Analisis Kecelakaan Ledakan pada Trafo Tegangan 35 kV

Transformator tegangan (PT) terdiri dari inti besi dan kumparan, bekerja mirip dengan transformator tetapi dengan kapasitas kecil. Mereka mengubah tegangan tinggi menjadi tegangan rendah untuk perangkat perlindungan, pengukuran, dan pengukuran, yang luas digunakan di pabrik/stasiun. Diklasifikasikan berdasarkan isolasi: tipe kering (≤6 kV), tipe cor (indoor 3 - 35 kV), tipe minyak (outdoor ≥35 kV), dan tipe gas SF₆ (untuk peralatan kombinasi).

Selama operasi stasiun, kecelakaan dari resonansi elektromagnetik PT atau penuaan isolasi masih terjadi. Misalnya, pada Maret 2015, PT jalur masuk 35 kV di sebuah pembangkit listrik tenaga panas meledak karena penuaan isolasi, menyebabkan padam Bus I & II 35 kV. Analisis setelah penyelidikan di lapangan:

1 Mode Operasi Sebelum Kecelakaan

Kondisi sistem pabrik sebelum kecelakaan ditunjukkan pada Gambar 1.

Stasiun mendapatkan daya dari dua jalur masuk 35 kV (Jingdian 390 Line, Jingre 391 Line). Saklar mereka tertutup, terhubung ke busbar Seksi I & II 35 kV. Busbar ini menggunakan kabel bagian tunggal. Perlindungan petir melindungi sisi pasokan daya; tidak ada perlindungan jalur masuk di sisi pembangkit listrik. Tautan pasokan daya:

• Busbar Seksi I 35 kV → trafo utama #3 → busbar Seksi I 10 kV.

• Busbar Seksi II 35 kV → trafo utama #4 → busbar Seksi II 10 kV.

• Busbar Seksi I & II 10 kV berjalan paralel.

2. Penyelidikan Lapangan & Retrospeksi Kecelakaan

Petugas operasi/pemeliharaan menemukan dua jejak ledakan:

• PT3 sisi Jalur 390 Jingdian 35 kV: Memantau tegangan garis Fase A/B. Ledakan meledakkan bagian bawahnya, meninggalkan bekas terbakar.

• Saklar Masuk Jalur 390 Jingdian 35 kV: Arus pendek menyebabkan ledakan. Baut kepala kabel meleleh; kontak/jari-jari terbakar/deformasi.

2.1 Analisis Data Tegangan Busbar Seksi II 35 kV

Data rekaman kerusakan busbar Seksi II 35 kV diperoleh untuk memulihkan bentuk gelombang tegangan, arus, dan parameter listrik selama kecelakaan. Analisis data yang akurat melacak perkembangan kerusakan, memberikan bukti kunci untuk menentukan penyebab kecelakaan.

2.2 Perkembangan Kerusakan & Analisis Listrik
(1)Distorsi Tegangan Sebelum Kecelakaan

• 19,6ms sebelum kerusakan: busbar Seksi II 35 kV memiliki tegangan tiga fasa simetris, tegangan urutan nol minimal → peralatan normal.

• 13,6ms sebelum kerusakan: tegangan Fase A/B turun menjadi 49,0V/43,1V; Fase C melonjak menjadi 71,8V; tegangan urutan nol naik menjadi 22,4V → insulasi transformator tegangan rusak.

• 1,6ms sebelum kerusakan: tegangan Fase A/B jatuh menjadi 11,9V/7,4V; Fase C turun menjadi 44,5V; tegangan urutan nol mencapai 23,5V → penurunan insulasi semakin buruk.

 (2)Terjadinya Kerusakan & Respon Perlindungan

Selama kerusakan: insulasi Fase A/B putus (pendek ke tanah); tegangan Fase C turun. 3ms kemudian, tegangan tiga fasa kembali ke nol; PT meledak → ditentukan sebagai pendek tiga fasa ke tanah.

Kesimpulan: Tegangan busbar sebelum kerusakan normal (tidak ada petir/misoperasi → overvoltage resonansi dikecualikan). Operasi jangka panjang menyebabkan degradasi insulasi transformator tegangan → kerusakan insulasi internal menyebabkan pendek antar putaran → berkembang menjadi kerusakan/pendek insulasi tiga fasa → jalur trip.

(3)Pengaturan & Aksi Perlindungan

Saklar jalur masuk (Jingdian 390, Jingre 391) tidak memiliki perlindungan masuk. Stasiun utama memiliki perlindungan dengan pengaturan identik:

• Perlindungan diferensial: pengaturan 5A, operasi 0s.

• Perlindungan cepat batas waktu: pengaturan 21,2A, operasi 1,1s.

• Perlindungan over-arus: analisis lebih lanjut diperlukan (lihat Gambar 2 untuk data rekaman arus masuk, tidak disediakan).

Setelah kerusakan, arus kedua jalur melonjak. Setelah transien, mereka mencapai keadaan tunak:

• Jalur 390 Jingdian 35 kV: 14.116 A (arus kerusakan primer tunak);

• Jalur 391 Jingre 35 kV: 10.920 A (arus kerusakan primer tunak).

Operasi perlindungan:

• Jalur 390 Jingdian (sisi stasiun utama jarak jauh): perlindungan diferensial trip 268 ms setelah ledakan. Kerusakan tidak terisolasi karena busbar Seksi I & II 35 kV berloop.

• Jalur 391 Jingre (sisi stasiun utama jarak jauh): perlindungan cepat batas waktu trip 1.173 ms setelah ledakan, mengisolasi kerusakan.

3 Analisis Penyebab & Tindakan Pencegahan
3.1 Penyebab Kecelakaan

Transformator tegangan magnetik sepenuhnya terisolasi, yang mulai beroperasi pada 2008, tidak memiliki pemeliharaan/percobaan listrik. Operasi jangka panjang menyebabkan kegagalan insulasi internal. Penyebab utama:

• Cacat Produk : Desain substandar → isolasi tidak cukup, umur layanan pendek.

• Pencemaran Lingkungan : Kotoran pada lengan porcelen → penurunan tajam resistansi isolasi pada musim hujan, kilat, dan kerusakan isolasi jangka panjang.

• Penurunan Minyak Isolasi : Penyegelan buruk → masuknya kelembaban, distorsi medan listrik, penurunan tegangan tahanan/minyak dielektrik.

• Penuaan & Dampak Eksternal : Penuaan termal (kondisi lingkungan, penggunaan jangka panjang); penuaan mekanis (overvoltage switching, arus pendek merusak isolasi).

3.2 Uji Kerusakan Insulasi

Tes resistansi isolasi rutin mencegah kegagalan:

• Kumparan Primer : Gunakan meter 2.500 V saat serah/overhaul → resistansi isolasi ≥ 3.000 MΩ. Dalam tes preventif, penurunan resistansi ≤ 50% nilai awal.

• Kumparan Sekunder : Gunakan meter 1.000 V saat serah/overhaul → resistansi isolasi ≤ 10 MΩ.

3.3 Kerusakan Umum: Overvoltage Resonansi
Syarat Terjadinya :

• Transformator tegangan elektromagnetik adalah induktor nonlinier. Peningkatan arus eksitasi menyebabkan saturasi feromagnetik → penurunan induktansi (penyebab utama resonansi).

• Diperlukan kapasitansi/induktansi yang cocok (reaktansi induktif ≤ 100× reaktansi kapasitif).

• Kondisi pemicu: switching bus tanpa beban, penghapusan tiba-tiba gangguan ke tanah, petir, overvoltage switching, dll.

Pencegahan : Hubungkan netral transformator tegangan ke tanah melalui eliminasi harmonik + resistor kecil; instal perangkat eliminasi harmonik di delta terbuka transformator tegangan bus.

4. Kesimpulan

Penuaan insulasi pada transformator tegangan menyebabkan kerusakan dan padam bus – umum di jaringan. Patuhi ketat peraturan uji preventif, uji/ganti peralatan yang tidak memenuhi syarat. Dalam kecelakaan ini, jalur masuk pembangkit listrik yang tidak terlindungi dan saklar hubungan bus 35 kV #1 yang gagal memperluas kerusakan. Periksa secara rutin konfigurasi/reliabilitas perlindungan. Analisis kecelakaan membantu mengidentifikasi masalah dengan cepat, mengambil tindakan yang ditargetkan, mengurangi risiko kerusakan, dan meningkatkan keandalan stasiun.