Kata Kunci: GIS; SF 6 ; kemurnian; titik embun dan kadar uap air; kompartemen; bay; terminasi; peluahan sebagian.

Transkripsi

1 EVALUASI KINERJA GIS BERDASARKAN HASIL PENGUKURAN KUALITAS GAS SF 6 PADA GIS MARUNDA DAN GIS PEGANGSAAN Idwan Kelvin, Amien Rahardjo Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Indonesia Abstrak - Pada sistem tenaga listrik kualitas dari suatu bahan isolasi merupakan hal yang sangat penting demi menjaga kinerja dari peralatan listrik. GIS merupakan salah satu peralatan listrik yang menggunakan gas SF 6 sebagai media isolasi. Kualitas dari gas SF 6 dapat mengalami penurunan yang disebabkan oleh berbagai faktor. Maka dibutuhkan analisis dan pengetahuan terhadap indikator indikator kualitas gas SF 6, yang dapat dilihat pada nilai kemurnian, titik embun dan kadar uap air. Pada GIS Pegangsaan memiliki indikator kualitas yang buruk pada bagian kompartemen, dengan nilai kemurnian di kompartemen PMS 1, PMS 2, terminasi; dengan nilai kadar uap air di kompartemen terminasi. Pada bagian bay, dengan nilai kemurnian di bay trafo 1 (PMS 1, PMS 2, terminasi), bay trafo 2 (PMS 1, PMS 2, terminasi), dan bay trafo 3 (PMS 1, PMS 2, terminasi); dengan nilai kadar uap air di bay trafo 1 (terminasi) dan bay trafo 3 (PMT, PMS 1, PMS 2, terminasi); dengan nilai titik embun di bay trafo 3 (PMT, PMS 1, PMS 2). Pada GIS Marunda memiliki indikator kualitas yang buruk pada bagian kompartemen, dengan nilai kadar uap air di kompartemen terminasi. Pada bagian bay, dengan nilai kadar uap air di bay trafo 1 (terminasi). Oleh karena itu, perlu dilakukan penggantian absorbent dan reklamasi pada bay trafo 1 dan 3 di GIS Pegangsaan, serta pada bay trafo 1 di GIS Marunda. Selain itu, perlu dilakukan pengukuran peluahan sebagian dan reklamasi pada bay trafo 2 dan 3 di GIS Pegangsaan. Serta penggantian absorbent dan reklamasi pada setiap kompartemen yang memiliki kemurnian dan kadar uap air yang buruk. Kata Kunci: GIS; SF 6 ; kemurnian; titik embun dan kadar uap air; kompartemen; bay; terminasi; peluahan sebagian. Abstract - In the electric power system, insulating material quality is very important in order to keep the performance of electrical equipment. GIS is one of the electrical equipment using SF 6 gas as insulating medium. Quality of SF 6 gas can be decreased due to various factors. Then its required analysis and knowledge of the indicators of SF 6 gas quality, which can be seen in the value of purity, dew point and moisture content. On GIS Pegangsaan have a poor quality in the compartment, with the value of purity at compartment DS 1, DS 2, termination; with the value of moisture content at termination compartment. In the bay, with a purity at bay transformer 1 (DS 1, DS 2, termination), bay transformer 2 (DS 1, DS 2, termination), and bay transformer 3 (DS 1, DS 2, termination); with the value of moisture content at bay transformer 1 (termination) and bay transformer 3 (CB, DS 1, DS 2, termination); with the value of dew point at bay transformers 3 (CB, DS 1 DS 2). On GIS Marunda have a poor quality in the compartment, with the value of moisture content at termination compartment. In the bay, with the value of moisture content at bay transformer 1 (termination). Therefore, its necessary to replacement the absorbent and reclaimed SF 6 gas at the bay transformer 1 and 3 in GIS Pegangsaan, and bay transformer 1 in GIS Marunda. In addition, it is necessary to measure the partial discharge and reclaimed SF 6 gas at bay transformers 2 and 3 in GIS Pegangsaan. And replacement absorbent and reclaimed SF 6 gas on every compartment which has a poor quality in purity and moisture content. Keyword: GIS; SF 6 ; purity; dew point and moisture content; compartment; bay; termination; partial discharge

2 I. PENDAHULUAN Pada sistem tenaga listrik, kualitas dari suatu bahan isolasi merupakan hal yang sangat penting dan harus diperhatikan demi menjaga kinerja dari peralatan listrik. GIS merupakan salah satu peralatan listrik yang menggunakan gas SF 6 sebagai media isolasinya. Kinerja GIS sendiri, tentu terkait dengan kualitas dari Gas SF 6. Gas SF 6 merupakan salah satu isolasi yang digunakan pada sistem tenaga listrik karena memiliki sifat mampu memadamkan busur api, penghantar panas yang baik, stabil dan tidak mudah bereaksi. Guna mengetahui kualitas gas SF 6 pada GIS, maka dalam pemeliharannya dilakukan pengukuran kualitas gas SF 6. Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui kondisi kualitas gas SF 6 tersebut berada dalam batas normal atau tidak. Pada prakteknya, setiap GIS dapat mengalami penurunan kualitas Gas SF 6, yang disebabkan oleh berbagai faktor. Oleh karena itu, diperlukan pengetahuan dan analisa mengenai penurunan kualitas gas SF 6 yang terjadi pada GIS demi menjaga kinerja dari gas SF 6 sebagai bahan isolasi maupun pemadam busur api. II. TEORI GIS adalah sistem penghubung dan pemutus jaringan listrik yang dikemas dengan menggunakan gas SF 6 bertekanan sebagai material isolasi dan pemadam busur api. Secara umum, GIS terdiri dari beberapa bagian yang disebut bay, dan setiap bay terdiri dari beberapa kompartemen. Gambar 1 GIS Pegangsaan Sulfur heksafluorida (SF 6 ) merupakan sebuah bahan isolasi berwujud gas yang terbentuk antara sulfur dan fluor dengan reaksi eksotermis. Secara umum SF 6 murni adalah senyawa yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, tidak beracun serta memiliki kerapatan lima kali lipat dari udara[1]. Pada penggunaan gas SF 6 sebagai media pemadam busur api pada GIS, dapat dilihat kualitas gas SF 6 tersebut, berdasarkan nilai dari kemurnian, titik embun, dan kadar uap air. [1] Tim Penyusun Petunjuk Batasan Operasi Dan Pemeliharaan Peralatan Penyaluran Tenaga Listrik.2010.GIS Compartment.Jakarta:PT. PLN (Persero)..

3 Kemurnian Kemurnian gas SF 6 merupakan banyaknya senyawa SF 6 didalam suatu kompartemen. Kemurnian dinyatakan dalam persentase jumlah gas SF 6 murni dalam suatu kompartemen GIS. Semakin tinggi nilai persentase gas SF 6 maka semakin sedikit zat lain dalam gas SF 6 tersebut. Batas nilai kemurnian untuk gas SF 6 yang sudah beroperasi atau yang sedang digunakan minimal sebesar 97% (IEC Standard 60480)[2]. Titik Embun Titik embun gas SF 6 merupakan nilai dimana senyawa air berubah wujud dari gas menjadi cair pada gas SF 6. Hal ini berhubungan dengan tingkat kelembaban gas SF 6, yaitu berapa banyak partikel air yang terkandung dalam isolasi gas SF 6. Batas titik embun gas SF 6 didalam kompartemen GIS pada standar pabrik Alstom, maksimal sebesar -10 o C. Kadar uap air Kadar uap air gas SF 6 merupakan banyaknya uap air yang terdapat di kompartemen. Standar kadar uap air mengacu pada standar pabrikan. Standar yang digunakan GIS pada skripsi ini, menggunakan standar Alstom. yaitu, kandungan uap air maksimum pada PMT untuk semua level tegangan, sebesar 350 ppmv. Dan peralatan selain PMT, sebesar 530 ppmv III. METODE Metodologi penelitian menggambarkan urutan penelitian dari awal hingga akhir penelitian, yang dapat dilihat pada gambar diagram alur berikut.: Start Iden@fikasi Masalah Pra Peneli@an Studi Pustaka : a. Teori Sistem Tenaga Listrik b. Teori GIS (Gas Insulated Switchgear) c. Teori Isolasi Gas SF 6 Studi Lapangan : a. Pengambilan data kualitas gas SF 6 b. Pengambilan data variabel bebas (tekanan dan suhu gas SF 6 ) Perhitungan Relasi Antar Variabel Analisis Korelasi dan Koefisien Determinasi Analisis Data a. Analisis relasi antar variabel b. Analisis penyebab penurunan kualiras gas SF 6 Gambar 2 Alur Metodologi penelitian [2] Fajar F.U., Nur.2010.Analisa Pengukuran Partial Discharge dan Partikel Gerak Berdasarkan Hasil Pengujian Kualitas Gas SF 6 Assesment GIS Bangil. Sidoarjo : PT. PLN (Persero) P3B JB Telaahan Staf.

4 Pada tahapan perhitungan relasi, menggunakan analisis korelasi untuk mengetahui hubungan antar variabel yang dilihat dari nilai koefisien deteminasinya. Koefisien determinasi merupakan besarnya kekuatan hubungan antar dua variabel yang dinyatakan dalam persentase, dengan nilai nol hingga satu. Semakin dekat dengan nilai satu maka semakin dekat hubungan antara dua variabel tersebut[3]. Besarnya koefisien determinasi (r 2 ) dapat dilihat pada persamaan berikut :!! =!!!!!!! (1)!! = Σ (!! ȳ )! (2) Keterangan : r 2 = Koefisien determinasi = Total jumlah error kuadrat antara data dan rata rata data S t S r y i ȳ = Total jumlah error kuadrat antara data dan data hasil permodelan = Nilai y ke-i = Nilai rata rata y Besarnya nilai S r merupakan nilai dari jumlah error kuadrat yang dibentuk pada suatu persamaan garis, dimana persamaan S r yang dibentuk bergantung terhadap orde persamaan garis yang dibentuk. Prinsip perhitungan nilai S r pada persamaan garis orde 1, dapat diketahui sebagai berikut :! =!! +!!! +! (3) Berdasarkan persamaan garis orde 1 seperti yang ditunjukkan persamaan 3, dimana nilai! 0 dan! 1 adalah koefisien, dan e merupakan error atau perbedaan antara hasil model persamaan dengan nilai sesungguhnya, maka dapat diperoleh besarnya nilai S r sebagai berikut :! =!!!!!! (4) Kemudian nilai dari e dijumlahkan dari i=1 hingga i=n, maka didapat persamaan sebagai berikut.!!!!!!! =!!! (!!!!!!!! ) (5) Selanjutnya nilai penjumlahan e, dinyatakan dalam Sr, sesuai persamaan berikut. [3] Harinaldi.2005.PRINSIP-PRINSIP STATISTIK UNTUK TEKNIK DAN SAINS.Jakarta : Penerbit Erlangga

5 !!!! (6)!!!! =!!!!! = (!!!!!!!! )! Pada penelitian ini menggunakan persamaan Sr dari orde 1 hingga orde 6. Variabel dinyatakan memiliki hubungan, jika memiliki nilai koefisien determinasi minimal 0,5 atau 50%, minimal dimiliki tiga orde teratas yaitu orde 4, orde 5, dan orde 6. Berdasarkan hasil pengolahan data, maka dapat diperoleh hubungan (hubungan berbanding lurus atau berbanding terbalik) antara variabel kualitas gas SF 6, serta dengan variabel bebas yang lain (tekanan dan suhu), sesuai tabel berikut. TABEL 1 HUBUNGAN VARIABEL KEMURNIAN DENGAN VARIABEL YANG LAIN Kompartemen Variabel lain Kadar uap air Titik embun Tek Suhu PMT PGSN MRND X X - - PMS 1 PGSN X X - O MRND - O X - PMS 2 PGSN X X O - MRND - - X - Terminasi PGSN - X O O MRND TABEL 2 HUBUNGAN VARIABEL KADAR UAP AIR DENGAN VARIABEL YANG LAIN Kompartemen Variabel lain Titik embun Tek Suhu PMT PGSN O - O MRND O X - PMS 1 PGSN O - X MRND O - X PMS 2 PGSN O X X MRND O - - Terminasi PGSN O - X MRND O O - TABEL 3 HUBUNGAN VARIABEL TITIK EMBUN DENGAN VARIABEL YANG LAIN Kompartemen Variabel lain Tek Suhu PMT PGSN - O MRND X - PMS 1 PGSN - X MRND - X PMS 2 PGSN X X MRND X - Terminasi PGSN - X MRND O -

6 Keterangan : PGSN : GIS Pegangsaan MRND : GIS Marunda O : hubungan berbanding lurus X : hubungan berbanding terbalik : tidak memiliki hubungan IV. HASIL DAN ANALISIS Pada bagian ini, akan dilihat relasi atau hubungan antara variabel hasil pengukuran, serta hubungan dengan variabel bebas (tekanan SF 6 dan suhu SF 6 ). Berdasarkan tabel 1, terlihat bahwa kemurnian tidak berhubungan dengan kadar uap air, titik embun, tekanan dan suhu. Hal ini disebabkan kemurnian merupakan persentase dari jumlah SF 6 yang ada di dalam suatu kompartemen, dan akan berkurang presentasenya jika ikatannya pecah dan membentuk senyawa dekomposisi oleh peluahan sebagian atau busur api akibat kerja dari PMT atau PMS. Pada tabel 2, terlihat bahwa kadar uap air berbanding lurus dengan nilai titik embun. Hal ini dikarenakan kadar uap air merupakan banyaknya uap air yang berasal dari perubahan air dalam wujud cair menjadi gas, dan berhubungan dengan nilai titik embunnya. Semakin tinggi nilai titik embun air pada gas SF 6, maka air tersebut semakin sulit untuk berubah wujud menjadi cair, dan menyebabkan air tersebut berada dalam wujud gas, yang membuat kadar uap air semakin tinggi. Kemudian, pada tabel 3, terlihat bahwa nilai titik embun tidak berhubungan dengan nilai dari tekanan dan suhu. Hal ini dikarenakan, nilai titik embun akan berubah jika terjadi perubahan tekanan. Pada GIS, suatu kompartemen terisolasi dari pengaruh lingkunan dan berada pada tekanan yang tetap. Pada analisis kualitas gas SF 6, akan diamati pada kompartemen PMT, PMS 1, PMS 2, terminasi, bay trafo 1, bay trafo 2, dan bay trafo 3. Berdasarkan hasil pengukuran kualitas gas SF 6 pada GIS Pegangsaan dan GIS Marunda, maka terlihat bahwa pada : 1. GIS Pegangsaan a. Kompartemen PMT Pada bay trafo 3, memiliki nilai kadar uap air dan titik embun yang terburuk, namun memiliki nilai kemurnian yang baik. Hal ini menunjukkan bahwa absorbent tidak berfungsi dengan baik. b. Kompartemen PMS 1

7 Pada bay trafo 3, memiliki nilai kemurnian, kadar uap air dan titik embun yang terburuk. Hal ini menunjukkan bahwa absorbent tidak berfungsi dengan baik. Selain itu, hanya 3 bay (bay wahana garuda lestari, bay pangeran karang, bay pulogadung) yang memiliki kemurnian yang baik rata rata sebesar 97,267%, dan selebihnya memiliki nilai kemurnian yang buruk, rata rata sebesar 96,608% hal ini menunjukkan kemungkinan adanya produk dekomposisi dalam jumlah yang besar akibat busur api oleh kerja kontak PMT atau PMS, serta kemungkinan adanya peluahan sebagian. c. Kompartemen PMS 2 Pada bay trafo 3, memiliki nilai kemurnian, kadar uap air dan titik embun yang terburuk. Serta seluruh bay memiliki nilai kemurnian yang buruk, rata rata sebesar 96,260% hal ini menunjukkan kemungkinan adanya produk dekomposisi dalam jumlah yang besar akibat busur api oleh kerja kontak PMT atau PMS, serta kemungkinan adanya peluahan sebagian. Kondisi ini, juga menunjukkan bahwa absorbent tidak berfungsi baik. d. Kompartemen terminasi Pada bay trafo 3, memiliki nilai kemurnian, kadar uap air dan titik embun yang terburuk. Serta 7 bay (bay trafo 1, bay trafo 2, bay trafo 3, bay plumpang, bay kelapa gading, bay pulogadung, dan bay penggilingan) memiliki nilai kemurnian yang buruk, rata rata sebesar 96,314% dan hanya 3 bay (bay tosan prima 1, bay tosan prima 2, dan bay wahana garuda lestari) yang memiliki nilai rata rata kadar uap air yang baik sebesar 19,444 ppmv, dan selebihnya memiliki nilai kadar uap air yang buruk, rata rata sebesar ppmv. Hal ini menunjukkan kemungkinan adanya produk dekomposisi dalam jumlah yang besar akibat busur api oleh kerja kontak PMT atau PMS, serta kemungkinan adanya peluahan sebagian. Kondisi ini, juga menunjukkan bahwa absorbent tidak berfungsi baik. 2. GIS Marunda a. Kompartemen PMT Seluruh bay memiliki nilai kemurnian, kadar uap air dan titik embun yang baik. Hal ini menunjukkan bahwa kompartemen PMT berfungsi dengan baik. b. Kompartemen PMS 1

8 Pada bay bekasi 1 dan bay kopel 150 kv memiliki nilai kemurnian yang kritis sebesar 97%. Hal ini menunjukkan kemungkinan adanya produk dekomposisi akibat busur api oleh kerja kontak PMT atau PMS, serta kemungkinan adanya peluahan sebagian. c. Kompartemen PMS 2 Pada bay bekasi 1 dan bay kopel 150 kv memiliki nilai kemurnian yang kritis sebesar 97%. Hal ini menunjukkan kemungkinan adanya produk dekomposisi akibat busur api oleh kerja kontak PMT atau PMS, serta kemungkinan adanya peluahan sebagian. d. Kompartemen terminasi Pada bay bekasi 1 dan bay kopel 150 kv, memiliki nilai kadar uap air yang buruk, rata rata ppmv. Hal ini menunjukkan bahwa absorbent tidak berfungsi baik. Sedangkan analisis kemurnian, kadar uap air dan titik embun pada bay trafo, dapat dilihat pada tabel 4, dimana indikator kemurnian yang buruk, pada GIS Pegangsaan di bay trafo 1 (kompartemen PMS 1, PMS 2, dan terminasi), bay trafo 2 (kompartemen PMS 1, PMS 2, dan terminasi), dan bay trafo 3 (kompartemen PMS 1, PMS 2, dan terminasi), menunjukkan telah terjadi busur api atau adanya peluahan sebagian. TABEL 4 NILAI RATA RATA KUALITAS GAS SF 6 GIS PEGANGSAAN DAN GIS MARUNDA PADA BAY TRAFO 1, BAY TRAFO 2, DAN BAY TRAFO 3 Bay Komp Kemurnian (%) Uap air (ppmv) T. embun ( o C) PMT 99,567 21,333-54,567 P1 PMS 1 96, ,333-37,833 PMS 2 96,467 22,667-54,133 SE 96, ,667-25,533 PMT 99,267 22,000-54,400 P2 PMS 1 96,700 48,000-49,500 PMS 2 96,500 17,000-56,333 SE 96, ,667-27,700 PMT 99, ,333-2,500 P3 PMS 1 94, ,000 4,567 PMS 2 94, ,333-3,733 SE 96, ,333-17,933 PMT 99,467 71,000-45,267 M1 PMS 1 98,867 22,000-54,467 PMS 2 99,267 33,333-51,667 SE 97, ,667-26,367 M2 PMT 99, ,333-39,867 PMS 1 99,033 76,667-44,367

9 M3 PMS 2 98,367 24,667-53,700 SE 99, ,000-35,867 PMT 99,700 31,333-52,033 PMS 1 99, ,667-38,267 PMS 2 98,933 24,333-54,000 SE 98, ,667-33,900 Keterangan : P1 : Bay Trafo 1 GIS Pegangsaan P2 : Bay Trafo 2 GIS Pegangsaan P3 : Bay Trafo 3 GIS Pegangsaan M1 : Bay Trafo 1 GIS Marunda M2 : Bay Trafo 2 GIS Marunda M3 : Bay Trafo 3 GIS Marunda Komp : Kompartemen SE : Terminasi : Nilai berada diluar batas standarnya Sedangkan indikator kadar uap air yang buruk, pada GIS Pegangsaan di bay trafo 1 (kompartemen terminasi) dan bay trafo 3 (kompartemen PMT, PMS 1, PMS 2, dan terminasi), serta pada GIS Marunda di bay trafo 1 (kompartemen terminasi). Hal ini menunjukkan absorbent tidak berfungsi dengan baik, dan kemungkinan penanganan yang buruk saat dilakukannya

10 pengukuran kualitas gas SF 6. Kondisi ini, dapat memicu adanya peluahan sebagian, dimana hal ini dapat menyebabkan kerusakan pada GIS. Indikator nilai titik embun yang buruk, pada GIS Pegangsaan di bay trafo 3 (kompartemen PMT, PMS 1, PMS 2, dan terminasi), menunjukkan bahwa terdapat kadar uap air yang banyak, dan absorbent tidak berfungsi dengan baik. Kondisi ini, mengindikasikan bahwa terdapat senyawa terlarut lain (produk dekomposisi) dalam jumlah yang banyak, dimana senyawa hasil produk dekomposisi ini bersifat korosif dan dapat menyebabkan kerusakan pada GIS. V. KESIMPULAN Berdasarkan standar IEC dan standar Alstom, maka dapat diperoleh kesimpulan, bahwa pada GIS Pegangsaan memiliki rata rata kualitas yang kurang baik pada kompartemen PMS 1 (rata rata kemurnian 96,608%); kompartemen PMS 2 (rata rata kemurnian 96,260%); kompartemen terminasi (rata rata kemurnian 96,314% dan rata rata kadar uap air ppmv) ; bay trafo 1 dengan kemurnian, pada PMS 1 (96,933%), PMS 2 (96,467%), terminasi (96,7%), dan kadar uap air, pada terminasi (604,667 ppmv); bay trafo 2 dengan kemurnian, pada PMS 1 (96,7%), PMS 2 (96,5%), terminasi (96,433%); bay trafo 3 dengan kemurnian, pada PMS 1 (94,867%), PMS 2 (94,767%), terminasi (96,033%); kadar uap air, pada PMT (4955,333 ppmv), PMS 1 (9267 ppmv), PMS 2 (4366,333 ppmv), terminasi (1443,333 ppmv); dan titik embun, pada PMT (-2,5 o C), PMS 1 (4,567 o C), PMS 2 (-3,733 o C). Pada GIS Marunda memiliki rata rata kualitas yang kurang baik pada kompartemen terminasi dengan rata rata kadar uap air pada bay bekasi 1 (1223,333 ppmv) dan bay kopel 150 kv (838,333 ppmv); bay trafo 1 dengan kadar uap air, pada terminasi (646,667 ppmv). Maka perlu dilakukannya penggantian absorbent dan reklamasi pada bay trafo 1 dan bay trafo 3 di GIS Pegangsaan, dan bay trafo 1 di GIS Marunda. Serta pengukuran peluahan sebagian dan reklamasi pada bay trafo 2 dan bay trafo 3 di GIS Pegangsaan. Serta penggantian absorbent dan reklamasi pada setiap kompartemen yang memiliki kemurnian dibawah 97% dan kadar uap air diatas batas maksimumnya (untuk PMT maksimal 350 ppmv dan selain PMT maksimal 530 ppmv). VI. REFERENSI [1] Tim Penyusun Petunjuk Batasan Operasi Dan Pemeliharaan Peralatan Penyaluran Tenaga Listrik.2010.GIS Compartment.Jakarta:PT. PLN (Persero).

11 [2] Fajar F.U., Nur.2010.Analisa Pengukuran Partial Discharge dan Partikel Gerak Berdasarkan Hasil Pengujian Kualitas Gas SF 6 Assesment GIS Bangil.Sidoarjo: PT. PLN (Persero) P3B JB Telaahan Staf. [3] Harinaldi.2005.PRINSIP-PRINSIP STATISTIK UNTUK TEKNIK DAN SAINS.Jakarta : Penerbit Erlangga