka investigsi lebih lanjut harus dilakukan untuk mendapatkan plot pertumbuhan gas tersebut.

Condition 2:

TDGC yang berada di Level 3 mengindiksikan adanya dekomposisi pada level yang cukup tinggi. Jika konsentrsi fault gases melebihi rekomendasi Level 2, maka investigsi lebih lanjut harus dilakukan karena dikhawatirkan bahwa kerusakan sudah mulai terbentuk.

Condition 4:

TDGC yang melebihi Level 4 mengindiksikan dekomposisi yang parah. Mengopersikan peralatan yang berada di Level 4 berpotensi mengakibatkan kerusakan yang meluas.

Yang perlu menjadi catatan adalah bahwa nilai yang tertera dalam tabel 1 adalah sebuah nilai konsensus dari pengamatan mayoritas manufaktur trafo.  Nilai tersebut dapat digunakan sebagai dasar analisis apabila tidak data histori konsentrsi fault gases dan TDGC. Namun, apabila memiliki data dengan kevalidan lebih tinggi (misalkan pengalaman dari manufaktur trafo yang sama), maka level tersebut dapat digunakan sebagai dasar analisis.

To be continued to part 5

Before: Part 3

Paiton, 27 August 2018 18.07

Dissolved Gas Analysis (DGA) – Part III

Tipe-tipe Gangguan

Berdasarkan inspeksi internal yang dilakukan pada ratusan trafo yang terganggu, berikut adalah 5 tipikal kerusakan trafo beserta kodenya sebagaimana disebutkan dalam IEC 60599:

1. Partial Discharge (PD)

Partial discharge dari sebuah korona menghasilkan dekomposisi pada isolasi kertas, bahkan jika berbentuk spark akan menghasilkan lubang dan karbonisasi pada isolasi kertas. Namun, tipe ini sangat sulit untuk ditemukan, salah satunya dikarenakan lokasinya.

2. Discharge of Low Energy (D1)

Kondisi ini dapat terjadi pada isolasi kertas maupun minyak isolasi. Pada isolasi kertas, karbonisasi dapat terjadi di permukaan (tracking) atau hingga ke dalam struktur isolasi kertas. Pada minyak isolasi, partikel karbon dapat terbentuk khususnya di bagian diverter switch, untuk trafo yang dilengkapi OLTC (on-load tap changer)

3. Discharge of High Energy (D2)

Kondisi ini ditandai dengan kerusakan dan karbonisasi yang lebih parah pada isolasi kertas, pelelehan metal pada titik pusat discharge dan kondisi karbonisasi pada minyak isolasi yang lebih ekstrim.

4. Thermal Fault (T1 atau T2)

Dikategorikan sebagai T1 apabila temperatur gangguan di bawah 300°C, ditandai dengan perubahan warna isolasi kertas menjadi kecoklatan. Kategori T2 diberikan apabila temperatur gangguan di atas 300°C, ditandai dengan munculnya karbonisasi.

5. Thermal Fault (T3)

Kategori ini diberikan apabila temperatur gangguan di atas 700°C, ditandai karbonisasi minyak isolasi yang sangat parah, adanya perubahan warna metal (800°C) dan atau pelelehan metal (>1000°C)

to be continued to part 4...
Before: Part 2

Paiton, 20 Agustus 2018 19.22