METODOLOGI

3.1Sampel dan Perlakuan

3.1.2Perlakuan Arcing

Rangkaian yang digunakan untuk memberikan perlakuan arcing terdiri dari step-up tansformator untuk menaikkan tegangan input jala-jala sebesar 220 V, hambatan R untuk mengurangi arus yang mengalir ke transformator ketika tembus terjadi, kapasitor, dan sel uji. Sel uji yang digunakan berupa gelas kimia dan elektroda jarum dan pelat. Konfigurasinya yaitu 3 jarum parallel dan 1 pelat yang terbuat dari bahan stainless steel. Jarak antar elektroda yang digunakan adalah 7 mm. Pengaturan tegangan yang diberikan untuk perlakuan arcing diatur melalui meja kontrol. Ada tiga level tegangan arcing yaitu 17 kV, 20 kV, dan 24 kV dengan tiga durasi arcing yaitu 10 menit, 20 menit, dan 30 menit.

Dilakukan kombinasi sehingga akan terdapat 9 perlakuan yang berbeda, ditambah satu sampel yang tidak diberikan perlakuan jadi tiap minyak akan mempunyai 10 sampel. Diharapkan dengan kombinasi perlakuan yang dilakukan, bisa diketahui bagaimana pengaruh level tegangan dan durasi perlakuan arcing yang diberikan terhadap karakteristik dielektrik, kimia, fisik, dan dissolved gas pada minyak mineral dan esther.

3.2Pengujian

Pengujian yang dilakukan ada beberapa macam, yaitu karakteristik dielektrik, kimia, fisik, dan dissolved gas. Karakteristik dielektrik yang diuji tegangan tembus, faktor disipasi daya, permitivitas relatif, resistivitas jenis, dan partial discharge inception voltage. Karakteristik kimia yang diuji adalah angka keasaman, kadar air, dan FTIR untuk melihat perubahan ikatan kimia. Karakteristik fisik yang diuji adalah viskositas dan skala warna. Pengujian yang terakhir adalah pengujian DGA (Dissolved Gas Analysis) untuk melihat gas terlarut. Ada tiga laboratorium tempat dilakukannya pengujian, yaitu Laboratorium Tegangan Tinggi dan Arus Tinggi (TTAT) STEI ITB, laboratorium PT PLN P3B Region Jawa Barat UJT Cigelereng, dan Laboratorium Kimia Fisik ITB.

3.2.1 Pengujian Tegangan Tembus

Pengujian dilakukan di Laboratorium Tegangan Tinggi dan Arus Tinggi (TTAT) ITB. Berdasarkan standar IEC 156, tegangan tembus adalah besar tegangan ketika tembus listrik terjadi di antara elektroda bola yang terpisah 2.5 mm pada laju kenaikan 2000 V/s. Pengujian tegangan tembus menggunakan Liquid Dieletric Test Set, Model LD60, 0.5 kVA, produksi Phenix Technologies. Peralatan ini menggunakan input 220 V, frekuensi 50 Hz, dengan output 0-60 kV. Sel uji diisi dengan sampel minyak hingga pasang elektroda yang ada di sel uji terendam penuh dan sumbu pasangan elektroda berjarak minimal 4 cm dari permukaan minyak berdasarkan IEC 156. [17]

Gambar 9. Alat Uji Tegangan Tembus Phenix LD60

Pemberian tegangan AC dengan frekuensi 50 Hz diberikan terhadap pasangan elektroda dengan selang waktu minimal 5 menit (IEC 156). Hal ini bertujuan untuk membiarkan gelembung-gelembung yang terbentuk ketika penuangan sampel dilakukan lepas ke udara sebelum pengujian dilakukan. Pengujian dilakukan sebanyak 6 kali untuk setiap sampel dengan selang waktu antara dua pengukuran berurutan minimal 2 menit (IEC 156). Hal ini bertujuan untuk membiarkan sampel minyak mengalami recovery sebelum

38

pengukuran selanjutnya. Berikut ini adalah prosedur untuk pengujian tegangan tembus [7] [18] [19] :

1. Masukkan sampel yang akan diuji ke dalam sel uji sebanyak 400 mL 500 mL.

2. Usahakan ketika menuang sampel ke sel uji tidak terbentuk gelembung-gelembung udara dalam sampel.3. Tunggu hingga 5 menit sejak sampel dimasukkan ke dalam sel uji dan cek bahwa tidak ada lagi gelembung udara yang terlihat di dalam celah elektroda.4. Atur laju kenaikan tegangan 2 kV/sec.

5. Tekan start hingga tegangan naik dengan otomatis dan akan berhenti ketika tembus terjadi.6. Catat nilai tegangan yang direkam di LCD ketika terjadi tembus.

7. Turunkan tegangan hingga kembali ke nol.

8. Lakukan hingga 6 kali pada sampel yang sama dengan selang waktu tiap pengujian minimal 2 menit setelah terjadi tembus.

3.2.2Pengujian Faktor Disipasi Daya dan Permitivitas Relatif

Pengujian dilakukan di Laboratorium Tegangan Tinggi dan Arus Tinggi (TTAT) ITB. Pengukuran kedua parameter ini menggunakan peralatan uji produksi Tettex Instruments yang dirangkai dengan instrument lain seperti meja control, transformator step-up, null indicator, dan kapasitor standar. Pengujian faktor disipasi daya dan permitivitas relatif berdasarkan pada standar IEC 60247 yaitu Insulating liquids Measurement of relative permittivity, dielectric dissipation factor (tan ) and d.c resistivity. [9]

Gambar 10. Rangkaian Pengujian Tan Delta dan Permitivitas Relatif [7]

Berikut ini akan dijelaskan skema dan alat-alat yang digunakan pada pengujian faktor disipasi daya dan permitivitas relatif [7] [18] [19] :

a. Meja kontrol, digunakan untuk mengatur besar tegangan sekunder dari transformator uji. Tegangan masukan untuk meja kontrol berasal dari jala-jala 220 V dengan frekuensi 50 Hz.b. Transformator step-up, dengan spesifikasi yang digunakan yaitu kapasitas daya 5 kVA dengan perbandingan 220 V/100 kV produksi MWB Jerman pada tahun 1980. Keluaran dari transformator inilah yang diatur nilainya melalui meja kontrol.c. Kapasitor acuan, dengan spesifikasi yang digunakan adalah kapasitor gas dengan nilai

32.97 pF.

d. Sel uji, merupakan representasi dari kapasitansi sampel yang diuji. Sampel yang diuji kemudian dimasukkan ke dalam sel uji Tettex Instrument yang terbuat dari bahan stainless steel. Nilai kapasitansi sampel yang diuji yaitu nilai kapasitansi yang terukur dikalikan dengan besar kapasitansi acuan.e. Null indicator (osiloskop indikator nol), merupakan indikator untuk menampilkan kesetimbangan pada jembatan Schering. Ketika tidak setimbang, maka osiloskop akan menampilkan kurva lissajous yang berbentuk lingkaran atau elips. Ketika mendekati kesetimbangan, kurva lissajous akan semakin pipih dan saat setimbang akan menampilkan garis lurus.f.Tan meter dan kapasitansi meter, yang digunakan untuk mengukur tan dan kapasitansi. Prinsip yang digunakan menggunakan jembatan Schering. Pengukuran

dilakukan dengan menggunakan kapasitor variabel yang nilainya bisa diatur sehingga pada null indicator mencapai kesetimbangan, atau hasil gambarnya menjadi garis lurus. Ketika sudah tercapai kesetimbangan, nilai yang terukur itulah faktor disipasi daya dan kapasitansi.

Berikut ini merupakan prosedur untuk pengujian tan dan permitivitas relatif :

1. Sampel yang akan diuji dimasukkan ke dalam sel uji sebanyak 15 mL.

2. Tegangan masukan diatur melalui meja kontrol yang terhubung dengan transformator step-up sebesar 1 kV.3. Kemudian panel kapasitansi variabel dan tan diatur untuk mendapatkan nilai faktor disipasi daya dan kapasitansi sampel. Pengaturan panel dilakukan sambil mengamati osiloskop indikator nol. Ketika kurva lissajous sudah berbentuk garis lurus, pengaturan panel dihentikan untuk melakukan pembacaan terhadap nilai faktor disipasi daya dan kapasitansi.4. Nilai permitivitas relatif sampel uji diperoleh dengan dengan menggunakan

persamaan

Dengan Cx adalah kapasitansi sampel yang diuji dan C0 adalah kapasitansi dari sel uji ketika keadaan kosong.

3.2.3 Pengujian Resistivitas Jenis

Pengujian dilakukan di Laboratorium Tegangan Tinggi dan Arus Tinggi (TTAT) ITB. Peralatan yang digunakan adalah High Resistance Meter yang diproduksi dari Hewlet Packard. Pengujian dilakukan menggunakan elektroda tabung yang sebelumnya merupakan bagian dari alat pengujian tan . Pengujian resistivitas jenis berdasarkan pada standar IEC60247 yaitu Insulating liquids Measurement of relative permittivity, dielectric dissipation factor (tan ) and d.c resistivity. [9] Berikut ini prosedur pengujian resistivitas jenis [7] [18] [19] :

1. Masukkan sampel yang akan diuji ke dalam elektroda tabung sebanyak 15-20 mL.

2. Tunggu sampai satu menit untuk menghilangkan gelembung yang ada pada sampel.

3. Sambungkan terminal dari High Resistance Meter ke masing-masing elektroda pada elektroda tabung.4. Atur tegangan uji pada 500 V. Mode pada High Resistance Meter diatur dari posisi

discharge ke mode charge.

5. Mode charge kemudian diatur ke mode measure. Tunggu sampai satu menit kemudian lakukan pembacaan pada nilai yang terukur oleh jarum.6. Pindahkan ke mode charge kemudian ke discharge.

7. Ulangi percobaan dengan sampel yang sama dan lakukan hingga tiga kali pengambilan data.

Gambar 11. Pengukuran Resistivitas Jenis dengan High Resistance Meter

3.2.4Pengujian Partial Discharge [19]

Pengujian partial discharge (PD) dilakukan terhadap 10 sampel pada temperatur ruang. Pengujian ini dilakukan di Lab Tegangan dan Arus Tinggi (LTTAT) ITB. Sampel yang digunakan sebanyak 250 ml dan chamber yang digunakan adalah gelas kimia phyrex1000 ml. Rangkaian pengujian partial discharge dan elektroda pengujian terdapat pada gambar.

Gambar 12. Pengujian Partial Discharge

Peralatan yang digunakan pada pengujian partial discharge adalah :

a. Elektroda Jarum Pelat, partial discharge dibangkitkan dalam sampel dengan menerapkan tegangan tinggi yang berbeda-beda pada elektroda jarum dalam sebuah sistem elektroda jarum pelat. Elektroda jarum (Ogura Jewelry) terbuat dari baja dengan panjang 5 cm, diameter 1 mm, memiliki radius tip 3 m dengan sudut kemiringan 30 derajat[23]. Untuk mempermudah timbulnya PD dalam sampel maka jarak antar elektroda jarum dan pelat dibuat menjadi 6 mm.b. Meja Kontrol, meja kontrol digunakan untuk mengatur besarnya tegangan sekunder transformator uji. Tegangan input meja kontrol berasal dari sumber jala-jala 50 Hz. Di meja kontrol juga dilengkapi dengan multimeter yang digunakan untuk membaca besar tegangan yang diterapkan.c. Trafo Uji, transformator yang digunakan memiliki kapasitas daya 5 kVA dengan perbandingan 220 V/100 kV produksi MWB Jerman pada tahun 1980. Keluaran (tegangan sekunder) dari transformator dapat diatur besarnya melalui meja kontrol.d. RC Detector, pulsa PD yang terdapat pada sampel akan dideteksi oleh detektor RC.

e. High Pass Filter, rangkaian HPF berfungsi untuk melewatkan pulsa PD pada frekuensi tertentu. Lebar frekuensi HPF dari gambar 6.6 adalah 131 384 kHz, hal ini menyatakan bahwa pulsa yang memiliki rentang frekuensi di antara range tersebut

yang akan dilewatkan dan dideteksi. Berikut ini merupakan rangkaian high pass filter

yang sudah dikombinasikan dengan RC Detector di dalam PD Detector.

f.Arrester, berfungsi untuk melindungi peralatan ukur ossiloskop dari bahaya impuls yang kemungkinan bisa terjadi akibat tembus dielektrik.g. Kabel Koaksial, digunakan sebagai penghantar pada rangkaian pengujian.

h. Osiloskop Textronik TDS 220, pembacaan hasil dari tegangan keluaran RC Detector akan tertera pada ossiloskop. Di ossiloskop ini bisa terlihat pulsa-pulsa PD yang memiliki magnitud besar dibandingkan dengan magnitud rata-rata pulsa. Selain itu, bentuk dari tegangan sumber juga bisa ditampilkan sehingga bisa diperbandingkan antara pulsa PD dengan tegangan sumber. Pada Ossiloskop ini di atur mode nya menjadi peak detector sehingga pulsa PD tampak jelas dan berbeda dengan pulsa rata- rata.i.Software Openchoice Osiloskop Textronik TDS 220, Software ini terintegrasi dengan osilokop textronik TDS 220 yang digunakan untuk pembacaan data. Software ini merekam data pulsa dan waktu pada setiap gelombang yang tampak ossiloskop. Pengambilan data pulsa dan waktu dilakukan setelah ossiloskop merekam data.j.GPIB dan Personal Computer (PC), GPIB merupakan media penghubung antara Osiloskop dengan Personal Computer (PC). Semua data-data dari ossiloskop juga terbaca dari PC. Di dalam PC ini dilakukan penyimpanan data dan waktu pulsa gelombang PD dan sumber tegangan.

Gambar 13. Rangkaian Penguji Partial Discharge

Prosedur pengujian partial discharge untuk pengukuran tegangan insepsi :

1. Penerapan tegangan dimulai dari tegangan 4 kV selama 2 menit.

2. Setelah 2 menit tegangan dinaikan sebesar 0,1 kV.

3. Tegangan dinaikkan sebesar 0,1 kV setiap 1,5 menit ini dilakukan terus menerus hingga pada ossiloskop tampak pulsa PD yang besarnya lebih dari pulsa rata-rata.4. Sebelum melakukan pengambilan data pulsa PD, dilakukan pengambilan data pada tegangan yang terlihat di ossiloskop tidak terjadi PD. Data ini akan dijadikan sebagai referensi data kalibrasi.5. Jika pada level tegangan tersebut selama 1,5 menit tidak terjadi pengulangan pulsa PD lagi, maka harus dicari lagi pulsa PD yang berulang dalam waktu 1,5 menit pada level tegangan yang sama. Jika sudah ditemukan maka bisa dipastikan bahwa pulsa PD yang pertama kali sebelum perulangannya adalah pulsa PD insepsi.

3.2.5Pengujian Angka Keasaman

Pengujian angka keasaman dilakukan dengan cara titrasi menggunakan tabung Erlenmeyer. Sampel minyak sekitar 20 gram dimasukkan ke dalam tabung Erlenmeyer dan ditambahkan 50 ml alkohol 95% + toluen, isopropanol dan dietil eter sekitar 50 ml. Tabung Erlenmeyer dipanaskan sampai mendidih dan diaduk kuat-kuat untuk melarutkan senyawa- senyawa asam dalam sampel minyak. Setelah dingin, larutan dititrasi dengan 0,1 N larutan KOH standar memakai indikator phenolphthalein. Akhir titrasi tercapai apabila terbentuk warna merah muda yang tidak hilang selama menit.

Angka asam dinyatakan sebagai mg KOH yang diperlukan untuk menetralkan senyawa asam dalam 1 gram sampel minyak dan dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

3.2.6Pengujian Kadar Air

Pengujian kadar air dilakukan dengan menggunakan metode Karl Fischer. Sebelum digunakan, alat ini dijalankan dalam keadaan tanpa sampel (dikalibrasi) sampai diperoleh hasil pembacaan 0 ppm. Sampel minyak yang akan diuji diambil dari botol vial dengan menggunakan syringe. Sebelum digunakan, syringe ini terlebih dahulu dibersihkan dengan cara dibilas menggunakan minyak yang sama dengan sampel yang akan diuji. Pembilasan dilakukan

sebanyak 5 kali untuk meyakinkan bahwa sampel sisa pengujian sebelumnya tidak mengotori sampel minyak yang sedang diuji.

Gambar 14. Alat Pengujian Kadar Air Metode Karl Fischer

3.2.7Pengujian FTIR [7]

Minyak transformator memiliki berbagai kandungan senyawa kimia yang menentukan kualitas operasinya. Kerusakan minyak transformator oleh busur api memiliki pengaruh pula terhadap susunan senyawa kimianya. Perubahan senyawa kimia minyak dalam pengujian ini diamati dengan pengujian spektroskop infra-merah yang dilakukan di Laboratorium Kimia-Fisik Program Studi Kimia ITB.

Karena masing-masing jenis ikatan kimia memiliki frekuensi alami vibrasi yang berbeda-beda dan karena dua jenis ikatan yang sama dalam dua larutan atau campuran yang berlainan berada dalam dua lingkungan yang berlainan pula, tidak ada dua molekul dari struktur yang berbeda menghasilkan jejak atau bekas absorbsi infra-merah atau spektrum infra merah yang sama persis. Oleh karena itu, spektrum infra-merah dapat digunakan untuk molekul-molekul sama banyaknya seperti sidik jari manusia.

Keuntungan kedua yang paling penting dari penggunaan spektrum infra merah adalah untuk membedakan informasi struktur sebuah molekul. Absorbsi dari setiap jenis ikatan (NH, CH, OH, CX, C=O, CO, CC, C=C, CC, CN, dan seterusnya) hanya dapat ditemukan pada porsi kecil dari daerah vibrasi infra merah. Absorbsi sedikit tersebut dapat digunakan untuk mengidentifikasikan jenis-jenis ikatan. Di luar daerah ini, absorbsi secara normal mengarah kepada beberapa tipe lain dari jenis-jenis ikatan.

Sebagai contoh, absorbsi pada daerah sekitar 3000 150 cm-1 mengarah kepada adanya ikatan C-H pada molekul. Sementara absorbsi pada daerah sekitar 1715 100 cm-1 normalnya mengarah kepada adanya ikatan C=O (kelompok karbonil) dalam molekul. Daerah-daerah yang sama mengaplikasikan masing-masing jenis ikatan.

Interpretasi spektrum infra-merah merupakan hubungan antara daya serap setiap ikatan pada spektrum dari senyawa yang tidak diketahui dengan frekuensi serap yang telah diketahui untuk masing-masing jenis ikatan. Dengan menggunakan tabel maka akan membantu kita sehingga lebih familiar dengan proses interpretasi. Bagian yang terpenting untuk identifikasi sumber ikatan adalah intensitas [lemah (weak), sedang (medium), kuat (strong)], bentuk [lebar (broad), runcing (sharp)], dan posisi (cm-1) dalam spektrum.

Alat yang dapat digunakan untuk membedakan absorbsi untuk suatu larutan atau campuran dinamakan spektrometer inframerah, atau secara sfesifik disebut spektrofotometer. Ada dua jenis spektrometer infra merah yang biasa digunakan dalam laboratorium organik, yaitu alat dispersi dan Transformasi Fourier (FT). Kedua jenis tipe alat ini menyediakan spektra-spektra dari berbagai macam larutan atau campuran yang berkisar dari 4000 cm-1 sampai 400 cm-1. Namun transformasi Fourier menyediakan spektrum infra merah yang lebih rapat dibanding alat dispersi.

Fourier Transform Infrared Spectrometer adalah jenis spektrometer yang paling canggih saat ini. Desain optiknya menghasilkan jejak atau bekas yang disebut interferogram. Interferogram adalah sinyal kompleks, tetapi gelombangnya mengandung semua frekuensi yang dapat menghasilkan spektrum infra-merah. Interferogram merupakan plot grafik antara intensitas dengan waktu (spektrum domain waktu). Namun, para ahli kimia menganggap penting dihasilkannya plot grafik antara intensitas dengan frekuensi (spektrum domain frekuensi). Operasi matematika transformasi Fourier dapat memisahkan frekuensi absorbsi dari interferogram.

Keuntungan lain dari alat ini adalah dapat menghasilkan interferogram kurang dari satu detik. Hal ini memungkinkan kita untuk mengumpulkan interferogram-interferogram untuk sampel objek penelitian yang sama dan mengakumulasikannya dalam memori komputer sehingga alat ini memiliki kecepatan dan sensitivitas yang lebih baik dibandingkan dengan alat dispersi.

3.2.8 Pengujian Viskositas

Pengujian viskositas dilakukan dengan menggunakan viskometer yang ditempatkan dalam termostat pada posisi vertikal. Sampel minyak yang akan diuji sebanyak sekitar 10 15 ml dimasukkan ke dalam viskometer sedemikian rupa sehingga jika sampel minyak dibawa ke reservoir B dan permukaannya melewati garis m, reservoir A masih terisi sekitar setengahnya. Sampel minyak dibawa ke reservoir B hingga permukaannya sedikit di atas garis m dengan cara ditiup atau diisap melalui selang karet. Sampel minyak kemudian dibiarkan mengalir secara bebas dengan bantuan gravitasi. Waktu yang diperlukan oleh sampel minyak untuk mengalir dari garis m ke garis n dicatat. Di samping itu, kerapatan massa sampel minyak diukur dengan menggunakan piknometer atau neraca westphal. Prosedur ini kemudian diulang untuk cairan pembanding berupa air suling.

Viskositas sampel minyak ditentukan dengan membandingkan hasil pengukuran waktu alir dan kerapatan massa sampel minyak dengan waktu alir dan kerapatan massa cairan pembanding yang telah diketahui viskositasnya, yang dinyatakan dengan persamaan berikut ini :

Di mana:

= Viskositas sampel minyak yang diuji 0 = Viskositas air sulingt = Waktu alir sampel minyak yang diuji t0 = Waktu alir air suling = Kerapatan massa sampel minyak yang diuji 0 = Kerapatan massa air suling

Gambar 15. Viskometer Oswald untuk Mengukur Viskositas [7]

3.2.9Pengujian Skala Warna

Pengujian skala warna dilakukan dengan menggunakan Livobond PFX 195

Tintometer seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini. Prosedur pengujian ini didasarkan pada standar ASTM D-1500.

Gambar 16. Alat Pengujian Skala Warna

3.2.10 Pengujian DGA [7]

Analisis jenis dan konsentrasi gas yang terkandung dalam sampel minyak dilakukan dengan Gas Chromatograph HP 6890. Prosedur mengekstrak gas dari sampel minyak mengacu pada standar ANSI/IEEE C57.104 (1991). Sampel minyak dengan volume sekitar20 ml ditempatkan dalam sebuah botol kecil (vial). Vial berisi sampel kemudian ditutup menggunakan karet dan disegel dengan aluminium, lalu ditempatkan dalam wadah sampel. Wadah sampel bisa menampung maksimal 40 vial berisi sampel. Sebuah alat penarik sampel otomatis tipe Automatic Liquid Sampler HP 7649 bekerja untuk mengambil vial berisi sampel satu per satu dari wadah untuk dianalisis. Vial dikocok oleh alat pengocok otomatis untuk mengekstrak gas yang terperangkap dalam minyak. Gas-gas yang terakumulasi di bagian atas vial kemudian dikoleksi dengan sebuah jarum yang juga bekerja secara otomatis.

Selain penyiapan sampel minyak sampai meletakkan vial berisi sampel ke dalam wadah sampel, seluruh proses analisis kandungan gas dikendalikan melalui komputer. Data berupa jenis dan konsentrasi gas yang terkandung dalam sampel minyak secara otomatis terekam dalam media penyimpan data komputer. Keluaran dari gas chromatograph yang terintegrasi ini berupa print out. Hasil print out ini berisi informasi tentang jenis dan konsentrasi gas, kondisi operasi yang mengacu pada diagnosis berdasarkan total konsentrasi gas-gas combustible dan gas kunci, serta tampilan grafis dari persentase kandungan setiap jenis gas. Informasi-informasi tersebut diperoleh dengan perhitungan menggunakan software Toga-Calc. yang terintegrasi dalam komputer. Kromatografi gas dilakukan dengan memisahkan komponen-komponen gas dan kemudian mendeteksinya. Sampel gas yang telah dipisahkan dari minyak transformator akan dianalisis komposisinya baik secara kualitatif maupun kuantitatif.

Peralatan yang digunakan untuk menentukan komposisi gas adalah Gas Chromatograph. Dasar kerja alat ini adalah berdasarkan sifat penyerapan sistem kolom kromatografi gas terhadap sampel gas. Sampel gas berupa campuran gas yang diinjeksikan ke dalam alat akan dialirkan oleh gas pembawa (carrier) sehingga gas mempunyai perbedaan sifat penyerapan yang terpisah. Pemisahan gas-gas tersebut masing-masing akan dideteksi oleh suatu detektor yang akan dikonversikan kepada sistem pencatat atau integrator. Jenis dan jumlah gas yang diinjeksikan dapat diketahui dengan membandingkan terhadap gas standar yang telah diketahui komposisinya.

Gambar 17. Pengujian DGA di PLN Cigelereng

Menurut standar IEEE, minyak transformator yang sehat mengandung maksimal 0-

720 ppm (v/v) konsentrasi TDCG (total dissolved combustible gas) atau gas-gas yang mudah terbakar, yaitu hidrogen (H2) dan hidrokarbon rantai pendek, seperti metana (CH4), etana (C2H6), etilen (C2H4), dan asetilen (C2H2). Salah satu standar IEEE, yaitu standar C57-104-1991 serta ASTM D-3612 memberikan petunjuk mengenai penggunaan analisis dengan TCG

serta kandungan gas-gas secara individual. Kondisi IEEE diberikan pada tabel berikut.

Gambar 18. Konsentrasi Gas Terlarut berdasarkan Metode TDCG [7]

Masing-masing kondisi transformator di atas dikelompokkan sesuai konsentrasi TCG ataupun konsentrasi combustible gas maksimum yang diizinkan. Masing-masing kondisi transformator di atas dikelompokkan sesuai konsentrasi TCG ataupun konsentrasi combustible gas maksimum yang diizinkan.

1. Metode Gas Kunci (Key Gas Method), didasarkan pada standar IEEE C57.104. Dengan melihat komposisi gas-gas kunci pada data, maka dapat dilakukan diagnosis kondisi transformator.

Tabel 3. Metoed Gas Kunci dan Diagnosis Gangguan

Gas KunciKriteriaDiagnosis gangguan

Asetilen

(C2H2)Konsentrasi gas C2H2 dan H2 dalam jumlah yang besar disertai timbulnya gas CH4 dan C2H4 dalam jumlah kecil. CO dan CO2 juga dapat timbul jika terjadi dekomposisi pada selulosaArcing

Hidrogen

(H2)Konsentrasi H2 dalam jumlah besar, CH4 tidak terlalu banyak, serta C2H6 dan C2H4 dalam jumlah kecil. CO dan CO2 juga dapat timbul jika terjadi dekomposisi pada selulosaCorona (PD)

Etilen

(C2H4)Konsentrasi C2H4 dalam jumlah besar.C2H6, CH4 dan H2 dalam jumlah kecil, serta sedikit konsentrasi COOverheating of Oil

Karbon Monoksida (CO)Konsentrasi CO dan CO2 dalam jumlah besar. Gas-gas hidrokarbon dapat juga timbulOverheating of Cellulose

2. Metode Rasio Rogers, merupakan salah satu perangkat pelengkap untuk analisis kandungan gas terlarut dalam minyak transformator. Rasio Rogers diperoleh dengan membandingkan kuantitas dari berbagai gas-gas kunci yang akan memberikan sebuah nilai rasio suatu gas kunci terhadap gas lainnya. Rasio Rogers diperoleh dengan membandingkan gas-gas CH4/H2, C2H6/CH4, C2H4/C2H6, dan C2H2/C2H4. Jika nilai perbandingan gas-gas tersebut >1, maka rasio Rogers bernilai 1 dan jika perbandingan gas-gas tersebut 1, maka rasio Rogers bernilai nol. Nilai dan diagnosis gangguan dengan Rasio Rogers dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 4. Diagnosis Gangguan dengan Rasio Rogers

CH4/H2C2H6/ CH4C2H4/ C2H6C2H2/ C2H4Diagnosis

R1R4R5R2

0000Normal deterioration

1000Slight overheating-below 150oC

1100Slight overheating- 150-200oC

0100Slight overheating-200-300oC

0010General conductor overheating

1010Circulating currents and/or overheating joints

0001Flashover without power follow- through

0101Tap changer selector breaking current

0011Arc with power follow-through-or persistent sparking

3. Metode Segitiga Duval (Duval Triangle), memaparkan analisis mengenai konsentrasi gas yang terkandung di dalam minyak dan jenis gangguan yang terjadi pada isolasi minyak. Segitiga Duval mengidentifikasi dengan mudah kegagalan jenis apa yang mungkin terjadi dengan konsentrasi gas tertentu dengan cara memetakan rasio gas pada Segitiga Duval. Cara penggunaan Segitiga Duval adalah sebagai berikut :a. Analisis transformator dengan menggunakan standar IEEE seperti yang tersebut di atas untuk mengindikasi apakah terjadi masalah pada transformator.b. Setelah masalah teridentifikasi, gunakan akumulasi total dari tiga gas yang digunakan pada segitiga duval, yaitu CH4, C2H4, dan C2H2. Dan plot persentasenya pada diagram Segitiga Duval. Ini merupakan diagnosis pertama.4. Untuk diagnosis kedua :

a. Ambil sejumlah (ppm) CH4 pada DGA dan kurangi dengan CH4 periode sebelumnya ketika kenaikan mendadak terjadi dalam gas itu. Ulangi langkah ini untuk C2H4 dan C2H2.b. Jumlahkan ketiga selisih pada langkah ini akan memberikan jumlah 100%.

c. Cari persentase masing-masing gas tersebut dan plot hasilnya pada segitiga duval.

Gambar 19. Segitiga Duval

Legend

PD = Partial Discharge

T1 = Thermal Fault Less than 300oC

T2 = Thermal Fault Between 300oC and 700oC T1 = Thermal Fault Greater than 700oCD1 = Low Energy Discharge (Sparking) D2 = High Energy Discharge (Arcing)DT = Mix of Thermal and Electrical Fault