Artikel Terbaru

Anti COPAS

Analisa Dissolved Gas Analysis (DGA) di Minyak Trafo

Dissolved Gas Analysis (DGA) adalah analisa kandungan gas terlarut (dissolved gas) pada oli transformator (trafo), winding atau kabel yang terisolasi oli (oil-insulated cable). Gas terlarut ini berakibat merugikan di oil trafo sehingga disebut "fault gas" dan penamaaan di beberapa analisa menyebut sebagai "key gas". Oli memerlukan pengecekan rutin untuk membaca gangguan yang mungkin terjadi di sistem peralatan agar tidak mengakibatkan kegagalan yang lebih parah.

Tujuan uji DGA pada minyak trafo adalah : (Junid et al, 2008)
  • Menarik kesimpulan kondisi operasi trafo
  • Mengestimasi lifetime trafo masih aman untuk bisa digunakan
  • Mengestimasi kemungkinan terjadi kegagalan trafo
Jenis gas terlarut yang bisa digunakan sebagai indikator kegagalan trafo (fault gases) adalah : hydrogen (H2), metana (CH4), etana (C2H6), etilen/etena (C2H4), acetilene/etuna (C2H2), carbon monoksida (CO), carbon dioksida (CO2), oksigen (O2) dan nitrogen (N2).
Gambar 1. Proses Pembentukan Fault Gas di Trafo (Jakob, 2008)

Gambar 2. Proses Pembentukan Fault Gas di Trafo (Jakob et al, 2003)
Berdasarkan Gambar 1 dan Gambar 2 bisa disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
  • Akibat pemanasan (heating) membentuk gas etilen (C2H4), metana (CH4) dan etana (C2H6) ---> senyawa C2H6 terbentuk pada temperatur rata-rata 250 oC sedangkan C2H4 pada temperatur rata-rata 350 oC
  • Akibat percikan api/busur listrik (arching) membentuk gas acetilen (C2H2) ---> senyawa  C2Hterbentuk pada temperatur rata-rata 500-700 oC
  • Akibat muatan listrik melecut namun tidak sampai menimbulkan percikan listrik (corona), menimbulkan percikan listrik (partial discharge/arching) membentuk hidrogen (H2) dan metana (CH4) ---> senyawa H2 dan CH4 terbentuk pada temperatur rata-rata 150 oC 
  • Akibat degradasi selulosa membentuk carbon monoksida (CO) dan carbon dioksida (CO2)
Gambar 3. Degradasi Selulosa
Berdasarkan Gambar 3 didapatkan data bahwa dengan melihat perbandingan komponen gas terlarut bisa digunakan untuk melihat penyebab degradasi selulosa, berikut pernyataannya :
CO2/CO > 10 ---> disebabkan oleh overheating pada paper/selulosa
CO2/CO < 3 ---> disebabkan oleh electrical fault yang menyebabkan degradasi selulosa

Partial Discharge adalah fenomena percikan muatan listrik melewati sistem isolasi sehingga bisa menimbulkan panas berlebih dan merusak sistem isolasi/selulosa.
Gambar 4. Ratio Kandungan Gas yang Disebabkan Kegagalan di Trafo (Blackburn, 2008)
Pyrolisis adalah terbentuknya zat kimia fase gas (produk) karena substrat (oli) bereaksi tanpa/sedikit oksigen atau zat kimia sehingga terjadi pemecahan molekul
Gambar 5. Energi yang Diperlukan untuk Pelepasan Ikatan Hidrokarbon
Berdasarkan Gambar 5 didapatkan informasi bahwa untuk melepaskan energi ikatan alkuna (rantai ganda) membutuhkan energi yang terbesar. Sehingga urutan yang terbentuk pada fault gas berdasarkan temperatur adalah hydrogenalkana (ex : metana & etana) - alkena (ex : etena/etilen) - alkuna (ex : etuna/asetilene)
Gambar 6. Hubungan antara Fraksi Komponen vs Temperatur untuk Membentuk Fault Gas (Blackburn, 2008)
Gambar 7. Hubungan Antara Tingkat Kelarutan vs Temperatur di Fault Gas (Blackburn, 2008)
Berdasarkan Gambar 6 dan Gambar 7 ditunjukkan hubungan parameter terhadap terbentuknya fault gas dimana pengaruh temperatur adalah paling penting sehingga dalam analisa keberadaan gas terlarut di minyak trafo, temperatur mengindikasikan kebocoran sistem isolasi baik isolasi padat (kertas selulosa) atau cair (oil). Kebocoran bisa dikarenakan karena life time isolasi, akumulasi gas terlarut yang sudah banyak atau kekurangan oli.

Terdapat beberapa analisa yang digunakan untuk membaca gas-gas terlarut, sebagai berikut : 
  • Roger's Ratio Method
Gambar 8. Diagnosis Pendekatan Metode Roger's Ratio (Blackburn, 2008)

  • IEC 60599 Method
Gambar 9. Diagnosis Pendekatan Metode IEC 60599
  • IEEE-C-57-104-1991 Method
Gambar 10. Metode IEEE-1991
Terdapat alarm yang digunakan untuk menandakan apakah keberadaan gas terlarut di minyak trafo dalam keadaan normal atau bahaya. Alarm tersebut digunakan untuk menentukan apakah oli akan di purifikasi atau uji BDV atau uji furan. Berikut standar alarm yang digunakan :

Gambar 11. Standar Alarm Gas Terlarut

  • Dornenburg Ratio Method
Gambar 12. Dornenburg Ratio (Jakob, 2008)
  • Duval Triangle Method
Gambar 13. Duval Triangle Method (Blackburn, 2008)
Gambar 14. Keterangan pada Duval Triangle Method
Referensi : 
Feriyanto, YE. (2018). Analisa Gas Terlarut di Minyak Trafo dengan DGA, Best Practice Experience in Power Plant. Surabaya

Previous
« Prev Post