BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Langkah-Langkah...

32 Agriasta Atria Surya,2018

ANALISIS MINYAK TRANSFORMATOR BERDASARKAN UJI KANDUNGAN GAS TERLARUT (DGA)

DAN TEGANGAN TEMBUS

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Langkah-Langkah Penelitian

Langkah-langkah penelitian ini dibuat dalam diagram alir seperti gambar

3.1 yang menunjukan langkah-langkah penelitian yang jelas dan terperinci.

33

Agriasta Atria Surya,2018


DAN TEGANGAN TEMBUS


Mulai

Penelitan awal

1. Studi lapangan / observasi

2. Identifikasi masalah

3. Studi Pustaka dan diskusi

Persiapan penelitian

1. Pengambilan sampel minyak trafo

2. Alat uji

Pengujian Minyak Isolasi Transformator

1. Uji kandungan gas terlarut (DGA)

2. Uji tegangan tembus

selesai

Ya

Tidak

Data hasil

pengujian

Kesimpulan

Apakah data

lengkap ?

· Analisis kandungan gas terlarut (DGA)

· Analisis nilai tegangan tembus

· Analisis hubungan DGA dan tegangan tembus dalam

menentukan kualitas minyak trafo

Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian

Agar penelitian ini berjalan sistematis dan mempunyai target, perlunya

digunakan flow chart (diagram alir) agar dapat memudahkan peneliti dalam

34



DAN TEGANGAN TEMBUS


menentukan tahap-tahap yang akan dilaksanakan dan memberikan arahan untuk

mempermudah pemahaman tujuan yang ingin dicfapai dalam proses penelitian.

3.2 Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian yang dipilih oleh peneliti berada di Laboratorium bidang

enginering PT. PLN (Persero) Transmisi Jawa Bagian Tengah APP Bandung Jl.

M Toha Km. 4 Komp. PLN GI Cigereleng, Bandung yang dilaksanakan pada

tanggal 25 juni 2018 sampai dengan 31 juli 2018.

3.3 Metode Pengumpulan Data

Dalam penelitian mengenai analisis kandungan gas terlarut (DGA) dan

tegangan tembus ini ada beberapa kegiatan yang dilakukan penulis berkaitan

dengan pengumpulan data, adapun kegiatan tersebut adalah :

a. Observasi (Pengamatan Langsung)

Pengambilan data dengan metode observasi (pengamatan langsung)

dilakukan dengan mencari data-data teknis secara langsung ke lapangan. Data

tersebut berupa data hasil pengujian kandungan gas terlarut dan hasil pengujian

tegangan tembus pada sampel yang sama dari beberapa transformator milik PT.

PLN (Persero).

b. Wawancara

Pengambilan data dengan metode wawancara dilakukan dengan cara

konsultasi dengan karyawan PT. PLN (Persero) di bagian laboratorium minyak

trafo yang berkompeten mengenai minyak transformator.

c. Studi Literatur

Pengambilan data dengan metode studi literatur dilakukan dengan cara

mengkaji dan menelaah teori-teori yang mendukung dalam pemecahan masalah

yang diteliti. Teori-teori ini dapat bersumber dari jurnal ilmiah, penelitian

sebelumnya serta dari buku-buku yang mendukung dari penelitian ini.

35



DAN TEGANGAN TEMBUS


3.4 Metode Pengambilan Sampel Minyak Transformator

Pengambilan sampel minyak untuk pengujian DGA dan karakteristik sangat

menentukan kehandalan diagnosa yang akan didapatkan. Ada beberapa hal yang

harus diperhatikan dalam pengambilan sampel minyak, yaitu :

1. Alat yang dipergunakan untuk pengambilan sampel

2. Cara pengambilan sampel dan durasi pengambilan sampel dan pengujian

Alat pengambil sampel minyak untuk uji DGA antara lain :

1. Syringe

Suntikan dengan wadah berbahan kaca untuk pengambilan sampel minyak.

Tujuan penggunaan syringe adalah agar minyak tidak terkontaminasi dengan

udara luar, dan menghindari hilangnya gas-gas ringan yang mudah lepas seperti

𝐻2. Dengan demikian kandungan gas-gas yang terdeteksi dapat mewakili kondisi

kandungan gas didalam minyak yang sebenarnya.

Gambar 3. 2Syringe

2. Oil flushing unit

Unit yang terdiri dari selang silikon, flange, seal dan stop-kran yang

berfungsi sebagai sarana untuk membuang minyak trafo yang kotor sekaligus

mengambil sampel minyak.

Gambar 3. 3Oil Flushing Unit

36



DAN TEGANGAN TEMBUS


3. Vial

Botol kimia yang digunakan sebagai tempat sampel minyak yang digunakan

untuk pengujian karakteristik.

Gambar 3. 4Vial

Tahap Pengambilan Sampel Minyak Transformator :

1. Siapkan ember untuk menampung minyak trafo

2. Pasang oil flushing unit pada drain valve tangki utama trafo lalu atur

stop-kran pada posisi menutup

3. Persiapkan syringe dan vial untuk pengambilan sampel minyak

4. Buka drain valve tangki utama trafo

5. Lakukan proses pembersihan / flashing terlebih dahulu (keluarkan

minyak dari tangki utama trafo dengan membuka stop-kran) dan tutup

kembali stop-kran

6. Pasang jarum pada syringe lalu buka katup pada syringe dan suntikan

syringe pada selang silikon dan lakukan penyedotan minyak dari selang

7. Pastikan tidak ada udara (gelembung udara) yang masuk ke dalam

syringe

8. Tutup kembali katup pada syringe

9. Pindahkan minyak dari syringe ke vial dengan cara menyuntikan

minyak ke dalam vial tanpa membuka tutupnya

10. Beri label pada syringe dan vial minyak

11. Simpan syringe dan vial, lindungi dari panas maupun sinar matahari

langsung

12. Tutup kembali drain valve tangki utama trafo

37



DAN TEGANGAN TEMBUS


13. Buka stop-kran untuk mengeluarkan sisa minyak pada oil flushing unit

(tampung dalam ember)

14. Lepaskan oil flushing unit dari drain valve tangki utama trafo

15. Pastikan drain valve telah terpasang dengan benar.

3.5 Metode Pengujian DGA dan Tegangan Tembus

Mulai

Persiapan alat dan bahan

· Sampel minyak trafo yang akan di

uji

· Alat Uji

selesai

Ya

Tidak

Data hasil

pengujian (ppm)

Apakah hasil uji sudah

meyakinkan ?

Pengujian

Kandungan Gas

Terlarut (DGA)

Pengujian Tegangan

Tembus

Data hasil

pengujian (kV)

Membuat laporan

Pengambilan Sampel Minyak

Transformator

Pengolahan Data

Gambar 3. 5 Diagram Alir Pengujian DGA dan Tegangan Tembus

38



DAN TEGANGAN TEMBUS


3.5.1 Pengujian Kandungan Gas Terlarut (DGA)

Pengujian DGA menggunakan alat uji SpectroscopyPortable merk

MYRKOS Morgan Schaffer. Myrkos adalah alat kromatografi gas mikro yang

digunakan untuk mengukur konsentrasi dari tujuh gas gangguan yang larut dalam

cairan insulatif dielektrik : hidrogen, metana, karbon monoksida, karbon dioksida,

etilena, etana dan asetilena. Myrkos juga mengukur komponen udara : oksigen

dan nitrogen.

Gambar 3. 6 Alat uji DGA MYRKOS Morgan Schaffer

Prosedur pengujian DGA adalah sebagai berikut :

Start Up dan Kalibrasi

1. Persiapkan semua alat yang dibutuhkan, dan persiapkan sampel minyak

yang akan diuji.

2. Pastikan gas (helium 99.99%) masih diatas 200 psi dan pastikan laptop

terhubung pada alat uji DGA.

3. Pastikan laptop terhubung pada alat uji DGA.

4. Buka valve gas carrier helium

5. Nyalakan alat DGA kemudian nyalakan laptop dan buka program ppm

report.

Persiapan Sampel

1. Bersihkan bagian luar syringe yang berisi sampel minyak menggunakan

tissue atau majun

2. Buang 10 ml sampel minyak dari 100 ml sampel minyak.

3. Pasang filter udara “shake test” pada syringe sampel untuk mengambil

udara bebas

4. Kocok syringe sampel selama 30 detik

39



DAN TEGANGAN TEMBUS


5. Jika dibutuhkan, ulangi kembali pengambilan udara bebas untuk

mengimbangi udara yang kembali terlarut dalam minyak.

Pengujian Sampel

1. Pasang syringe sampel pada holder

2. Sambungan alat DGA dengan sampel menggunakan selang oil trap

3. Lakukan analisa DGA

4. Bersihkan colomn terlebih dahulu dengan menekan tombol “purge”

5. Setelah pembersihan colomn selesai tekan “inject” dengan posisi piston

syringe ditekan.

6. Setelah program memberi petunjuk untuk melepas tekanan piston

syringe, ubah posisi syringe.

7. Selesai.

3.5.2 Pengujian Tegangan Tembus

Pengujian dilakukan dengan menggunakan Megger OTS 80 AF/2. Peralatan

ini menggunakan jala-jala 220 V, 50 Hz sedangkan outputnya 0-80 kV. Peralatan

ini dilengkapi dengan sel uji berdimensi kotak dengan ukuran 10 x 8 x 8 cm yang

dilengkapi dengan elektroda bola-bola dengan jarak 2.5 mm dimana sampel yang

akan diuji dimasukan ke dalam sel uji tersebut. Alat ini bekerja setelah tombol

start ditekan yang secara otomatis akan menaikan tegangan 2000 V/s dan akan

berhenti secara otomatis (autohold) pada saat terjadi tembus pada sampel. Standar

pengujian tegangan tembus adalah IEC 156.

Gambar 3. 7 Alat Uji Tegangan Tembus Megger OTS 80 AF/2

Prosedur pengujian tegangan tembus adalah sebagai berikut :

1. Buka hook penutup ruang uji dan keluarkan kotak contoh minyak

40



DAN TEGANGAN TEMBUS


2. Ambil Stirrer dari dalam kotak contoh minyak menggunakan stik

magnetik.

3. Bersihkan bagian dalam kotak contoh minyak dengan membilas

menggunakan minyak bersih sejenis.

4. Bersihkan ruang minyak dari sisa tumpahan minyak dan pastikan tidak

ada ceceran atau tumpahan minyak.

5. Masukan sampel minyak ke dalam kotak contoh minyak tanpa

menimbukan gelembung udara.

6. Tempatkan kotak contoh yang berisi minyak ke tempatnya.

7. Masukan strirrer ke dalam kotak contoh minyak dan tutup covernya.

8. Tekan tombol merah untuk menyalakan alat uji.

9. Display akan menunjukan menu utama bergambar elektroda 2,5 mm

dan Alat uji akan melakukan self test selama 15 detik.

10. Pilih MENU, arahkan kursor ke IEC 156 / 1995 05 lalu tekan tombol

START maka strirrer akan berputar mengaduk minyak selama 5 menit.

11. Setelah waktu 5 menit tercapai maka alat uji akan bekerja otomatis.

12. Tegangan akan naik mulai dari 0 sampai tegangan breakdown nya

tercapai, setelah mencapai breakdown maka lampu petir akan padam,

pada display dimunculkan tegangan breakdown dan nomor pengujian.

13. Selanjutnya alat uji akan melakukan RECOVERY selama 2 menit dan

otomatis akan melakukan pengujian sampai 6 kali.

14. Hasil uji akan di print dengan menunjukan hasil rata – rata 6 kali

pengujian tersebut.

41



DAN TEGANGAN TEMBUS


3.6 Metode Analisis Kandungan Gas Terlarut (DGA)

Mulai

selesai

Key Gas,

Data hasil

pengujian

DGA (ppm)

TDCG ( Total Dissolved

Combustible Gas)

(ppm)

Kondisi 1 : Normal

Kondisi 2, 3, 4 :

Mengindikasikan

kegagalan

Lanjutkan pengawasan

secara normal Roger’s Ratio Duval Triangle

Analisis Indikasi

kegagalan

Gambar 3. 8 Diagram Alir Metode Analisis Kandungan Gas Terlarut (DGA)

Setelah dilakukan pengujian, dilakukan interpretasi data berdasarkan standar

IEEE std. C57 – 104.1991. Jumlah gas terlarut yang mudah terlarut atau TDCG

(Total Dissolved Combustible Gas) akan menunjukan apakah transformator yang

diujikan masih berada pada kondisi operasi normal, waspada atau kondisi kritis.

Tabel 3. 1 Batas Konsentrasi Gas Terlarut IEEE std. C57-104.1991

Status 𝐻2 𝐶𝐻4 𝐶2𝐻2 𝐶2𝐻4 𝐶2𝐻6 CO 𝐶𝑂2 TDCG

Kondisi 1 100 120 35 50 65 350 2500 720

Kondisi 2 101-

700

121-

400

36-50 51-100 66-100 351-

570

2500-

4000

721-

1920

Kondisi 3 701-

1800

401-

1000

51-80 101-

200

101-

150

571-

1400

4001-

10000

1921-

4630

Kondisi 4 >18 >1000 >80 >200 >150 >1400 >10000 >4630

42



DAN TEGANGAN TEMBUS


00

Kondisi 1, TDCG pada level ini mengindikasikan bahwa operasi trafo

memuaskan. Namun, tetap perlu dilakukan pemantauan terhadap kandungan gas

terlarut yang terdapat pada minyak trafo.

Kondisi 2, tingkat TDCG mulai tinggi. Ada kemungkinan timbul gejala-

gejala kegagalan yang harus mulai diwaspadai. Perlu dilakukan pengambilan

sampel minyak yang lebih rutin dan sering.

Kondisi 3, TDCG pada tingkat ini menunjukan adanya dekomposisi dari

isolasi kertas atau minyak transformator. sebuah atau berbagai kegagalan mungkin

saja sudah terjadi. Pada kondisi ini transformator sudah harus diwaspadai dan

perlu perawatan lebih lanjut.

Kondisi 4, TDCG pada level ini menunjukan adanya

dekomposi/pemburukan tingkat tinggi pada isolasi kertas atau minyak

transformator sudah meluas.

Standar ini tidak memberikan proses analisis yang lebih pasti akan indikasi

kegagalan yang sebenarnya terjadi. Ketika konsentrasi gas terlarut sudah melewati

kondisi 1 (TDCG > 720 ppm) maka perlu dilakukan proses analisis lebih lanjut

untuk mengetahui indikasi kegagalan yang terjadi pada transformator.

Ada beberapa metode untuk melakukan interpretasi data dan analisis lebih

lanjut seperti yang tercantum pada IEEE standard. C57-104.1991 dan IEC 60599

adalah metode key gas, roger’s ratio, duval’s triangle.

3.6.1 Metode Key Gas

Untuk menggunakan metode ini perlu dipilih persentase tertinggi dari ke

lima gas tersebut, lalu diagnosis sesuai tabel analisis key gas. Gas dengan

persentasi tertinggi ini disebut sebagai gas kunci (key gas).

Tabel 3. 2 Jenis Kegagalan Menurut Analisa Key Gas

Jenis Kegagalan Gas Kunci Kriteria Jumlah Gas

(dalam persen)

Arcing (Busur Api) Asetilen (𝐶2𝐻2) Kandungan nilai 𝐻2 dan 𝐻2: 60%

43



DAN TEGANGAN TEMBUS


𝐶2𝐻2, sedikit kandungan

𝐶𝐻4 dan 𝐶2𝐻4. CO dan 𝐶𝑂2

mungkin ada apabila

melibatkan selulose

𝐶2𝐻2 : 30%

Corona (Korona) Hidrogen (𝐻2) Kandungan gas 𝐻2 yang

besar, beberapa 𝐶𝐻4 dengan

sejumlah kecil nilai 𝐶2𝐻6

dan 𝐶2𝐻4. CO dan 𝐶𝑂2

mungkin ada jika selulose

terlibat.

𝐻2: 60%

𝐶𝐻4 : 30%

Overheating of Oil

(Pemanasan

Minyak)

Asetilen (𝐶2𝐻4) Kandungan gas 𝐶2𝐻4 yang

besar, sedikit kandungan

𝐶2𝐻6 beberapa kandungan

gas 𝐶𝐻4 dan 𝐻2

𝐶2𝐻4: 63%

𝐶2𝐻6 : 20%

Overheating of

Cellulose

(Pemanasan Isolasi

Kertas)

Karbon

Monoksida

(CO)

Kandungan nilai gas CO dan

𝐶𝑂2 yang sangat besar. Gas

hidrokarbon mungkin

muncul.

CO : 92 %

3.6.2 Metode Roger’s Ratio

Metode ini membandingkan nilai-nilai satu gas dengan gas dengan gas yang

lain. Gas-gas yang digunakan dalam analisis menggunakan roger’s ratio adalah

sebagaiberikut:𝐶2𝐻2/𝐶2𝐻4, 𝐶𝐻4/𝐻2 dan 𝐶2𝐻4/𝐶2𝐻6. Setelah diperoleh nilai

perbandingan dari gas-gas tersebut, selanjutnya dimasukan kedalam kode ratio

yang diperlihatkan pada tabel 3.3.

Tabel 3. 3 Kode Roger’s Ratio

Rentang

kode roger

𝐶2𝐻2/𝐶2𝐻4 𝐶𝐻4/𝐻2 𝐶2𝐻4/𝐶2𝐻6

< 0.1 0 1 0

0,1 - 1 1 1 0

44



DAN TEGANGAN TEMBUS


1-3 1 2 1

>3 2 2 2

Setelah dikonversi kedalam kode-kode seperti pada Tabel diatas, maka

untuk analisis gangguan yang terjadi pada minyak transformator dapat diketahui

dari Tabel 3.4 seperti berikut :

Tabel 3. 4 Tipe Gangguan Menurut Analisis Roger’s Ratio

Kasu

s

Tipe Gangguan Kode roger’s ratio

C2H2/C2H4 CH4/CH

2

C2H4/C2H6

1 Tidak ada gangguan 0 0 0

2 Low energy partial discharge 1 1 0

3 High energy partial discharge 1-2 1 0

4 Low energy discharge,

sparking, arcing

1-2 0 1-2

5 High energy discharge,

sparking, arcing

1 0 2

6 Thermal fault suhu dibawah

150oC

0 0 1

7 Thermal fault suhu antara

150oC-300

oC

0 2 0

8 Thermal fault suhu antara

300oC-700

oC

0 2 1

9 Thermal fault suhu diatas

700oC

0 2 2

45



DAN TEGANGAN TEMBUS


3.6.3 Metode Duval Triangle

Untuk menganalisis dengan metode ini yaitu menggunakan gas 𝐶𝐻4,𝐶2𝐻2,

𝐶2𝐻4. Berikut ini adalah cara menganalisis suatu transformator yang bermasalah

menggunakan metoded duval’s triangle adalah jumlahkan nilai-nilai dari ketiga

gas tersebut (𝐶𝐻4,𝐶2𝐻2, 𝐶2𝐻4).

%𝐶𝐻4 = 𝐶𝐻4

𝐶𝐻4+𝐶2𝐻2+𝐶2𝐻4𝑥 100 = [𝐶𝐻4] dalam ppm (3.1)

%𝐶2𝐻2 = 𝐶2𝐻2

𝐶𝐻4+𝐶2𝐻2+𝐶2𝐻4𝑥 100 = [𝐶2𝐻2] dalam ppm (3.2)

%𝐶2𝐻4 = 𝐶2𝐻4

𝐶𝐻4+𝐶2𝐻2+𝐶2𝐻4𝑥 100 = [𝐶2𝐻4] dalam ppm (3.3)

Selanjutnya bandingkan harga masing-masing nilai dari tiap gas-gas

tersebut dan buat dalam bentuk persen (%). Gambarkan garis pada Duval Triangle

untuk ketiga gas tersebut sesuai nilai prosentase tadi. Daerah pertemuan dari

ketiga gas tersebut menunjukan kondisi yang terjadi pada transformator.

Gambar 3. 9 Grafik Duval Triangle

Setelelah titik pertemuan ditemukan, interpretasikan kepada tabel indikasi

kegagalan berdasarkan duval triangle dibawah ini.

46



DAN TEGANGAN TEMBUS


Tabel 3. 5 Indikasi Kegagalan Berdasarkan Duval Triangle

PD Partial Discharge

D1 Discharge of low energy

D2 Discharge of high energy

DT Combination of thermal faults and discharge

T1 Low-range thermal faults below 300oC

T2 Medium-range thermal fault (300-700oC)

T3 High-range thermal fault (above 700oC)

3.7 Metode Analisis Tegangan Tembus

Mulai

selesai

Data hasil

pengujian

tegangan

tembus (kV)

Analisis menggunakan standar

IEC 60422-2005

Kondisi Baik, Cukup

BaikKondisi Buruk

Lanjutkan pengambilan

contoh secara normal

Rekondisi / ganti

minyak trafo

Gambar 3. 10 Diagram Alir Metode Analisis Tegangan Tembus

47



DAN TEGANGAN TEMBUS


Pengertian tegangan tembus minyak berdasarkan standar IEC-60422.2005

adalah ukuran kemampuan isolasi minyak untuk menahan tegangan listrik.

Interpretasi data untuk pengujian ini mengacu pada standar IEC 60422-2005.

Tabel 3. 6 Standar Tegangan Tembus IEC 60422-2005

Parameter

Uji

Kategori Penilaian Kualitatif Rekomendasi Aksi Catatan

Baik Cukup

Baik

Buruk

Tegangan

Tembus

(KV)

O, A, D > 60 50-60 < 50 Baik : Lanjutkan

pengambilan contoh

secara normal

B, E > 40 40-50 < 40 Cukup Baik :

Pengambilan contoh

yang lebih sering. Periksa

parameter uji lain seperti

warna, kandungan

partikel, DDF/ketahanan

dan keasaman

C > 40 30-40 < 30

F Tap changer of neutral

end tap changgers on

O, A, B, C transformers

< 25

Single phase or

connected O, A, B

transformer < 40

Buruk : Periksa sumber

air, rekondisi minyak

(lihat 12.2) atau,

alternatif, apabila lebih

ekonomis karena

parameter tes lain

mengindikasikan

kerusakan yang berat,

ganti minyak.

G < 30

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Langkah-Langkah...

Documents

Transcript of BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Langkah-Langkah...