MAGISTER TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ...
Transcript of MAGISTER TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ...
DETEKSI DAN ANALISIS PARTIAL DISCHARGE SECARA ONLINE
PADA GENERATOR TURBIN GAS PLTGU SICANANG
PT. PLN (PERSERO) UNIT PELAKSANA PEMBANGKITAN BELAWAN
TESIS
DISUSUN OLEH
DONA TIARA LUBIS NIM 187034009
MAGISTER TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2021
DETEKSI DAN ANALISIS PARTIAL DISCHARGE SECARA ONLINE
PADA GENERATOR TURBIN GAS PLTGU SICANANG
PT. PLN (PERSERO) UNIT PELAKSANA PEMBANGKITAN BELAWAN
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik Dalam Program Studi Magister Teknik Elektro Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Oleh
DONA TIARA LUBIS
187034009
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2021
Telah diuji pada Tanggal : 16 Juni 2021
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Ir. Syafruddin HS, M.Sc., Ph.D.
Anggota : 1. Dr. Ir. Fahmi, M.Sc., IPM
2. Ir. Surya Hardi, M. S., Ph.D.
3. Emerson P. Sinulingga, ST. M.Sc. Ph.D.
i
ABSTRAK
Partial discharge merupakan peluahan elektrik pada medium isolasi yang berada diantara dua elektroda yang tidak sepenuhnya menghubungkan kedua elektroda secara sempurna. Kondisi generator mempengaruhi efektif dan efisiennya suatu pembangkit energi listrik untuk memenuhi kebutuhan listrik pada kawasan yang disuplai oleh pembangkit tersebut. Kerusakan pada isolasi generator salah satunya dapat disebabkan oleh kegagalan elektrik akibat kondisi temperatur dan muatan listrik pada tegangan tinggi. Pendeteksian sejak awal aktifitas partial discharge sangat penting dilakukan secara kontinu sehingga kerusakan isolasi dapat di minimalisir serta mengamankan peralatan atau sistem secara keseluruhan. Pada penelitian ini dilakukan pendeteksian partial discharge pada generator turbin gas secara online dimana dari hasil pengukuran di analisis penyebab, jenis, lokasi, serta intensitas dari partial discharge sehingga diketahui pengaruh partial discharge yang timbul terhadap generator pada saat pengukuran. Perhitungan nilai rugi daya yang di hasilkan partial discharge dilakukan untuk mengetahui pengaruh partial discharge terhadap efisiensi dari generator.
Kata kunci – partial discharge, generator, isolasi
ii
ABSTRACT
Partial discharge is a discharge of electricity in the insulation medium between two not completely connected electrodes. The effectivity and efficiency of a power plant to meet the electricity needs of an area is influenced by the generator condition. One of the damage to generator insulation could be caused by electricity failure due to temperature condition and electricity charge at high voltage. Early detection of partial discharge is very important to be carried out continuously to minimize insulation damage as well as protecting the equipments or the system as a whole. In this research, a partial in gas turbine generator was detected online where based on the measurement results, cause, type, location, and intensity of the partial discharge was being analyzed so that the effect of partial discharge towards the generator was discovered during measurement. Calculation of power losses caused by partial discharge was done to know the impact of partial discharge towards the generator efficiency.
Keywords—partial discharge, generator, insulation
iii
KATA PENGANTAR
Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha
Penyayang. Segala Puji bagi Allah SWT atas limpahan nikmat, berkat dan ridho-
Nya sehingga penulis daoat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “ Deteksi dan
Analisis Partial Discharge Secara Online pada generator Turbin Gas PLTGU
Sicanang PT. PLN (Persero) Unit Pelaksana Pembangkitan Belawan”
Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Magister Teknik
(M.T) pada Program Studi Magister Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
Ungkapan rasa terima kasih yang tak terhingga penulis sampaikan kepada
Ayah, Ibu, serta keluarga yang selalu memberi doronhan, semangat dan motivasi
dalam penyelesaian penelitian ini.
Selama masa kuliah hingga penyelesaian tugas akhir ini, penulis banyak
mendapat bimbingan, bantuan, arahan, dan motivasi dari berbagai pihak. Untuk itu
penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan ucapan rasa terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Syafruddin HS, M.Sc., Ph.D. dan Bapak Dr. Ir. Fahmi, M.Sc.,
IPM., selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu dan
pikirannya untuk memberikan bimbingan dan arahan hingga penulisan tugas
akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
2. Bapak Ir. Surya Hardi, MS. Ph.D. dan Bapak Emerson P. Sinulingga, ST.
M.Sc. Ph.D., selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan saran dan
masukan kepada penulis.
iv
3. PT. PLN (Persero) Unit Pelaksana Pembangkitan Belawan yang telah
memberikan dukungan dalam penyediaan data untuk penelitian tugas akhir
ini.
4. Seluruh mahasiswa, dosen, dan civitas akademik Program Studi Magister
Teknik Elektro USU.
Penulis menyadari bahwa keterbatasan pengalaman, ilmu maupun pustaka
yang ditinjau menjadikan tugas akhir ini masih belum sempurna. Untuk itu saran
dan kritik yang konstruktif akan sangat membantu agar tugas akhir ini dapat
menjadi karya ilmiah yang baik. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat berguna bagi
pembaca, dan dapat dilanjutkan untuk memperoleh hasil yang lebih bermanfaat di
kemudian hari.
Medan, Februari 2021
Penulis
v
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Saya yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : Dona Tiara Lubis
Tempat/Tanggal Lahir : Medan / 08 Maret 1995
Jenis Kelamin : Perempuan
Agama : Islam
Bangsa : Indonesia
Alamat : Jl. Beringin No. 25 Pulo Brayan Darat II
Medan Timur
Menerangkan dengan sesungguhnya riwayat hidup sebagai berikut:
PENDIDIKAN
1. Tamatan SD Pertiwi Medan Tahun 2007
2. Tamatan SMP Pertiwi Medan Tahun 2010
3. Tamatan SMA Negeri 3 Medan Tahun 2013
4. Tamatan Sarjana (S1) Universitas Sumatera Utara Tahun 2017
PEKERJAAN
1. Pegawai PT. Elrei Dasera Nusantara : Tahun 2018 – Sekarang
Medan, Februari 2021
Penulis,
Dona Tiara Lubis
vi
DAFTAR ISI
ABSTRAK ................................................................................................... i
ABSTRACT .................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR ............................................................................... iii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP .................................................................... v
DAFTAR ISI .............................................................................................. vi
DAFTAR GAMBAR ................................................................................. ix
DAFTAR TABEL ...................................................................................... xi
BAB 1 PENDAHULUAN .......................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................... 4
1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................... 4
1.4 Batasan Masalah ............................................................................ 4
1.5 Manfaat Penelitian ......................................................................... 5
BAB 2 DASAR TEORI ..................................................................... 6
2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) ..................... 6
2.2 Generator Turbin Gas .................................................................... 8
2.3 Partial Discharge .......................................................................... 9
2.4 Kerusakan pada Generator Akibat Partial Discharge ................ 13
2.5 Perangkat Monitoring Online ...................................................... 14
2.6 Grafik Pola Partial Discharge .................................................... 16
2.6.1 S1 – Micro Void ....................................................................... 17
vii
2.6.2 S2 – Delaminasi Lapisan Perekat ............................................. 18
2.6.3 S3 – Slot Discharge .................................................................. 18
2.6.4 S4 – Delaminasi Konduktor Isolasi Utama .............................. 19
2.6.5 E1 – Surface Discharge ........................................................... 20
2.6.6 E2 – Corona ............................................................................. 21
2.6.7 E3 – Surface Discharge Akibat Koneksi Buruk ...................... 22
2.7 Klasifikasi Area Partial Discharge ............................................. 23
2.8 Perhitungan Rugi Daya Akibat Partial Discharge .......................... 24
BAB 3 METODE PENELITIAN ...................................................... 26
3.1 Instrumen dan Data Penelitian .................................................... 26
3.2 Pengukuran Partial Discharge Secara Online ............................ 26
3.2.1 Metode Pengukuran Partial Discharge Secara Online ......... 27
3.3 Prosedur Penelitian ...................................................................... 28
3.4 Diagram Alir Penelitian ............................................................... 30
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN..................................................... 31
4.1 Pengukuran Generator GT 2.1 ..................................................... 31
4.2 Hasil Pengukuran Generator GT 2.1 ........................................... 32
4.2.1 Data 28 Februari 2020 ........................................................... 32
4.2.2 Data 24 April 2020 ................................................................ 43
4.3 Evaluasi dan Analisis Hasil Pengukuran Generator GT 2.1........ 54
viii
4.3.1 Pola Partial Discharge Hasil Pengukuran ................................ 54
4.3.2 Rugi Daya Akibat Partial Discharge ....................................... 57
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... 59
5.1 Kesimpulan .................................................................................. 59
5.2 Saran ............................................................................................ 60
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 61
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Formasi PLTGU Belawan[9] .................................................. 6
Gambar 2.2 Diagram PLTGU [9] ............................................................... 7
Gambar 2.3 Generator Turbin Gas GT 2.1 ................................................. 8
Gambar 2.4 Rongga udara dalam bahan isolasi padat [5] ........................... 9
Gambar 2.5 Terjadinya gangguan rongga yang diisi udara [5] ................. 10
Gambar 2.6 Rangkaian ekivalen bahan isolasi berongga [2] .................... 11
Gambar 2.7 Arus pengisian rongga udara [2] ........................................... 11
Gambar 2.8 Proses treeing pada isolasi padat ........................................... 13
Gambar 2.9 Kapasitor Kopling MCC 117 [14] ......................................... 15
Gambar 2.10 Instalasi OMICRON OMS 841[15] ................................... 16
Gambar 2.11 Grafik pola micro void ........................................................ 17
Gambar 2.12 Grafik pola delaminasi lapisan perekat ............................... 18
Gambar 2.13 Grafik pola slot discharge ................................................... 19
Gambar 2.14 Grafik pola delaminasi konduktor isolasi utama ................. 20
Gambar 2.15 Grafik pola surface discharge .............................................. 21
Gambar 2.16 Grafik pola corona ............................................................... 22
Gambar 2.17 Grafik pola surface discharge akibat koneksi buruk ........... 22
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian .......................................................... 30
Gambar 4.1 Grafik frekuensi generator GT 2.1 ........................................ 33
Gambar 4.2 Grafik daya reaktif generator GT 2.1 .................................... 36
Gambar 4.3 Kondisi muatan partial discharge .......................................... 37
Gambar 4.4 Pola keseluruhan hasil pengukuran ....................................... 39
x
Gambar 4.5 Pola pada cluster 1 hasil pengukuran ................................... 40
Gambar 4.6 Pola pada cluster 2 hasil pengukuran .................................... 41
Gambar 4.7 Pola pada cluster 3 hasil pengukuran ................................... 42
Gambar 4.8 Grafik frekuensi generator GT 2.1 ........................................ 44
Gambar 4.9 Grafik daya aktif generator GT 2.1 ....................................... 47
Gambar 4.10 Kondisi muatan partial discharge ........................................ 48
Gambar 4.11 Pola keseluruhan hasil pengukuran ..................................... 49
Gambar 4.12 Pola pada cluster 1 hasil pengukuran .................................. 50
Gambar 4.13 Pola pada cluster 2 hasil pengukuran .................................. 51
Gambar 4.14 Pola pada cluster 3 hasil pengukuran .................................. 53
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Jenis – jenis partial discharge [3] .............................................. 12
Tabel 3.1 Area kontaminasi partial discharge ........................................... 23
Tabel 4.1 Temperatur kumparan generator GT 2.1................................... 34
Tabel 4.2 Temperatur pendinginan generator GT 2.1 ............................... 35
Tabel 4.3 Nilai muatan partial discharge pada cluster 1 ........................... 40
Tabel 4.4 Nilai muatan partial discharge pada cluster 2 ........................... 41
Tabel 4.5 Nilai muatan partial discharge pada cluster 3 ........................... 43
Tabel 4.6 Temperatur kumparan generator GT 2.1................................... 45
Tabel 4.7 Temperatur pendinginan generator GT 2.1 ............................... 46
Tabel 4.8 Nilai muatan partial discharge pada cluster 1 ........................... 50
Tabel 4.9 Nilai muatan partial discharge pada cluster 2 ........................... 52
Tabel 4.10 Nilai muatan partial discharge pada cluster 3 ......................... 53
Tabel 4.11 Hasil Analisis uji partial discharge pada generator ................. 55
Tabel 4.12 Hasil perhitungan rugi daya 28 Februari 2020........................ 57
Tabel 4.13 Hasil perhitungan rugi daya 24 April 2020 ............................. 58
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada sistem pembangkitan generator merupakan bagian utama, yaitu
komponen yang mengubah energi mekanik dalam bentuk putaran menjadi energi
listrik dengan menggunakan prinsip medan magnet dan penghantar listrik. Untuk
menggerakkan generator diperlukan sumber energi dari berbagai macam sumber
tenaga seperti angin, air, dan proses pembakaran bahan bakar diesel.
Kondisi dari generator mempengaruhi efektif dan efisiennya suatu
pembangkit energi listrik dalam memenuhi kebutuhan listrik pada kawasan yang
akan disuplai oleh pembangkit tersebut. Sekitar 40 % masalah pada generator
disebabkan oleh gangguan isolasi yaitu, kontribusi dari partial discharge [1].
Kerusakan pada isolasi generator dapat disebabkan oleh kegagalan elektrik
pada tegangan tinggi. Partial discharge merupakan peluahan elektrik pada medium
isolasi yang terdapat di antara dua elektroda yang memiliki beda potensial yang
tinggi namun tidak sampai menghubungkan kedua elektroda secara sempurna [2].
Partial discharge memiliki beberapa tipe masing – masing gangguan , antara
lain micro void, delaminasi, surface discharge, dan korona [3]. Masing – masing
tipe gangguan memiliki karakteristik bentuk, lokasi gangguan, dan tingkat bahaya
nya terhadap isolasi tersebut. Sehingga hasil Analisis dapat menjadi dasar untuk
mengambil tindakan pemeliharaan atau perbaikan.
2
Pendeteksian sejak awal aktifitas partial discharge sangat penting dilakukan
secara kontinu sehingga kerusakan isolasi dapat di minimalisir. Penyebab
terjadinya partial discharge yang dapat menurunkan kualitas bahan dielektrik
diukur dengan mendeteksi pulsa listrik pada rangkaian tegangan tinggi [4].
Pentingnya mendeteksi partial discharge sejak dini banyak dibahas pada penelitian
– penelitian sebelumnya.
Analisis partial discharge pada generator di pembangkit listrik siklus
gabungan dilakukan pada penelitian Partial Discharge Signals Detecting and
Preventive Maintenance Planning for 21 kV Generator. Analisis data yang
dilakukan menggunakan IRIS TGA-B (Turbine Generator Analyzer – Bus
Coupler). Hasilnya, ditemukan bahwa sinyal partial discharge dapat ditangkap
dengan metode yang diterapkan dan hasil yang di analisis cenderung sama dengan
hasil yang diperoleh dari standar instrument [5].
Pada penelitian Partial Discharge Detection During Electrical Aging of
Generator Bar Using Acoustic Technique, pengujian tekanan listrik dilakukan
sesuai dengan IEEE 1553 – 2002. Penelitian tersebut membandingkan dua titik dari
generator bar sebagai titik pengujian. Titik pertama terletak pada salah satu lateral
generator bar sedangkan titik lainnya terletak dipusat bar. Variasi sinyal akustik
yang didapat menunjukkan amplitude sinyal akustik akibat partial discharge
meningkat di hari – hari pertama, kemudian menurun dan tetap konstan selama
penuaan [6].
Penelitian berjudul Analysis and Localization of Spurious Partial Discharge
Activity in Generator Units dilakukan dengan menganalisis dan mensimulasikan
3
penyebaran partial discharge pada tiga pembangkit dimana terdapat aktifitas
partial discharge pada slot discharge generator 125 MW, interface discharge pada
ujung kumparan generator 165 MW. Fenomena tersebut akibat dari kesalahan
pemasangan tahanan dalam circuit breaker generator. Dari hasil analisis dapat
disimpulkan bahwa pengukuran partial discharge sangat efektif untuk menilai
kondisi dari komponen – komponen penting dari generator [7].
Telah dilakukan penelitian dengan judul Partial Discharge in Stator Winding
Insulation of Turbine Generators – A Case Study and Remedies untuk menjelaskan
metode pendeteksi partial discharge pada kumparan generator turbin tegangan
tinggi dengan Global Pressure Impregnation (GVPI) Technology [8]. Pendeteksian
dilakukan dengan menangkap gelombang elektromagnetik yang dihasilkan oleh
muatan dalam rongga. Hasil penelitian menunjukkan terdapat beberapa kondisi
buruk seperti pada tembaga dasar dan lapisan utama isolasi, jarak yang tidak
memadai antara bilah fasa pada ujung kumparan, terdapat tonjolan permukaan pada
kumparan isolasi serta adanya delaminasi dan lipatan pada isolasi stator.
Penelitian Partial Discharge Analysis for Predictive Maintenance of
Generator of Geothermal Power Plant melakukan analisis partial discharge
sebagai dasar perawatan prediktif generator pembangkit listrik tenaga panas bumi.
Pengukuran partial discharge dilakukan secara online menggunakan TGA – B IRIS
Power dengan menggunakan metode kapasitor kopling dan sistem kuartal. Hasil
dari pengukuran digunakan untuk menentukan tipe partial discharge dan lokasinya.
Pada penelitian ini dilakukan pengukuran partial discharge secara online
menggunakan instrumen Omicron tipe OMS 841 dan kapasitor kopling Omicron
4
MCC 117. Penelitian akan dilakukan pada generator turbin gas di PLTGU
Sicanang, Belawan, Sumatera Utara. Hasil dari penelitian dapat digunakan untuk
mengetahui penyebab terjadinya partial discharge dan lokasi terjadinya, serta
melihat karakteristik dari partial discharge pada generator.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penulisan tugas akhir ini adalah:
a. Deteksi partial discharge secara kontinu penting untuk dilakukan agar
kondisi dari generator turbin gas dapat terpantau dengan baik.
b. Hasil pengukuran online diperlukan untuk menganalisis karakteristik dari
partial discharge yang terjadi pada generator turbin gas. Dengan demikian
dapat menjaga performa generator turbin gas agar optimal.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi penyebab serta lokasi
terjadinya partial discharge berdasarkan hasil pemantauan generator secara online.
1.4 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penulisan tugas akhir ini adalah:
a. Penelitian dilakukan hanya pada generator turbin gas di PLTGU Sicanang,
Belawan, Sumatera Utara.
b. Pengukuran partial discharge menggunakan alat partial discharge online
OMS 841, Omicron.
5
c. Hasil pengukuran di intrepretasikan menggunakan metode phase resolved
partial discharge (PRPD).
d. Analisa menggunakan data hasil pemantauan pada dua hari berbeda dengan
nilai tegangan yang sama
e. Kondisi pembangkit dioperasikan secara open cycle.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang dihasilkan dari penelitian ini adalah dapat mengidentifikasi
partial discharge pada isolasi generator. Berdasarkan karakteristik, penyebab dan
lokasi terjadinya partial discharge dapat ditentukan tindakan pemeliharaan yang
dibutuhkan isolasi generator.
6
BAB 2
DASAR TEORI
2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)
PLTGU merupakan kombinasi dari turbin gas dan turbin uap. Gas buang
dari turbin gas yang bertemperatur tinggi digunakan untuk memanaskan air hingga
menjadi uap. Pada Gambar 2.1 ditampilkan formasi PLTGU di PT. PLN (Persero)
Unit Pelaksana Pembangkitan Belawan yang terdiri dari dua blok dengan formasi
2-2-1.
Gambar 2.1 Formasi PLTGU Belawan[9]
Proses yang terlihat pada Gambar 2.2 merupakan konversi energi yang
terjadi pada PLTGU. Udara dari atmosfir dihisap melalui kompresor lalu ditekan
masuk ke dalam ruang bakar sehingga tekanan naik. Udara yang ada pada ruang
bakar di panaskan menggunakan bahan bakar sehingga menjadi gas dengan
temperatur naik dan tekanan tetap. Selanjutnya, energi panas yang ada di dalam gas
panas akan dialirkan untuk memutar turbin gas sehingga menghasilkan energi
7
mekanik berupa putaran poros turbin gas. Energi mekanik putaran poros turbin gas
ditransfer melalui kopling ke poros generator yang kemudian diubah menjadi energi
listrik dengan prinsip induksi elektromagnetik. Gas buang dari turbin gas yang
mengandung energi panas tinggi di alirkan ke HRSG (Heat Recovery Steam
Generator) untuk memanaskan air yang mengalir di dalam pipa – pipa sehingga
menghasilkan uap superheat dengan tekanan dan temperatur tinggi. Kemudian uap
superheat digunakan untuk memutar turbin uap sehingga menghasilkan energi
mekanik yang berfungsi untuk memutar generator sehingga menghasilkan energi
listrik.
Gambar 2.2 Diagram PLTGU [9]
8
2.2 Generator Turbin Gas
Gambar 2.3 Generator Turbin Gas GT 2.1
Pada Gambar 2.3 memperlihatkan Generator Turbin Gas GT 2.1 yang
berfungsi sebagai peralatan listrik yang menghasilkan energi listrik dari sumber
energi mekanik dengan prinsip induksi elektromagnetik [10]. Sumber energi
mekanik dapat berupa turbin uap, turbin air, turbin angin, ataupun energi surya.
Pemeliharaan generator terdiri dari beberapa jenis yaitu pemeliharaan
sederhana yang rutin dilakukan berulang – ulang dengan periode waktu harian,
mingguan dan bulanan dalam kondisi saat beroperasi. Pemeliharaan sedang (minor
overhaul) yang dilakukan berdasarkan lama operasi dari generator. Kegiatan yang
dilakukan adalah pembongkaran (disassembly), pemeriksaan (inspection), dan
pengujian (testing) [11]. Sedangkan pemeliharaan serius (mayor overhaul)
dilakukan dengan waktu dan program yang harus direncanakan dengan tepat karena
pemeriksaan yang dilakukan meliputi seluruh komponen yang ada pada generator
dan dalam kondisi tidak beroperasi [11].
9
2.3 Partial Discharge
Partial discharge (peluahan parsial) adalah peluahan elektrik pada medium
isolasi yang berada diantara dua elektroda yang tidak sepenuhnya menghubungkan
kedua elektroda secara sempurna. partial discharge biasanya terjadi pada isolasi
gas, cair, dan padat. Peristiwa partial discharge umumnya diawali dengan
terbentuknya rongga atau retakan di dalam dielektrik padat ataupun terdapat
gelembung udara pada minyak isolasi. Partial discharge juga dapat terjadi di
sepanjang batas antara isolasi yang berbeda materialnya seperti pada Gambar 2.4.
Akibat dari adanya rongga yang berisi udara, serta konstanta dielektrik dari rongga
lebih kecil dari dielektrik disekitarnya, ketika isolasi tersebut diberikan tegangan,
maka kuat medan listrik yang ditimbulkan tegangan pada rongga udara lebih besar
dibandingkan kuat medan listrik pada bahan isolasi. Partial discharge yang terjadi
dalam jangka waktu yang panjang akan menurunkan kualitas dari bahan isolasi [2],
[12].
Gambar 2.4 Rongga udara dalam bahan isolasi padat [5]
10
Kegagalan pada isolasi dapat disebabkan oleh munculnya partial discharge,
terjadinya loncatan bunga api listrik pada suatu bagian isolasi akibat dari beda
potensial yang tinggi dalam isolasi tersebut. Rongga berisi udara sering ditemukan
didalam isolasi belitan stator meskipun pada generator baru [5]. Jika ukuran rongga
1 mm dan nilai tegangan generator yang melintasi rongga berisi udara tersebut lebih
besar dari 3 kV/mm maka akan timbul gangguan seperti pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Terjadinya gangguan rongga yang diisi udara [5]
Pada setiap siklus akan terjadi gangguan berupa dua rongga terisi oleh udara
sehingga hal tersebut mengakibatkan partial discharge.
Besarnya nilai partial discharge pada isolasi dinyatakan sebagai banyaknya
perpindahan muatan (Q) yang terukur pada terminal suatu obyek yang di uji,
dinyatakan dalam satuan Coulumb. Pada Gambar 2.6 ditunjukkan suatu bahan
isolasi padat yang didalamnya terdapat rongga udara dan rangkaian ekivalen bahan
isolasi. C1 adalah kapasitansi rongga udara, C2 adalah kapasitansi ekivalen bahan
isolasi padat yang ada di atas dan di bawah rongga, C3 adalah kapasitansi ekivalen
bahan isolasi padat yang berada di samping rongga [2].
11
Gambar 2.6 Rangkaian ekivalen bahan isolasi berongga [2]
Akibat dari partial discharge pada rongga udara dan kenaikan nilai
tegangan pada C3 terjadi berulang – ulang, maka akan menghasilkan arus peluahan
yaitu arus yang dilepaskan dari C1 mengisi C2 dan C3. Pada Gambar 2.7 terlihat
bentuk dari arus peluahan. Arus peluahan berbentuk pulsa yang keberadaannya
akan dideteksi untuk mengetahui ada atau tidak partial discharge pada suatu bahan
isolasi [2].
Gambar 2.7 Arus pengisian rongga udara [2]
12
Partial discharge juga dapat terjadi pada isolasi minyak, hal tersebut
menimbulkan penguraian kimia pada minyak sehinggal muncul gelembung gas
dalam minyak. Gelembung gas akan memudahkan terjadinya tembus listrik pada
minyak. pada isolasi gas, partial discharge biasanya terjadi di sekitar elektroda
yang runcing, peristiwa tersebut dikenal sebagai korona [2].
Faktor yang menyebabkan terjadinya partial discharge yaitu tekanan lokal
secara elektrikal pada bahan isolasi atau permukaan bahan isolasi [3]. Partial
discharge selalu menghasilkan sinyal elektromagnetik yang dapat diukur serta
diikuti oleh adanya emisi suara, cahaya, panas, dan reaksi kimia.
Beberapa jenis partial discharge dideskripsikan pada Tabel 2.1, antara lain:
Tabel 2.1 Jenis – jenis partial discharge [3]
Internal Eksternal
Void Discharge, yaitu partial
discharge yang ditandai dengan adanya
rongga kecil pada isolasi yang
disebabkan oleh cacat manufaktur.
Rongga tersebut akan menjadi besar
hingga mengakibatkan kegagalan. Jika
ditemukan rongga pada isolasi maka
harus dilakukan penggantian.
Corona, merupakan partial discharge
yang terjadi diluar dari isolasi biasanya
ditandai dengan adanya derau yang
dihasilkan oleh partial discharge pada
saluran udara.
Electrical Treeing, terjadi akibat
adanya void discharge yang terjadi
terus menerus sehingga menyebabkan
perubahan warna dan degradasi pada
permukaan isolasi yang menghasilkan
debu dan abu hitam yang dapat
menyebabkan konduktivitas
Surface Discharge, terjadi pada
bushing atau diujung gulungan
generator. Disebabkan oleh
kontaminasi atau pelapukan
permukaan isolator, dapat juga
disebabkan ketika kekuatan isolasi
rusak dilingkungan dengan
13
permukaan, arus parasitik dan panas
pada area yang dilaluinya. Didalam
isolasi yang padat, muatan pada rongga
dapat tumbuh menjadi electrical
treeing yang kemudian akan
membentuk saluran kerusakan.
kelembaban tinggi, ataupun karena
pemeliharaan peralatan yang kurang
optimal.
2.4 Kerusakan pada Generator Akibat Partial Discharge
Partial discharge yang terjadi pada generator ditandai dengan adanya
perubahan warna dan degradasi permukaan. Permukaan isolasi yang terkontaminasi
debu dan abu hitam mengakibatkan peningkatan konduktivitas sehingga
menyebabkan arus parasit dan panas pada permukaan isolasi. Didalam bahan isolasi
yang padat, muatan pada rongga dapat tumbuh menjadi “pohon listrik”
seperti pada Gambar 2.8 yang melalui isolasi yang dapat menyebabkan breakdown.
Gambar 2.8 Proses treeing pada isolasi padat
14
2.5 Perangkat Monitoring Online
Instrumen pengukuran yang digunakan pada penelitian ini antara lain:
1. Kapasitor kopling (CC)
Penggunaan kapasitor kopling/Coupling Capasitor (CC) untuk mengukur
dan mendeteksi partial discharge sangat sesuai karena dapat dilakukan tanpa
membuat sambungan listrik ataupun melepas panel [12]. Kapasitor kopling akan
digunakan sebagai sensor pendeteksi pulsa partial discharge yang berfungsi
sebagai alat kopel untuk melewatkan pulsa arus dengan frekuensi tinggi dari titik
deteksi pengukuran. Pada penelitian ini kapasitor kopling MCC 117 merupakan
perangkat yang terhubung ke tegangan tinggi untuk memisahkan tegangan AC dan
sinyal frekuensi tinggi seperti partial discharge dari peralatan yang dipantau yaitu
mesin yang berputar. Karakteristik utama kapasitor kopling MCC 117 yaitu:
- Mampu memisahkan sinyal partial discharge dan tegangan jaringan pada
koneksi pentanahan yang aman.
- Mampu mendeteksi sinyal di antara kebisingan dengan baik, meskipun
dalam rentang frekuensi rendah karena memiliki kapasitas hingga 2 ηF.
- Memiliki proteksi tegangan berlebih pada output sensor (TNC Socket).
Kapasitor kopling MCC 117 seperti pada Gambar 2.9 dirancang untuk
melakukan pengujian rutin atau pemantauan secara kontinu [14].
15
Gambar 2.9 Kapasitor Kopling MCC 117 [14]
2. Partial Discharge Online OMS 841
Perangkat OMICRON OMS 841 pada Gambar 2.10 merupakan alat
pemantauan partial discharge pada peralatan mesin listrik berputar. Alat ini dapat
memantau aktifitas partial discharge secara terus menerus pada jarak jauh.
Kapasitor kopling tegangan tinggi digunakan untuk menghubungkan perangkat
OMS 841 dengan terminal fasa pada mesin [15]. Selain itu, High Frequency
Current Transformer (HFCT) digunakan untuk menghubungkan titik netral mesin.
Perangkat OMS 841 diintegrasikan pada satu kotak tertutup untuk melindungi dari
kontaminasi luar. Kabel serat optik menghubungkan perangkat OMS 841 ke
komputer pusat dan mentransfer informasi tentang kondisi isolasi mesin listrik.
Perangkat OMS 841 dapat dikontrol menggunakan perangkat lunak pemantauan
yang menampilkan data dengan waktu real – time, fungsi penghilang noise yang
baik, history data isolasi dan analisis data.
16
Gambar 2.10 Instalasi OMICRON OMS 841[15]
Menurut panduan pengukuran partial discharge IEEE P1434 : 2014 [15],
aspek penting dari pengukuruan partial discharge adalah untuk mengetahui kondisi
dari peralatan. Kondisi dari generator dan sistem kelistrikan yang terkait sering
merupakan hal penting dalam analisis data dan penentuan sumber dari partial
discharge.
2.6 Grafik Pola Partial Discharge
Hasil pengukuran partial discharge direpresentasikan menjadi pola grafik,
dimana masing – masing bentuk mendeskripsikan satu jenis gangguan. Metode
Analisis hasil pengukuran yang digunakan yaitu Phase Resolved Partial Discharge
(PRPD). Pada metode ini gangguan – gangguan pada partial discharge di
kategorikan seperti berikut:
17
2.6.1 S1 – Micro Void
Micro void merupakan kegagalan pertama dan yang paling umum. Partial
discharge dapat terjadi akibat adanya rongga kecil yang terisi oleh udara atau gas
yang terjebak dalam isolasi utama. Isolasi utama terdiri dari pita mika yang
dipenuhi resin yang meliputi rongga kecil. Rongga kecil berasal dari proses
manufaktur dan tidak menunjukkan faktor penuaan.
Pada Gambar 2.11 grafik pola micro void, pola PD terjadi simetris yang berarti
partial discharge berada di tiap setengah siklus dari tegangan uji. Khusus untuk
micro void, bentuk partial discharge mengikuti gradien tegangan dan sejumlah
impuls yang terdeteksi selama pengukuran. S1 memiliki tingkat bahaya yang rendah
untuk insulasi.
Gambar 2.11 Grafik pola micro void
18
2.6.2 S2 – Delaminasi Lapisan Perekat
Gambar 2.12 merupakan tipe gangguan kedua yang terjadi jika micro void
semakin besar sehingga terjadi proses delaminasi yang mengakibatkan celah pada
tape layer. S2 dipengaruhi oleh naik turunnya suhu atau beban pada tape layer.
Intensitas partial discharge akan menurun ketika terjadi kenaikan temperatur
karena konduktor memuai sehingga ukuran rongga mengecil. Sedangkan untuk
nilai dari partial discharge nya akan tetap sama. Penyebab lainnya yaitu resin
impregnation atau perekatan resin yang kurang sempurna. Tingkat bahaya S2 untuk
isolasi dikategorikan tinggi.
Gambar 2.12 Grafik pola delaminasi lapisan perekat
2.6.3 S3 – Slot Discharge
Gambar 2.13 merupakan kejadian slot discharge yang diakibatkan oleh
lapisan semikonduktif yang terkikis terhadap dinding slot stator karena adanya
vibrasi. S3 memiliki pola menyerupai segitiga dengan tepi curam didepan pola
segitiga. Slot discharge hanya muncul di siklus negatif, intensitas partial discharge
akan meningkat ketika ada kenaikan nilai beban karena vibrasinya semakin kuat.
Tingkat bahaya isolasi untuk S3 dikategorikan tinggi.
19
Gambar 2.13 Grafik pola slot discharge
2.6.4 S4 – Delaminasi Konduktor Isolasi Utama
Pola S4 pada Gambar 2.14 disebut dengan delaminasi akibat lepasnya
lapisan perekat isolasi akibat dari naik – turunnya temperatur sehingga
menimbulkan rongga yang mengakibatkan partial discharge. Proses ini disebut
dengan penuaan (delaminasi pada konduktor utama isolasi utama). Pengaruh
terhadap kenaikan suhu atau beban yaitu intensitas partial discharge akan menurun.
Ciri dari grafik S4 yaitu puncak grafik pada sisi kiri akan lebih tinggi dibandingkan
sisi kanan serta hanya ada pada siklus positif. Penyebab terjadinya S4 yaitu
perubahan temperatur atau gangguan impregnation yaitu isolasi tidak merekat pada
konduktor. Tingkat bahaya partial discharge S4 dikategorikan tinggi.
20
Gambar 2.14 Grafik pola delaminasi konduktor isolasi utama
2.6.5 E1 – Surface Discharge
Pada Gambar 2.15 menunjukkan pola E1 yang merupakan surface
discharge yaitu partial discharge yang muncul dipermukaan ujung kumparan
akibat adanya kontaminasi. Surface discharge tidak akan muncul jika permukaan
semi konduktif dijaga kebersihannya. Pola yang dihasilkan E1 menyerupai micro
void yang terdapat bola dipuncaknya namun dapat juga berbentuk seperti telinga
kelinci. Pola segitiga yang dihasilkan pada sisi kiri landai kemudian curam di sisi
kanannya. E1 memiliki tingkat bahaya sedang untuk isolasi.
21
Gambar 2.15 Grafik pola surface discharge
2.6.6 E2 – Corona
E2 jenis partial discharge yang muncul di udara atau disebut juga dengan
korona. Korona terjadi akibat dari jarak antara proteksi kumparan yang kurang atau
terlalu dekat. E2 timbul ditandai dengan adanya percikan ataupun derau. Pola yang
dibentuk oleh E2 adalah garis horizontal yang dapat muncul pada zero crossing atau
puncak sinusoidal tegangan tinggi seperti pada Gambar 2.16. Tingkat bahaya E2
untuk isolasi dikategorikan sedang.
22
Gambar 2.16 Grafik pola corona
2.6.7 E3 – Surface Discharge Akibat Koneksi Buruk
E3 merupakan partial discharge yang muncul di antara area peralihan
ground dan permukaan semikonduktif. E3 muncul akibat area peralihan tersebut
dalam kondisi kotor sehingga terkontaminasi. Partial discharge akan muncul pada
gap antara ground dan semikonduktif akibat dari koneksi yang buruk sehingga
menimbulkan partial discharge. E3 memiliki pola berbentuk segitiga dengan sisi
kiri landai dan sisi kanan curam seperti pada Gambar 2.17. Pada puncak segitiga
terkadang terdapat pola menyerupai awan. Tingkat bahaya E3 untuk isolasi adalah
sedang.
Gambar 2.17 Grafik pola surface discharge akibat koneksi buruk
23
2.7 Klasifikasi Area Partial Discharge
Partial discharge muncul akibat adanya gangguan ataupun kontaminasi
pada suatu sisi maupun permukaan dari isolasi generator. Agar dapat di atasi perlu
diketahui lokasi dari tiap – tiap jenis partial discharge yang telah diklasifikasikan.
Pada Tabel 3.1 berikut dijelaskan area dari masing – masing partial discharge.
Tabel 3.1 Area kontaminasi partial discharge
Jenis Lokasi Deskripsi
S1 – Micro Void Rongga kecil pada lapisan isolasi stator
S2 – Delaminasi Lapisan Perekat
Delaminasi antara lapisan isolasi stator
S3 – Slot Discharge Lapisan semikonduktif yang mulai terkikis
S4 – Delaminasi Konduktor Isolasi Utama
Delaminasi perekat lapisan konduktor isolasi utama
24
E1 – Surface Discharge
Muncul pada permukaan ujung kumparan
E2 – Corona
Muncul di antara proteksi kumparan yang jaraknya tidak sesuai
E3 – Surface Discharge Akibat Koneksi Buruk
Muncul di antara area peralihan ground dan permukaan semikonduktif
2.8 Perhitungan Rugi Daya Akibat Partial Discharge
Rugi daya pada belitan stator generator akibat partial discharge dapat
diketahui dengan melakukan perhitungan menggunakan data hasil pengukuran
menggunakan persamaan berikut:
� = 1 �⁄ �����
���
���
2. 1
Dimana:
P : Rugi daya akibat partial discharge (W)
T : Periode partial discharge (s)
25
m : Jumlah pulsa partial discharge dalam selang waktu T
Qi : Jumlah muatan yang terlepas dalam jumlah pulsa m (C)
Vi : Besar tegangan nominal pada saat pengukuran partial discharge (V)
Berdasarkan Persamaan 2.1, nilai 1/T dapat diubah menjadi nilai frekuensi
atau repetition rate yang didapat pada pola partial discharge dari hasil pengukuran.
Jumlah muatan yang terlepas juga terdapat pada pola partial discharge yaitu
apparent charge.
26
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Instrumen dan Data Penelitian
Instrumen Penelitian : OMICRON tipe OMS 841 yang dipakai sebagai alat untuk
mengukur partial discharge secara online pada generator
turbin gas.
Data Penelitian : Data hasil pengukuran partial discharge pada generator di
PLTGU Sicanang, Belawan, PT. PLN (Persero) Unit
Pelaksana Pembangkitan Belawan. Spesifikasi generator
turbin gas GT 2.1 pada PLTGU Sicanang adalah sebagai
berikut:
Merk : KWU
Type : TLRI 108/36
MVA : 186 MVA
Cos φ : 0.8
Frekuensi : 50 Hz
Tegangan : 10,5 kV
Cooling System : Air Close Loop
3.2 Pengukuran Partial Discharge Secara Online
Pengukuran partial discharge secara online dilakukan dalam keadaan
generator beroperasi. Generator dalam keadaan menyala dan bekerja menghasilkan
putaran, arus, dan energi [12].
27
Pengukuran online bertujuan untuk mengetahui kondisi sistem isolasi
generator pada saat pembebanan. Kondisi generator juga terlihat sehingga dapat
menjadi acuan untuk pemeliharaan agar breakdown dapat diantisipasi.
Ada berbagai macam metode yang dapat digunakan untuk mengukur partial
discharge. Beberapa metode pengukuran partial discharge secara online antara lain
metode konvensional, metode electric high frequency, metode accoustic, metode
chemical, dan metode optical.
3.2.1 Metode Pengukuran Partial Discharge Secara Online
Metode pengukuran yang digunakan pada penelitian ini yaitu metode High
Frequency. Metode tersebut menggunakan domain frekuensi sebagai output. Pada
Generator GT.2.1 PLTGU Sicanang, aktifitas partial discharge yang dideteksi
memiliki pulsa frekuensi antara 10 kHz sampai 300 MHz. Sensor yang digunakan
yaitu kapasitor kopling.
Metode High Frequency memiliki dua tipe sistem instalasi yang
dipasangkan pada generator, antara lain:
1. Instalasi Diferensial
Pada instalasi diferensial, sensor dipasangkan pada bagian belitan yang
dihubungkan secara langsung di dalam generator. Kabel koaksial digunakan untuk
menghubungkan sensor ke boks-terminal yang ditempatkan pada cangkang luar
generator.
28
2. Instalasi Direksional
Umumnya digunakan pada generator turbo dimana tidak memungkinkan
untuk memasang sensor pada bagian dalam stator generator. Sensor dipasang pada
terminal fasa, diluar bagian generator. Sensor juga dipasang pada setiap fasa
generator sehingga pulsa partial discharge dapat terdeteksi pada seluruh fasa
generator.
Pulsa yang dideteksi oleh sensor akan ditransmisikan melalui kabel koaksial
dan direkam oleh alat pendeteksi partial discharge. Boks-terminal dipasang secara
permanen pada bagian luar generator, yang berfungsi untuk mentransmisikan pulsa
partial discharge dari sensor ke alat pendeteksi partial discharge.
3.3 Prosedur Penelitian
Penelitian dilakukan dengan melakukan pengukuran menggunakan
peralatan partial discharge online OMICRON tipe OMS 841 untuk mendapatkan
data dan trend grafik partial discharge pada generator yang dipasangkan alat. Hasil
pengukuran di interpretasikan menggunakan metode phase resolved partial
discharge (PRPD).
Selanjutnya, data hasil pengukuran diAnalisis dan dibandingkan dengan
standar partial discharge sesuai dengan pola – pola grafik yang telah ditentukan
untuk mengidentifikasi jenis dari partial discharge serta mengetahui tingkat
bahayanya terhadap isolasi. Langkah – langkah penelitian yang dilakukan adalah
sebagai berikut:
29
a. Studi literatur tentang partial discharge pada generator menggunakan
kapasitor kopling.
b. Mengidentifikasi alat pengukuran yang akan digunakan.
c. Melakukan pengukuran partial discharge pada generator sesuai dengan
panduan standar pengukuran yang menjadi acuan.
d. Melakukan perbandingan pola partial discharge dari hasil pengukuran
dengan standar pola yang telah ditentukan.
30
3.4 Diagram Alir Penelitian
Bentuk diagram alir penelitian seperti pada Gambar 3.1 sebagai berikut :
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
31
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengukuran Generator GT 2.1
Pada penelitian ini telah diambil hasil pengukuran partial discharge pada
tanggal 28 Februari 2020 pukul 10.00 WIB dan 24 April 2020 pukul 17.00 WIB.
Pengukuran menghasilkan rekaman kondisi area isolasi yang disebut cluster.
Dimana, aktifitas partial discharge terlihat dengan karakteristik pola yang
bervariasi, nilai muatan yang terukur pada masing – masing fasa, serta intensitas
kemunculan muatan dalam tiap detiknya (PDs/s). Dari pola yang terbentuk dapat
diketahui tingkat pengaruh partial discharge yang terjadi pada isolasi. Nilai muatan
partial discharge juga ditampilkan pada hasil pengukuran. Batas nilai muatan yang
dianggap normal berdasarkan standard pengukuran IEC 60034-27-2 yang
digunakan Omicron OMS 841 yaitu kurang dari 40 nC, dengan setting warning 60
nC dan setting alert 70 nC.
Berdasarkan pengukuran aktifitas partial discharge pada generator GT 2.1,
dihasilkan grafik yang menggambarkan pola partial discharge pada setiap fasa. Sisi
vertikal menggambarkan nilai muatan yang terlepas akibat partial discharge, sisi
horizontal menggambarkan sudut fasa yang berkisar antara 0o hingga 360o. Siklus
positif berada antara sudut 0o hingga 180o, sedangkan siklus negatif di antara sudut
180o hingga 360o. Hasil pengukuran menampilkan pola dengan warna berbeda –
beda yang merupakan perbedaan intensitas muatan yang terlepas.
Analisis grafik pola partial discharge dilakukan dengan membandingkan pola yang
didapat dari hasil pengukuran pada tanggal 28 Februari 2020 dan 24 April 2020.
32
4.2 Hasil Pengukuran Generator GT 2.1
4.2.1 Data 28 Februari 2020
A. Tegangan
Nilai tegangan generator GT 2.1 pada tanggal 28 Februari 2020 berada pada
nilai konstan 10,5 kV. Kondisi tersebut karena generator dioperasikan sebagai
pengatur frekuensi tidak sebagai beban dasar sistem. Tegangan output generator
dipengaruhi oleh putaran, medan magnet dan kumparan sehingga semakin cepat
putaran yang diberikan mengakibatkan tegangan output (Vrms) pada generator
akan semakin meningkat.
B. Frekuensi
Grafik frekuensi ditampilkan pada Gambar 4.1, dimana frekuensi
dipengaruhi oleh beban yang ada pada generator. Frekuensi generator GT 2.1
memiliki batas nilai minimum 47,5 Hz dan maksimum 55,00 Hz. Pada tanggal 28
Februari 2020 kondisi beban generator dalam keadaan normal, hal ini ditunjukkan
dengan nilai – nilai frekuensi yang masih didalam rentang minimum dan
maksimumnya. Generator mengalami kondisi frekuensi terendah pada pukul 09.00
WIB serta tertinggi pada pukul 07.00 – 08.00 WIB namun masih dalam batas
normal. Frekuensi generator dipengaruhi oleh sistem pembebanan pada sistem
jaringan. Frekuensi generator dapat mempengaruhi getaran elektrik sehingga
mengindikasikan adanya kemunculan partial discharge. Untuk memastikan
keadaan isolasi pada generator saat beroperasi dilakukan monitoring melalui partial
discharge online.
33
Gambar 4.1 Grafik frekuensi generator GT 2.1
C. Temperatur
Keadaan temperatur generator juga dapat menjadi parameter analisis
indikasi adanya partial discharge. Tabel 4.1 merupakan nilai temperatur kumparan
di generator pada saat kondisi generator dioperasikan sebagai pengatur frekuensi
yang berarti tidak dikombinasikan dengan unit steam power plant. Nilai temperatur
dari S1, S2, S3, hingga S9 yang merupakan kumparan dari generator cenderung
mendekati setiap waktunya dan masih di antara nilai maksimum 125 oC.
34
Tabel 4.1 Temperatur kumparan generator GT 2.1
WAKTU TEMPERATUR KUMPARAN (oC)
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9
MAX 125 125 125 125 125 125 125 125 125
00.00 66 66 66 65 65 65 65 65 65
01.00 65 65 65 64 63 64 64 64 64
02.00 65 65 65 64 63 64 64 64 64
03.00 65 65 65 64 63 64 64 64 64
04.00 64 64 64 63 63 64 64 64 64
05.00 64 64 64 63 63 63 63 63 64
06.00 64 64 64 63 63 63 63 63 64
07.00 64 64 64 63 63 63 63 63 63
08.00 64 64 64 63 63 63 63 63 63
09.00 66 66 66 65 65 65 65 65 65
10.00 67 67 67 66 66 67 66 66 67
11.00 69 69 69 68 68 69 69 68 69
Sedangkan temperatur pendingin ditunjukkan pada Tabel 4.2, diperlihatkan
bahwa temperatur pendingin generator dari masing – masing jenis pendinginan
yaitu MKA 20/75 CT 005/021, MKA 20/75 CT 006/021, MKA 75CT031, MKA
75CT041, dan Hot Air Generator MKA 76CT011 dalam keadan stabil. Kenaikan
temperatur terlihat pada pukul 10.00 – 11.00 WIB, kenaikan tersebut juga diiringi
dengan meningkatnya temperatur kumparan namun masih dalam nilai wajar.
Terjadinya panas pada generator disebabkan karena adanya rugi tembaga dan rugi
besi. Panas yang berlebihan akan memicu partial discharge dan mengakibatkan
kerusakan isolasi.
35
Tabel 4.2 Temperatur pendinginan generator GT 2.1
WAKTU TEMPERATUR PENDINGIN (oC)
MKA 20/75 CT 005/021
MKA
20/75 CT 006/021
MKA 75CT031
MKA 75CT041
HOT AIR GEN.
MKA76CT011
MAX 50 50 50 50 90
00.00 41 44 41 43 63
01.00 40 44 40 42 62
02.00 40 44 40 42 62
03.00 40 44 40 42 62
04.00 40 43 40 42 62
05.00 40 43 40 42 62
06.00 40 43 40 42 62
07.00 40 42 40 42 62
08.00 40 43 40 42 62
09.00 40 44 40 42 63
10.00 42 46 41 44 64
11.00 44 47 43 46 66
D. Daya Aktif
Daya aktif merupakan daya yang dapat digunakan langsung oleh beban
untuk diubah ke energi lain. Kondisi daya aktif dalam keadaan konstan di 60 MW,
dimana nilai tersebut masih dalam rentang nilai minimum 140 MW dan nilai
minimum 20 MW. Hal ini juga dipengaruhi oleh frekuensi generator dalam keadaan
normal. Daya aktif berkaitan dengan frekuensi putaran generator, apabila daya aktif
yang dibangkitkan tidak mencukupi kebutuhan beban maka frekuensi akan turun.
Sebaliknya, frekuensi akan naik jika kelebihan daya aktif.
E. Daya Reaktif
Daya reaktif ditunjukkan pada Gambar 4.2, terjadi perubahan nilai secara
fluktuatif. Pada tanggal 28 Februari 2020, nilai terendah yang dicapai daya reaktif
36
sebesar 4 MVAR dan nilai tertinggi sebesar 36 MVAR, hal tersebut masih pada
kondisi normal karena berada pada batas minimum daya reaktif -15 MVAR dan
maksimum 80 MVAR. Ketika beban naik maka arus eksitasi akan naik dan cos phi
yang dihasilkan akan turun. Hal itu dipengaruhi oleh kenaikan beban dan arus
eksitasi menyebabkan kenaikan daya reaktif. Jika daya reaktif meningkat maka
sudut daya yang dihasilkan semakin besar sehingga menyebabkan cos phi yang
dihasilkan rendah. Cos phi yang rendah mempengaruhi rugi – rugi daya pada
generator. Semakin rendah cos phi yang dihasilkan, maka semakin besar rugi – rugi
yang ditimbulkan, dengan demikian efisiensi generator pun semakin rendah.
Gambar 4.2 Grafik daya reaktif generator GT 2.1
37
F. Nilai Muatan Pada Generator
Berdasarkan grafik pada Gambar 4.3, muatan partial discharge mengalami
kondisi fluktuatif pada pukul 00.00 – 09.00 WIB. Kondisi tersebut sama seperti
frekuensi generator. Terlihat bahwa nilai muatan akan mengalami peningkatan
ketika nilai frekuensi mengalami penurunan. Seperti pada pukul 09.00 nilai
frekuensi yang semula 50,28 Hz menjadi 50,00 Hz sedangkan pada grafik muatan
partial discharge terlihat garis grafik mengalami kenaikan yang semula berada di
antara 20 – 30 nC menjadi 30 – 40 nC. Penurunan nilai frekuensi diakibatkan
meningkatnya beban yang diberikan ke generator sehingga mengakibatkan
peningkatan temperature.
Gambar 4.3 Kondisi muatan partial discharge
Mu
atan
(n
C)
Waktu
38
G. Pengelompokan Cluster Generator GT 2.1
1. Cluster Secara Umum
Pada penelitian ini telah diambil hasil pengukuran partial discharge yang
menghasilkan rekaman kondisi area isolasi, dimana partial discharge tergambar
jelas pada cluster yang terpilih. Berdasarkan hasil pemantauan aktifitas partial
discharge pada generator GT 2.1, dihasilkan grafik yang menggambarkan pola pada
setiap fasa seperti pada Gambar 4.4. Sisi vertikal menggambarkan nilai muatan
yang terlepas akibat partial discharge, sisi horizontal menggambarkan sudut fasa
yang berkisar antara 0o hingga 360o. Siklus positif berada antara sudut 0o hingga
180o, sedangkan siklus negatif di antara sudut 180o hingga 360o. Hasil pengukuran
menampilkan pola dengan warna berbeda – beda yang merupakan perbedaan
intensitas muatan yang terlepas.
Secara umum, gradasi warna biru membentuk beberapa pola partial
discharge, namun terdapat pola garis – garis vertikal yang merupakan efek dari
peralatan thyristor sebagai sistem eksitasi di generator. Fenomena tersebut bukan
merupakan partial discharge melainkan dianggap sebagai disturbance atau noise.
0
(a) Fasa U (b) Fasa V
Mu
atan
(C
)
Mu
atan
(C
)
Derajat Derajat
39
Gambar 4.4 Pola keseluruhan hasil pengukuran
2. Cluster 1
Gambar 4.5 merupakan cluster 1 dari hasil pengukuran, rekaman grafik
terlihat membentuk pola garis – garis horizontal yang berada pada puncak
sinusoidal tegangan tinggi. Pola yang terjadi menunjukkan bahwa muatan yang
muncul berada pada tepian tajam.
(c) Fasa W (d) Cluster
(a) Fasa U (b) Fasa V
Mu
atan
(C
)
Derajat
Mu
atan
(C
)
Mu
atan
(C
)
Derajat Derajat
40
Gambar 4.5 Pola pada cluster 1 hasil pengukuran
Pada Tabel 4.3 menunjukkan nilai muatan pada masing – masing fasa di
cluster 1. Nilai muatan terbesar pada fasa U positif yaitu 3,114 nC dengan intensitas
7,842 PDs/s.
Tabel 4.3 Nilai muatan partial discharge pada cluster 1
FASA
+ -
MUATAN
(nC)
INTENSITAS
(PDs/s)
MUATAN
(nC)
INTENSITAS
(PDs/s)
U 3,114 7,842 0,605 17,500
V 0,620 0,597 0,864 5,092
W 1,275 6,146 0,531 39,050
3. Cluster 2
Hasil pemantauan partial discharge cluster 2 ditampilkan pada Gambar 4.6.
Pola yang terbentuk adalah garis horizontal yang berada di zero crossing. Posisi
kemunculan garis horizontal yang berbeda menunjukkan adanya penyebab
kemunculan yang berbeda dengan cluster 1.
(c) Fasa W (d) Cluster
Mu
atan
(C
)
Derajat
41
0
Gambar 4.6 Pola pada cluster 2 hasil pengukuran
Nilai muatan cluster 2 terlampir pada Tabel 4.4, muatan terbesar berada
pada fasa W positif dengan nilai muatan 2,892 nC dan nilai intensitas 1,32 PDs/s.
Tabel 4.4 Nilai muatan partial discharge pada cluster 2
FASA
+ -
MUATAN
(nC)
INTENSITAS
(PDs/s)
MUATAN
(nC)
INTENSITAS
(PDs/s)
U 2,145 2,788 0,105 1,929
V 2,259 2,788 0,218 5,282
W 2,892 1,320 0,535 6,350
(a) Fasa U (b) Fasa V
(c) Fasa W (d) Cluster
Mu
atan
(C
)
Mu
atan
(C
)
Derajat Derajat
Mu
atan
(C
)
Derajat
42
4. Cluster 3
Kondisi cluster 3 diperlihatkan pada Gambar 4.7, terdapat garis horizontal
yang berada pada zero crossing. Letak dari garis horizontal pada cluster 3 sama
dengan cluster 2 sehingga dapat diketahui pola yang muncul memiliki penyebab
yang sama.
Gambar 4.7 Pola pada cluster 3 hasil pengukuran
Untuk muatan partial discharge yang terjadi pada cluster 3 dilihat dari
Tabel 4.5. Nilai muatan terbesar ada pada fasa U positif dengan nilai 2,609 nC dan
intensitas 9,883 PDs/s.
(a) Fasa U (b) Fasa V
(c) Fasa W (d) Cluster
Mu
atan
(C
)
Mu
atan
(C
)
Mu
atan
(C
)
Derajat Derajat
Derajat
43
Tabel 4.5 Nilai muatan partial discharge pada cluster 3
FASA
+ -
MUATAN
(nC)
INTENSITAS
(PDs/s)
MUATAN
(nC)
INTENSITAS
(PDs/s)
U 2,609 9,883 0,564 8,129
V 0,657 1,254 0,613 2,607
W 1,198 6,082 0,143 4,186
4.2.2 Data 24 April 2020
A. Tegangan
Nilai tegangan generator GT 2.1 pada tanggal 24 April 2020 berada pada
nilai tegangan konstan 10,5 kV sama seperti kondisi pada tanggal 28 Februari 2020.
Kondisi tersebut karena generator dioperasikan sebagai pengatur frekuensi tidak
sebagai beban dasar sistem. Tegangan output generator dipengaruhi oleh putaran,
medan magnet dan kumparan sehingga semakin cepat putaran yang diberikan
mengakibatkan tegangan output (Vrms) pada generator akan semakin meningkat.
B. Frekuensi
Keadaan frekuensi generator terlihat pada Gambar 4.8, dimana nilai
frekuensi mengalami kondisi fluktuatif namun masih dalam kondisi stabil tidak
melebihi nilai maksimum dan minimum. Frekuensi generator GT 2.1 memiliki
batas nilai minimum 47,5 Hz dan maksimum 55,00 Hz. Generator mengalami
kondisi frekuensi terendah pada pukul 16.00 WIB dan 22.00 WIB serta tertinggi
pada pukul 17.00 WIB. Frekuensi generator dipengaruhi oleh sistem pembebanan
pada sistem jaringan, Ketika pada beban puncak frekuensi dan daya yang
dikirimkan oleh generator mengalami fluktuatif. Frekuensi generator dapat
mempengaruhi getaran elektrik sehingga mengindikasikan adanya kemunculan
44
partial discharge. Untuk memastikan keadaan isolasi pada generator saat
beroperasi dilakukan monitoring melalui partial discharge online.
Gambar 4.8 Grafik frekuensi generator GT 2.1
C. Temperatur
Temperatur kumparan generator GT 2.1 pada tanggal 24 April 2020 dapat
dilihat pada Tabel 4.6. Nilai temperatur pada kumparan S1, S2, S3, hingga S9
direkam pada saat generator dioperasikan secara open cycle yang berarti tidak
dikombinasikan dengan unit steam power plant dan saat itu dioperasikan sebagai
pengatur frekuensi. Berdasarkan Tabel 4.6 kondisi temperatur kumparan terlihat
normal tidak ada perubahan yang signifikan. Temperatur kumparan masih pada
batas nilai maksimum.
45
Tabel 4.6 Temperatur kumparan generator GT 2.1
WAKTU TEMPERATUR KUMPARAN (oC)
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9
MAX 125 125 125 125 125 125 125 125 125
16.00 54 54 54 53 53 53 53 53 53
17.00 63 63 63 62 62 63 63 62 63
18.00 65 65 65 64 64 64 64 64 64
19.00 65 65 65 64 64 64 64 64 64
20.00 65 65 65 64 64 64 64 64 64
21.00 65 65 65 64 63 64 64 64 64
22.00 65 65 65 64 63 64 64 64 64
23.00 64 64 64 63 63 64 64 63 64
00.00 64 64 64 63 63 63 63 63 63
Temperatur pendingin generator ditunjukkan pada Tabel 4.7, dapat dilihat
pada masing – masing jenis pendingin sistem pendinginan generator dalam kondisi
stabil. Terjadi kenaikan suhu pada pukul 18.00 – 19.00 WIB, hal itu diakibatkan
kenaikan temperatur kumparan generator. Naiknya temperatur diakibatkan adanya
rugi tembaga dan rugi besi yang menyebabkan panas pada generator. Apabila panas
berlebih dapat memicu partial discharge dan menjadi potensi kerusakan isolasi.
46
Tabel 4.7 Temperatur pendinginan generator GT 2.1
WAKTU TEMPERATUR PENDINGIN (oC)
MKA 20/75 CT 005/021
MKA
20/75 CT 006/021
MKA 75CT031
MKA 75CT041
HOT AIR GEN.
MKA76CT011
MAX 50 50 50 50 90
16.00 41 44 41 43 53
17.00 41 47 41 43 61
18.00 42 46 42 44 62
19.00 42 46 42 44 62
20.00 41 45 41 43 63
21.00 41 45 41 43 62
22.00 41 45 41 43 62
23.00 40 45 40 42 62
00.00 40 44 40 42 62
D. Daya Aktif
Kondisi daya aktif dalam keadaan konstan di 60 MW, sama seperti kondisi
pada tanggal 28 Februari 2020. Daya aktif yang dihasilkan oleh Generator GT 2.1
memiliki nilai minimum 20 MW dan nilai maksimum 140 MW. Kondisi dari daya
aktif yang dihasilkan dipengaruhi oleh frekuensi generator dalam keadaan normal.
E. Daya Reaktif
Kondisi daya reaktif ditunjukkan pada Gambar 4.9 dengan perubahan nilai
yang fluktuatif. Nilai terendah yang dicapai daya reaktif sebesar -7 MVAR dan nilai
tertinggi sebesar 8 MVAR. Batas minimum daya reaktif -15 MVAR dan maksimum
80 MVAR. Jika dibandingkan dengan kondisi daya reaktif pada tanggal 28 Februari
2020, dapat disimpulkan faktor daya generator pada tanggal 20 April 2020 lebih
baik. Apabila nilai daya reaktif besar maka nilai cos phi mengalami penurunan,
47
sehingga mengakibatkan peningkatan rugi – rugi daya generator. Nilai cos phi
mempengaruhi efisiensi dari sebuah generator.
Gambar 4.9 Grafik daya aktif generator GT 2.1
F. Nilai Muatan Pada Generator
Kondisi muatan partial discharge pada Gambar 4.10 menunjukkan adanya
kondisi perubahan muatan yang cukup signifikan pada pukul 16.00 – 22.00 WIB.
Terjadi peningkatan jumlah muatan pada pukul 18.00 WIB, hal ini juga diikuti
dengan kenaikan nilai frekuensi menjadi 50,27 Hz. Meningkatnya frekuensi putaran
generator dapat memperbesar getaran elektrik yang memicu timbulnya partial
discharge. Sedangkan pada pukul 20.00 WIB muatan mengalami penurunan
diiringi dengan berkurangnya frekuensi, hal ini menunjukkan partial discharge
dapat dipengaruhi oleh kondisi beban dari generator.
48
Gambar 4.10 Kondisi muatan partial discharge
G. Pengelompokan Cluster pada Generator
1. Cluster Secara Umum
Pada bagian beikut membahas hasil pengukuran partial discharge pada
tanggal 24 April 2020. Berdasarkan hasil pemantauan aktifitas partial discharge
pada generator GT 2.1, dihasilkan pola grafik pada Gambar 4.11. Jika dibandingkan
dengan pola grafik pada Gambar 4.3, terlihat gradasi warna biru pada Gambar 4.11
lebih cenderung berwarna hijau, artinya intensitas muatan yang terlepas lebih kecil
pada hasil pengukuran yang kedua.
Secara keseluruhan, pola warna pada grafik membentuk beberapa pola
partial discharge, terdapat juga pola dari noise yang berbentuk garis – garis vertikal
seperti jarum yang merupakan efek dari sistem eksitasi di generator.
Mu
atan
(n
C)
Waktu
49
Gambar 4.11 Pola keseluruhan hasil pengukuran
2. Cluster 1
Cluster 1 hasil pengukuran ditampilkan pada Gambar 4.12, rekaman pola
yang terbentuk berupa garis – garis horizontal yang berada pada puncak sinusoidal
tegangan tinggi pada sisi negatif.
(a) Fasa U (b) Fasa V
(c) Fasa W (d) Cluster
Mu
atan
(C
)
Mu
atan
(C
)
Mu
atan
(C
)
Derajat Derajat
Derajat
50
Gambar 4.12 Pola pada cluster 1 hasil pengukuran
Pada Tabel 4.8 menunjukkan nilai muatan pada masing – masing fasa di
cluster 1. Nilai muatan terbesar pada fasa U positif yaitu 631,9 pC dengan intensitas
2,648 PDs/s.
Tabel 4.8 Nilai muatan partial discharge pada cluster 1
FASA
+ -
MUATAN
(pC)
INTENSITAS
(PDs/s)
MUATAN
(pC)
INTENSITAS
(PDs/s)
U 631,9 2,648 359,4 78,56
V 347,4 1,307 339,9 50,4
W 235 4,892 149,7 25,14
(a) Fasa U (b) Fasa V
(c) Fasa W (d) Cluster
Mu
atan
(C
)
Mu
atan
(C
)
Mu
atan
(C
)
Derajat Derajat
Derajat
51
3. Cluster 2
Cluster 2 hasil pemantauan pada Gambar 4.13 menampilkan pola
menyerupai segitiga kembar. Pola yang muncul merupakan kegagalan pertama dan
yang paling umum. Partial discharge dapat terjadi akibat rongga kecil tersebut
terisi oleh udara atau gas yang terjebak dalam isolasi utama. Kenaikan temperatur
dapat menurunkan intensitas munculnya pola pada cluster 2 tersebut, hal ini
dikarenakan dilatasi volume menyebabkan penurunan celah dan rongga dalam
isolasi.
Gambar 4.13 Pola pada cluster 2 hasil pengukuran
(a) Fasa U (b) Fasa V
(c) Fasa W (d) Cluster
Mu
atan
(C
)
Mu
atan
(C
)
Mu
atan
(C
)
Derajat Derajat
Derajat
52
Nilai muatan cluster 2 terlampir pada Tabel 4.9, muatan terbesar berada
pada fasa U positif dengan nilai muatan 246,2 pC dan nilai intensitas 16,3 PDs/s.
Tabel 4.9 Nilai muatan partial discharge pada cluster 2
FASA
+ -
MUATAN
(pC)
INTENSITAS
(PDs/s)
MUATAN
(pC)
INTENSITAS
(PDs/s)
U 131,9 14,82 129,7 8,783
V 246,2 16,3 228,4 11,67
W 102,3 7,628 114,1 1,979
4. Cluster 3
Kondisi cluster 3 diperlihatkan pada Gambar 4.14, pola yang terbentuk
menyerupai segitiga kembar. Namun apabila terjadi kenaikan temperatur intensitas
pola dapat berkurang karena volume celah mengecil.
(a) Fasa U (b) Fasa V
Mu
atan
(C
)
Mu
atan
(C
)
Derajat Derajat
53
Gambar 4.14 Pola pada cluster 3 hasil pengukuran
Nilai muatan yang terjadi pada cluster 3 dilihat dari Tabel 4.10. Nilai muatan
terbesar ada pada fasa W negatif dengan nilai 2,378 nC dan intensitas 203 PDs/s.
Tabel 4.10 Nilai muatan partial discharge pada cluster 3
FASA
+ -
MUATAN
(nC)
INTENSITAS
(PDs/s)
MUATAN
(nC)
INTENSITAS
(PDs/s)
U 1,211 115,9 1,196 140,2
V 1,283 105,2 1,214 128,1
W 2,3 54,12 2,378 203
(c) Fasa W (d) Cluster
Mu
atan
(C
)
Derajat
54
4.3 Evaluasi dan Analisis Hasil Pengukuran Generator GT 2.1
4.3.1 Pola Partial Discharge Hasil Pengukuran
Tabel 4.11 ditampilkan keseluruhan analisis hasil pemantauan partial
discharge pada dua waktu yang berbeda. Pada tanggal 28 Februari 2020
menunjukkan bahwa terdapat tiga cluster yang menunjukkan adanya indikasi
aktifitas partial discharge dengan jenis korona. Penyebab timbulnya korona ialah
adanya jarak yang terlalu dekat pada fasa semikonduktif. Khusus untuk cluster 1,
sinyal korona berada di puncak sinusoidal tegangan uji yang artinya terdapat tepian
tajam pada proteksi kumparan yang berhadapan. Namun, korona yang muncul
bukan merupakan fenomena yang membahayakan sistem isolasi. Hal itu
dikarenakan nilai muatan yang relatif kecil dan korona merupakan jenis partial
discharge yang muncul di udara bukan pada permukaan sistem isolasi.
Sedangkan hasil pemantauan pada tanggal 24 April 2020 menunjukkan ada
tiga cluster yang terdapat aktifitas partial discharge. Pada cluster 1 terdapat indikasi
munculnya korona, tetapi nilai muatannya terlalu kecil sehingga belum dapat
dikatakan korona timbul pada cluster 1 tersebut. Cluster 2 dan 3 menunjukkan
munculnya micro void yang ditandai dengan pola segitiga simetris. Micro void
muncul akibat adanya rongga kecil yang disebabkan cacat manufaktur kemudian
rongga tersebut terisi udara atau gas sehingga timbul partial discharge. Keberadaan
micro void pada sistem isolasi dianggap normal, hanya saja harus selalu dipantau
agar tidak terjadi delaminasi lapisan isolasi.
55
Tabel 4.11 Hasil Analisis uji partial discharge pada generator
PENGUKURAN ANALISIS
28 FEBRUARI 2020
a. Cluster 1 - Pola yang terbentuk merupakan E2 yaitu korona
- Korona terjadi berada pada tepian tajam di antara proteksi kumparan
- Merupakan indikasi terjadinya korona
- Nilai muatan terbesar fasa U positif 3,114 nC; intensitas 7,842 PDs/s
- Tingkat bahaya menengah untuk isolasi
b. Cluster 2 - Pola yang ditampilkan merupakan E2
- Kemunculan korona akibat adanya jarak yang terlalu dekat antara proteksi kumparan
- Merupakan indikasi terjadinya korona
- Nilai muatan terbesar fasa W positif 2,892 nC; intensitas 1,32 PDs/s
- Korona yang muncul pada cluster 2 dibandingkan cluster 1 lebih ringan berdasarkan nilai muatannya
- Tingkat bahaya menengah untuk isolasi
c. Cluster 3 - Karakteristik yang muncul merupakan pola E2
- Korona timbul akibat ada jarak yang terlalu dekat antara proteksi kumparan
- Merupakan indikasi terjadinya korona
- Nilai muatan terbesar fasa U positif 2,609 nC; intensitas 9,883 PDs/s
- Tingkat bahaya menengah untuk isolasi
24 APRIL 2020
a. Cluster 1 - Pola yang muncul merupakan E2 - Korona timbul pada tepian tajam di
antara fasa semikonduktif - Garis horizontal yang terdapat pada
sisi negatif mendeskripsikan jika
56
nilai muatan partial discharge yang terjadi relatif kecil
- Nilai muatan terbesar fasa U positif 631,9 pC; intensitas 2,648 PDs/s
- Masih merupakan indikasi terjadi korona
- Tingkat bahaya menengah untuk isolasi
b. Cluster 2 - Pola S1 berbentuk segitiga kembar yaitu micro void
- Pola berbentuk simetris yang artinya berada ditiap setengah siklus dari tegangan uji
- Micro void tersebut muncul akibat adanya kebocoran sistem pelumasan bearing yang mengakibatkan kelembaban pada end winding
- Kemunculan micro void dapat di atasi dengan melakukan pembersihan pada permukaan isolasi end winding
- Merupakan indikasi terjadinya micro void
- Nilai muatan terbesar fasa U positif 246,2 pC; intensitas 16,3 PDs/s
- Tingkat bahaya rendah untuk isolasi
c. Cluster 3 - Pola S1 berbentuk segitiga kembar. - Warna pola yang lebih pekat
menggambarkan muatan dengan nilai yang lebih besar, dapat diakibatkan jumlah void yang lebih banyak atau diameter rongga yang lebih besar
- Merupakan indikasi terjadinya micro void
- Nilai muatan terbesar fasa W negatif 2,378 nC; intensitas 203 PDs/s
- Tingkat bahaya rendah untuk isolasi
57
4.3.2 Rugi Daya Akibat Partial Discharge
Pada Tabel 4.12 terdapat data hasil pengukuran dan perhitungan rugi daya
akibat partial discharge untuk tanggal 28 Februari 2020 dan Tabel 4.13 untuk
tanggal 24 April 2020, dimana nilai rugi daya didapat melalui Persamaan 2.1.
Perhitungan dilakukan dengan menggunakan data generator GT 2.1 dan data
kuantitatif hasil pengukuran partial discharge.
Tabel 4.12 Hasil perhitungan rugi daya 28 Februari 2020
Lokasi
V P Q T
Fasa
P losses
(kV) (MW) (MVAR) (ᵒC) (MW)
+ -
Cluster 1
10.5 60 36 37
U 0.256 0.111
V 0.004 0.046
W 0.082 0.217
Cluster 2
10.5 60 36 37
U 0.062 0.002
V 0.066 0.012
W 0.040 0.036
Cluster 3
10.5 60 36 37
U 0.270 0.048
V 0.009 0.017
W 0.076 0.006
Pada Tabel 4.12 dapat dilihat nilai rugi daya terbesar berada pada cluster 3
fasa U positif sebesar 0,270 MW. Sedangkan pada Tabel 4.13 nilai rugi daya
terbesar berada pada cluster 3 fasa W negatif sebesar 5,068 MW.
Apabila terjadi peningkatan aktifitas partial discharge maka nilai dari rugi
daya yang dihasilkan akan meningkat. Hal ini menggambarkan partial discharge
mempengaruhi efisiensi dari sebuah generator.
58
Tabel 4.13 Hasil perhitungan rugi daya 24 April 2020
Lokasi
V P Q T
Fasa
P losses
(kV) (MW) (MVAR) (ᵒC) (MW)
+ -
Cluster 1
10.5 60 -5 37
U 0.018 0.296
V 0.005 0.179
W 0.012 0.039
Cluster 2
10.5 60 -5 37
U 0.021 0.022
V 0.042 0.028
W 0.008 0.002
Cluster 3
10.5 60 -5 37
U 1.473 1.760
V 1.417 1.632
W 1.306 5.068
59
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari Analisis yang dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Pada tanggal 28 Februari 2020 hasil pengukuran menunjukkan adanya
korona pada tiga cluster yang menjadi objek pemantauan. Sedangkan
pada tanggal 24 April 2020 terdapat korona pada cluster 1 dan micro
void pada cluster 2 dan 3.
2. Kemunculan korona disebabkan oleh dua faktor yaitu adanya tepian
tajam diantara fasa semikonduktif dan adanya jarak yang terlalu dekat
antara proteksi kumparan. Korona memiliki tingkat bahaya sedang
untuk sistem isolasi karena tidak terjadi pada permukaan isolasi
melainkan di celah udara antar fasa ataupun fasa ke ground.
3. Micro void yang terjadi pada isolasi generator GT 2.1 di tanggal 24 April
2020 disebabkan oleh adanya kebocoran sistem pelumasan bearing
yang mengakibatkan kelembaban pada end winding.
4. Berdasarkan hasil pengukuran yang telah dilakukan, dapat diketahui
bahwa micro void yang terjadi akibat adanya kontaminasi pada end
winding.
5. Partial discharge yang muncul pada saat pengukuran menimbulkan rugi
daya berdasarkan hasil perhitungan yang didapat. Semakin besar jumlah
muatan partial discharge yang dihasilkan semakin besar juga rugi daya
yang terjadi.
60
5.2 Saran
Untuk penelitian selanjutnya dapat dilakukan analisis kondisi sistem isolasi
ketika terjadi gangguan pada generator dengan mempertimbangkan pengaruh
pembebanan terhadap kondisi partial discharge agar terlihat pengaruhnya
gangguan tersebut terhadap sistem isolasi.
61
DAFTAR PUSTAKA
[1] Darwanto Djoko, et al., "Partial Discharge Analysis for Predictive Maintenance
of Generator of Geothermal Power Plant", IEEE International Conference on
Condition Monitoring and Diagnosis, September 23 - 27 2012.
[2] Tobing Bonggas L., "Dasar - Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi", Edisi
Kedua, Jakarta : Penerbit Erlangga, 2012.
[3] OMICRON, "What is Partial Discharge? Why do we measured PD?",
OMICRON Academy, 2020.
[4] Claude Kane, Alexander Golubev, "Use of Resistive Temperature Detectors as
Partial Discharge Sensors in Rotating Equipment", IEEE International
Symposium on Electrical Insulation, 2006.
[5] Pinit Jitjing, Chatchai Suppitaksakul, et al., "Partial Discharge Signals Detecting
and Preventive Maintenance Planning for 21 kV Generator", IEEE 15th
International Conference on Electrical Engineering / Electronics, Computer,
Telecommunications and Information Technology, 2018.
[6] Ahmadi, S, et al., "Partial Discharge Detection During Electrical Aging of
Generator Bar Using Acoustic Technique", IEEE International Symposium on
Electrical Insulation, 2012.
62
[7] A.J.M.Pemen, et al., "Analysis and Localization of Spurious Partial Discharge
Activity in Generator Units", IEEE 7th International Conference on Solid
Dielectrics, June 25-29,2001.
[8] P.G.S. Kumar, M. Tech. (Ph.D), et al., “Partial Discharge in Stator Winding
Insulation of Turbine Generators – A Case Study and Remedies”, IEEE
International Confrence on Power and Energy Systems, December 22-24, 2011.
[9] PT.PLN Pusdiklat,”Pengenalan Pembangkit”,MP2, hal 17-18,2015
[10] Zuhal, "Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya", Jakarta: PT.
Gramedia Pustaka Utama, 1995.
[11] Haq Nizamul, et al., "Analisis dan Pendeteksian Partial Discharge pada Isolasi
Generator Terhadap Performa Generator Berpendingin Hidrogen", Universitas
Indonesia, 2014.
[12] Davies, Neil, et al., "Testing Distribution Switchgear for Partial Discharge in the
Laboratory and Field", IEEE International Symposium on Electrical Insulation,
2008.
[13] Hwa Yi, Sang, et al., "A New Directional Coupler Type Partial Discharge Sensor
Installed on the Power Lead of Rotatinf Machine", JEET, 2016.
[14] OMICRON, "MCC 117 User Manual", OMICRON Energy Solutions GmbH,
2018.
63
[15] OMICRON, "OMS 841 User Manual", OMICRON Energy Solutions GmbH,
2017.
[16] IEEE 1434:2014, "IEEE Guide for the Measurement of Partial Discharge in AC
Electrical Machinery".