Penerapan Pernapasan Trafo Bebas Perawatan di Gardu Induk

Saat ini, pernapas jenis tradisional secara luas digunakan pada transformator. Kemampuan penyerapan kelembaban dari silika gel masih dinilai oleh personel operasi dan pemeliharaan melalui pengamatan visual perubahan warna butir-butir silika gel. Penilaian subjektif oleh personel memainkan peran yang menentukan. Meskipun telah ditetapkan dengan jelas bahwa silika gel dalam pernapas transformator harus diganti ketika lebih dari dua pertiganya berubah warna, tetapi masih belum ada metode kuantitatif yang akurat untuk menentukan seberapa besar penurunan kapasitas penyerapan pada tahap perubahan warna tertentu.

Selain itu, tingkat keahlian personel operasi dan pemeliharaan bervariasi secara signifikan, yang mengakibatkan perbedaan besar dalam identifikasi visual. Beberapa produsen dan individu telah melakukan penelitian terkait, seperti mendeteksi kadar kelembaban udara setelah filtrasi silika gel atau melakukan pemantauan berat real-time silika gel. Komputer tertanam digunakan untuk kontrol, deteksi, dan transmisi data untuk mengontrol pemanasan dan menghilangkan kelembaban dari silika gel secara otomatis.

1.Analisis Status Teknis Saat Ini
1.1 Penelitian Pernapas Transformator oleh Institusi Asing
Selama bertahun-tahun, berdasarkan penelitian akademis dan aplikasi praktis di luar negeri, mendeteksi kadar kelembaban udara setelah penyerapan silika gel dianggap sebagai metode yang paling umum, luas, dan efektif untuk menilai tingkat saturasi silika gel. Namun, metode ini masih tidak dapat mengukur secara langsung saturasi kelembaban silika gel; hanya memberikan indikasi kualitatif—melalui cara tidak langsung—bahwa kapasitas penyerapan telah menurun dan perlunya perlakuan dehidrasi.

Perusahaan MR saat ini menawarkan produk serupa yang menangani masalah ini, menggunakan prinsip sensor kelembaban untuk mengevaluasi tingkat kelembaban silika gel, menggunakan silika gel putih (tipe non-indikatif). Kelemahannya termasuk: sensor kelembaban cenderung gagal ketika terkena kelembaban yang jenuh (kondensasi menjadi tetesan air), silika gel putih tidak memungkinkan pengguna untuk memverifikasi efek penyerapan kelembabannya secara visual, dan proses dehidrasi/regenerasi tidak dapat diverifikasi.

ABB juga menawarkan solusi serupa dengan struktur tabung ganda. Selama operasi, katup elektromagnetik menghubungkan satu tabung ke saluran pernapasan tangki pelepasan sementara tabung lainnya menjalani dehidrasi dan regenerasi. Namun, karena ukurannya yang besar, berat, dan biaya yang tinggi, tidak cocok untuk retrofitting pernapas konvensional yang sudah ada di tempat.

1.2 Penelitian Pernapas Transformator oleh Institusi Dalam Negeri
Beberapa perusahaan dalam negeri telah mengembangkan pernapas bebas pemeliharaan. Perangkat ini menggunakan pengukuran bobot online untuk membangun model saturasi kelembaban silika gel dan dehidrasi pemanasan berbasis waktu. Dengan menerapkan teori kontrol fuzzy, mereka mencapai pengeringan udara yang ideal dan dehidrasi ilmiah. Untuk memastikan aksesori pernapas sesuai dengan masa pakai transformator, dipakai mikroprosesor tahan lama kelas militer dan sistem operasi VxWorks, serta komponen sensor dan aktuator yang sangat stabil. Hal ini benar-benar mewujudkan operasi bebas pemeliharaan untuk pernapas transformator, meningkatkan efisiensi dan keamanan kerja di lapangan secara signifikan, serta meningkatkan keandalan sistem pasokan listrik.

1.3 Dua Pandangan yang Ada tentang Mengganti Pernapas Tradisional
Saat ini, tidak ada konsensus yang disatukan dalam industri tenaga listrik mengenai dampak penggantian silika gel dalam pernapas transformator utama terhadap perlindungan Buchholz (gas). Meskipun umumnya disepakati bahwa selama penggantian silika gel, perlindungan gas berat harus dipindahkan dari mode "trip" ke mode "alarm", tetapi terdapat perbedaan pendapat yang signifikan tentang bagaimana mengonfigurasi ulang perlindungan setelah penggantian.

Satu pandangan menyatakan bahwa penggantian silika gel pernapas dapat menyebabkan tripping palsu perlindungan gas; oleh karena itu, setelah penggantian, transformator harus menjalani operasi uji 24 jam (dengan perlindungan gas berat diatur ke mode alarm) sebelum dikembalikan ke mode trip.

Pandangan lain berpendapat bahwa setelah penggantian silika gel selesai, tidak ada dampak lebih lanjut terhadap perlindungan gas berat, sehingga perlindungan harus segera dikembalikan ke mode trip.

Saat ini, sebuah perusahaan penyedia listrik tertentu menerapkan prosedur berikut: sebelum penggantian, mereka meminta persetujuan pengaturan untuk mengubah tautan perlindungan gas berat dari mode trip ke mode sinyal; setelah selesai, mereka meminta persetujuan pengaturan lagi untuk mengembalikannya ke mode trip. Mereka memverifikasi bahwa salah satu terminal tautan perlindungan gas berat membawa –110V sementara yang lain bebas tegangan sebelum mengaktifkan kembali tautan tersebut.

1.4 Status Aplikasi Saat Ini Pernapas Transformator
Perusahaan penyedia listrik saat ini menggunakan dua jenis pernapas: tabung kaca organik yang dapat dilepas dan tabung yang tidak dapat dilepas. Untuk pernapas yang dapat dilepas, proses penggantian membutuhkan presisi tinggi dari operator mengenai prosedur dan torsi sekrup; jika tidak, kaca organik mudah rusak. Proses keseluruhan memakan waktu, dan penggantian berulang sering menyebabkan segel buruk di sambungan, memungkinkan udara lembab yang tidak difilter masuk ke tangki pelepasan sementara dan berpotensi menyebabkan masuknya kelembaban ke minyak transformator.

Pernapas yang tidak dapat dilepas menghindari masalah ini tetapi menimbulkan masalah lain: lubang pengisian yang kecil menyebabkan tumpahan silika gel selama penggantian, mencemari lingkungan.

Di antara 64 gardu induk perusahaan, silika gel diganti 178 kali pada tahun 2015, total 541 kg. Frekuensi penggantian meningkat secara signifikan selama musim hujan karena kelembaban tinggi, memerlukan sumber daya manusia dan material yang substansial. Di daerah pegunungan, risiko seperti runtuhnya jalan dan longsoran batu selama musim hujan semakin meningkatkan bahaya transportasi.

2. Prinsip Kerja Pernapas Transformator Bebas Pemeliharaan
Seri JY-MXS pernapas bebas pemeliharaan dipasang pada tangki pelepasan sementara transformator celup minyak. Ketika minyak transformator membesar atau menyusut karena beban atau perubahan suhu lingkungan, gas di tangki pelepasan sementara melewati zat pengering di dalam pernapas bebas pemeliharaan, menghilangkan debu dan kelembaban dari udara untuk mempertahankan kekuatan isolasi minyak transformator.

Setelah digunakan dalam jangka waktu yang lama, ketika zat pengering menjadi lembab, pernapas otomatis mengaktifkan fungsi pemanasan untuk menghilangkan kelembaban. Sistem ini terutama terdiri dari tabung filter, tabung kaca, poros utama, sel beban (sensor berat), sensor suhu/kelembaban, elemen pemanas, papan kontrol, dan silika gel.

Ketika penampung menghirup udara, udara tersebut terlebih dahulu melewati saringan logam padu yang menghilangkan debu. Udara yang telah disaring kemudian mengalir melalui ruang pengeringan, di mana kelembaban sepenuhnya diserap oleh zat pengering.

Tingkat kejenuhan kelembaban silika gel diukur oleh sel beban yang dipasang di dalam pernapas. Ketika kejenuhan melebihi ambang batas yang ditetapkan, elemen pemanas serat karbon di dalam ruang pengeringan aktif untuk mengeringkan zat pengering. Uap yang dihasilkan tersebar keluar melalui konveksi, melewati anyaman logam, mengembun pada tabung kaca, dan mengalir turun ke flensa logam di bagian bawah, keluar dari pernapas.

Jika sensor kelembaban gagal, kontroler timer di dalam kotak kontrol memastikan pemanasan berkala pada interval yang telah ditetapkan, mencapai operasi benar-benar tanpa perawatan.

3. Aplikasi Pernapas Transformer Tanpa Perawatan
Perusahaan penyedia listrik memasang seri JY-MXS pernapas tanpa perawatan pada on-load tap changers (OLTC) dan badan utama transformator No. 1 di dua substation 110 kV yang berbeda lokasinya (Substation A dan Substation B).

Setelah lebih dari satu tahun beroperasi:

• Di Substation A, transformator utama No. 1 tidak membutuhkan penggantian silika gel sama sekali untuk pernapas OLTC maupun badan utama. Sebaliknya, transformator utama No. 2 menjalani 5 penggantian pernapas badan utama (total 15 kg) dan 6 penggantian pernapas OLTC (total 6 kg).

• Di Substation B, transformator utama No. 1 juga tidak membutuhkan penggantian. Transformator utama No. 2 memiliki 3 penggantian badan utama (9 kg) dan 5 penggantian OLTC (5 kg).

Data operasional dan pemeriksaan lapangan menunjukkan bahwa semua fungsi pernapas tanpa perawatan beroperasi normal. Ketika silika gel mencapai tingkat kejenuhan tertentu, pemanas segera aktif berdasarkan sinyal sensor untuk mengeringkan butiran. Selain itu, dengan menganalisis data berat selama enam bulan, pengontrol menetapkan pola penyerapan kelembaban dan menerapkan strategi hibrid yang menggabungkan kontrol berbasis berat dan waktu, mengurangi beban kerja staf, meningkatkan otomatisasi, dan memberikan manfaat ekonomi dan sosial.

4. Kesimpulan
Kesimpulannya, memasang pernapas tanpa perawatan pada on-load tap changer dan badan utama transformator di substation memungkinkan:

• Pemanasan berbasis sensor untuk mendehidrasi silika gel yang jenuh,

• Pemantauan real-time jarak jauh melalui fungsi komunikasi,

• Kemampuan diagnosis sendiri untuk perawatan yang lebih mudah.

Fitur-fitur ini menunjukkan bahwa pernapas tanpa perawatan dapat sepenuhnya menggantikan sistem tradisional, secara efektif menyelesaikan kebutuhan penyerapan kelembaban transformator dan mencapai operasi benar-benar tanpa perawatan. Selain itu, karena penggantian silika gel dihilangkan, perdebatan lama tentang pengaturan perlindungan gas berat pasca penggantian diselesaikan.

Dengan menggunakan pernapas tanpa perawatan, perusahaan penyedia listrik dapat memantau kondisi aksesori secara online, mendapatkan status peralatan secara real-time, dan menerapkan tindakan pencegahan sebelum terjadi kerusakan—mencegah transformator beroperasi pada beban penuh sementara risiko tersembunyi masih ada. Ini mengisi celah yang ditinggalkan oleh pernapas tradisional yang tidak mendukung pemantauan online.

Selain itu, hal ini sangat mengurangi biaya tenaga kerja dan biaya inspeksi rutin, mendorong daur ulang limbah, dan mengurangi risiko kecelakaan besar akibat kegagalan aksesori kecil. Hal ini memungkinkan penjadwalan aktivitas perawatan yang lebih efektif dan ilmiah, menghilangkan pengeluaran yang tidak perlu, memastikan operasi transformator yang berkelanjutan dan aman, dan pada akhirnya mencapai tujuan produktivitas, efisiensi, keselamatan, dan perlindungan lingkungan yang lebih baik.