EKSPLORASI HASIL UJI TANGEN DELTA MENGGUNAKAN

FAKTOR KOREKSI TEMPERATUROleh :

1. EMMY MUFLIHATUN ASANA

emmy@pln-jawa-bali.co.id

2. KUSUMA WIJAYANTHY

yanthy@pln-jawa-bali.co.id

3. SUWONDO

@pln-jawa-bali.co.id

PT. PLN (PERSERO) P3B JAWA BALI REGION JAWA TENGAH & DIY

Abstrak

Dissipation Factor (Tan delta) adalah suatu pengukuran listrik yang berkaitan

dengan kehilangan dielektrik dalam isolasi. Pengujian tangen delta trafo sangat

efektif untuk memperkirakan tingkat kebasahan, kekeringan ataupun pemburukan

pada isolasi trafo. Pemburukan pada isolasi ini dapat disebabkan karena panas,

kelembaban, kerusakan mekanis, korosi kimiawi, korona ataupun tegangan lebih.

Pengujian tangen delta tergantung pada suhu. Untuk mendapatkan perbandingan

tangen delta dari sistem isolasi kertas dan minyak mineral yang dihasilkan dari

perbedaan suhu, perlu disusun faktor koreksi suhu dengan cakupan range dari

temperature pada tiap sistem isolasi yang umumnya diuji. Dimana suhu 20°C

digunakan sebagai suhu dasar untuk mengkoreksi tangen delta. Konversi suhu ini

akan ditinjau berdasarkan studi dari Doble dan alat uji Tettex.

I. PENDAHULUAN

Pada peralatan tegangan tinggi isolasi sangat diperlukan untuk memisahkan dua atau

lebih penghantar listrik yang bertegangan sehingga antara penghantar-penghantar

tersebut tidak terjadi lompatan listrik atau percikan. Isolasi dan pendingin pada trafo

menggunakan bahan isolasi cair karena memiliki kekuatan isolasi lebih tinggi.

Salah satu sifat listrik cairan isolasi adalah faktor dissipasi daya dimana faktor

dissipasi daya dari minyak dibawah tekanan bolak-balik dan tinggi akan menentukan

unjuk kerjanya karena dalam kondisi berbeban terdapat sejumlah rugi-rugi dielektrik.

1/13

Faktor dissipasi sebagai ukuran rugi-rugi daya merupakan parameter yang penting

bagi kabel dan kapasitor. Minyak transformator murni memiliki faktor dissipasi yang

bervariasi antara 10-4 pada 200C dan 10-3 pada 900C pada frekuensi 50 Hz.

Batasan Pengujian Tangen Delta

Interpretasi berdasarkan Doble (ANSI C 57.12.90):

Standar nilai tangen delta untuk trafo baru:

II. Faktor Koreksi Suhu

II.1 Referensi Doble Literature

Dalam menentukan faktor koreksi dipilih isolasi antara belitan (CHL) sebagai variable

yang diinginkan karena isolasi ini tidak dipengaruhi oleh kontaminasi dari permukaan

luar dari bushing. Tangen delta CH dan CL yang diperoleh dapat memberikan pengaruh

dari rugi-rugi dalam permukaan bushing, jadi faktor koreksi mungkin lebih sulit untuk

didapatkan dibanding dari pada CHL.

Jenis-jenis faktor koreksi suhu yang sekarang digunakan untuk jenis transformator oil-

filled adalah :

- Free Breathing and Older Conservator (FB)

- Sealed, Gas-Blanketed dan Modern Conservator ≤ 161 kV

- Sealed, Gas-Blanketed dan Modern Conservator > 161 kV

Jenis-jenis dari faktor koreksi suhu disingkatkan sebagai FB, <= 161 kV dan > 161

kV untuk memudahkan pembahasan.

2/13

Grafik berikut memperlihatkan hasil studi dari koreksi tangen delta, dijelaskan dengan

simbol-simbol berikut:

- Simbol berlian, mengindikasikan pengukuran tangen delta dari setiap data dalam

database, yang merupakan hubungan dari suhu minyak permukaan

- Garis tegas mengindikasikan polinomial tingkat 2 yang sangat dekat mewakili

data pengukuran tangen delta yang diperlihatkan dari simbol berlian

- Hasil tinjauan faktor koreksi diindikasikan dengan simbol segiempat. Faktor

koreksi adalah nilai yang dibutuhkan untuk memperbaiki kurva polinomial tangen

delta pada 200C. Faktor koreksi (CF) ditunjukkan dalam rumus sbb:

atau

- Simbol segitiga dan lingkaran mewakili faktor koreksi yang telah ada yang

digunakan untuk mengindikasikan kelas atau kelas-kelas dari trafo.

Gambar 2.1

3/13

Gambar 2.2

Gambar 2.3

Hasil studi faktor koreksi suhu terhadap nilai tangen delta pada suhu 200C, secara

keseluruhan, berdasarkan studi Doble, dapat dilihat pada tabel berikut:

4/13

? 161 kV > 161 kV °C °F- 1.56 1.57 0.95 - - 1.56 1.57 - 0 32.0- 1.52 1.50 0.96 - - 1.52 1.5 - 2 35.6- 1.48 1.44 0.98 - - 1.48 1.44 - 4 39.2- 1.45 1.37 0.98 - - 1.45 1.37 - 6 42.8- 1.43 1.31 0.99 - - 1.43 1.31 - 8 46.4- 1.38 1.25 0.99 - - 1.38 1.25 - 10 50.0- 1.31 1.19 1.00 - - 1.31 1.19 - 12 53.6- 1.24 1.14 1.01 - - 1.24 1.14 - 14 57.2- 1.16 1.09 1.01 - - 1.16 1.09 - 16 60.8- 1.08 1.05 1.00 - - 1.08 1.05 - 18 64.4

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 20 68.00.90 0.91 0.96 0.99 0.96 0.90 0.91 0.95 0.96 22 71.60.81 0.83 0.92 0.98 0.92 0.81 0.83 0.92 0.92 24 75.20.72 0.76 0.88 0.97 0.88 0.72 0.76 0.88 0.88 26 78.80.64 0.70 0.84 0.96 0.84 0.64 0.70 0.84 0.84 28 82.40.56 0.63 0.80 0.95 0.80 0.56 0.63 0.80 0.80 30 86.00.51 0.58 0.76 0.94 0.76 0.51 0.58 0.76 0.76 32 89.60.46 0.53 0.73 0.93 0.73 0.46 0.53 0.73 0.73 34 93.20.42 0.49 0.70 0.91 0.70 0.42 0.49 0.70 0.70 36 96.80.39 0.45 0.67 0.90 0.67 0.39 0.45 0.67 0.67 38 100.40.35 0.42 0.65 0.89 0.65 0.35 0.42 0.65 0.65 40 104.00.33 0.38 0.62 0.87 0.62 0.33 0.38 0.62 0.62 42 107.60.30 0.36 0.59 0.86 0.59 0.3 0.36 0.59 0.59 44 111.20.28 0.33 0.56 0.84 0.56 0.28 0.33 0.56 0.56 46 114.80.26 0.30 0.54 0.83 0.54 0.26 0.30 0.54 0.54 48 118.40.24 0.28 0.51 0.81 0.51 0.24 0.28 0.51 0.51 50 122.00.22 0.26 0.49 0.79 0.49 0.22 0.26 0.49 0.49 52 125.60.21 0.23 0.47 0.77 0.47 0.21 0,23 0.47 0.47 54 129.20.19 0.21 0.45 0.75 0.45 0.19 0.21 0.45 0.45 56 132.80.18 0.19 0.43 0.72 0.43 0.18 0.19 0.43 0.43 58 136.40.15 0.17 0.41 0.70 0.41 0.16 0.17 0.41 0.41 60 140.0

TABLE OF MULTIPLIERS FOR USE IN CONVERTING POWER FACTORSAT TEST TEMPERATURES TO POWER FACTORS AT 20°C

Oil-Filled Transformers

Sillicone

TEST TEMPERATURES

POWER TRANSFORMERS(Above 500 kVA)

Oil-Filled

Free Breathing and Older Conservator

Types

Askarel-Filled Transf.

Sealed, Gas-Blanketed and Modern Conservator Types

DISTRIBUTIONS TRANSFORMERS(500 kVA and Below)

Askarel SilliconePrior to 1950 Modern

Tabel 2.1

II.2 Referensi Tettex Instrument

Alat uji tangen delta, Tettex Instrument tipe 2818/5283, memberikan suatu konversi

nilai tangen delta hasil uji pada suhu tertentu terhadap nilai tangen delta pada suhu

200C. Hal ini berdasarkan standard ANSI/IEEE C 57.12.90 – 1980 (Tabel 2.2).

5/13

Test Object Temperature Correction Factor

T (°C) K10 0.8015 0.9020 1.0025 1.1230 1.2535 1.4040 1.5545 1.7550 1.9555 2.1860 2.4265 2.7070 3.00

Tabel 2.2

Rumus konversi:

atau

Dimana:

PF20 : power factor pada 200C

PFmT : power factor diukur pada suhu T

tanδ20 : tan δ pada 200C

tanδmT : tan δ diukur pada suhu T

T : suhu pengujian

K : faktor koreksi

Akurasi pengukuran Tettex 2818 dihitung berdasarkan rumus di bawah ini untuk

kondisi arus uji rendah (dibawah 31μA) dan terdapat inteferensi magnetik dari luar.

Dimana:

6/13

B : Eksternal magnetic interference field (Tesla)

U : Test voltage (V)

ω : 2 x π x f (f = test frequency in Hz)

CN : Standard capacitor (Farads)

KB : Magnetic field constant = 0.1

KI : Correction factor = 2.9

IR : Current noise = 1.10-9 A

II.3 Faktor Koreksi pada Bushing

Pada bushing yang terdapat fasilitas “capasitive test tap” digunakan untuk pengujian

tangen delta. Metode yang digunakan adalah UST (Ungrounded Specimen Test).

Sehingga dalam hal ini, pengaruh trafo terhadap hasil pengujian tangen delta adalah

kecil/minim.

Berikut adalah tabel nilai faktor koreksi untuk tan delta pada bushing.

Tabel 1

Faktor Koreksi temperature pada bushing.

7/13

Nilai pengukuran tan δ akan mengkoreksi temperatur / suhu berdasarkan pada faktor

koreksi yang diberikan pada tabel diatas. GOx digunakan untuk semua bushing

kondesor kertas yang diresapi minyak (oil-impregnated paper condenser bushings =

OIP) dan GSx digunakan untuk semua bushing kondensor kertas yang diresapi damar

(resin-impregnated paper condenser bushings = RIP), untuk semua bushings akan

diasumsikan jika bushing memiliki temperatur / suhu yang sama dengan minyak

permukaan dari transformator.

Pengujian seharusnya dilakukan pada temperature / suhu setinggi mungkin. Koreksi

akan dibuat mulai dari suhu 20°C. Faktor koreksi disipasi (tan δ) akan dibandingkan

dengan nilai pada “rating plate” atau dalam laporan pengujian.

Gambar 1 : Tan δ adalah sebuah fungsi dari tingkat kelembaban dan temperatur dalam OIP

bushing

Faktor Dissipasi pada OIP bushing

Faktor disipasi adalah sebuah bagian kritis dalam inti bushing kondenser yang terisi

minyak. Sebagian besar ditentukan oleh tingkat kelembaban dalam kertas dan jumlah

kontaminasi dalam sistem isolasi. Bersamaan dengan hal tersebut, faktor daya sangat

bergantung pada temperatur. Karakteristik utama diperlihatkan pada Gambar 1 diatas,

untuk temperatur yang berbeda dan tingkat kelembaban yang berbeda.

8/13

Hal ini dapat dilihat dengan jelas bahwa pengukuran pada kenaikan temperatur lebih

sensitif. Pada 20°C tingkat kelembaban antara 0,1% - 1% memperlihatkan bahwa

pada faktor disipasi yang sama. Pada tingakt temperatur (90°C) terjadi perbedaan oleh

sebuah faktor sebanyak 5 atau lebih.

Yang dapat diambil dari hal diatas adalah bahwa faktor terpenting adalah faktor

disipasi pada tingkat temperatur dan bukan faktor disipasi pada 20°C. Untuk bushing,

faktor disipasi terpenting :

- sebuah faktor disipasi adalah tetap (konstan) dengan temperatur selama seluruh

bushing dalam keadaan hidup / bekerja.

- sebuah faktor disipasi adalah menuju tetap (konstan) selama seluruh bushing

dalam keadaan hidup / bekerja.

Standar bushing ANSI dan IEC keduanya membutuhkan pengukuran dari faktor

disipasi pada temperatur ruangan adalah sebuah pengujian rutin dalam bushing baru.

Hal ini dilakukan untuk semua bushing. Selama pengujian rutin yang dipersyaratkan

untuk tidak hanya tingkat dari faktor disipasi tetapi juga perubahan dengan tegangan

selama hal ini akan menjadi pertanda penting dari kontaminasi dari bushing.

Disamping itu, kami mengambil bushing dari produksi umum setiap bulan kedua dan

menempatkannya dalam oven / pemanas 90°C. Setalah 24 jam faktor disipasi diukr.

Instruksi internal mensyaratkan jika nilai yang harus ditemui sama dengan persyaratan

pada 20°C.

Faktor Disipasi RIP bushing

Ketika pengukuran tan δ dalam RIP bushing sebelum bushing dimasukkan dalam

perbaikan, deviasi dan nilai tan δ dibandingkan dengan nilai dalam marking plate

yang ditunjukkan. Alasan untuk hal ini sangat dimungkinkan penetrasi pelembab

dalam permukaan bagian dari RIP. Sebagai contoh, hal ini dapat terjadi jika bushing

disimpan tanpa kantong proteksi yang tersegel, yang mengizinkan udara dengan

tingkat kelembaban yang tinggi untuk penetrasi lapisan luar permukaan dari bushing.

Normalnya, nilai dari tan δ akan menurun menuju penyesuaian dari nilai yang telah

ditetapkan jika bushing disimpan untuk di service, nilai akan turun selama beberapa

jam.

III. Hasil Uji Tangen Delta menggunakan Faktor Koreksi

9/13

Hasil uji tangen delta pada suhu T, oleh alat uji dikonversi langsung pada suhu 200C,

dibandingkan dengan konversi melalui perhitungan rumus dari alat uji tersebut dan

juga dibandingkan dengan konversi melalui rumus yang ditetapkan oleh Doble.

Hasilnya sebagaimana terlihat pada tabel di bawah ini.

1. GI Purwodadi bay Trafo 3, 30 MVA

2. GI Jekulo bay Trafo 2, 30 MVA

10/13

UJI DOBLE UJI DOBLE UJI DOBLE50°C 20°C RUMUS 20°C 49°C 20°C RUMUS 20°C 49°C 20°C RUMUS 20°C

Primer UST A 1.84 1.13 0.94 0.94 0.16 0.10 0.08 0.08 0.15 0.09 0.08 0.08Tap 1 UST B 0.12 0.07 0.06 0.06 0.18 0.11 0.09 0.09 0.05 0.03 0.03 0.03

UST A+B 1.49 0.91 0.76 0.76 0.17 0.11 0.09 0.09 0.15 0.10 0.08 0.08GST A+B 0.91 0.56 0.47 0.46 0.16 0.10 0.08 0.08 0.20 0.12 0.10 0.10GSTg A 0.06 0.02 0.03 0.03 0.13 0.08 0.07 0.07 0.23 0.15 0.12 0.12GSTg B 0.29 0.18 0.15 0.15 0.15 0.10 0.08 0.08 0.19 0.12 0.10 0.10GSTg A+B 0.04 0.03 0.02 0.02 0.13 0.08 0.07 0.07 0.21 0.13 0.11 0.11

Sekunder UST A 0.43 0.26 0.22 0.22 0.48 0.30 0.25 0.24 0.18 0.11 0.09 0.09Tap 1 UST B 0.15 0.09 0.08 0.08 0.18 0.11 0.09 0.09 0.26 0.16 0.13 0.13

UST A+B 0.20 0.12 0.10 0.10 0.27 0.17 0.14 0.14 0.20 0.13 0.10 0.10GST A+B 0.24 0.14 0.12 0.12 0.23 0.14 0.12 0.12 0.18 0.11 0.09 0.09GSTg A 0.16 0.10 0.08 0.08 0.13 0.08 0.07 0.07 0.17 0.10 0.09 0.09GSTg B 0.27 0.17 0.14 0.14 0.28 0.18 0.14 0.14 0.15 0.09 0.08 0.08GSTg A+B 0.13 0.08 0.07 0.07 -0.07 -0.05 -0.04 -0.04 0.45 0.28 0.23 0.23

Tertier UST A 0.18 0.11 0.09 0.09 0.20 0.13 0.10 0.10 0.18 0.11 0.09 0.09Tap 1 UST B 13.70 8.40 7.03 6.99 33.10 20.57 16.97 16.88 8.89 5.52 4.56 4.53

UST A+B 0.26 0.15 0.13 0.13 0.39 0.24 0.20 0.20 0.24 0.15 0.12 0.12GST A+B 0.24 0.14 0.12 0.12 0.34 0.21 0.17 0.17 0.27 0.17 0.14 0.14GSTg A 0.29 0.18 0.15 0.15 0.40 0.25 0.21 0.20 0.32 0.20 0.16 0.16GSTg B 0.20 0.12 0.10 0.10 0.25 0.15 0.13 0.13 0.23 0.14 0.12 0.12GSTg A+B 0.23 0.14 0.12 0.12 0.25 0.15 0.13 0.13 0.27 0.17 0.14 0.14

Tanδ (%) MODE UJI28-Sep-05 05-Apr-06 4-Apr-07

TETTEX TETTEX TETTEX

Tabel 3.1 GI Purwodadi bay Trafo 3, 30 MVA

11/13

UJI DOBLE UJI DOBLE UJI DOBLE50°C 20°C RUMUS 20°C 47°C 20°C RUMUS 20°C 50°C 20°C RUMUS 20°C

Primer UST A 2.90 1.60 1.49 1.48 0.25 0.16 0.13 0.13 0.26 0.16 0.13 0.13Tap 1 UST B 0.10 0.06 0.05 0.05 0.08 0.05 0.04 0.04 0.08 0.05 0.04 0.04

UST A+B 0.32 0.20 0.16 0.16 0.25 0.16 0.13 0.13 0.25 0.15 0.13 0.13GST A+B 0.31 0.19 0.16 0.16 0.25 0.16 0.13 0.13 0.23 0.14 0.12 0.12GSTg A 0.30 0.19 0.15 0.15 0.26 0.16 0.13 0.13 0.18 0.11 0.09 0.09GSTg B 0.32 0.20 0.16 0.16 0.25 0.16 0.13 0.13 0.23 0.14 0.12 0.12GSTg A+B 0.31 0.19 0.16 0.16 0.25 0.16 0.13 0.13 0.18 0.12 0.09 0.09

Sekunder UST A 0.27 0.17 0.14 0.14 0.24 0.16 0.12 0.12 0.28 0.17 0.14 0.14Tap 1 UST B 0.28 0.17 0.14 0.14 0.26 0.16 0.13 0.13 0.28 0.17 0.14 0.14

UST A+B 0.30 0.18 0.15 0.15 0.27 0.17 0.14 0.14 0.30 0.19 0.15 0.15GST A+B 0.31 0.19 0.16 0.16 0.29 0.19 0.15 0.15 0.32 0.20 0.16 0.16GSTg A 0.30 0.18 0.15 0.15 0.31 0.20 0.16 0.16 0.30 0.18 0.15 0.15GSTg B 0.30 0.18 0.15 0.15 0.31 0.20 0.16 0.16 0.32 0.20 0.16 0.16GSTg A+B 0.39 0.24 0.20 0.20 0.58 0.37 0.30 0.30 0.52 0.32 0.27 0.27

Tertier UST A 0.32 0.20 0.16 0.16 0.26 0.16 0.13 0.13 0.26 0.16 0.13 0.13Tap 1 UST B 0.66 0.41 0.34 0.34 -0.66 -0.42 -0.34 -0.34 0.08 0.05 0.04 0.04

UST A+B 0.35 0.21 0.18 0.18 0.24 0.16 0.12 0.12 0.25 0.15 0.13 0.13GST A+B 0.32 0.19 0.16 0.16 0.33 0.21 0.17 0.17 0.23 0.14 0.12 0.12GSTg A 0.31 0.19 0.16 0.16 0.34 0.22 0.17 0.17 0.18 0.11 0.09 0.09GSTg B 0.38 0.23 0.19 0.19 0.33 0.21 0.17 0.17 0.23 0.14 0.12 0.12GSTg A+B 0.31 0.19 0.16 0.16 0.36 0.23 0.18 0.18 0.18 0.12 0.09 0.09

9-Mar-07TETTEX TETTEX TETTEXTanδ (%) MODE UJI

27-Sep-05 06-Sep-06

Tabel 3.2 GI Jekulo bay Trafo 2, 30 MVA

12/13

Dari data – data hasil pengujian diatas tampak bahwa nilai konversi tan delta pada

suhu 20°C untuk alat uji tettex memliki deviasinya ±18% terhadap standar Doble.

IV. KESIMPULAN

1. Pengujian faktor daya isolasi sangat efektif untuk memperkirakan tingkat

kebasahan, kekeringan ataupun pemburukan pada isolasi trafo.

2. Nilai faktor daya dikoreksi terhadap suhu untuk memperoleh analisa yang

akurat

V. SARAN

1. Masih perlu adanya kajian mengenai faktor koreksi suhu untuk merk dan tipe

alat uji tan δ yang lain.

VI. DAFTAR PUSTAKA

1. Basic Power Factor Theory and Apparatus Testing, Doble Engineering Company,

2003

2. Rickley, A.L, Clark, R.E, Power Factor versus Temperature Characteristics of

Modern power-Transformer Insulation, Doble Engineering Company

3. Gilbert, Norbert E, Power Factor versus Temperature Relationships for Oil-Filled

Power Transformers, Doble Engineering Company

4. Bushing Diagnostic and Conditioning, ABB

13/13