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

222

42

HHC

HC

+

22

42

HC

HC

222

62424

HHC

HCHCCH

+

++

22

62424

HC

HCHCCH ++

b. Temperature Dependent Ratio

4

62

CH

HC

62

42

HC

HC

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

22

42

HC

HC

222

42

HHC

HC

+

222

62424

HHC

HCHCCH

+

++

4

62

CH

HC

62

42

HC

HC

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).