Gas-gas Terlarut dalam Minyak Transformator

Minyak trafo merupakan sebuah campuran kompleks dari molekul-molekul hidrokarbon, dimana merupakan hasil tambang (minyak tambang) yang mengandung kelompok molekul CH₃, CH₂ dan CH yang terikat. Terjadinya kegagalan termal ataupun elektris pada transformator mengakibatkan pemecahan beberapa ikatan unsur hidrokarbon yang nantinya akan berkombinasi dan menghasilkan molekul-molekul gas mudah terbakar (combustible gas) yang dikenal dengan istilah fault gas. Gas-gas tersebut adalah 

Gas-gas tersebut sangatlah berbahaya apabila terkandung dalam jumlah yang banyak. Mengingat gas-gas tersebut mudah terbakar, apabila timbul percikan (misal patrial discharge) maka akan terjadi pembakaran yang dapat membahayakan trafo.

 Semakin banya jumlah ikatan karbon maka semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan gas-gas tersebut. Gas Hidrogen (H₂), Metana (CH₄) dan Etana (C₂H₆) terbentuk oleh fenomena kegagalan tingkat energi yang rendah, seperti partial discharge atau corona. Etilen (C₂H₄) terbentuk oleh pemanasan minyak pada temperatur menengah, dan Asetilen (C₂H₂) terbentuk pada temperatur yang sangat tinggi.

Gambar berikut menjelaskan jenis gas-gas yang timbul dan jumlah relatifnya yang terbentuk saat kenaikan temperatur.

      Gas Hidrogen dan Metana mulai tebentuk pada temperatur sekitar 150° C. Gas   Etana mulai terbentuk pada temperatur sekitar 250° C dan gas Etilen terbentuk pada temperatur 350° C. Setelah melewati titik maksimumnya maka pembentukan metana, etana dan etilen akan terus menurun seiring bartambahnya temperatur. Gas Asetilen merupakan indikator adanya daerah dengan temperatur paling tidak 700° C. Pada beberapa kasus kegagalan termal (hot spot) dengan temperatur 500° C ternyata juga memacu pembentukan gas asetilen walaupun jumlahnya sedikit. Gas asetilen dalam jumlah besar dihasilkan jika temperatur di atas 700° C yang biasanya disebabkan karena bususr api (arcing).

Gas etana dan etilen sering disebut sebagai "gas logam panas" (hot metal gases). Biasanya saat ditemukan adanya gas tersebut maka permasalahan yang timbul di dalam trafo umumnya melibatkan logam panas. Hal ini mungkin terjadi akibat adanya kontak yang buruk pada tap changer  atau sambungan yang buruk pada suatu titik pada rangkaian di dalam trafo. Fluks magnetis bocor yang mengenai tangki transtformator atau struktur magnetis lainnya juga memicu pembentukan gas tersebut. Penyebab lainnya adalah kerusakan pada rangkaian grounding sehingga muncul arus lebih yang bersikulasi karena tidak disalurkan ke tanah.

Material isolasi kertas biasanya merupakan substansi polimer yang struktur kimianya [C₁₂H₁₄O₄(OH)₆]_n dengan nilai n antara 300 sampai 750. Umumnya berbentuk siklis yang mengandung senyawa CH₂, CH dan CO. Ikatan molekul C-O merupakan  ikatan yang lemah, sehingga menghasilkan komponen pembentuk fault gas pada temperatur 100° C dan karbonasi sempurna dari isolasi kertas pada temperatur 300° C. CO₂ terbentuk pada temperatur rendah, sedangkan CO mulai terbentuk pada temperatur ≥ 200° C.

Mengidentifikasi serta menganalisis jenis dan jumlah fault gas pada transformator merupakan hal yang sangat penting karena jenis fault gas  menunjukkan pemicu atau jenis kegagalan yang muncul sedangkan jumlah konsentrasi gas tersebut menunjukkan seberapa parah kegagalan tersebut.

Metode untuk mengetahui dan menginterpretasi jenis-jenis kegagalan yang terjadi berdasarkan jumlah fault gas yaitu dengan metode Dissolve Gas Analysis.

Read More