Analisis dan Penanganan Kegagalan Discharge pada Pemutus Sirkuit GIS 550 kV

1. Deskripsi Fenomena Kegagalan

Kegagalan disconnector pada peralatan GIS 550 kV terjadi pada pukul 13:25 tanggal 15 Agustus 2024, saat peralatan beroperasi dengan beban penuh dan arus beban sebesar 2500 A. Pada saat kegagalan, perangkat pelindung yang terkait bereaksi dengan cepat, memutus pemutus sirkuit yang sesuai, dan mengisolasi jalur yang bermasalah. Parameter operasional sistem berubah secara signifikan: arus jalur tiba-tiba turun dari 2500 A menjadi 0 A, dan tegangan bus instan menurun dari 550 kV menjadi 530 kV, berfluktuasi selama sekitar 3 detik sebelum perlahan pulih ke 548 kV dan stabil. Pemeriksaan di tempat oleh personel pemeliharaan menunjukkan kerusakan yang jelas pada disconnector. Ditemukan bekas pembakaran sepanjang sekitar 5 cm pada permukaan bushing isolasi. Bercak pembakaran sekitar 3 cm diameter muncul di koneksi antara kontak bergerak dan tetap, dikelilingi oleh residu bubuk hitam, dan beberapa komponen logam menunjukkan tanda-tanda meleleh, menunjukkan arcing yang intens selama kegagalan.

2. Analisis Penyebab Kegagalan

2.1 Analisis Parameter Dasar Peralatan dan Kondisi Operasional
Disconnector memiliki tegangan nominal 550 kV, arus nominal 3150 A, dan arus pemutusan 50 kA. Parameter ini memenuhi persyaratan operasional sistem 550 kV di gardu induk ini, secara teori memastikan operasi yang dapat diandalkan dalam kondisi normal. Disconnector telah beroperasi selama 8 tahun dengan 350 operasi. Pemeliharaan terakhir dilakukan pada Juni 2023, termasuk pemolesan kontak, pelumasan, penyesuaian mekanisme, dan pengujian resistansi isolasi—semua hasilnya memenuhi spesifikasi pada saat itu. Meskipun jumlah operasi masih dalam batas normal, operasi jangka panjang mungkin telah memperkenalkan risiko penuaan, yang potensial menyebabkan cacat laten selama layanan berikutnya.

2.2 Analisis Uji Kinerja Elektrik

Uji resistansi isolasi pada disconnector menunjukkan resistansi isolasi antar kontak sebesar 1500 MΩ (nilai historis: 2500 MΩ; persyaratan standar: ≥2000 MΩ). Resistansi isolasi ke tanah adalah 2000 MΩ (nilai historis: 3000 MΩ; persyaratan standar: ≥2500 MΩ). Kedua nilai tersebut jauh lebih rendah dari data historis dan standar, menunjukkan penurunan kinerja isolasi.
Uji faktor kerugian dielektrik (tanδ) pada 10 kV menghasilkan nilai yang diukur sebesar 0,8% (nilai historis: 0,5%; persyaratan standar: ≤0,6%). Penambahan tanδ menunjukkan kemungkinan masuknya kelembaban atau penuaan media isolasi, yang mengurangi kekuatan isolasi dan meningkatkan risiko breakdown dielektrik.

2.3 Analisis Uji Kinerja Mekanik
Pengukuran tekanan kontak menunjukkan:

• Fase A: 150 N (nilai desain: 200 N, deviasi: –25%)

• Fase B: 160 N (deviasi: –20%)

• Fase C: 140 N (deviasi: –30%)
  Semua tekanan kontak yang diukur berada di bawah nilai desain dengan deviasi yang besar, mungkin menyebabkan peningkatan resistansi kontak, pemanasan lokal, dan arcing.

Analisis mekanisme operasional menunjukkan:

• Waktu penutupan: 80 ms (rentang desain: 60–70 ms); deviasi sinkronisasi: 10 ms (batas desain: ≤5 ms)

• Waktu pembukaan: 75 ms (rentang desain: 55–65 ms); deviasi sinkronisasi: 12 ms (batas desain: ≤5 ms)
  Kedua waktu pembukaan/penutupan melebihi batas desain, dan deviasi sinkronisasi berlebihan, menunjukkan kerusakan mekanisme yang dapat menyebabkan kontak/pemisahan asinkron, mengakibatkan penyalaan ulang busur dan pelepasan.

2.4 Analisis Penyebab Kegagalan Komprehensif
Mengintegrasikan semua temuan:

• Secara elektrik, penurunan resistansi isolasi dan peningkatan tanδ menunjukkan penurunan isolasi, menciptakan kondisi untuk breakdown.

• Secara mekanik, tekanan kontak yang tidak cukup menyebabkan kontak buruk dan pemanasan lokal, sementara kinerja mekanisme yang abnormal menyebabkan operasi asinkron dan penyalaan ulang busur, memperburuk kerusakan isolasi.
  meskipun dipelihara secara teratur, layanan jangka panjang mengekspos peralatan ke penuaan, dan faktor lingkungan seperti fluktuasi suhu dan kelembaban semakin memperburuk kinerja. Kegagalan flashover pada disconnector merupakan hasil dari kombinasi degradasi isolasi, anomali mekanik, dan penuaan peralatan.

3. Tindakan Penanganan Kegagalan
3.1 Tanggap Darurat di Tempat
Segera setelah kegagalan flashover, protokol tanggap darurat diaktifkan untuk memastikan keamanan jaringan. Disconnector yang bermasalah diisolasi dengan memutus pemutus sirkuit yang terkait, mencegah eskalasi kegagalan. Perangkat pelindung yang terhubung ke disconnector diperiksa dan disesuaikan untuk menghindari maloperasi atau kegagalan. Mode operasional sistem diubah secara mendesak: beban yang sebelumnya dibawa oleh jalur yang bermasalah dialihkan dengan lancar ke jalur yang sehat untuk menjaga pasokan daya kepada pengguna penting. Selama proses ini, parameter sistem (tegangan, arus, frekuensi) dipantau dengan cermat untuk memastikan operasi yang stabil. Personel ditugaskan untuk mengamankan lokasi kegagalan dan mencegah akses tidak sah, menghindari insiden sekunder.

3.2 Rencana Perbaikan Peralatan
Berdasarkan analisis penyebab akar, rencana perbaikan detail dikembangkan:

• Untuk isolasi yang menurun: ganti dan pulihkan media isolasi. Hapus material isolasi yang rusak, basah, atau berumur dan instal material baru yang sesuai untuk memulihkan kinerja isolasi.

• Untuk tekanan kontak yang tidak cukup: periksa dan ganti pegas kontak, sesuaikan tekanan kontak ke nilai desain untuk meminimalkan resistansi kontak dan mencegah pemanasan/arcing.

• Untuk kerusakan mekanisme: ganti komponen yang rusak dan kalibrasi ulang mekanisme secara lengkap untuk memenuhi spesifikasi desain untuk timing dan sinkronisasi.

3.3 Proses Perbaikan dan Poin Teknis Kunci
Perbaikan dilakukan sesuai dengan rencana. Pemutus sirkuit sepenuhnya dibongkar untuk pemeriksaan menyeluruh guna mengkonfirmasi tingkat kerusakan. Selama penggantian isolasi, kelembaban dan suhu lingkungan dikendalikan untuk mencegah kontaminasi atau penyerapan kelembaban pada bahan baru. Pemasangan memastikan posisi yang tepat dan ikatan isolasi yang kuat untuk menghindari rongga atau longgar. Penyesuaian tekanan kontak menggunakan alat yang terkalibrasi untuk memberikan gaya yang akurat dan seragam di semua fase. Reassembly dan kalibrasi mekanisme mengikuti prosedur untuk menjamin operasi yang lancar dan dapat diandalkan. Setelah perbaikan, uji komprehensif dilakukan—tahanan isolasi, tanδ, tekanan kontak, dan kinerja mekanisme—semua memenuhi standar sebelum diberi energi kembali.

4.Penilaian Efektivitas Perbaikan
4.1 Pengujian Pasca-Perbaikan
Uji komprehensif mengonfirmasi pemulihan kinerja (lihat Tabel 1):

• Tahanan isolasi: antara kontak meningkat dari 1500 MΩ menjadi 2400 MΩ; tahanan tanah naik dari 2000 MΩ menjadi 2800 MΩ—keduanya memenuhi standar.

• tanδ menurun dari 0,8% menjadi 0,4%, dalam batas yang dapat diterima, mengonfirmasi penyelesaian masalah kelembaban/penuaan.

• Uji tegangan tahan: sebelum perbaikan, terjadi breakdown pada 480 kV (< standar); setelah perbaikan, tidak ada breakdown pada 600 kV—mengonfirmasi pemulihan isolasi.

4.2 Pemantauan dan Evaluasi Operasional

Pemutus yang telah diperbaiki menjalani pemantauan operasional selama 3 bulan. Suhu kontak tetap normal, mengkonfirmasi penyesuaian tekanan kontak yang efektif dan resistansi kontak yang terkendali. Operasi beralih stabil: waktu tutup 65 ms, waktu buka 58 ms, dengan penyimpangan sinkronisasi ≤3 ms. Tidak terjadi penyalaan ulang busur atau pelepasan. Hasil uji gabungan dan pemantauan mengkonfirmasi penyelesaian kerusakan yang sukses dan operasi yang stabil.

5.Tindakan Pencegahan dan Rekomendasi
Untuk memastikan operasi GIS yang efisien dan mengurangi risiko kerusakan, strategi perawatan ketat harus diimplementasikan:

• Inspeksi rutin: Lakukan pemeriksaan visual mingguan dan uji fungsional bulanan oleh tim yang berpengalaman untuk mendeteksi kerusakan atau anomali sejak dini.

• Pemantauan kondisi lanjutan: Terapkan sistem pemantauan online untuk pelacakan real-time dari pelepasan parsial, suhu, dan komposisi gas untuk mengidentifikasi potensi masalah secara proaktif.

• Uji pencegahan: Lakukan pengujian tahanan isolasi periodik dan tanδ untuk menilai kesehatan listrik/isolasi dan mencegah kegagalan akibat penuaan atau kelembaban.

• Pemilihan & pemasangan peralatan: Pilih peralatan GIS yang terbukti dan matang sesuai dengan kebutuhan operasional. Ketat patuhi standar desain dan konstruksi selama pemasangan untuk memastikan perataan yang tepat dan sambungan yang aman.

• Komisioning: Verifikasi ketat semua parameter kinerja selama komisioning, dokumentasikan semua data untuk referensi pemeliharaan di masa depan.

• Pelatihan personel: Secara rutin lakukan pelatihan teknis dan latihan darurat untuk meningkatkan keahlian staf dalam operasi dan penanganan kerusakan, memastikan respons cepat dan efektif terhadap insiden serta melindungi stabilitas jaringan.

6.Kesimpulan
Makalah ini menyajikan analisis dan penyelesaian yang sukses atas kerusakan flashover pada pemutus GIS 550 kV. Dokumentasi kerusakan rinci dan pengujian multidimensi mengidentifikasi akar masalah dengan akurat. Tindakan tanggap darurat dan perbaikan yang diimplementasikan menyelesaikan masalah secara efektif, dibuktikan oleh uji pasca-perbaikan dan pemantauan operasional. Tindakan pencegahan yang diajukan bersifat terarah dan praktis, memberikan panduan berharga untuk pemeliharaan GIS. Penelitian masa depan harus mendalam tentang mekanisme kerusakan GIS untuk lebih meningkatkan keamanan dan keandalan sistem tenaga listrik.