telaah staf

PT. PLN (PERSERO)

P3B JAWA BALI

TELAAHAN STAF

NAMA : NUR FAJAR F.U.

NID : MKS / ES / 063

BIDANG PEMELIHARAAN

Proyeksi Jabatan : Assistant Engineer

ASSESMENT & DIAGNOSA TRAFO &

KOMPENSATOR

Judul : ANALISA PENGUKURAN PARTIAL DISCHARGE

DAN PARTIKEL GERAK BERDASARKAN HASIL

PENGUJIAN KUALITAS GAS SF6 ASSESMENT

GIS BANGIL

TAHUN 2010

LEMBAR PENGESAHAN TELAAHAN STAF

NAMA/ NO. TES : NUR FAJAR F.U/ MKS-ES-063

PROYEKSI JABATAN : ASSISTANT ENGINEER ASSESMENT &

DIAGNOSA TRAFO & KOMPENSATOR

JUDUL TELAAHAN STAF : ANALISA PENGUKURAN PARTIAL

DISCHARGE DAN PARTIKEL GERAK

BERDASARKAN HASIL PENGUJIAN

KUALITAS GAS SF6 ASSESMENT GIS

BANGIL

SURABAYA, MEI 2010

Menyetujui,

Mentor,

SUGIARTO

Peserta OJT

NUR FAJAR F. U.

Mengetahui

Manajer RJTB

TRI AGUS CAHYONO

DM SDMAD

TAUFIQ DERMAWAN

iii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb

Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT, akhirnya penulis

dapat menyelesaikan makalah Telaah Staff dengan Judul ” Analisa Pengukuran

Partial Discharge dan Partikel Gerak Berdasarkan Hasil Pengujian Kualitas Gas

SF6 Assesment GIS Bangil ” yang merupakan syarat kelulusan Siswa On The Job

Training PT. PLN (Persero) P3B di Region Jawa Timur dan Bali.

Ucapan terima kasih saya ucapkan kepada :

1. Bpk. Tri Agus Cahyono, selaku Manager Region Jawa Timur dan Bali

2. Bpk. Taufik Dermawan, selaku DM SDM sekaligus Penanggung jawab OJT

3. Bpk. Sugiarto, selaku DM Pemeliharaan sekaligus Mentor OJT

4. Bpk. Bisner Manik, selaku Supervisor Assesment & Diagnosa sekaligus

Pembimbing OJT

5. Seluruh Staff HAR

6. Seluruh rekan-rekan OJT PT. PLN (Persero)

Yang telah memberikan bimbingan berupa saran dan diskusi berbagai masalah

sistem tenaga listrik yang terjadi Region Jawa Timur dan Bali.

Penulis menyadari bahwa Telaah Staff ini belum banyak berarti bagi

perusahaan, akan tetapi setidaknya untuk saat ini mempunyai arti yang besar bagi

penulis yang kelak akan menjadi bekal pada saat menjalankan tugas perusahaan.

Kritik dan saran membangun akan penulis terima untuk perbaikan disaat

mendatang.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb

Sidoarjo, 30 Maret 2010

Penulis

iv

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. v

DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 8

I.1 Latar Belakang ..................................................................................... 8

I.2 Maksud dan Tujuan .............................................................................. 8

I.3 Batasan Masalah ................................................................................... 8

I.4 Metodologi Penulisan ........................................................................... 9

I.5 Sistematika Penulisan ........................................................................... 9

BAB II PERMASALAHAN ........................................................................ 10

BAB III PRA ANGGAPAN ......................................................................... 11

BAB IV LANDASAN TEORI ...................................................................... 13

IV.1 Gardu Induk SF6 ................................................................................. 13

IV.2 Kualitas Gas SF6 ................................................................................ 15

IV.3 Partial Discharge ................................................................................ 16

BAB V PEMBAHASAN ............................................................................. 20

V.1 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 ..................................................... 21

V.2 Analisa Hasil Pengukuran Partial Discharge .................................... 22

V.3 Analisa Akhir ..................................................................................... 35

BAB VI PENUTUP ....................................................................................... 36

VI.1 Kesimpulan ........................................................................................ 36

VI.2 Saran ................................................................................................... 36

REFERENSI ......................................................................................................... 37

LAMPIRAN .......................................................................................................... 38

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Reaksi Kimia Terbentuknya Decomposition Product .......................... 11

Gambar 2 Gardu Induk SF6 ................................................................................... 14

Gambar 3 Trending Kegagalan GIS (CIGRE 23-102 1998) ................................. 17

Gambar 4 Rangkaian Alat Ukur AIA ................................................................... 18

Gambar 5 Continous Mode Untuk Background Noise ......................................... 23

Gambar 6 Continous Mode Untuk PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1 ............... 23

Gambar 7 Pulse Measuring Mode Untuk Background Noise ............................... 25

Gambar 8 Pulse Measuring Mode Untuk PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1 .... 25

Gambar 9 Phase Measuring Mode Untuk Background Noise .............................. 26

Gambar 10 Phase Measuring Mode Untuk PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1 . 26

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Decomposition Product untuk Gas SF6 ................................................... 16

Tabel 2 Trending Kegagalan GIS (CIGRE 23-102 1998) .................................... 17

Tabel 3 Nama Bay, Pembuatan, dan Operasi Pada GIS Bangil 150 KV .............. 20

Tabel 4 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Bay Penghantar ................................. 21

Tabel 5 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Bay Trafo........................................... 21

Tabel 6 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Bay Kopel Bus .................................. 21

Tabel 7 Spesifikasi Teknis Peralatan .................................................................... 22

Tabel 8 Instrumen Peralatan.................................................................................. 23

Tabel 9 Tabel Distribusi Amplitudo Vs Waktu Elevasi........................................ 26

Tabel 10 Hasil Pengukuran AIA Bay Pier 1 ......................................................... 28

Tabel 11 Hasil Pengukuran AIA Bay Pier 2 ......................................................... 28

Tabel 12 Hasil Pengukuran AIA Bay Bumi Cokro 1 ............................................ 29

Tabel 13 Hasil Pengukuran AIA Bay Bumi Cokro 2 ............................................ 29

Tabel 14 Hasil Pengukuran AIA Bay Gondang Wetan 1 ..................................... 30

Tabel 15 Hasil Pengukuran AIA Bay Gondang Wetan 2 ..................................... 30

Tabel 16 Hasil Pengukuran AIA Bay Buduran ..................................................... 31

Tabel 17 Hasil Pengukuran AIA Bay Waru .......................................................... 31

Tabel 18 Hasil Pengukuran AIA Bay Lawang ...................................................... 32

Tabel 19 Hasil Pengukuran AIA Bay Bulu Kandang ........................................... 32

Tabel 20 Hasil Pengukuran AIA Bay Trafo 1 ....................................................... 33




Tabel 24 Hasil Pengukuran AIA Bay Kopel Bus.................................................. 35

vii

ABSTRAK

Partial Discharge dapat terjadi pada bahan isolasi padat, bahan isolasi cair maupun

bahan isolasi gas. Mekanisme kegagalan pada bahan isolasi padat meliputi asasi ( intrinsik ),

elektro mekanik, streamer, thermal dan kegagalan erosi. Kegagalan pada bahan isolasi cair

disebabkan oleh adanya kavitasi, adanya butiran pada zat cair dan tercampurnya bahan isolasi

cair. Pada bahan isolasi gas mekanisme townsend dan mekanisme streamer merupakan penyebab

kegagalan. Kegagalan isolasi pada peralatan tegangan tinggi yang terjadi pada saat peralatan

sedang beroperasi bisa menyebabkan kerusakan alat sehingga kontinyuitas sistem menjadi

terganggu. Pengukuran Partial Discharge pada peralatan tegangan tinggi merupakan hal yang

sangat penting, karena dari data-data yang diperoleh dan intepretasinya dapat ditentukan

reliability suatu peralatan yang disebabkan oleh penuaan (aging) dan resiko kegagalan dapat

dianalisa. Dalam kompartemen Gas Insulated Switchgear (GIS) kadar kemurnian gas SF6 tidak

mungkin mencapai 100%, hal ini disebabkan oleh adanya kontaminan yang dapat bersumber dari

salah satunya karena electric discharge (corona, spark dan arching) sehingga gas SF6 dapat

terurai dan membentuk produk turunannya. Dari senyawa-senyawa yang timbul tersebut ada

senyawa yang hasil dari penelitian menjadi indikasi terjadinya suatu proses indikasi partial

discharge seperti senyawa SOF4. Dengan terjadinya penurunan kualitas gas SF6 hendaknya perlu

dilakukan pengukuran Partial Discharge untuk mengetahui aktivitas partial discharge.

Kata Kunci : Partial Discharge, GIS, Gas SF6.

PT PLN (PERSERO) P3B JAWA BALI REGION JAWA TIMUR DAN BALI (RJTB)

8

Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Partial Discharge dapat terjadi pada bahan isolasi padat, bahan isolasi cair

maupun bahan isolasi gas. Mekanisme kegagalan pada bahan isolasi padat

meliputi asasi ( intrinsik ), elektro mekanik, streamer, thermal dan kegagalan

erosi. Kegagalan pada bahan isolasi cair disebabkan oleh adanya kavitasi, adanya

butiran pada zat cair dan tercampurnya bahan isolasi cair. Pada bahan isolasi gas

mekanisme townsend dan mekanisme streamer merupakan penyebab kegagalan.

Kegagalan isolasi pada peralatan tegangan tinggi yang terjadi pada saat

peralatan sedang beroperasi bisa menyebabkan kerusakan alat sehingga

kontinyuitas sistem menjadi terganggu. Pengukuran Partial Discharge pada

peralatan tegangan tinggi merupakan hal yang sangat penting, karena dari data-

data yang diperoleh dan intepretasinya dapat ditentukan reliability suatu peralatan

yang disebabkan oleh penuaan (aging) dan resiko kegagalan dapat dianalisa.

I.2 Maksud dan Tujuan

Adapun maksud dan tujuan dari penulisan Telaah Staff ini adalah sebagai

berikut :

1. Persyaratan kelulusan siswa Pra-Jabatan PT. PLN (Persero) Angkatan

XIV yang telah melaksanakan On the Job Training (OJT) di masing-

masing unit PT. PLN (Persero).

2. Mempelajari dan memahami prinsip kerja pengukuran partial

discharge dengan peralatan pengukuran AIA pada sistem GIS.

3. Mengetahui kondisi GIS di Region Jawa Timur dan Bali sehingga

dapat mencegah terjadinya kegagalan sistem.

I.3 Batasan Masalah

Dalam laporan Telaah Staff ini penulis hanya membatasi masalah pada

pengukuran partial discharge Assesment GIS Bangil yang terdapat di Region

9

Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

Jawa Timur dan Bali berdasarkan standar pengujian serta implementasi

pembacaan hasil pengukuran.

I.4 Metodologi Penulisan

Metodologi penulisan yang digunakan dalam penyusunan Telaahan Staff

ini adalah menggunakan studi literature baik melalui buku-buku referensi maupun

search engine di internet serta pengambilan data dari pengukuran partial

discharge yang telah dilakukan di Region Jawa Timur dan Bali.

I.5 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Telaah Staff dengan judul “Analisa Pengukuran

Partial Discharge dan Partikel Gerak Berdasarkan Hasil Pengujian Kualitas

Gas SF6 Assesment GIS Bangil. ” terdiri dari :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang, maksud dan tujuan, metodologi penulisan

dan sistematika penulisan.

BAB II PERMASALAHAN

Bab ini berisi tentang permasalahan yang diambil dalam penulisan

Telaah Staff.

BAB III PRA ANGGAPAN

Bab ini berisi beberapa hal yang mungkin bisa dijadikan beberapa

alasan ataupun anggapan yang berkaitan dengan permasalahan yang

muncul.

BAB IV LANDASAN TEORI

Pada bab ini diuraikan tentang teori-teori penunjang yang dapat

digunakan sebagai referensi dalam melakukan analisa.

BAB V PEMBAHASAN

Bab ini berisi analisa-analisa berdasarkan data-data yang telah

dikumpulkan serta memberikan masukan atau rekomendasi terhadap

peralatan GIS yang di analisa.

BAB VI PENUTUP

Bab ini berisi kesimpulan dan saran.


10

Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

BAB II

PERMASALAHAN

Dalam Telaah Staff ini permasalahan yang ditampilkan yaitu assesment

peralatan tentang pengukuran Partial Discharge dengan melihat hasil pengujian

kualitas gas SF6 sebagai acuan untuk memonitoring kondisi GIS. Pengukuran

Partial Discharge ini memiliki berbagai kelebihan dibandingkan teknologi

pengukuran lainnya, yaitu pengukurannya bersifat non intrusive dan non

destructive sehingga dapat dilakukan dalam keadaan online. Kelebihan lainnya

yaitu dapat dilakukan pengukuran secara terus menerus sepanjang waktu dan dari

jarak yang jauh. Dalam pengembangan pengukuran PD ini, dilakukan juga

implementasi pembacaan hasil pengukuran yang dianalisa dari hasil sinyal yang

terbentuk pada modus pengukuran dan data pembanding dengan metode

pengujian yang lain atau data statistic (trending). Untuk interpretasi perlu

diperhatikan bahwa besaran amplitude pC/nC tidak dapat disetarakan dengan

µV/mV yang diperoleh dari satuan gelombang akustik pada Acoustic Emission.

Dan yang harus diperhatikan adalah pertumbuhan dan intensitas PD serta jenis

sumber PD (tiap sumber tingkat resikonya berlainan).


11

Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

BAB III

PRA ANGGAPAN Dalam kompartemen GIS kadar kemurnian gas SF6 pada setiap

kompartemen tidak mungkin mencapai 100 %, hali ini disebabkan oleh adanya

kontaminan yang dapat bersumber salah satunya dari penguraian gas SF6 karena

elektrik discharge yang menyebabkan gas SF6 terurai dan membentuk produk

turunannya. Hasil turunan gas SF6 dapat diakibatkan suhu yang tinggi yang

disebabkan adanya elektrik discharge seperti korona, spark dan arching. Dalam

jumlah yang besar bersifat korosif dan beracun. Senyawa-senyawa ini beracun,

reaktif, dan bersifat korosif terhadap metal dan gelas jika berada di lingkungan

yang lembab.

Gambar 1 Reaksi Kimia Terbentuknya Decomposition Product

Dari senyawa-senyawa di atas yang timbul ada senyawa yang dari hasil

penelitian menjadi indikasi terjadinya suatu proses, sebagai berikut :

1. Senyawa SOF4 mengindikasikan bahwa aktivitas partial discharge (peluahan

muatan sebagian) telah terjadi.

2. Senyawa SOF2 menunjukkan bahwa telah terjadi spark sebagai pemicu

terurainya SF6.

3. Senyawa CF4 sering digunakan sebagai media diagnostic kehadiran

decomposition product di gas SF6.

4. Senyawa WF6 mengindikasikan telah terjadinya erosi pada kontak.

12

Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

5. Senyawa karbon (CO2, CO, COS, dan CF4) mengindikasikan telah terjadi

busur api pada material yang mengandung karbon.

Dengan terjadinya penurunan kualitas gas SF6 hendaknya perlu dilakukan

pengukuran Partial Discharge untuk mengetahui aktivitas partial discharge yang

mungkin timbul akibat pembentukan senyawa-senyawa yang dapat

membahayakan peralatan pada GIS.


13 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

BAB IV

LANDASAN TEORI

IV.1 Gardu Induk SF6

GIS merupakan sebuah switchgear yang menggunakan gas SF6 bertekanan

sebagai material isolasi elektrik dan pemadam busur api. GIS saat ini banyak

digunakan karena memberikan tingkat keandalan serta keamanan yang tinggi. Di

samping itu GIS membutuhkan ruang yang lebih kecil apabila dibandingkan

dengan switchgear konvensional.

GIS memiliki tingkat keandalan yang tinggi dikarenakan bagian-bagian

yang bertegangan (konduktor) terdapat di dalam sebuah lapisan metal yang

diisolasi oleh gas SF6 yang memiliki kekuatan dielektrik hampir 2,3 kali udara

yaitu sebesar 8,9 kV/mm (IEEE Std C37.122.1-1993 IEEE Guide for Gas-

Insulated Substations).

Dalam hal ini bermacam jenis peralatan seperti : pemutus tenaga, busbar,

pemisah, pemisah tanah, trafo arus dan trafo tegangan ditempatkan didalam modul

metalenclosed yang terpisah-pisah dan diisi gas SF6. Gas SF6 melengkapi isolasi

antara fasa dengan tanah. Karena gas SF6 mempunyai kuat dielektrik lebih tinggi

dari pada udara ,maka jarak konduktor yang diperlukan akan lebih kecil. Dengan

demikian maka ukuran masing-masing peralatan dan seluruh gardu induk dapat

dikurangi.

Modul yang bermacam-macam itu, dirakit dan diisi isolasi gas SF6 di

pabrik, selanjutnya dikirim ke lokasi untuk perakitan akhir. Dengan demikian GIS

adalah kompak (tersusun rapat) dan dapat dipasang dengan baik pada suatu lantai

multi-storeyed building atau gardu induk dibawah tanah. Karena GIS dirakit di

pabrik,pada intinya waktu pemasangannya dapat dikurangi.

Dengan demikian instalasi GIS lebih disukai pemasangannya pada kota

cosmopolitan dan industri dimana biaya tanah lebih tinggi dari pada biaya GIS

yang memberikan alasan penghematan dengan mengurangi area lantai yang

diperlukan.


14 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

• Keuntungan

a. Compactness (kepadatan)

Ruangan yang dibutuhkan untuk switchgear SF6 hanya kurang lebih 10%

dari pada gardu induk konvensional pasangan luar. Biaya yang tinggi sebagian

dikompensasi dengan menghemat biaya tempatnya.

b. Aman dari polusi

Lembab, polusi dan debu mempunyai dampak yang kecil pada instalasi GIS.

Walaupun demikian fasilitas untuk pemasangan dan pemeliharaan, misalnya

switchgear dipasang didalam gedung yang kecil. Konstruksi bangunan tidak perlu

sangat kuat seperti konvensional power house.

c. Pemeliharaan yang sederhana

Kecuali untuk memeriksa secara visual, sistem monitoring gas SF6, dengan

demikian gardu induk SF6 adalah bebas pemeliharaan.

d. Waktu pemasangannya sedikit

Pada prinsipnya konstruksi blok bangunan mengurangi waktu instalasi

sampai beberapa minggu. Sedangkan gardu induk konvensional memerlukan

waktu untuk menginstalasi beberapa bulan.

e. Superior Arc Interuption

Pada gardu induk SF6 gas digunakan sebagai pemadam busur listrik. Jenis

pemutus ini dapat memutus arus tanpa timbul tegangan lebih dan dengan waktu

busur yang minimum. Umur kontak akan lebih lama dan pemutus tenaga bebas

pemeliharaan.

Gambar 2 Gardu Induk SF6


15 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

f. Tekanan Gas

Tekanan gas 4 kg/cm2 adalah relatif rendah,dan tidak memberikan masalah

kebocoran gas yang serius.

g. Keamanan

Karena encloser merupakan potensial tanah, tidak ada kemungkinan untuk

terjadi kecelakaan pada personel dengan bagian bertegangan.

• Kekurangan

a. Biayanya tinggi jika dibandingkan dengan gardu konvensional.

b. Banyak peralatan terjadi kerusakan jika terjadi gangguan dalam (internal fault).

Periodenya lama untuk memperbaiki bagian-bagian yang rusak dan sulit

dilokalisasi.

c. Memerlukan kebersihan yang sangat kuat. Debu dan kelembaban dapat

menyebabkan gangguan dalam.

d. Gardu induk umumnya pasangan dalam, memerlukan gedung terpisah

Umumnya tidak memerlukan gardu induk konvensional pasangan luar.

e. Untuk mendapatkan dan memasok gas ke lokasi gardu adalah masalah.

Persediaan gas yang cukup harus diatur

IV.2 Kualitas Gas SF6

Sampai dengan saat ini, kualitas gas SF6 yang dapat terukur oleh alat

pengukuran dan pengujian yang tersedia antara lain untuk purity, dew point

(moisture content), dan decomposition product.

IV.2.1 Purity

Purity atau kemurnian dinyatakan dengan persentase jumlah gas SF6 murni

dalam suatu kompartemen GIS. Semakin tinggi persentase ini maka semakin

sedikit zat lain dalam isolasi gas SF6. Untuk gas SF6 baru, nilai kemurnian yang

disyaratkan adalah > 99,7% (IEC Standard 60376).

IV.2.2 Dew Point

Dew point atau titik embun menunjukkan titik dimana gas berubah

menjadi air. Hal ini terkait dengan tingkat kelembaban gas SF6, yaitu berapa

banyak partikel air yang terkandung dalam isolasi gas SF6. Nilai dew point ini


16 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan terutama suhu. Semakin tinggi suhu

maka semakin tinggi kandungan uap air yang berada di dalamnya (CIGRE 15/23-

1 Diagnostic Methods for GIS Insulating System, 1992).

IV.2.3 Decomposition Product

Decomposition product atau produk hasil dekomposisi terjadi karena

ketidaksempurnaan pembentukan kembali gas SF6. Hal ini dapat terjadi karena

adanya pemanasan berlebih, percikan listrik serta busur daya (IEEE Std

C37.122.1-1993 IEEE Guide for Gas-Insulated Substations).

Jika decomposition product ini terjadi dalam jumlah yang besar, maka

kekuatan dielektrik dari isolasi gas SF6 akan mengalami penurunan. Beberapa

decomposition product yang terjadi pada gas SF6 serta sumber penyebabnya,

dapat dilihat pada tabel 1

Tabel 1 Decomposition Product untuk Gas SF6

Gas Senyawa Sumber

Udara N2, O2 Bocor/intrusi dari luar

Moisture H2O Bocor/intrusi dari luar

Hydrofluoric Acid HF Terbentuk di SF6 jika ada arc

Sulfur Dioxide SO2 Terbentuk jika SOF2 bereaksi dengan air

Sulfur Diflouride SF2 Mudah bereaksi

Sulfur Tetraflouride SF4 Mudah bereaksi

Thionil Flouride SOF2 Jika ada arcing dan air Sumber: IEEE Std C37.122.1-1993 IEEE Guide for Gas-Insulated Substations.

IV.3 Partial Discharge

Partial discharge atau peluahan sebagian adalah peluahan elektrik pada

medium isolasi yang terdapat diantara dua elektroda berbeda tegangan, dimana

peluahan tersebut tidak sampai menghubungkan kedua elektroda secara sempurna.

Peristiwa seperti ini dapat terjadi pada bahan isolasi padat. Sedangkan pada bahan

isolasi gas, partial discharge terjadi disekitar elektroda yang runcing. Partial

discharge di sekitar suatu elektroda dalam gas biasanya disebut korona.


17 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

Adanya aktivitas partial discharge di dalam kompartemen menandakan

adanya defect dalam kompartemen. Sumber partial discharge tersebut dapat

disebabkan oleh beberapa hal, antara lain:

• Partikel bebas

• Partikel bebas yang menempel pada permukaan

• Tonjolan atau ketidakrataan permukaan (protrusion)

• Elektroda yang mengambang (floating electrode)

• Gelembung udara (void)

Tabel 2 Trending Kegagalan GIS (CIGRE 23-102 1998)

Deskripsi Rasio Kegagalan (%) Breakdown antara/sepanjang inti 18,8 Breakdown ke tanah (Isolasi Padat) 18 Breakdown ke tanah (Isolasi Gas) 15,3 Partial Discharge 5,2 Kebocoran Gas SF6 12,4 Kegagalan Switch Peralatan 9,4 Kegagalan Fungsi Mekanis 7,3 Lock pada posisi terbuka atau tertutup 1,4 Kegagalan pressure relief 4 Kebakaran melalui enclosure 0,7 Kegagalan arus 2 Other 5,6

Gambar 3 Trending Kegagalan GIS (CIGRE 23-102 1998)


18 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

Partial discharge merupakan salah satu penyebab kerusakan pada bahan

isolasi gas SF6. Oleh karena itu pengukuran aktivitas partial discharge adalah hal

yang sangat penting dalam peralatan tegangan tinggi. Diharapkan dengan

memonitor aktivitas partial discharge dengan kontinyu dapat diketahui kerusakan

isolasi secara dini sehingga tidak sampai merusak sistem atau peralatan secara

keseluruhan.

IV.3.1 Acoustic Insulation Analyzer (AIA)

Gambar 4 Rangkaian Alat Ukur AIA

Instrument AIA-1 menganalisa sinyal elektrik dari sensor ultrasonik.

Sensor ini dapat mendeteksi signal akustik yang dipancarkan dari partikel

bergerak pada GIS (Gas Insulated Substations) dan partial discharge pada

terminasi/transmisi dan pemasangan kabel.

Untuk melakukan pengukuran dengan instrument AIA-1, kita tidak perlu

menginstall apa-apa ke dalam GIS. Hanya perlu menggunakan 1 sensor external

atau sensor genggam. Untuk pengukuran pada terminasi/transmisi kabel

digunakan tongkat fibreglass stick (“hot stick”).


19 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

Cacat pada system isolasi GIS dapat dihasilkan dari proses produksi

dan/atau perakitan dari pabrik atau mungkin juga terjadi pada operasi normal yaitu

partikel yang dihasilkan oleh earthing switch atau disconnector switch.

Apabila defects (cacat) ini ditemukan (contoh : korona atau partikel

melompat dalam enkapsulasi), mereka akan memancarkan signal akustik ke dalam

enkapsulasi. AIA-1 mengukur signal akustik tersebut dan mengidentifikasi jenis

cacatnya berdasarkan analisa dari parameter yang diperoleh dari sinyal. Lokasi

defect (cacat) didapatkan dengan cara mencari lokasi dengan level sinyal tertinggi

pada GIS.


20 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

BAB V

PEMBAHASAN GIS 150 kV Bangil beroperasi sejak tahun 1992 dan menjadi wilayah kerja

Unit Transmisi dan Gardu Induk (UTRAGI) Bangil yang merupakan bagian dari

Sektor Malang. Sejak tahun 2000, dengan adanya perubahan struktur organisasi,

maka GIS 150 kV Bangil menjadi bagian wilayah kerja UPT Malang di bawah

naungan Region Jawa Timur dan Bali.

GIS 150 kV Bangil adalah merk Nissin tipe GT-14 dengan tahun

pembuatan 1991. Untuk sistem penggerak menggunakan sistem pneumatik. GIS

150 kV Bangil adalah 1 (satu) pole yang artinya satu kompartemen merupakan

gabungan dari 3 (tiga) phasa. GIS 150 kV Bangil terdiri dari beberapa bay utama

seperti diperlihatkan pada tabel 3

Tabel 3 Nama Bay, Pembuatan, dan Operasi Pada GIS Bangil 150 KV

NO NAMA BAY PHASA PEMBUATAN OPERASI

1 Pier 1 RST 1995 1995

2 Pier 2 RST 1995 1995

3 Bumi Cokro 1 RST 1995 1996

4 Bumi Cokro 2 RST 1995 1996

5 Gondang Wetan 1 RST 1991 1992

6 Gondang Wetan 2 RST 1991 1992

7 Buduran RST 1991 1992

8 Waru RST 1991 1992

9 Lawang RST 1991 1992

10 Bulu Kandang RST 1991 1992

11 Trafo 1 RST 1991 1992

12 Trafo 2 RST 1991 1992

13 Trafo 3 RST 1991 1992

14 Trafo 4 RST 1991 1992

15 Kopel RST 1991 1992


21 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

V.1 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6

Hasil pengujian kualitas gas terdiri dari Purity, Moisture Content, Dew

Point, dan Decomposition Product. Hasil pengujian ini kemudian dimasukkan

dalam tabel yang akan mengkalkulasikan dengan standar yang digunakan.

V.1.1 Bay Penghantar

Tabel 4 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Bay Penghantar

V.1.2 Bay Trafo

Tabel 5 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Bay Trafo

V.1.3 Bay Kopel

Tabel 6 Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Bay Kopel Bus


22 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

Berdasarkan hasil pengujian kualitas gas SF6, diketemukan bahwa terdapat

tiga belas kompartemen yang hasil moisture content dan dew pointnya tidak

normal terutama pada kompartemen PMS bus B. Untuk langkah selanjutnya maka

dilakukan pengukuran partial discharge untuk kompartemen PMS Bus B dengan

mengambil satu contoh dengan nilai moisture content dan dew point yang paling

tinggi. Terjadinya penurunan kadar kemurnian gas SF6 dapat disebabkan oleh

adanya kontaminan yang dapat bersumber salah satunya akibat elektrik discharge

yang menyebabkan terjadinya penguraian gas SF6 dan membentuk produk

turunannya seperti senyawa SOF4 yang mengindikasikan bahwa aktivitas partial

discharge telah terjadi.

V.2 Analisa Hasil Pengukuran Partial Discharge

Pada Telaah Staf ini, peralatan yang jadi objek penelitian adalah

kompartemen PMS Bus B bay Gondang Wetan 1 di GIS Bangil yang beroperasi

sejak tahun 1992. Pada table 7 diperlihatkan spesifikasi teknis kompartemen PMS

Bus B bay Gondang Wetan 1 sedangkan Tabel 8 diperlihatkan instrument

peralatan pengukuran AIA.

Tabel 7 Spesifikasi Teknis Peralatan

Merk Nissin Type GT - 14 Nomor Seri 91 - 7147 Jenis GCB/ACB/VCB/ABB/OCB Breaking Capacity 31.5 KA Arus Nominal 1250 Amp Teg. Kerja 170 KV Jenis Media Gas/Oil Gas SF 6 Tgl Pengujian 12/02/2010 Substation GIS Bangil Bay Gondang Wetan 1 Unit PMS Bus B Phase R-S-T Teg. Operasi 150 KV Arus Beban 330 Amp Tek. Gas 4.4 Kgf/cm2 Number of Pulses 1000


23 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

Tabel 8 Instrumen Peralatan

V.2.1 Modus Pengukuran Berkelanjutan (Continous Mode)

Gambar 5 Continous Mode Untuk Background Noise

Gambar 6 Continous Mode Untuk PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1

Trig.ref.level 22 µV Trig.ref.time const. 1 ms Trig. ref. gain 1 x Pulse gating time 150 µs Pulse blocking time 2 ms Frequency 1 50 Hz Frequency 2 100 Hz Periodik gating time 25 ms

Signal Source BNC Input 1 x Gain 3000 x Lower Rolloff Freq 10 kHz Upper Rolloff Freq 50 kHz Smoothing µs Envelope Curve 330 µs Volume 7 Output A Amplifier Output B Envelope Curve


24 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

Modus ini merupakan modus yang paling utama digunakan. Modus ini

menunjukkan nilai RMS dan nilai puncak dari sinyal yang diukur selama satu

periode waktu, konten “frequency 1“ korelasi 50/60 Hz dan konten “frequency 2“

korelasi 100/120 Hz dalam empat bar mendatar di layar. Pada gambar ini

diberikan informasi dalam 4 kolom horizontal proporsional dalam ukuran konten

sinyal.

• Sinyal RMS dalam satu siklus frekuensi daya.

• Sinyal puncak / maksimum dalam satu siklus frekuensi daya.

• Tingkat modulasi dengan siklus daya.

• Tingkat modulasi dengan 2 kali siklus daya.

Adapun beberapa aturan dasar yang dapat diaplikasikan pada kolom

tersebut adalah untuk menentukan jenis sinyal apa yang sedang diukur oleh AIA :

1. Partikel gerak memberikan nilai puncak / periodik maksimum yang lebih

tinggi ke rasio nilai RMS dibandingkan partial discharge.

2. Partikel gerak memberikan nilai puncak / periodik maksimum yang sangat

berfluktuasi (berubah-ubah).

3. Partial discharge (tonjolan) memberikan komponen 50 (60) Hz.

4. Partial yang berasal dari shield yang longgar memberikan sinyal yang

relatif tinggi dengan komponen 100 (120) Hz, tapi beberapa juga

menghasilkan 50 Hz.

Setiap cacat (defect) yang aktif akan memberikan nilai RMS dan nilai

periodik puncak yang lebih besar dari nilai background noise, sedangkan pada

gambar di atas nilai RMS dan nilai periodik puncak memiliki nilai yang sama.

Pada saat kita mengamati nilai konten frekuensi 1 dan 2, nilai antara background

noise dan pengukuran memiliki sinyal yang kecil dan nilai normal. Hanya ada

getaran kecil pada kedua kolom. Jika ada indikasi pada modus berkelanjutan

(Continous Mode) maka kita beralih ke modus pengukuran pulsa (Pulse

Measuring Mode) untuk analisa lebih lanjut, tetapi dari hasil analisa pada modus


25 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

berkelanjutan (Continous Mode) nilai antara background noise dan pengukuran

memiliki nilai yang sama dan tidak berfluktuasi sehingga kita berkeimpulan tidak

ada indikasi Partial Discharge. Akan tetapi untuk meyakinkan hasil pengukuran

maka kita beralih ke modus pengukuran pulsa (Pulse Measuring Mode) untuk

mendapatkan hasil interpretasi yang baik.

V.2.2 Modus Pengukuran Pulsa (Pulse Measuring Mode)

Gambar 7 Pulse Measuring Mode Untuk Background Noise

Gambar 8 Pulse Measuring Mode Untuk PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1

Setelah mengidentifikasi sinyal yang disebabkan oleh partikel, pengukuran

pulsa dilakukan. Hal ini dilakukan dengan menekan tombol “New”. Modus ini

memplot sinyal amplitude dengan elevation time (waktu elevasi) untuk partikel

gerak. Jika terdapat partikel gerak dalam GIS, pola parabolik yang berbeda akan

muncul pada modus pengukuran ini. Jika terdapat 2 atau lebih partikel gerak,

mereka akan saling menghalangi. Pada saat kita mengamati sinyal pulsa pada

background noise dan pengukuran memiliki pola yang sama dan tidak terjadi pola

karakteristik yang khas di mana pola yang ditunjukkan terhubung erat dengan


26 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

karakteristik perilaku partikelnya. Berdasarkan tabel distribusi di bawah, nilai

amplitude minimum 0.25 mV dan maksimum 1.17 mV sedangkan untuk waktu

elevasi minimum 2.15 ms dan maksimum 3.51 ms di mana nilai amplitude yang

terbentuk masih di dalam batas standar. Sehingga kita berkesimpulan bahwa tidak

diketemukannya partikel gerak pada pengukuran tersebut.

Tabel 9 Tabel Distribusi Amplitudo Vs Waktu Elevasi

V.2.3 Modus Pengukuran Fasa (Phase Measuring Mode)

Gambar 9 Phase Measuring Mode Untuk Background Noise

Gambar 10 Phase Measuring Mode Untuk PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1


27 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

Jika ada indikasi terdapatnya partial discharge (konten frekuensi 1 dan

konten frekuensi 2) pada modus continous, kita sebaiknya beralih ke modus

pengukuran fasa (Phase Measuring Mode) untuk analisa selanjutnya. Modus ini

memplot sinyal amplitude dengan waktu antara tegangan frekuensi daya dan

waktu terjadinya partial discharge. Dengan cara ini, korelasi partial discharge

50/60 Hz atau 100/120 Hz dapat dengan mudah dilihat. Untuk partikel gerak,

korelasinya lebih lemah. Selain itu modus ini memberikan informasi yang sangat

penting tentang di mana letak partial discharge atau tumbukan pada siklus daya

yang terbentuk. Akan tetapi modus pengukuran ini hanya kita gunakan apabila

terdapat indikasi partial discharge dan untuk memeriksa korelasi dengan satu

peride gelombang tegangan.

Dari hasil analisis dari ketiga modus pengukuran di atas, maka didapat

hasil interpretasi sebagai berikut :

• Nilai RMS dan nilai periodik puncak pada background noise maupun

pengukuran memiliki nilai yang sama, sama halnya dengan nilai konten

frekuensi 1 dan 2 pada background noise maupun pengukuran.

• Tidak terbentuk pola karakteristik seperti lintasan parabola antara sinyal

pada background noise maupun pengukuran. Nilai amplitude yang

terbentuk masih di kisaran normal dengan nilai rata-rata (average) 0.34

mV.

• Berdasarkan hasil pengukuran, dapat disimpulkan bahwa kompartemen

PMS Bus B Bay Gondang Wetan 1 dalam kondisi normal atau tidak ada

indikasi partial discharge meskipun terjadi penurunan kualitas gas SF6

dilihat dari nilai moisture content dan dew point yang tinggi.


28 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

V.2.4 Hasil Pengukuran Partial Discharge

V.2.4.1 Bay Pier 1

Tabel 10 Hasil Pengukuran AIA Bay Pier 1

V.2.4.2 Bay Pier 2

Tabel 11 Hasil Pengukuran AIA Bay Pier 2


29 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

V.2.4.3 Bay Bumi Cokro 1

Tabel 12 Hasil Pengukuran AIA Bay Bumi Cokro 1

V.2.4.4 Bay Bumi Cokro 2

Tabel 13 Hasil Pengukuran AIA Bay Bumi Cokro 2


30 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

V.2.4.5 Bay Gondang Wetan 1

Tabel 14 Hasil Pengukuran AIA Bay Gondang Wetan 1

V.2.4.6 Bay Gondang Wetan 2

Tabel 15 Hasil Pengukuran AIA Bay Gondang Wetan 2


31 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

V.2.4.7 Bay Buduran

Tabel 16 Hasil Pengukuran AIA Bay Buduran

V.2.4.8 Bay Waru

Tabel 17 Hasil Pengukuran AIA Bay Waru


32 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

V.2.4.9 Bay Lawang

Tabel 18 Hasil Pengukuran AIA Bay Lawang

V.2.4.10 Bay Bulu Kandang

Tabel 19 Hasil Pengukuran AIA Bay Bulu Kandang


33 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

V.2.4.11 Bay Trafo 1

Tabel 20 Hasil Pengukuran AIA Bay Trafo 1




34 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063






35 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

V.2.4.15 Kopel

Tabel 24 Hasil Pengukuran AIA Bay Kopel Bus

V.3 Analisa Akhir

Setelah dilakukan pengukuran PD masing-masing bay pada kompartemen

GIS Bangil dan analisa hasil pengukuran kompartemen PMS Bus bay Gondang

Wetan 1 berdasarkan hasil pengujian kualitas gas SF6 dengan nilai moisture dan

dew point yang tinggi diperoleh kesimpulan bahwa tidak ada aktivitas partial

discharge di mana nilai amplitude normal dan sinyal yang terbentuk hampir sama

dengan background noise serta tidak membentuk pola yang khas seperti lintasan

parabola. Dengan hasil pengujian kualitas gas SF6 yang menunjukkan penurunan

maka perlu dilakukan reklamasi/penggantian gas SF6.


36 Nur Fajar F.U/

MKS-ES-063

BAB VI

PENUTUP

VI.1 Kesimpulan

1. Optimalisasi penggunaan peralatan pengukuran PD.

2. Adanya aktivitas partial discharge di dalam kompartemen menandakan

adanya defect dalam kompartemen. Sumber partial discharge tersebut

disebabkan oleh beberapa hal, antara lain : partikel bebas, partikel bebas

yang yang menempel pada permukaan, tonjolan atau ketidakrataan

permukaan (protrusion), elektroda yang mengambang (floating

electrode) dan gelembung udara (void).

3. Pengukuran partial discharge secara online memiliki kekurangan, yaitu

besarnya noise (derau) masih bersifat kualitatif (hanya untuk

mengetahui keberadaan partial discharge).

4. Berdasarkan hasil pengujian kualitas gas SF6, diketemukan bahwa

terdapat tiga belas kompartemen yang hasil moisture content dan dew

pointnya tidak normal terutama pada kompartemen PMS bus B. Akan

tetapi, analisa hasil pengukuran AIA menunjukkan bahwa tidak terdapat

indikasi partial discharge sehingga dapat disimpulkan bahwa terjadinya

penurunan kualitas gas SF6 bukan akibat partial discharge.

VI.2 Saran

1. Seyogyanya perlu dilakukan pengukuran partial discharge yang

terintegrasi dan berkesinambungan dengan menggunakan metode lain,

misalnya dengan menggunakan pengujian kualitas gas SF6 sebagai

pembanding. Hal ini dimaksudkan untuk memperoleh intepretasi yang

lebih baik dari hasil pengukuran yang dilakukan.

2. Dalam melakukan pengukuran partial discharge, jika kita menemukan

sumber sinyal hendaknya dilakukan dengan memonitor level sinyal

pada continous mode dan memindahkan sensor sedikit demi sedikit

sepanjang enclosure sampai tempat dengan sinyal tertinggi ditemukan.

REFERENSI Cigre SC 15, WG 15.03: “Diagnostic methods for GIS insulating systems”,

CIGRE Session 1992, paper no 15/23-01.

E. Colombo, W. Koltunowicz, A. Pigini: “ Sensitivity of electrical and acoustic

methods for GIS diagnostics with particular reference to On-Site testing”, Cigre

symposium on diagnostic and maintenance techniques, paper no. 130. 13, Berlin

1993.

Cigre, WG 33/23-12, Insulation Co.ordination of GIS: Return of experience, on

site tests and diagnostic techniques” Paper to be published in ELECTRA.

L.E. Lundgaard, M. Runde, and B. Skyberg, “ Acoustic diagnosis of gas insulated

substations”, IEEE Trans. Power Delivery, vol.5, 1990, pp.1751-1758.

A.G. Sellars, O. Farish, and B.F. Hampton, “ Assessing the risk of failure due to

particle contamination of GIS using the UHF technique”, IEEE Trans. Dielect.

Electr. Insulation, vol.1, 1994, pp. 323-331.

LAMPIRAN

• Hasil Pengujian Kualitas Gas SF6 Assesment GIS Bangil

1. Bay Pier 1

2. Bay Pier 2

3. Bay Bumi Cokro 1

4. Bay Bumi Cokro 2

5. Bay Gondang Wetan 1


7. Bay Buduran

8. Bay Waru

9. Bay Lawang

10. Bay Bulu Kandang

11. Bay Trafo 1

12. Bay Trafo 2

13. Bay Trafo 3

14. Bay Trafo 4

15. Bay Kopel

• Hasil Pengukuran AIA Assesment GIS Bangil

1. Bay Pier 1

2. Bay Pier 2

3. Bay Bumi Cokro 1

4. Bay Bumi Cokro 2

7. Bay Buduran

8. Bay Waru

9. Bay Lawang

10. Bay Bulu Kandang

11. Bay Trafo 1

12. Bay Trafo 2

13. Bay Trafo 3

14. Bay Trafo 4

15. Kopel

telaah staf

Documents