## ANALISIS DETEKSI KEADAAN MINYAK TRANSFORMATOR DENGAN METODE GAS TERLARUT
MENGGUNAKAN PERALATAN DISSOLVE GAS ANALISYS ( DGA)
Surya Darma 1 , Mutiar 2
e-mail : suryadarma.stmt@gmail.com e-mail : mutiar.tiar@gmail.com
Dosen Tetap Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang 1
Dosen Tetap Prodi Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya 2

## ABSTRAK
Kegagalan thermal  p a d a   t r a n s f o r m a t o r   umumnya  menghasilkan  gas-gas  berbahaya yang  biasa  dikenal  sebagai fault gas .  Transformator  daya  biasanya  menggunakan  minyak isolator  yang  fungsinya  selain  sebagai  pendingin  juga untuk  melarutkan  gas-gas  berbahaya tersebut  agar  tidak  beredar  bebas. Mengindentifikasi  jenis  dan  jumlah  konsentrasi  gas  yang terlarut  pada  minyak dapat  memberikan  informasi  akan  adanya  indikasi  kegagalan  yang  terjadi pada  transformator.  Metode  untuk  mengidentifikasi  dan  menganalisis  gas-gas  terlarut  pada minyak  disebut  sebagai  DGA  ( Dissolved Gas Analysis ).P e n e l i t i a n   ini  akan  membahas bagaimana  uji  DGA  dapat  mengidentifikasi  indikasi  kegagalan  yang  terjadi  pada  transformator. Sejumlah  sampel  minyak  diambil  dari minyak  isolator  pada  sebuah  transformator  daya  lalu  sampel tersebut  dimasukkan ke  dalam  peralatan  uji  DGA Transport X Kelman.  Hasilnya  adalah  sejumlah data  yang  menunjukkan  tingkat  konsentrasi fault gas .  Setelah  memperoleh  sejumlah  data, selanjutnya  dilakukan  berbagai  metode  analisis  untuk  mengetahui  indikasi  kegagalan  yang ada  pada  transformator  daya  yang  diujikan.Berdasarkan  data  yang  diperoleh  pada  pengujian  dan analisa gas terlarut disimpulkan transformator masih dalam keadaan  baik untuk di operasikan karena tidak  ada  kandungan  gas  yang  terlalu  signifikan  karna  parameter  nilai  konsentrasi  gas  masih  berada dalam nilai normal.
Kata Kunci : Transformator, Analisis Dga

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1 Latar Belakang
Transformator  adalah  peralatan  listrik  yang  berfungsi  menyalurkan  energi  listrik  dari  suatu level  tegangan  atau  suatu  level  arus  menjadi  level  tegangan  tertentu  atau  level  arus  tertentu  pada frekuensi kerja yang sama. Transformator m e m e r l u k a n p e r a w a t a n d a n p e m e l i h a r a a n y a n g   b a i k   k a r e n a   merupakan  salah  satu  bagian  penting  dalam  suatu sistem  tenaga  listrik.  Transformator  yang  sudah  dirawat  pun  tidaklah  lepas  dari  fenomena kegagalan  ( failure ),  baik  kegagalan  thermal  maupun  kegagalan  elektris  yang akan menyebabkan  kerusakan  ( breakdown ) jika  kegagalan  ini berlangsung  terus-menerus. Salah  satu penyebab  utama  munculnya  kegagalan  pada  transformator  adalah  adanya  panas  berlebih  yang biasanya  ditimbulkan  oleh  berbagai  faktor  seperti  pembebanan  berlebih,  rugi  histerisis,  arus eddy ,  proses  oksidasi  yang  menghasilkan  karat,  air,  dan  lain-lain.  Oleh  karena  itu, transformator  memerlukan  sistem  pendingin  untuk  mengontrol  panas  yang  timbul.  Panas  yang berlebih  akan  memacu  reaksi  berantai  yang  akan  mempercepat penurunan  usia  dan  kualitas kerja  sistem  isolasi  baik  pada  minyak  isolator maupun  isolator  kertas,  menurunnya  efektifitas kerja  sistem  pendingin,  sehingga nantinya akan membuat transformator mengalami kerusakan.
Transformator  memerlukan  berbagai  macam  pengujian  isolator,  baik  pengujian  isolator padat  maupun  pengujian  isolator  minyak.  Pengujian  fisik  dilakukan  dengan  menguji  bahan isolasi  padat  dan  belitan  pada  trafo,  sedangkan pengujian  minyak  umumnya  dilakukan  dengan menguji  karakteristik  minyak isolator.  Salah satu cara  untuk melakukan pengujian minyak, yaitu dengan  metode  pengujian  dan  analisa  jumlah  gas  yang  terlarut  pada  minyak  transformator  atau yang  dikenal  dengan  metode DGA ( Dissolved Gas Analysis ).

## 1.2 Perumusan Masalah
Kegagalan  thermal  pada  transformator  berpendingin  minyak  biasanya  menghasilkan gas-gas  yang  mudah  terbakar  seperti  hidrogen,  metana,  etana,  etilen,  asetilen,  dan  karbon monoksida  yang  dikenal  dengan  istilah  kegagalan  gas (fault  gas) .  Metode  pengujian  DGA  akan mengidentifikasi  jenis  dan  jumlah  dari  kegagalan  gas.  Hasil  dari  uji  DGA  adalah  data konsentrasi  berbagai  jenis  kegagalan  gas  yang  nantinya  akan  dianalisa  dan  diolah  untuk memperoleh  informasi  akan  adanya  indikasi  kegagalan-kegagalan  thermal  dan  elektris  pada transformator daya.

## 1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  menjelaskan  dan  menjabarkan  mengenai  metode pengujian  análisis  gas  terlarut  menggunakan  peralatan  DGA  serta  analisa  berbagai  indikasi kegagalan yang muncul pada transformator daya berdasarkan hasil uji DGA.

## 1.4 Batasan Masalah
Penelitian  ini  dibatasi  hanya  membahas  pengujian  minyak  transformator  daya  yang digunakan  untuk  mengkonversi  daya  dari  generator  ke switchyard dengan  menggunakan  peralatan DGA “Transport  X  KELMAN”. Hasil  pengujian  ini  akan  dianalisa  tetapi  hanya  terbatas  pada minyak  mineral  saja, sedangkan analisa pada minyak sintetis tidak dibahas pada penelitian ini.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## Diagram Alir Penelitian
Peneitian ini dilakukan dengan menggunakan metodologi seperti diagram alir seperti flowchart berikut:
MULAI KESIMPULAN & SARAN PENGUMPULAN DATA PENGUJIAN DATA DGA ANALISA DATA DOKUMENTASI & PENULISAN LAPORAN SELESAI PENGUJIAN DGA PENGAMBILAN SAMPEL OLI OBSERVASI PENGUMPULAN MATERI
Penelitian  ini  melakukan  pengumpulan  data  dan  observasi  di  lapangan  berupa  referensi- referensi yang ada baik berupa buku maupun karya-karya ilmiah yang berhubungan dengan penelitian ini.  Setelah  data  dan  observasi,  dilanjutkan  dengan  DGA.  Pengujian  DGA  dilakukan  di  area Conocophillips  Grissik  Sumatera  onshore.  Objek  yang  diuji  dan  dianalisis  merupakan  sebuah  unit transformator daya PTR02-01 yang meliputi pengambilan sampel oli dan pengujian DGA.

## 3. DATA DAN HASIL PENGUJIAN

## a. Objek dan Area Studi
Objek  yang  diuji  dan  dianalisis  merupakan  sebuah  unit  transformator  daya PTR02-01 yang ada  di  area  Conocophillips  Grissik  Sumatera  onshore.  Transformator  ini  merupakan  jenis transformator dengan  pendingin  minyak  dengan  tipe  sistem pendingin  O.N.A.N.  Spesifikasi  dari transformator yang diujikan adalah sebagai berikut:
Name Plate Phase : 3                                       Order Number : 284/97 Frequency : 60 Hz                                 Serial Number : 9732462 KVA : 300                           Year of Manufacture : 1997 Voltage  :   HV : 480 V                                      Standard : IEC -  76 LV : 400 V                              Type of Cooling : ONAN Ampere  :   HV : 360.84 A                             Vector Group : Dyn - 11 LV : 433.01 A                     Temp Rise Oil (°C) : 55 Impedance % : 4                               Temp Winding (°C) : 65 Insulation Class  : A                              Mineral Oil (DialaB) : 595 liter BIL (KV)HV : L1 AC3 / L1 AC3        Transformer weight : 2450 kg Manufacture : PT. TRAFOINDO PRIMA PERKASA
(Conocophillips Indonesia, 2014)
Gambar 3.1 Tranformator PTR02-01 (Conocophillips Indonesia, 2014)
Transformator  ini  menggunakan  minyak  isolator  jenis  Diala  B.  Minyak  ini  mempunyai karakteristik  yang  sangat  baik  untuk  digunakan  sebagai  minyak  isolasi  transformator.  Keunggulan utamanya  adalah  viskositasnya  yang  rendah  pada  temperatur  tinggi,  kelarutannya  yang  rendah terhadap  air,  serta tingkat stabilitas oksidasi yang tinggi. Uji  DGA  dilakukan  dengan  menggunakan peralatan  ukur  DGA portabel , yaitu  Transport  X  Kelman.  Alat  ini  dapat  mendeteksi  tujuh  jenis fault  gas ,  yaitu  hidrogen,  metana,  etana,  etilen,  asetilen,  karbon  monoksida,  karbon  dioksida, dan menggunakan  metode PAS untuk esktraksi gas terlarut. Keakuratan alat ini adalah sebesar ±5% atau  ±2 ppm. Alat ini juga  mendukung proses analisis data  lebih  lanjut  karena  dilengkapi  dengan metode-metode  analisa  data  DGA  berdasarkan  data  TDCG,  Gas-gas  Kunci  ( Key Gas) dan  Rasio Roger.

## b. Data Hasil Pengujian DGA
Pengujian DGA ini dilakukan pada tanggal 1 Mei 2014 yang dilaksanakan oleh teknisi listrik. Dari hasil pengujian ini didapatkan hasil seperti terlihat pada gambar dan tabel di bawah .
Tabel. 3.1. Data Hasil Uji DGA
Gambar. 3.2 Tampilan Data Hasil Uji DGA pada Alat Uji KELMAN (Transport X KELMAN, 2014)

## c. Analisa Trafo dari hasil uji DGA  Data Berdasarkan Data TDCG
Dari  data  hasil  pengujian  dan  analisa  gas  terlarut  /  DGA  (Dissolved  gas  Analysis)  dan didasarkan pada standard IEEE. C57. 104. 1991 :
Tabel. 3.2 Nilai TDCG  ( Total Dissolve Gas Combustible )
Pada kondisi I ,  transformator  beroperasi  normal.  Namun,  tetap  perlu  dilakukan  pemantauan kondisi gas-gas tersebut.
Pada kondisi II ,  tingkat  TDCG  mulai  tinggi.  Ada  kemungkinan  timbul  gejala-gejala  kegagalan yang  harus  mulai  diwaspadai.  Perlu  dilakukan  pengambilan sampel minyak yang lebih rutin dan sering.
Pada kondisi III ,  TDCG  pada  tingkat  ini  menunjukkan  adanya  dekomposisi  dari  isolasi  kertas dan  /  atau  minyak  transformator.  Sebuah  atau  berbagai  kegagalan  mungkin  sudah  terjadi.  Pada kondisi ini transformator sudah harus diwaspadai dan perlu perawatan lebih lanjut.
Pada kondisi IV ,  TDCG  pada  tingkat  ini  menunjukkan  adanya  dekomposisi  / kerusakan pada isolator  kertas dan  /  atau  minyak  trafo  sudah  meluas.  Standar  IEEE  ini  juga  menetapkan  tindakan operasional  yang  disarankan  berdasarkan  jumlah  TDCG-nya  dalam  satuan  ppm  dan  rata-rata pertambahan TDCG dalam satuan ppm per hari ( ppm / day )
Dari  hasil  pengujian  didapatkan  bahwa  nilai  total  gas  terlarut  (TDGC)  pada  minyak transformator sebesar 286 ppm (part/Million) yang  berarti konsentrasi TDCG termasuk dalam kondisi I  yaitu  masih  dalam  ambang  batas  normal  (<720  ppm).  Hal  ini  menunjukan  bahwa  kondisi transformator  masih  sehat  dan  tetap  bisa  dioperasikan  secara  normal  tetapi  tetap  perlu  dilakukan pemantauan terhadap gas-gas tersebut.
Jika    nilai  dari  pengukuran  sudah  menunjukkan  nilai  TDCG    700  –  1900  maka  sudah diklasifikasikan untuk waspada dan berhat-hati karena konsentrasi gas yang terkandung semakin besar. Ini  berarti  telah  terjadi    gejala-gejala  kegagalan  yang  harus  mulai  diwaspadai.  Gejala-gejala tersebut  bisa  dikurangi  dengan  melakukan  tindakan  perawatan  pada  trafo  tersebut  seperti  melakukan pembersihan  pada  trafo,  sirkulasi  pendingin  dan  area  sekelilingnya,  pengecekan  kelembaban  trafo, pengecekan terhadap beban trafo.
Jika nilai TDCG sudah mencapai nilai sebesar 1900 ppm maka itu kondisi trafo tergolong berbahaya karena  telah  terjadi  kerusakan  pada  isolasi  trafo  dan  bagian-bagian  trafo  lainnya  seperti  selulosa, belitan trafo sehingga trafo harus segera diperbaiki, hal ini bisa dilihat pada tabel berikut :
Tabel. 3.3 Nilai Batasan TDCG (Standar IEEE C57.104-1991)

## Analisa Data Berdasarkan Metode Gas Kunci
Gambar.3.3  Nilai persentase gas berdasarkan Metoda Gas Kunci (Transport X KELMAN, 2014)
Metode  gas-gas  kunci  ( key  gas) berdasarkan (  IEEE  std.C57  –  104.1991) didefinisikan sebagai  gas  –  gas  yang  terbentuk  pada  transformator  pendingin  minyak  yang  secara  kualitatif  dapat digunakan untuk menentukan jenis kegagalan yang terjadi, berdasarkan jenis gas yang khas atau lebih dominan  terbentuk  pada  berbagai  temperatur.  Dari  hasil  pengujian  DGA  minyak  transformator, didapatkan data sebagai berikut :
1. Persentase Gas CO
: 58%
2. Persentase gas  H2 : 21% 3. Persentase CH4 : 3% 4. Persentase C2H6 : 6%
5. Persentase gas C2H4 : 11% 6. Persentase Gas C2H2 : 0%
Berdasarkan metode gas-gas kunci, maka nilai persentase tersebut didapatkan dari perhitungan berikut ini :
Komposisi :
Dari data hasil pengujian untuk konsentrasi gas terlarut pada minyak transformator, maka nilai persentase  gas  yang  lebih  dominan  adalah  gas  karbonmonoksida  (CO)  sehingga  kemungkinan  yang terjadi adalah panas berlebih pada lapisan selulosa di bagian dalam transformator seperti terlihat pada tabel :
Tabel. 3.4. Indikasi kegagalan yang terjadi berdasarkan nilai gas yang lebih dominan

## d. Analisa Data Berdasarkan Rasio Roger

## Gambar 3.4 nilai hasil DGA berdasarkan rasio roger
Berdasarkan metode roger ratio maka dari hasil uji DGA terhadap minyak transformator hasil dari  pengujian  menunjukan  diagnosis  yang  normal  pada  kondisi  minyak  transformator  yang  di  uji tetapi sudah terlihat rasio CO2/CO yang mulai tinggi yang bisa terjadi karena panas yang mulai tinggi pada kertas selulosa. ( Elijah F., KCP&L Brings  DGA Testing In-house . Kansas City Power & Light, 2005. Diakses 27 january 2013.)

## 4. PENUTUP
Transformator  daya  merupakan  peralatan  statis  untuk  memindahkan  energi  listrik  dari  satu rangkaian  listrik  ke  rangkaian  lainnya  dengan  mengubah  tegangan  tanpa  merubah  frekuensi.    Salah satu  cara  pengujian  transformator  daya  yaitu  pengujian  minyak  transformator  dengan  metoda  analisa gas terlarut (DGA). Dari hasil pengujian DGA ini diperoleh kesimpulan bahwa:
1. Nilai  TDGC  sebesar  286  (<700)  yang  berarti  hasil  bahwa  transformator  masih  dalam  keadaan baik untuk dioperasikan karena nilai konsentrasi gas masih berada dalam nilai normal.
2. Dari  data  berdasarkan  metoda  gas  kunci  dan  rasio  roger  diperoleh    nilai  persentase  gas karbonmonoksida  (CO)  yang  mulai  tinggi  sehingga  kemungkinan  yang  terjadi  adalah  panas berlebih pada lapisan selulosa di bagian dalam transformator.
3.  Kandungan  gas-gas  yang  terkandung  dalam  minyak  trafo  merupakan  indikasi  gangguan trafo seperti gas hidrogen (H2) yang akan menyebabkan partial discharge pada trafo, gas Metana (CH4) dan Hidrogen yang merupakan indikasi adanya percikan bunga api listrik (arcing),  gas  Karbonmonoksida  (CO)  yang  merupakan  indikasi  adanya  panas  berlebih pada  bagian  lapisan  selulosa  kertas  trafo  dan  gas  etilene  (C2H2)  merupakan  indikasi adanya panas berlebih pada minyak trafo.
4.  Jika  nilai  kandungan  gas-gas  tersebut  melewati  ambang  batas  akan  menyebabkan  kerusakan isolasi    pada minyak trafo, kerusakan isolasi pada kertas selulosa trafo dan kerusakan pada lilitan trafo  yang  pada  akhirnya  trafo  tersebut  akan  mengalami  kerusakan  yang  parah  berupa  hubung singkat atau ledakan.

## DAFTAR PUSTAKA
Petruzella, Frank D, Elektronik Industri, Pnerbit Andi Yogyakarta, 2001 Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, Penerbit ITB, Bandung, 1980 General Electric , Teory Revolution Gas, Transport X Kelman, 2010
General Electric , Perawatan dan Pemantauan Kondisi Transformator, Transport X Kelman, 2010 Forney,  Elijah  F ., KCP&L  Brings    DGA  Testing  In-house . Kansas  City  Power  &  Light,  2005. Diakses 27 january 2013. IEEE.Std C57.104-1991 , Suggested Operating Procedures Utilizing the Detection and Analysis of Combustible Gases, 1991 IEEE Std C57.12.00–2000 , Standard for Transformer, 2000 Tadjudin, Partial  Dicharge  dan  Kegagalan  Bahan Isolasi, Elektro  Indonesia  Edisi  ke  Tiga  Belas, Juni,1998 Gibeault, Jean Pierre, On-line monitoring of key fault gases in transformer oil , Syprotec Inc, 1997 IEC-156 , Insulating Liquid Determinan of Breakdown Voltage at Power Frequency Tes Method, 1995