Analisis Ketahanan Isolasi & Kerugian Dielektrik Trafo Daya

1 Pendahuluan

Trafo daya adalah salah satu peralatan yang paling kritis dalam sistem tenaga listrik, dan sangat penting untuk memaksimalkan pencegahan dan meminimalkan terjadinya kegagalan dan kecelakaan trafo. Kegagalan isolasi berbagai jenis menyumbang lebih dari 85% dari semua kecelakaan trafo. Oleh karena itu, untuk memastikan operasi trafo yang aman, pengujian isolasi rutin pada trafo diperlukan untuk mendeteksi cacat isolasi sebelumnya dan mengatasi potensi bahaya kecelakaan secara tepat waktu. Sepanjang karir saya, saya sering berpartisipasi dalam pekerjaan pengujian trafo, mengumpulkan pengetahuan yang luas di bidang ini. Artikel ini memberikan pengenalan rinci tentang pengujian isolasi komprehensif pada trafo dan kondisi isolasi yang tercermin dari hasil pengujian.

2 Pengukuran Tahanan Isolasi dan Rasio Penyerapan

2.1 Mengukur Tahanan Isolasi

Selama pengukuran, megohmmeter harus digunakan sesuai dengan spesifikasi standar untuk mengukur tahanan isolasi antara setiap gulungan trafo dan tanah, serta antara gulungan. Terminal gulungan yang diuji harus disirkuit pendek, sementara terminal gulungan non-tes harus semuanya disirkuit pendek dan di-ground. Lokasi pengukuran dan urutan harus mengikuti tabel di bawah ini.

Saat membandingkan nilai resistansi isolasi, mereka harus dikonversi ke suhu yang sama menggunakan ekspresi matematika berikut:

Dalam rumus:

R1 mewakili nilai resistansi isolasi (dalam megaohm) yang diukur pada suhu t1

R2 mewakili nilai resistansi isolasi (dalam megaohm) yang dihitung pada suhu t2

Nilai resistansi isolasi yang diukur dinilai utamanya dengan membandingkan hasil pengukuran berturut-turut setiap gulungan. Dibandingkan dengan hasil tes sebelumnya, tidak boleh ada perubahan yang signifikan, umumnya tidak kurang dari 70% dari nilai sebelumnya. Selama uji komisi, nilai tersebut umumnya tidak boleh kurang dari 70% dari nilai uji pabrik (pada suhu yang sama).

Ketika tidak ada nilai referensi yang tersedia, standar untuk nilai resistansi isolasi umumnya seperti yang tertera dalam tabel di bawah ini.

2.2 Pengukuran Rasio Penyerapan dan Indeks Polarisasi

Rasio penyerapan adalah rasio nilai resistansi isolasi yang diukur dengan megohmmeter pada 60 detik dan 15 detik setelah penerapan tegangan. Rasio penyerapan sangat sensitif terhadap kelembaban dalam isolasi. Ketika suhu berada di antara 10°C hingga 30°C, rasio penyerapan seharusnya tidak kurang dari 1.3.

Untuk transformator dengan peringkat 220kV dan di atas atau 120MVA dan di atas, indeks polarisasi harus diukur. Indeks ini adalah rasio pembacaan yang diambil pada sepuluh menit dan satu menit, dengan indeks polarisasi tidak kurang dari 1.5.

Pengukuran resistansi isolasi dan rasio penyerapan adalah metode yang sederhana dan universal untuk memeriksa kondisi isolasi transformator. Uji ini dapat secara efektif mendeteksi kelembaban isolasi dan cacat lokal, seperti bushing porcelen yang retak, kabel yang terhubung ke tanah, dll. Jika resistansi isolasi dan rasio penyerapan yang diukur tidak memenuhi nilai yang ditentukan, maka pasti ada cacat jenis tersebut dalam isolasi.

3 Uji Arus Bocor

Selama pengujian, generator tegangan tinggi DC dan mikroamperemeter digunakan. Titik penerapan tegangan seperti yang ditunjukkan dalam tabel berikut:

Standar penerapan tegangan uji ditunjukkan dalam tabel berikut.

Setelah menaikkan tegangan hingga mencapai tegangan uji, bacalah arus DC yang melewati lilitan yang diuji setelah satu menit; nilai ini adalah arus bocor yang terukur.

Uji arus bocor pada dasarnya mengukur resistansi isolasi. Namun, karena tegangan DC yang lebih tinggi digunakan untuk mengukur arus bocor, dapat mengungkap cacat isolasi yang tidak dapat dideteksi oleh megohmmeter, seperti cacat pemutusan sebagian pada transformator dan cacat sembakan kabel. Saat menganalisis dan menilai hasil pengukuran, perbandingan utamanya dibuat dengan transformator-transformator serupa dan antar lilitan yang berbeda, serta dengan hasil uji tahun-tahun sebelumnya, tanpa ada perubahan signifikan yang diharapkan. Jika nilainya meningkat dari tahun ke tahun, perlu diperhatikan karena hal ini sering menunjukkan kerusakan isolasi secara bertahap. Jika ada peningkatan tiba-tiba dibandingkan tahun-tahun sebelumnya, mungkin menunjukkan cacat serius yang perlu diteliti.

4 Mengukur Tangen Sudut Rugi Dielektrik

Karena casing transformator langsung di-ground, jembatan AC tipe QS1 dengan kabel balik digunakan untuk mengukur tangen sudut rugi dielektrik. Lokasi pengukuran ditunjukkan dalam tabel di bawah ini.

Catatan: Konten tabel sebenarnya tidak disediakan dalam teks, jadi disebutkan di sini secara umum. Jika Anda memiliki detail atau data spesifik untuk tabel, itu bisa dimasukkan dalam terjemahan untuk ketepatan yang lebih baik.

Terjemahan ini mencakup prosedur teknis untuk menguji sudut rugi dielektrik dan alasan menggunakan peralatan tertentu karena pertimbangan grounding. Ini juga mencerminkan pentingnya membandingkan hasil uji saat ini dengan data historis untuk mengidentifikasi potensi masalah dalam sistem isolasi transformator.

Selama pengukuran, kedua terminal dari gulungan yang diuji harus dihubungkan pendek, sementara semua gulungan fase yang tidak diuji harus dihubungkan pendek dan di-ground. Ini mencegah kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh induktansi gulungan.

Nilai standar untuk tangen sudut kerugian dielektrik isolasi gulungan transformator (pada 20°C) ditunjukkan dalam tabel berikut:

Tangen sudut kerugian dielektrik seharusnya tidak menunjukkan perubahan yang signifikan dibandingkan dengan nilai historis (umumnya tidak melebihi 30%). Tegangan uji adalah 10 kV ketika tegangan gulungan adalah 10 kV atau lebih tinggi, dan sama dengan tegangan nominal (Un) ketika tegangan gulungan kurang dari 10 kV.

Saat mengukur, tangen sudut kerugian dielektrik harus dikonversi ke suhu yang sama menggunakan ekspresi matematika berikut:

Dalam rumus tersebut:

tgδ1 dan tgδ2 mewakili nilai tan delta pada suhu t1 dan t2, masing-masing.

Mengukur tangen sudut kerugian dielektrik isolasi gulungan transformator utamanya digunakan untuk memeriksa masuknya kelembaban ke dalam transformator, penuaan isolasi, penurunan kualitas minyak, akumulasi lumpur pada isolasi, dan cacat lokal yang parah. Jika tangen sudut kerugian dielektrik yang diukur tidak memenuhi nilai yang ditentukan, pasti ada cacat tertentu jenis tersebut dalam isolasi.

5 Uji Tegangan AC Frekuensi Listrik

Peralatan untuk uji tegangan AC frekuensi listrik biasanya memerlukan transformator uji, pengatur tegangan, voltmeter elektrostatik tekanan tinggi, dan celah bola. Jika diperlukan, amperemeter AC dan resistansi air juga dapat dihubungkan seri di sisi tekanan tinggi. Selama pengujian, peralatan uji harus dipilih dengan tepat berdasarkan persyaratan tegangan dan kapasitas spesimen uji.