Perawatan, Diagnostik & Pemantauan Trape Daya Ahli – Perpanjang Usia Pakai

Perawatan Trape Daya – Diagnostik dan Pemantauan Trape

Pendahuluan

Karena trafo adalah mesin statis tanpa bagian yang bergerak dan berputar, mereka adalah mesin yang sangat andal, dan jika dirawat dengan baik, dapat bertahan selama 40 tahun atau lebih. Juga mereka tidak trip atau meleleh saat terlalu panas (kecuali dalam kondisi ekstrem), trafo seringkali di-overload dan diizinkan untuk beroperasi jauh di luar kapasitasnya.

Namun, penggunaan dan penuaan instalasi listrik, mirip dengan instalasi lainnya, adalah asal dari rusak normal pada peralatan listrik yang dapat dipercepat oleh faktor seperti lingkungan yang tidak ramah, overload, atau siklus tugas yang parah.

Penyebab lain dari rusak dapat berupa perubahan/penambahan beban, perubahan rangkaian, perlindungan yang tidak diatur/dipilih dengan benar dan kondisi tegangan yang berubah.

Namun, kegagalan peralatan tidak terhindarkan jika sebuah program pemeriksaan dan perawatan pencegahan dirintis.

Pendirian program perawatan pencegahan teratur dapat meminimalkan risiko kegagalan peralatan dan masalah yang timbul dari kegagalan tersebut, deteksi kesalahan tersembunyi dan langkah pertama untuk troubleshooting.

Pemeriksaan Visual Trape Daya

Perhatian paling sering yang diberikan pada trafo daya adalah pemeriksaan visual, yang terutama melibatkan pemeriksaan kondisi eksternal umum dan sistem pendingin trafo.

Trape daya harus diperiksa secara teratur sehingga masalah dapat terdeteksi dini dan diperbaiki sebelum perbaikan besar diperlukan.

Pemeriksaan dilakukan secara rutin, biasanya sekali seminggu, meskipun frekuensi dapat bervariasi dari perusahaan ke perusahaan dan di antara trafo. Misalnya, trafo mungkin diperiksa lebih sering jika ada alasan untuk percaya bahwa masalah sedang berkembang.

Tabel 1 menunjukkan jenis pemeriksaan visual yang diperlukan untuk mengontrol kondisi eksternal umum dan sistem pendingin.

Klik gambar untuk memperbesar

Tabel 1 – Pemeriksaan visual trafo

Diagnostik dan Pemantauan Trape

Pemantauan trafo merujuk pada teknik pengukuran on-line, di mana penekanan pada pengumpulan data yang relevan tentang integritas trafo dan bukan pada interpretasi data.

Teknik pemantauan trafo bervariasi tergantung pada sensor yang digunakan, parameter trafo yang diukur, dan teknik pengukuran yang diterapkan. Karena alat pemantauan biasanya dipasang permanen pada trafo, ia juga harus andal dan murah.

Kegagalan gulungan dan On-Load Tap Changers (OLTC) mendominasi; dengan demikian, fokus dari sebagian besar teknik pemantauan adalah untuk mengumpulkan data dari parameter yang dapat digunakan untuk menilai kondisi gulungan dan tap changer.

Gas terlarut dalam minyak dan discharge parsial (PD) adalah parameter umum yang dipantau terkait dengan kondisi gulungan dan isolasi.

Pemantauan suhu dan getaran umum digunakan untuk menilai kondisi OLTC.

Gambar 1 menunjukkan distribusi statistik kegagalan pada trafo terendap minyak.

Gambar 1 – Distribusi statistik kegagalan pada trafo terendap minyak

Parameter umum yang digunakan untuk memantau status gulungan dan isolasi adalah PD dan gas terlarut dalam minyak; dalam hal pemantauan OLTC suhu dan getaran digunakan.

Unit pemantauan utama yang digunakan untuk diagnostik trafo adalah:

• Unit pemantauan suhu minyak.
• Sensor pemantauan tingkat minyak.
• Unit pemantauan gas-in-oil.
• Sensor pemantauan operasi OLTC.
• Unit pemantauan overload.

Data dari sensor dan unit pemantauan diubah menjadi sinyal digital dan analog dan membangun komunikasi basis real-time dengan antarmuka manusia-mesin dan pencatatan data.

Analisis gas terlarut dalam minyak adalah alat diagnostik efektif untuk menentukan masalah dalam operasi trafo.

Namun, analisis ini biasanya dilakukan di luar lokasi, di mana alat yang canggih (dan biasanya mahal) digunakan untuk menentukan kadar gas.

Untuk mengurangi risiko melewatkan kesalahan awal karena interval sampling yang lama, teknik pemantauan sedang dikembangkan untuk memberikan peringatan terhadap perubahan jenis dan konsentrasi gas yang diamati dalam trafo. Analisis gas terlarut dalam minyak konvensional dilakukan setelah peringatan dikeluarkan. Beberapa gas trafo dan sumber yang sesuai tercantum dalam Tabel 2.

Klik gambar untuk memperbesar

Tabel 2 – Gas trafo dan sumber

Dengan mengekstrak gas terlarut dalam minyak isolasi trafo utama dan mengukur jumlah enam komponen gas pada tingkat rendah, memungkinkan untuk mendeteksi pemanasan lokal atau discharge listrik parsial dalam unit tergantung pada data analyzer dan untuk mencegah kecelakaan sebelum terjadi.

Jadwal Tindakan Perawatan Pencegahan dan Pemeriksaan Trape

Frekuensi perawatan harus ditetapkan dengan mempertimbangkan persyaratan keandalan peralatan dan manual serta rekomendasi produsen.

Kegiatan perawatan dapat direncanakan untuk setiap segmen instalasi pada periode yang berbeda, tetapi industri besar biasanya sekali atau dua kali setahun memiliki shutdown global untuk tujuan perawatan.

NETA^[1] Standard MTS-2007 Appendix B menyajikan jadwal perawatan berbasis waktu dan matriks yang ditunjukkan dalam Tabel 3. Penerapan matriks diakui sebagai panduan saja.

Kondisi spesifik, criticality, dan keandalan harus ditentukan untuk menerapkan matriks dengan benar. Penerapan matriks, bersama dengan culmination dari data uji historis dan tren, harus memberikan program perawatan pencegahan listrik yang berkualitas.

Klik gambar untuk memperbesar

Tabel 3 – Matriks Frekuensi Perawatan

Untuk trafo, frekuensi minimum uji perawatan ditetapkan dalam standar yang sama dan ditunjukkan dalam Tabel 4.

Klik gambar untuk memperbesar

Tabel 4 – Frekuensi Uji Perawatan Trafo (bulan)

Aktivitas perawatan (pemeriksaan visual dan mekanis; uji listrik; nilai uji) untuk setiap peralatan didefinisikan di bawah NETA Standard ATS-2009 dan untuk trafo dapat diringkas seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 5.

Klik gambar untuk memperbesar

Tabel 5 – Frekuensi uji dan pemeriksaan untuk aktivitas perawatan trafo

Tindakan perawatan pencegahan trafo dapat diringkas sebagai berikut:

• Pemeriksaan rutin
• Pengambilan sampel
• Uji
• Perbaikan

• Perbaikan kecil
• Perbaikan menengah
• Perbaikan besar dan overhaul^[2]

• Dokumentasi dan pencatatan data

Tabel 6 menunjukkan aktivitas biasa untuk setiap jenis aktivitas perawatan.

Klik gambar untuk memperbesar

Tabel 6 – Tindakan biasa dari setiap jenis aktivitas perawatan

Kecuali alat uji khusus, alat uji portabel paling umum yang digunakan dalam aktivitas perawatan trafo adalah:

• Multimeter
• Clamp meter
• Voltage tester
• Alat uji transformator instrumen
• Alat uji relay dan meter
• Insulation tester (MEGGER^[3])
• Alat uji earthing
• Kamera infrared^[4] (Lihat Infrared Thermography)

Baca juga: Cara Menemukan Rating Trafo dalam kVA (Single Phase dan Three Phase)?

Analisis Minyak dan Sampel

Selama periode perawatan atau setelah operasi perbaikan besar, diperlukan untuk mengumpulkan sampel minyak untuk melanjutkan uji yang ditetapkan oleh IEC^[5] Standard 60296 untuk FAT.

Uji ini adalah:

• Interfacial tension (IFT)
• Kesamaan
• Viskositas
• Densitas
• Flash point
• Fire point
• Pour point
• Kelembaban
• Kuat dielektrik
• Power factor (dielectric losses – tan ∂)
• Warna

Perlu untuk mengambil beberapa hati-hati saat mengambil sampel, untuk menghindari sampel terkontaminasi.

• 1 – Gunakan valve sampling auxiliary dan JANGAN gunakan small sampling port on side of drain valve (Gambar 2).

Gambar 2 – Auxiliary sampling valve

• 2 – Flush drain valveGambar 3 – Flushing drain valve

• 3 – Flush tubing dan syringe dan jangan tarik kembali pada syringe barrel – beri sedikit resistensi dan biarkan tekanan fluida mengisi syringe (Gambar 4).

Gambar 4 – Flushing tubing dan syringe

• 4 – Syringe yang terisi harus tidak ada gelembung, tetapi beberapa mungkin terbentuk nanti – Jangan lepaskan yang ini.

Baca juga: Transformers MCQs With Explanatory Answers

Analisis Gas terlarut dalam Minyak (DGA)

DGA, salah satu alat diagnostik paling berharga yang tersedia, adalah prosedur yang digunakan untuk menilai kondisi trafo terisi minyak dari analisis gas terlarut dalam medium pendingin/isolasi.

Ini adalah teknik yang sudah terbukti, hemat biaya, memberikan informasi penting dari uji non-destruktif yang relatif sederhana berdasarkan pengambilan sampel minyak.

Meskipun analisis biasanya dilakukan di laboratorium, perangkat on-line juga tersedia.

Hasilnya mengungkapkan banyak tentang kesehatan minyak dan sifatnya sebagai medium isolasi, termasuk kondisi saat ini, perubahan yang sedang terjadi, efek degradasi dari overload, penuaan, awal gangguan kecil dan kemungkinan besar penyebab kegagalan besar.

Perlu diperhatikan bahwa gangguan parah juga dapat menghasilkan gas bebas yang dapat terkumpul dalam Buchholz relay.

Uji Trape untuk Perawatan & Tujuan Diagnosa

Tabel 7 menunjukkan metodologi penilaian kondisi trafo secara menyeluruh, menghubungkan perawatan rutin dan diagnostik.

Klik gambar untuk memperbesar

Tabel 7 – Uji Trape yang akan dilakukan untuk tujuan perawatan dan diagnostik

Uji Bushing

Untuk bushing yang memiliki potential tap, baik kapasitansi antara atas bushing dan tap bawah (biasa disebut C1) dan kapasitansi antara tap dan ground (biasa disebut C2) diukur.

Untuk menentukan kerugian bushing, uji power factor juga dilakukan. C2 kapasitansi adalah lebih besar dari C1 kapasitansi.

Bushing tanpa potential tap biasanya diuji dari konduktor atas bushing ke ground.

Hasil uji ini dibandingkan dengan uji pabrik dan/atau uji sebelumnya untuk menentukan degradasi.

Tentang 90% kegagalan bushing dapat dikaitkan dengan kelembaban masuk yang dibuktikan oleh power factor yang meningkat.

Uji Sweep Frequency Response Analysis

Frequency Response Analysis (SFRA)^[6] terdiri dari mengukur impedansi gulungan trafo dalam rentang frekuensi yang luas dan membandingkan hasil pengukuran ini dengan referensi set.

Perbedaan dapat menunjukkan kerusakan pada trafo, yang dapat diteliti lebih lanjut menggunakan teknik lain atau melalui pemeriksaan internal. Metode swept frequency untuk SFRA memerlukan penggunaan analyzer jaringan untuk menghasilkan sinyal, mengambil pengukuran dan memanipulasi hasil.

Deteksi Gangguan Ultrasonik dan Sonik

Uji ini harus diterapkan ketika hidrogen meningkat secara signifikan dalam DGA.

Hidrogen tinggi menunjukkan partial discharge yang terjadi di dalam trafo. Gas lain seperti metana, etana, dan etilena mungkin juga meningkat. Asetilena juga dapat ada jika arus nyala terjadi dan mungkin juga meningkat.

Analisis Getaran

Analisis getaran itu sendiri tidak dapat memprediksi banyak kerusakan yang terkait dengan trafo, tetapi adalah alat yang berguna lainnya untuk membantu menentukan kondisi trafo.

Getaran dapat berasal dari segmen inti trafo yang longgar, gulungan yang longgar, masalah shield, bagian yang longgar, atau bearing yang rusak pada pompa atau kipas pendingin minyak. Ketelitian ekstrim harus dilakukan dalam mengevaluasi sumber getaran. Banyak kali, penutup panel yang longgar, pintu, atau baut/sekrup yang tertinggal di panel kontrol, atau longgar di luar telah salah diagnosis sebagai masalah di dalam tangki.

Resistansi Isolasi Inti

Untuk melakukan uji ini, ground inteng sengaja harus di-putuskan.

Ini mungkin sulit, dan beberapa minyak mungkin harus disalurkan untuk menyelesaikannya.

Pada beberapa trafo, ground inti dibawa ke luar melalui bushing terisolasi dan mudah diakses.

Nilai yang diharapkan dari resistansi isolasi adalah:

• Trafo baru: > 1000 MΩ
• Trafo yang telah digunakan: > 100 MΩ

Nilai antara 10 dan 100 MΩ mengungkapkan kemungkinan kerusakan isolasi antara inti dan ground dan nilai di bawah 10 MΩ dapat berasal arus beredar destruktif dan harus diteliti lebih lanjut.

Infrared Thermography

Infrared thermography (IR) adalah cara nonkontak dan non-destruktif untuk mendeteksi masalah dalam sistem listrik.

Semua peralatan listrik dan mekanis memancarkan panas dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Kamera infrared, yang sensitif terhadap radiasi termal, dapat mendeteksi dan mengukur perbedaan suhu di antara permukaan.

Pola termal abnormal atau tidak terduga dapat menunjukkan masalah pada peralatan yang dapat menyebabkan gangguan atau kegagalan, atau menyebabkan kebakaran.

Secara umum Analisis Inframerah dilakukan setiap 2 atau 3 tahun, saat peralatan terenergikan dan dengan beban penuh, jika memungkinkan, tetapi kondisi fungsi dan lingkungan khusus mungkin memerlukan untuk melakukan IR tahunan.

Analisis IR juga harus dilakukan setelah setiap perawatan atau pengujian untuk melihat apakah koneksi yang terputus telah disambungkan dengan benar. Juga, jika IR dilakukan selama heat run pabrik, hasilnya dapat digunakan sebagai baseline untuk perbandingan nanti.

Berikut adalah komponen trafo yang biasanya diamati dengan IR:

• Tangki
• Radiator dan sistem pendingin
• Bushing
• OLTC

Baca juga: TRAPE NAMEPLATE (KEBUTUHAN UMUM).

Tangki

Suhu eksternal yang secara tidak biasa tinggi atau pola termal yang tidak biasa dari tangki trafo menunjukkan masalah di dalam trafo seperti tingkat minyak rendah, arus stray yang beredar, pendinginan yang tersumbat, shield yang longgar, masalah tap changer, dll.

Suhu yang secara abnormal tinggi dapat merusak atau menghancurkan isolasi trafo, dan sehingga mengurangi umur pakai.

Pemeriksaan IR dapat menemukan kondisi panas berlebihan atau pola termal yang tidak benar. IR scanning dan analisis memerlukan staf yang terlatih berpengalaman dalam teknik ini.

Radiator dan Sistem Pendingin

Radiator harus diperiksa dengan kamera IR dan dibandingkan satu sama lain.

Radiator atau segmen yang dingin menunjukkan bahwa valve tertutup atau radiator atau segmen adalah tersumbat.

Jika pemeriksaan visual menunjukkan valve terbuka, radiator atau segmen harus diisolasi, disalurkan, dan dilepaskan dan pengendurannya dibersihkan.

Trafo yang beroperasi dengan pendinginan yang berkurang akan memiliki umur pakai yang drastis dipendekkan (peningkatan suhu operasi hanya 8 hingga 10^oC akan mengurangi umur trafo sampai separuh).

Bushing dan Insulator

a) Tingkat minyak

IR scans bushing dapat menunjukkan tingkat minyak rendah, yang akan memanggil untuk De-energizing segera dan penggantian.

Secara umum alasan ini adalah karena seal di dasar bushing telah gagal, bocor minyak ke dalam trafo. Top seal kemungkinan besar telah gagal, juga memungkinkan udara dan kelembaban untuk masuk ke atas.

Tingkat minyak terlalu tinggi di bushing umumnya berarti seal di dasar bushing telah gagal dan tekanan kepala minyak dari conservator, atau tekanan nitrogen, telah mendorong minyak trafo naik ke atas bushing.

Alasan lain sebuah bushing dapat menunjukkan tingkat minyak tinggi adalah top seal bocor, yang memungkinkan air masuk. Air akan bermigrasi ke dasar bushing memindahkan minyak ke atas.

Lebih dari 90% dari kegagalan bushing dikaitkan dengan masuknya air melalui top seal.

Bushing biasanya gagal secara katastrofis, banyak kali menghancurkan trafo induk dan peralatan di sekitarnya dan menyebabkan bahaya bagi pekerja. IR scans sebelumnya dari bushing yang sama harus dibandingkan dengan scan saat ini.

b) Koneksi Bushing

Bushing memiliki dua koneksi internal, satu di head dan yang lain lebih dalam yang terhubung ke gulungan trafo.

Kedua akan muncul secara eksternal, tetapi koneksi head akan berada di bagian atas bushing sementara koneksi gulungan akan berada di dasar bushing.

Masalah dengan retakan telah ditemukan di beberapa insulator yang mempengaruhi kekuatan listrik dan mekanis insulator.

Saat kelembaban permukaan ada, arus discharge yang sangat kecil mengalir di permukaan insulator yang meningkatkan suhu satu atau dua derajat. Saat insulator retak arus discharge mengalir di bawah retakan dan tidak di atas permukaan dan insulator muncul sedikit lebih dingin.

Saat retakan menjadi parah cukup peningkatan suhu mungkin menjadi jelas.

OLTC (On-Load Tap Changers)

Suhu OLTC cover harus sama suhunya dengan trafo itu sendiri.

Sumber panas berada di dalam casing OLTC dan lebih panas secara signifikan daripada suhu yang ditunjukkan.

Kompartemen OLTC eksternal seharusnya tidak lebih panas dari badan trafo. Jika lebih panas, itu menunjukkan kemungkinan pemanasan pada koneksi tap internal.

Salah satu kesulitan dengan pemeriksaan tap adalah bahwa semua tap tidak terhubung pada saat pemeriksaan sehingga hasilnya mungkin tidak konklusif.

^[1]NETA: InterNational Electrical Testing Association (USA).

^[2]Dilakukan setelah kerusakan internal parah atau setiap 8-10 tahun fungsi berkelanjutan, khususnya ketika trafo terjadi siklus overload parah atau short-circuit eksternal. Aktivitas ini harus dilakukan oleh personel spesialis.

^[3] MEGGER adalah trade mark, tetapi peralatan ini dikenal dengan nama ini.

^[4] Lihat Bab 7 yaitu Infrared Thermography.

^[5] IEC: International Electrotechnical Comission.

^[6] Hanya jika uji ini dilakukan selama FAT – Factory Acceptance Tests.

Tentang Penulis: Manuel Bolotinha

-Ijazah Sarjana Teknik Elektro – Sistem Energi dan Daya (1974 – Instituto Superior Técnico/Universitas Lisboa)
– Magister Teknik Elektro dan Komputer (2017 – Faculdade de Ciências e Tecnologia/Nova Universitas Lisboa)
– Konsultan Senior di Substasi dan Sistem Daya; Instruktur Profesional