Diagnosa Dalam Intrepretasi Uji Dissolved Gas Analysis (Dga) Minyak Insulasi Transformer [PDF]

Citation preview

DIAGNOSA DALAM INTREPRETASI UJI DISSOLVED GAS ANALYSIS (DGA) MINYAK INSULASI TRANSFORMER Deden DH-



Fault gas :



338 KJ/mol



720 kJ/mol



607 kJ/mol



960 kJ/mol



Metode ektraksi ASTM D3612 :



Metode Diagnosa Gas Hidrokarbon pada DGA Terbagi : • • • • •



Satu gas pada satu waktu (Key Gas Method) Dua gas pada satu waktu ( Rogers,Dornenburg,IEC Method ) Tiga gas (Duval Triangle) Empat gas –(tidak ada) Lima gas (Duval Pentagon) • Enam gas (Hexagon) – baru /belum teruji oleh Indra getzy & Rajaram, India. Karbon dioksida dan furan digunakan sebagai konfirmasi diagnosis yang ditunjukkan oleh gas hidrokarbon, apakah kertas terlibat atau tidak pada suatu fault



Tahap 1



Tahap 2- bandingkan konsentrasi DGA dengan nilai pada limit



IEEE C57.104.2008 : IEEE Guide for the Interpretation of Gases Generated in Oil-Immersed Transformers – Dissolved Gas Generating Rates (ppm/days) No. 1 2 3 4 5 6 7



Gas Parameter Hydrogen



IBT REMOTE SS Rates 21-Feb-17 21-Mar-17 ppm/day H2



189



199



0.4



Methane



CH4



265



398



4.8



Acetylene



C2H2



0



0



0.0



Ethylene



C2H4



20



25



0.2



Ethane



C2H6



531



714



6.5



Carbon Monoxide



CO



424



657



8.3



Carbon Dioxide*



CO2



6523



8871



83.9



7952 1429 20.14 28



Total Gas TDCG Rates (ppm/day) Days



IBT



TDCG



REMOTE SS 2500 2000 1500



1993 1429



1000 500 0 21-Feb-17



21-Mar-17



10864 1993



Based on IEEE C57.104 standard, TDCG level Condition 3 (1921-4630 ppm); TDCG generating rates : 10-30 ppm/day. Individual gas generating rates commonly increased. Sampling interval : weekly. operating procedure : excercise extreme caution. Analyse for Individual gases. Advise manufacturer.



DGA Diagnostic Tools



Tahap 4- Diagnosa masing-masing metoda Diagnosa Key Gas



Diagnosa Ratio Roger



Diagnosa Ratio IEC 599



Diagnosa Ratio Dornenburg



Pendekatan Metode Duval



PROFIL SINGKAT M. DUVAL



Dr. Michel Duval mendapatkan gelar B.Sc. and PhD. di bidang Teknik Kimia pada 1966 and 1970 Bekerja pada IREQ (Hydro-Quebec, Kanada) sejak 1970. IREQ : Institut de recherche d’Hydro-Québec - Litbang Kanada – pembangkit listrik 99% dari air- PLTA Ia dikenal melalui intepretasi DGA menggunakan metode segitiga/triangle, yang secara luas digunakan diseluruh dunia dan kontribusinya seperti paper/jurnal DGA standar gas-in-oil, gas levels in service, on-line gas monitors. Ia berperan aktif dalam bidang minyak isolasi dan juga polimer. M. Duval perancang pada beberapa grup organisasi CIGRE, IEC and IEEE. Peraih :  16 patent  Penulis 90 scientific papers dan internasional standar.  Peraih Award for 2012 IEEE Herman Halperin Electric Transmission and Distribution  Anggota (convenor) IEEE dan Institut Chemical Engineering di Kanada.



MICHEL DUVAL



Timeline singkat perkembangan diagnosa DGA oleh Duval - Duval mengenalkan metode Duval’s triangles, yang tertuang dalam IEC 60599 -1999



1999



Diagnosa Duval sudah digunakan pada hampir 20 tahun sejak pertamakali diperkenalkan



-Duval mengembangkan metode triangles dalam hubungan kerjasamanya dengan CIGRE



2008



- 9 tahun kemudian Duval mengemukakan metode lanjutan diagnosis DGA, dipublikasikan pada IEEE Electrical Insulation Magazine, Dec 2008



2010



2014



-Duval memperkenalkan metode pentagon dengan 5 gas kunci. Artikel, Dec 2014.



 Berisi sumbu koordinat dimulai dari 0 hingga 100% 100 0



 titik (x,y,z) yang diplotkan pada diagram ini harus memiliki nilai x+y+z = 100%  Awal mula diagram ini dipakai pada studi ilmu tanah- hubungan antara komposisi kandungan pasir, tanah liat dan lumpur.



0 100



100 0



 Duval adalah orang pertama menggunakannya dalam studi kasus DGA



fault zones terbagi atas: PD: Partial Discharge T1: Thermal < 300 C T2: Thermal 300 C to 700 C T3: Thermal > 700 C D1: Low-energy discharge D2: High-energy discharge DT: Discharge or Thermal 3 Gas kunci : X = CH4 Y = C2H4 Z = C2H2



TRIANGLE 1 - Merupakan segitiga Duval klasik untuk DGA pada transformer berisi minyak - X, Y, dan Z secara berturut-turut adalah Metana, Etilen, dan Asetilen, sebagai persen dari jumlah Ketiganya - Bagian dalam dari segitiga dibagi menjadi beberapa fault zone -Diagram ini hanya mengidentifikasikan dan prediksi jenis kesalahan yang sesuai dengan pola dari gasnya. - Diagram ini tidak dapat mengindikasikan secara pasti kesalahan benar-benar telah terjadi pada trafo



TRIANGLE 2



- Merupakan segitiga Duval untuk DGA pada LTC load tap changer berisi minyak - Posisi X, Y, dan Z secara berturutturut adalah Metana, Etilen, dan Asetilen, sama dengan TR1 Fault zone N : Operasi Normal T3 : Thermal > 700 C T2 : Thermal 300-700 C X3 : D2 atau transisi ke T2, T3 D1 : Arching abnormal X1 : D1 atau Thermal Untuk LTC tipe vakum gunakan Duval Triangle 1



TRIANGLE 3



-Triangle 3 merupakan adaptasi dari triangle 1 untuk minyak insulasi alternatif -Fault zone mirip dengan triangle 1 akan tetapi proporsinya berbeda untuk setiap tipe minyak Triangle 3 ini adalah untuk minyak silikon ((polydimethylsiloxane)



TRIANGLE 3 -Triangle 3 merupakan adaptasi dari triangle 1 untuk minyak insulasi alternatif -Fault zone mirip dengan triangle 1 akan tetapi proporsinya berbeda untuk setiap tipe minyak -Triangle 3 ini adalah untuk minyak silikon : Midel - Minyak insulasi sintesis ester dari produsen M&I Materials



TRIANGLE 3 -Triangle 3 merupakan adaptasi dari triangle 1 untuk minyak insulasi alternatif -Fault zone mirip dengan triangle 1 akan tetapi proporsinya berbeda untuk setiap tipe minyak -Triangle 3 ini adalah untuk minyak silikon : Envirotemp FR3, minyak insulasi silikon ester natural dari Cooper Power System



TRIANGLE 3 -Triangle 3 merupakan adaptasi dari triangle 1 untuk minyak insulasi alternatif -Fault zone mirip dengan triangle 1 akan tetapi proporsinya berbeda untuk setiap tipe minyak -Triangle 3 ini adalah untuk minyak silikon : BIOTEMP, minyak insulasi ester natural dari ABB



TRIANGLE 4



-Triangle 4 digunakan untuk diagnosis fault pada temperatur rendah pada trafo berisikan minyak. - Syarat digunakan : Triangle 1 mengindikasikan PD,T1 atau T2 -Triangle 4 menggunakan gas kunci : X= H2 Y= CH4 Z= C2H6 -Fault zone: PD : Partial Discharge S : Stray Gassing C : Hot Spots with carbonization (paper > 300C dengan kemungkinan 80%) O : Overheating < 250 C ND : Not Detemined



TRIANGLE 5



-Triangle 5 juga digunakan untuk diagnosis fault pada trafo berisikan minyak. -Syarat digunakan : Triangle 1 mengindikasikan PD,T1 atau T2 -Triangle 5 menggunakan gas kunci : X= CH4 Y= C2H4 Z= C2H6 -Fault zone: PD : Partial Discharge S : Stray Gassing C : Hot Spots with carbonization (paper > 300C dengan kemungkinan 80%) O : Overheating < 250 C T3 : Thermal > 700C ND : Not Detemined



TRIANGLE 6



-Triangle 6 menyerupai Triangle 4, akan tetapi segitiga ini digunakan untuk minyak silikon ester FR3. -Syarat digunakan : Triangle 1 mengindikasikan PD,T1 atau T2 -Triangle 6 menggunakan gas kunci : X= H2 Y= CH4 Z= C2H6 Zona Kerusakan: PD : Partial Discharge S : Stray Gassing C : Hot Spots with carbonization O : Overheating < 250 C ND : Not Detemined



TRIANGLE 7



-Triangle 7 menyerupai Triangle 5, akan tetapi segitiga ini digunakan untuk minyak silikon ester FR3. -Syarat digunakan : Triangle 1 mengindikasikan PD,T1 atau T2 -Triangle 7 menggunakan gas kunci : X= CH4 Y= C2H4 Z= C2H6 Zona Kerusakan: PD : Partial Discharge S : Stray Gassing C : Hot Spots with carbonization O : Overheating < 250 C T3 : Thermal > 700C ND : Not Detemined



TR1



10 bentuk Duval’s Triangles yang dikenalkan dalam 18 tahun terakhir !!



TR2



TR3



TR4



TR5



TR6



TR7



TR1



TR4



TR5



TR3



TR6



TR7



 Bagaimana cara menggunakan Duval Triangles ?



LANGKAH 1



Pastikan nilai TDCG lebih dari 720 ppm. Hitung proporsi presentase dari masingmasing gas: CH4 (X) C2H4 (Y) C2H2 (Z) Misal : Diketahui suatu sampel minyak trafo : Parameter



Hasil Pengujian (ppm)



Hydrogen



H2



199



Methane



CH4



398



Acetylene



C2H2



0



Ethylene



C2H4



25



Ethane



C2H6



714



Carbon Monoxide



CO



657



Carbon Dioxide



CO2



8871



Total Dissolved Combustible Gas (TDCG)



1,993



Maka presentase dari masing- masing gas: CH4 (X) = (398/423)*100% = 94.1% C2H4 (Y) = (25/423)*100% = 5.90% C2H2 (Z) = (0/423)*100% = 0.00%



LANGKAH 2



Masukkan angka presentase tersebut pada diagram X = 94.1 % Garis merah ditempatkan pada nilai 94.1% dari sumbu X, paralel terhadap garis dibawah Y = 5.90 % Garis hijau ditempatkan pada nilai 5.9 % pada sumbu Y, paralel terhadap garis disebelah kiri Z = 0.0 % Garis biru berimpit pada nilai 0 % pada sumbu Z, terhadap garis disebelah kanan



LANGKAH 3



Titik merah adalah dimana seluruh garis bersinggungan adalah lokasi dari titik Tentukan fault zone, yaitu T1 = Thermal < 300 C



15% Ketidakpastian Posisi pada titik data dari sampel dapat mengandung variasi acak yang mengakibatkan kesalahan pengukuran atau ketidakpastian lainnya Pengukuran dari konsentrasi DGA sampel pada lapangan umumnya memiliki 15% atau lebih nilai ketidakpastian Untuk konsentrasi DGA dibawah 10 ppm nilai ketidakpasitannya akan lebih tinggi Poligon disamping yang mengelilingi titik merah merupakan daerah ketidakpastian yang dapat terjadi



LANGKAH 4



Analisa hasil dari TR1 kedalam diagram TR4 X = 15 Y = 30 Z = 54 Titik merah adalah dimana seluruh garis bersinggungan adalah lokasi dari titik fault zone, yaitu ND ND = Not detected,



Maka beralih pada TR 5



LANGKAH 5 Analisa hasil dari TR1 kedalam diagram TR5 X = 35 Y=2 Z = 63 Titik merah adalah dimana seluruh garis bersinggungan adalah lokasi dari titik fault zone, yaitu O O : Overheating < 250 C



Masuk ke analisa lanjutan Duval’sPentagon



Pentagon 1



Terdiri dari 5 fault gas : -H2 -C2H6 -CH4 -C2H4 -C2H2



Pentagon 2



 Pentagon 1 dapat digunakan untuk mengidentifikasi 6 jenis fault lanjutan (PD, D1, D2, T1, T2, T3) dan stray gassing S  Pentagon 2 dapat digunakan untuk mengindentifikasi 3 jenis fault lanjutan D2, D1, dan PD, dan 4 sub-tipe fault yaitu S, O, C dan T3/T2 in oil only ("T3H, T2-H")



Cara Penentuan titik Koordinat DGA pada Pentagon



Pada contoh ini nilai DGA untuk H2, C2H6, CH4, C2H4 dan C2H2 secara berturut-turut adalah 31, 130, 192, 31, dan 0 ppm Nilai persentasi relatif dari setiap gas secara berturut-turut adalah 8, 34, 50, 8 dan 0 Titik dari DGA adalah titik berat (titik biru) dari poligon merah Seluruh nilai DGA berada pada bagian pentagon 40%



Sebuah vs beberapa tipe fault pada transformer • Sebagai contoh, gabungan fault D1 dan T3 dapat muncul dengan salah pada pembentukan gas dari zona D2 dari Triangle 1 dan Pentagon 1 • Gabungan fault T3 yang terjadi pada minyak saja( T3-H) dan overheating O dapat muncul dengan salah pada zona C dari Triangle 5 dan Pentagon 2 • Gabungan fault S dan T2 dapat secara tidak akurat muncul pada zona T1 atau O pada petagon 1 atau 2



Saran untuk Diagnosa DGA • Akui dan tolak data yang jelek, pecahkan masalah data sebelum melakukan interpretasi • Jangan menggunakan diagnosa ini kecuali beberapa gas mudah terbakar cenderung meningkat dengan signifikan • Perhatikan migrasi dari data kepada tipe kerusakan lain atau amati saja beberapa tipe kerusakan spesifik ketika tingkat konsentrasi gas naik • Ketidakpastian dari suatu daerah yang overlap terhadap beberapa zona kerusakan mengindikasikan ambiguitas dari diagnosa • Berhati-hati terhadap situasi yang tidak biasa



TERIMAKASIH !



3 parameter utama: a) the type of fault involved, b) the location of the fault (in oil or in paper), and c) the amount of gases formed (concentrations and rates). The most dangerous faults are: - high-energy arcing faults D2 in oil and paper, - low-energy arcing faults D1 in paper, and - hot spots in paper of high temperatures T3 and T2. Less dangerous faults are: - low-energy arcing faults D1 in oil, - hot-spots T3 and T2 in oil, and - Hot spots in paper of low temperature. Non-dangerous faults are: - hot spots T1 in oil, - producing only “stray gassing” of oil, - Corona partial discharges PD (unless very high levels of hydrogen are formed), - catalytic reactions with water, and aging of paper.