Analisa Dissolved Gas Analysis (DGA) di Minyak Trafo

Dissolved Gas Analysis (DGA) adalah analisa kandungan gas terlarut (dissolved gas) pada oli transformator (trafo), winding atau kabel yang terisolasi oli (oil-insulated cable). Gas terlarut ini berakibat merugikan di oil trafo sehingga disebut "fault gas" dan penamaaan di beberapa analisa menyebut sebagai "key gas". Oli memerlukan pengecekan rutin untuk membaca gangguan yang mungkin terjadi di sistem peralatan agar tidak mengakibatkan kegagalan yang lebih parah.

Tujuan uji DGA pada minyak trafo adalah : (Junid et al, 2008)

Menarik kesimpulan kondisi operasi trafo
Mengestimasi lifetime trafo masih aman untuk bisa digunakan
Mengestimasi kemungkinan terjadi kegagalan trafo

Jenis gas terlarut yang bisa digunakan sebagai indikator kegagalan trafo (fault gases) adalah : hydrogen (H₂), metana (CH₄), etana (C₂H₆), etilen/etena (C₂H₄), acetilene/etuna (C₂H₂), carbon monoksida (CO), carbon dioksida (CO₂), oksigen (O₂) dan nitrogen (N₂).

Gambar 1. Proses Pembentukan Fault Gas di Trafo (Jakob, 2008)

Gambar 2. Proses Pembentukan Fault Gas di Trafo (Jakob et al, 2003)

BACA JUGA : Proses Pembentukan Gas Terlarut di Minyak Trafo

Berdasarkan Gambar 1 dan Gambar 2 bisa disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

Akibat pemanasan (heating) membentuk gas etilen (C₂H₄), metana (CH₄) dan etana (C₂H₆) ---> senyawa C₂H₆terbentuk pada temperatur rata-rata 250 ^oC sedangkan C₂H₄pada temperatur rata-rata 350 ^oC
Akibat percikan api/busur listrik (arching) membentuk gas acetilen (C₂H₂) ---> senyawa C₂H₂terbentuk pada temperatur rata-rata 500-700 ^oC
Akibat muatan listrik melecut namun tidak sampai menimbulkan percikan listrik (corona), menimbulkan percikan listrik (partial discharge/arching) membentuk hidrogen (H₂) dan metana (CH₄) ---> senyawa H₂ dan CH₄ terbentuk pada temperatur rata-rata 150 ^oC
Akibat degradasi selulosa membentuk carbon monoksida (CO) dan carbon dioksida (CO₂)

Gambar 3. Degradasi Selulosa

Berdasarkan Gambar 3 didapatkan data bahwa dengan melihat perbandingan komponen gas terlarut bisa digunakan untuk melihat penyebab degradasi selulosa, berikut pernyataannya :

CO₂/CO > 10 ---> disebabkan oleh overheating pada paper/selulosa

CO₂/CO < 3 ---> disebabkan oleh electrical fault yang menyebabkan degradasi selulosa

Partial Discharge adalah fenomena percikan muatan listrik melewati sistem isolasi sehingga bisa menimbulkan panas berlebih dan merusak sistem isolasi/selulosa.

Gambar 4. Ratio Kandungan Gas yang Disebabkan Kegagalan di Trafo (Blackburn, 2008)

Pyrolisis adalah terbentuknya zat kimia fase gas (produk) karena substrat (oli) bereaksi tanpa/sedikit oksigen atau zat kimia sehingga terjadi pemecahan molekul

Gambar 5. Energi yang Diperlukan untuk Pelepasan Ikatan Hidrokarbon

Berdasarkan Gambar 5 didapatkan informasi bahwa untuk melepaskan energi ikatan alkuna (rantai ganda) membutuhkan energi yang terbesar. Sehingga urutan yang terbentuk pada fault gas berdasarkan temperatur adalah hydrogen - alkana (ex : metana & etana) - alkena (ex : etena/etilen) - alkuna (ex : etuna/asetilene)

Gambar 6. Hubungan antara Fraksi Komponen vs Temperatur untuk Membentuk Fault Gas (Blackburn, 2008)

Gambar 7. Hubungan Antara Tingkat Kelarutan vs Temperatur di Fault Gas (Blackburn, 2008)

Berdasarkan Gambar 6 dan Gambar 7 ditunjukkan hubungan parameter terhadap terbentuknya fault gas dimana pengaruh temperatur adalah paling penting sehingga dalam analisa keberadaan gas terlarut di minyak trafo, temperatur mengindikasikan kebocoran sistem isolasi baik isolasi padat (kertas selulosa) atau cair (oil). Kebocoran bisa dikarenakan karena life time isolasi, akumulasi gas terlarut yang sudah banyak atau kekurangan oli.

BACA JUGA : Analisa Furan Test di Minyak Trafo

Terdapat beberapa analisa yang digunakan untuk membaca gas-gas terlarut, sebagai berikut :

Roger's Ratio Method

Gambar 8. Diagnosis Pendekatan Metode Roger's Ratio (Blackburn, 2008)

IEC 60599 Method

Gambar 9. Diagnosis Pendekatan Metode IEC 60599

IEEE-C-57-104-1991 Method

Gambar 10. Metode IEEE-1991

Terdapat alarm yang digunakan untuk menandakan apakah keberadaan gas terlarut di minyak trafo dalam keadaan normal atau bahaya. Alarm tersebut digunakan untuk menentukan apakah oli akan di purifikasi atau uji BDV atau uji furan. Berikut standar alarm yang digunakan :

Gambar 11. Standar Alarm Gas Terlarut

Dornenburg Ratio Method

Gambar 12. Dornenburg Ratio (Jakob, 2008)

Duval Triangle Method

Gambar 13. Duval Triangle Method (Blackburn, 2008)

Gambar 14. Keterangan pada Duval Triangle Method

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):

Feriyanto, Y.E. (2018). Analisa Dissolved Gas Analysis (DGA) di Minyak Trafo, Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:
Feriyanto, Y. E. (2018). Best Practice Experience in Power Plant. Surabaya

ARTIKEL TERKAIT :
1. Bagian-Bagian dari Trafo Arus Kuat 3 Phase
2. Analisa BDV Test di Minyak Trafo
3. Analisa Oil Pelumas (Tribology) dan Referensi Report (1 of 2)