24 January 2022 834
Reasuransi Umum

Kegagalan Pada Transformer

Transformer merupakan komponen yang paling esensial dalam sistem transmisi dan distribusi listrik. Peran transformer adalah untuk meningkatkan atau menurunkan nilai tegangan agar rugi-rugi listrik saat proses transmisi dan distribusi listrik dapat diminimalisir. Namun, seperti halnya perangkat elektrik lainnya, transformer juga cukup rentan terhadap kegagalan. Kesalahan kecil pada transformer dapat berimbas pada terjadinya pemadam listrik pada suatu area yang luas.
 
Sebuah standar, MIL-STD-1629A, mengklasifikasikan kegagalan pada transformer berdasarkan beberapa kategori. Kategori yang pertama adalah berdasarkan severitas. Pada kategori ini, suatu kegagalan dikelompokan berdasarkan seberapa parah dampak dari kegagalan pada transformer. Semakin tinggi nilai severitas, maka semakin parah kerusakan yang terjadi pada transformer. Kategori yang kedua adalah kegagalan yang dikelompokan bersasarkan kemungkinan terjadinya suatu kegagalan. Semakin tinggi nilainya, maka semakin tinggi pula probabilitas terjadinya kegagalan tersebut. Kategori yang terakhir adalah berdasarkan klasifikasi deteksi dan indentifikasi yang dilakukan. Berdasarkan ketiga kategori tersebut, sebuah parameter yang disebut dengan Priority Number (PN) dapat dihitung dengan cara:
 
PN ini digunakan untuk mengetahui kemungkinan terjadinya suatu kegagalan, sehingga suatu tindakan pencegahan dapat dilakukan. Tabel severitas, probabilitas kejadian dan deteksi ditunjukan pada ketiga tabel di bawah ini.

 Screenshot-2022-01-24-113744
Tabel 1. Severitas Kegagalan Transformer
 

Screenshot-2022-01-24-113605

Tabel 2. Probabilitas Kejadian Kegagalan Transformer
 
 Screenshot-2022-01-24-113936
Tabel 3. Deteksi dan Indentifikasi Kegagalan Transformer
 
 Kegagalan-kegagalan pada transformer umumnya terjadi karena 7 hal berikut, yaitu:
  • Kegagalan pada Winding
Winding pada transformer biasanya berjumlah dua unit, yaitu satu di sisi primer dan satu di sisi sekunder. Pada winding ini, terdapat aliran listrik dengan tegangan yang besar dan induksi elektromagnetik. Dalam proses induksi elektromagnetik, winding mengalami paparan yang besar dari dielectric stress, thermal stress dan mechanical stress. Dielectric stress terjadi saat tegangan dan arus yang mengalir pada winding lebih tinggi dari nilai rated-nya. Akibatnya, flashover dan hubungan arus pendek dapat terjadi dan menimbulkan kebakaran. Lilitan pada winding biasanya terbuat dari tembaga. Akibat dari kurang baiknya maintenance yang dilakukan, resistansi panas dari tembaga akan menurun, sehingga rugi-rugi panas terjadi pada winding dan menimbulkan hotspot pada winding. Kegagalan mekanis yang terjadi akibat mechanical stress adalah melonggarnya lilitan winding atau perubahan posisi geometris dari lilitan winding. Hal ini dapat disebabkan kurang baiknya maintenance, korosi maupun getaran. Kegagalan pada winding memiliki nilai PN antara 6 hingga 30.
 
  • Kegagalan pada Bushing
Bushing merupakan sebuah isolator bagi konduktor tegangan tinggi dan menghubungkannya dengan konduktor earth. Kegagalan pada bushing biasanya disebabkan karena pelonggaran pada konduktor akibat vibrasi, kerusakan pada sealing dari bushing akibat penetrasi air, dll. Kegagalan pada bushing memiliki nilai PN antara 24 hingga 48.
 
  • Kegagalan pada Tap Changer
Tap changer merupakan bagian dari transformer yang berfungsi untuk mengatur level tegangan keluaran dari trafo. Tap changer merupakan salah satu komponen yang paling rumit namun paling kritis karena kesalahan kecil pada tap changer dapat menyebabkan tegangan keluaran yang tidak diharapkan. Kegagalan pada tap changer biasanya disebabkan karena kurang baiknya maintenance yang dilakukan sehingga poros yang menyambungkan tap dengan motor driver tidak sinkron. Selain itu, penggunaan tap changer dengan frekuensi yang tinggi dapat menyebabkan pegas di dalam tap changer patah. Nilai PN dari kegagalan tap changer adalah sekitar 28 hingga 52.
 
  • Kegagalan pada Core
Core pada transformer berfungsi menjadi media untuk mengkonsentrasikan fluks magnet. Core biasanya dilapisi oleh suatu material untuk mencegah/mengurangi timbulnya eddy-current. Tanpa adanya maintenance yang baik dan juga korosi, kemampuan lapisan dalam mencegah eddy-current akan menurun, mengakibatkan timbulnya eddy-current. Konsekuensinya, panas timbuk pada core dan dapat merusak lilitan winding dan pelumas pada transformer. Nilai PN dari kegagalan pada core adalah sebesar 6.
 
  • Kegagalan pada Tank
Tank berfungsi sebagai tempat penampungan pelumas. Kerusakan pada tank biasanya berupa munculnya retakan-retakan pada dinding tank yang menyebabkan kebocoran pelumas. Retakan pada tank dapat muncul akibat korosi, lingkungan yang tinggi kelembapannya dan radiasi matahari. Nilai PN untuk kegagalan pada tank adalah 18.
 
  • Kegagalan pada Sistem Pengaman
Sistem pengaman yang umum terdapat pada transformer adalah Buchholz Protection, Pressure Relief Valve Circuitry, Surge Protection dan Sudden Pressure Relays. Buchholz Protection berfungsi untuk memberikan pengamanan terhadap kegagalan dielektrik. Kegagalan pada Buchholz Protection biasanya terjadi karena adanya overheating yang menyebabkan sistem pengaman tersebut tidak sensitive terhadap adanya kegagagalan pada dielektrik. Pressure Relief Valve Protection berfungsi untuk mengurang tekanan pada transformer untuk mencegah transformer meledak. Biasanya tekanan pada transformer meningkat karena terjadinya overheating pada gas. Kegagalan pada sistem pengaman ini disebabkan karena pegas yang sudah mulai aus. Selain itu, kagagalan pada sistem pengaman ini juga disebabkan karena peningkatan tekanan gas yang terlalu cepat, sedangkan pengurangan tekanan gas dilakukan oleh Pressure Relief Valve Protection secara perlahan. Surge Protector berfungsi untuk mencegah transformer dari tegangan yang berlebih dengan cara mengalirkan sebagaian tegangan ke rute alternative. Apabila sistem proteksi ini tidak berfungsi sebagaimana mestinya, maka tegangan yang berlebih akan menyebabkan winding rusak. Penyebab kegagalan pada Surge Protector adalah kelembaban, korosi dan panas yang menyebabkan terjadinya overheating dan hubungan arus pendek. Lalu yang terakhir, Sudden Pressure Relays berfungsi untuk mencegah ledakan pada transformer yang diakibatkan dari peningkatan tekanan gas secara eksponensial. Pressure Relays dapat tidak berfungsi akibat dari kelembaban dan adanya konten air di transformer. Jika Pressure Relays gagal beroperasi, maka saat tekanan gas mengalami peningkatan, ledakan transformer tidak dapat dicegah. Nilai PN untuk kegagalan pada sistem proteksi adalah berkisar antara 22 hingga 64.
 
  • Kegagalan pada Sistem Pendingin
Sistem pendingin berfungsi untuk menurunkan temperatur transformer akibat dari rugi-rugi panas yang terjadi pada material tembaga dan besi di transformer. Sistem pendingin ini terdiri dari cooling fans, oil pumps, dan water-cooled heat exchangers. Kegagalan pada sistem pendingin menyebabkan terjadinya overheating dan meningkatkan tekanan gas yang beresiko pada terjadinya ledakan pada transformer. Kegagalan pada sistem pendingin umumnya disebabkan karena adanya kebocoran pada pipa pelumas atau air. Kebocoran tersebut dapat terjadi akibat korosi, kelembaban yang tinggi serta radiasi matahari. Kegagalan sistem pendingin juga dapat terjadi akibat ketidakakuratan pengukuran temperature oleh thermostat, sehingga sistem pendingin tidak melakukan proses pendinginan sebagaimana mestinya. Nilai PN untuk kegagalan pada sistem pendingin adalah 25 hingga 48.
 
Seperti yang telah dijelaskan pada paragraph-paragraf sebelumnya, diketahui bahwa mode kegagalan pada transformer dapat disebabkan oleh banyak hal. Mode kegagalan tersebut memiliki nilai PN yang berbeda yang bergantung pada severitas, probabilitas dan deteksinya. Nilai-nilai PN untuk masing-masing mode kegagalan dirangkum dalam tabel di bawah ini.
 
 Screenshot-2022-01-24-114155
 Tabel 4. Rangkuman Nilai PN Untuk Mode Kegagalan yang Berbeda
 

Penulis

Maesha Gusti Rianta ST., M.Sc

Email: maesha@indonesiare.co.id