Mengapa Melakukan Pengujian Isolasi?
Tujuan dari artikel teknis ini adalah untuk memberikan kriteria dan interval waktu tertentu untuk melakukan pengujian isolasi pada motor listrik, generator, dan peralatan listrik lainnya. Pengujian dilakukan untuk memastikan bahwa peralatan tersebut dalam kondisi utuh dan untuk memberikan tingkat kepercayaan bahwa isolasi akan terus berfungsi dengan andal hingga pemadaman listrik besar berikutnya.
Pasokan listrik kepada pelanggan dapat terganggu jika terjadi kerusakan transformator pada perusahaan utilitas yang sudah mapan karena populasi transformator yang sudah tua dan berkurangnya margin cadangan secara keseluruhan. Rasio biaya perawatan terhadap biaya modal yang rendah merupakan ciri khas transformator.
Namun, biaya pemeliharaan secara keseluruhan mungkin agak mahal jika diterapkan pada populasi transformator yang besar. Metode pemeliharaan berbasis waktu konvensional menjadi kurang efektif karena keterbatasan sumber daya dan kebutuhan untuk berkonsentrasi pada kebutuhan yang diprioritaskan.
Sekalipun beberapa arus uji tegangan lebih rendah daripada nilai yang umumnya dianggap mematikan, energi yang tersimpan sebagai muatan dalam kapasitansi isolasi dapat berakibat fatal. Sebelum perangkat dapat dikatakan benar-benar rusak, muatan yang tersimpan di dalamnya harus terlebih dahulu dibuang, yang juga disebut ” dikuras “.
Antara benda yang diuji dan tanah di sekitarnya, terdapat kapasitansi dielektrik yang menyimpan muatan.
Tujuan artikel teknis ini bukanlah untuk menjadi teknik komprehensif untuk menguji isolasi , dan diharapkan bahwa individu yang melakukan pengujian akan memahami keselamatan serta aspek spesifik lainnya dari pengujian isolasi tegangan tinggi.
1. Pengujian integritas perangkat AC 460V dan tegangan lebih tinggi.
Pengujian isolasi megger secara berkala pada tegangan 500V atau 1000V DC direkomendasikan untuk memastikan keandalan peralatan yang beroperasi pada tegangan 460V atau lebih tinggi. Frekuensi pengujian disarankan untuk didasarkan pada kondisi lingkungan spesifik lokasi serta keahlian yang diperoleh dengan peralatan tertentu.
Dalam kebanyakan kasus, waktu yang berlalu antara tes sebaiknya tidak melebihi tiga tahun.
Sebelum menyalakan perangkat listrik, Anda perlu memastikan bahwa perangkat tersebut memenuhi persyaratan megohm minimum berikut , yang didasarkan pada kondisi pengoperasian dan berlaku untuk semua perangkat listrik AC dengan tegangan 460 V atau lebih. Kriteria pengujian berikut ini menyiratkan bahwa peralatan yang dievaluasi dijaga pada suhu 25 derajat Celcius.
Hasil pengukuran yang diambil dengan metode ini pada suhu di atas 25 derajat Celcius diperkirakan bersifat konservatif.
Faktor koreksi bervariasi tergantung pada kelas atau jenis isolasi tertentu . Secara umum, peningkatan suhu menyebabkan penurunan resistansi isolasi karena ketersediaan elektron bebas yang lebih besar untuk konduksi.
Nilai megohm minimum dapat diperkirakan sekitar tiga kali lebih tinggi pada suhu 25°C, yang umumnya digunakan sebagai suhu pengujian lingkungan. Sebagai alternatif, untuk pengujian tiga fasa, nilai megohm minimum dapat dihitung sebagai tiga megohm per kilovolt.
Pengujian di darat pada motor biasanya dilakukan tanpa mengganggu sambungan fasa internal , seperti yang terlihat pada Gambar 1.
Perhitungan motor di atas sering digunakan untuk perangkat lain di lingkungan industri.
Demi kesederhanaan, diperkirakan bahwa resistansi isolasi untuk pengujian satu fasa akan tiga kali lebih besar, setara dengan 9 megohm per kilovolt . Estimasi ini dianggap konservatif, karena memperhitungkan adanya resistansi isolasi antar fasa yang mengurangi faktor sebenarnya, terutama ketika fasa yang tidak diuji dihubungkan ke tanah.
Jika beberapa peralatan diuji secara bersamaan, mungkin perlu untuk memisahkan atau mengisolasi unit peralatan individual untuk memastikan kepatuhan terhadap standar minimum.
Pengujian isolasi rutin pada unit peralatan listrik, termasuk busbar, kabel, pemutus sirkuit, generator, dan transformator, umumnya dilakukan di industri menggunakan standar motor , meskipun setiap jenis unit memiliki persyaratan megohm minimum spesifiknya sendiri.
Praktik umum di bidang ini adalah menggunakan 1 megaohm untuk setiap kilovolt , yang menghilangkan +1 kV, dan tidak memperhitungkan variasi suhu. Ini sangat mengkhawatirkan. Ketika peralatan listrik diberi daya dengan resistansi 1 megohm per kilovolt, banyak laporan menunjukkan bahwa peralatan tersebut mengalami kegagalan atau meledak.
Perlu dicatat bahwa Standar IEEE 43, Pengujian Resistansi Isolasi Mesin Berputar, menyatakan bahwa megohm yang dibutuhkan harus ditambah 2 saat menguji satu fasa pada satu waktu dengan megger (dengan dua fasa lainnya dihubungkan ke tanah), kecuali jika digunakan pelindung, dalam hal ini pembacaan harus dikalikan 3, dan hal ini harus dilakukan saat menguji satu fasa pada satu waktu dengan megger.
Rekomendasi tersebut memilih metode perkalian yang lebih sederhana dan hati-hati dengan faktor 3 dalam kedua kasus, menghasilkan nilai 9 megohm per kilovolt pada suhu normal. Kriteria ini juga berlaku untuk seluruh sistem atau komponen penyusunnya pada tingkat peralatan. Sederhananya, diperbolehkan untuk memisahkan perangkat listrik untuk menilai kepatuhannya secara individual.
Sebagai contoh, motor dapat dilepas dari kabel, dan jika baik kabel maupun motor memenuhi persyaratan secara terpisah, keduanya dapat disambungkan kembali dan dihidupkan.
Karena tegangan yang diukur adalah arus searah (DC) , arus pengisian kapasitif akan berkurang seiring berjalannya periode pengujian, yang akan menghasilkan nilai megohm yang lebih besar.
Nilai PI sebesar 2 umumnya dianggap dapat diterima dalam sebagian besar situasi; namun, hal ini tidak berlaku jika peralatan tersebut memiliki riwayat nilai PI yang lebih rendah.
2. Pengujian Potensi Tinggi DC (HiPot)
Selama pemeliharaan besar-besaran turbin (turbin HP untuk unit cross-compound), generator dan motor dengan tegangan 2 kV dan di atasnya harus secara rutin diuji tegangan berlebihnya. Kabel yang menyuplai motor biasanya disertakan dalam pengujian tegangan berlebih untuk kemudahan (nilai rutin motor tidak dianggap cukup tinggi untuk memberi tekanan berlebihan pada isolasi kabel).
Selain itu, pengujian tegangan lebih rutin pada kabel biasanya tidak disarankan.
Tidak mungkin memprediksi apakah isolasi peralatan akan gagal selama pengujian tegangan lebih (hipot) sebelum pengujian dilakukan. Akibatnya, saat menjadwalkan pengujian, sisihkan waktu untuk mendapatkan material dan memperbaiki atau mengganti peralatan. Namun, nilai pengujian rutin yang diberikan dalam artikel teknis ini untuk motor dan generator adalah nilai minimum (125% bukan maksimum 150%) yang ditentukan oleh IEEE.
Angka-angka ini dianggap cukup kuat untuk memberikan jaminan bahwa isolasi tidak akan rusak sebelum pemadaman listrik parah berikutnya , tetapi tidak sampai menyebabkan kegagalan dini yang tidak diinginkan. Nilai uji yang lebih tinggi yang ditawarkan untuk peralatan listrik baru atau yang diperbarui didasarkan pada asumsi bahwa produsen atau perusahaan perbaikan bertanggung jawab secara finansial atas kegagalan pengujian (berdasarkan garansi) dan mungkin tidak dilakukan jika hal ini tidak terjadi.
Sebelum melakukan uji hipot pada gulungan stator generator dan motor, biasanya perlu dilakukan uji polarisasi menggunakan megger 1000V dengan indeks polarisasi (PI) 2 atau lebih tinggi. Uji polarisasi, juga dikenal sebagai uji PI, mengacu pada rasio antara nilai resistansi isolasi yang diambil pada menit ke-10 dan menit ke-1.
Rasio ini berfungsi sebagai indikator kesesuaian lilitan untuk uji tegangan lebih.
PI yang rendah (kurang dari 2) dapat mengindikasikan bahwa pembersihan, pengeringan, atau perbaikan diperlukan sebelum hipot dapat dilakukan.
Meskipun demikian, perlu dicatat bahwa sistem isolasi tertentu yang berada dalam kondisi memuaskan mungkin tidak memberikan nilai Indeks Polarisasi (PI) sebesar 2 atau lebih tinggi. Dalam situasi di mana kondisi ini terpenuhi, dan pengukuran indeks polarisasi (PI) sesuai dengan pengukuran sebelumnya yang dilakukan pada sistem isolasi tertentu, maka pengujian tegangan lebih dapat dilanjutkan.
Saat melakukan pengujian resistansi isolasi, perlu dipastikan resistansi isolasi minimum menggunakan megger 1000V . Untuk mengisolasi satu fasa dari fasa lainnya, seperti yang diinginkan untuk generator dan kabel, diperlukan resistansi isolasi minimum sebesar 9 megohm per kilovolt terukur.
Di sisi lain, ketika menguji ketiga fasa secara bersamaan, seperti yang dilakukan untuk motor, diperlukan resistansi isolasi minimum sebesar 3 megohm per kilovolt nominal.
Peralatan yang menunjukkan pembacaan megger di bawah nilai minimum yang ditentukan tidak boleh menjalani pengujian hipot . Peralatan yang tidak mencapai nilai megohm minimum yang disarankan harus dikeringkan, dibersihkan, atau diperbaiki sebelum menjalani pengujian tegangan lebih.
Catatan Penting!
Tugas melakukan pengujian tegangan lebih harus dipercayakan secara eksklusif kepada teknisi atau insinyur yang memiliki pemahaman komprehensif tentang protokol keselamatan dan proses pengujian yang diperlukan, serta telah menerima pelatihan yang sesuai untuk melakukan pengujian tersebut.
Untuk mengurangi dampak finansial yang terkait dengan kegagalan pengujian, disarankan agar pengujian tegangan lebih pada generator dengan kapasitas 10 MVA ke atas dilakukan di bawah pengawasan pengawas atau insinyur berpengalaman yang memiliki keahlian yang relevan dalam pengujian tegangan lebih.
Perlu dicatat bahwa sebagian besar produsen generator merekomendasikan 125-150% dari kV nominal agar sesuai untuk pengujian layanan berkelanjutan.
Motor dan generator sering diuji pada awal pemadaman untuk memberikan waktu bagi perbaikan yang diperlukan agar dapat diselesaikan dalam jangka waktu pemadaman. Selain itu, pengujian harus dilakukan saat peralatan dalam keadaan kering (sebelum dibongkar atau dalam kondisi siaga yang dingin).
Biasanya, generator diuji dalam keadaan terpasang lengkap dan di bawah tekanan hidrogen (jika berlaku). Sebelum melakukan pengujian tegangan lebih pada generator dengan kumparan stator berpendingin air di dalamnya, air umumnya dikeringkan dengan cara menarik vakum untuk memungkinkan pengujian megger guna mendapatkan nilai PI yang dapat diterima dan nilai resistansi isolasi minimum.
Generator yang terhubung secara Y umumnya diputus pada ujung keluaran dan netral, seperti yang terlihat pada Gambar 2 dan 3 di atas. Untuk menghilangkan tegangan transien jika pengujian tiba-tiba terhenti, setiap ujung gulungan dihubungkan dengan kawat pengikat tembaga, dan setiap fasa diuji secara individual ke tanah, dengan dua fasa lainnya dihubungkan ke tanah.
Biasanya, ketiga fasa motor yang tidak memiliki kabel netral, yang dihubungkan ke kotak terminasi, diuji secara bersamaan terhadap tanah. Dalam praktik umum, motor dan kabelnya biasanya diuji bersama, di mana ketiga fasa tersebut dihubungkan dan disambungkan bersama. Susunan pengujian ini diilustrasikan pada Gambar 4 dan 5.
Pemisahan kabel dari motor hanya boleh dipertimbangkan apabila hasil pengukuran yang diperoleh dari sistem gabungan motor-kabel dianggap tidak memuaskan.
Generator sering diuji menggunakan laju kenaikan tegangan atau ukuran langkah sekitar 2 kV DC , sedangkan motor diuji dengan laju kenaikan tegangan atau ukuran langkah sekitar 1 kV DC . Operator wajib mendokumentasikan pengukuran tegangan dan arus (setelah mencapai kondisi stabil) untuk setiap tahap. Sangat penting untuk memantau arus searah (DC) dengan cermat dan segera menanggapi jika terjadi peningkatan arus yang tidak normal, yang menunjukkan kemungkinan kegagalan isolasi.
Dalam kasus seperti itu, disarankan untuk menghentikan pengujian dengan menurunkan tegangan secara bertahap hingga nol.
Keberhasilan suatu pengujian ditentukan oleh tercapainya nilai tegangan yang direkomendasikan dan terjaganya arus yang stabil selama satu menit. Setelah percobaan selesai, sangat penting untuk secara bertahap menurunkan tegangan hingga nol untuk mencegah fluktuasi mendadak dan munculnya tegangan transien yang berpotensi berbahaya.
3. Pengujian Tegangan Lebih pada Kumparan Rotor Generator
Sistem isolasi untuk kumparan medan rotor silindris generator besar biasanya подвер subjected to pengujian tegangan lebih DC atau pengujian hot-pot pada nilai penerimaan setelah pengiriman ke lokasi atau setelah penggulungan ulang di lokasi. Dalam kasus tersebut, pihak eksternal menanggung biaya perbaikan jika terjadi kerusakan dan juga harus menyatakan bahwa peralatan tersebut layak untuk digunakan.
Ilustrasi pengujian dan nilai uji hipot DC yang direkomendasikan dapat dilihat pada Gambar 6. Jika pengujian tiba-tiba terhenti, sebagian besar produsen menyarankan pengujian pada 80% dari nilai uji pabrik dengan kedua ujung gulungan dihubung pendek untuk mengurangi tegangan transien.
Pengujian penerimaan untuk kumparan medan 500V akan dilakukan pada tegangan DC 6,8 kV, seperti yang diilustrasikan pada gambar.
Biasanya, sistem isolasi untuk kumparan medan rotor silindris generator besar подвергаются pengujian tegangan lebih DC atau hipot selama masa garansi setelah satu tahun penggunaan. Dalam kasus seperti itu, pihak eksternal menanggung beban keuangan biaya perbaikan jika terjadi kegagalan dan juga harus menyatakan bahwa peralatan tersebut tetap layak untuk dioperasikan secara berkelanjutan.
Ilustrasi pengujian dan nilai uji hipot DC yang direkomendasikan dapat dilihat pada Gambar 7. Jika pengujian tiba-tiba terhenti, sebagian besar produsen menyarankan pengujian pada 60% dari nilai uji pabrik dengan kedua ujung gulungan dihubung pendek untuk mengurangi tegangan transien.
Setelah satu tahun beroperasi, kumparan medan 500V akan dievaluasi pada 5,1 kV DC, seperti yang diilustrasikan pada gambar di bawah ini.
Kumparan medan pada generator rotor silindris harus diuji secara rutin selama perbaikan unit. Indeks PI sebesar 2,0 (ukuran kelembaban atau kontaminasi) biasanya diperlukan dan ditentukan dengan membagi pembacaan megohm dari sepuluh menit dengan pengukuran dari satu menit.
Isolasi yang terbuka pada kolektor atau cincin selip pada mesin sikat seringkali mengakumulasi sejumlah besar minyak/karbon dari bantalan dan sikat; oleh karena itu, mungkin perlu dilakukan pembersihan menyeluruh pada area tersebut untuk mencapai PI yang memuaskan.
Prosedur pengujian diilustrasikan pada Gambar 8, yang merekomendasikan penggunaan instrumen uji isolasi atau megger 1000V. Seperti yang diilustrasikan pada gambar, nilai megohm minimum adalah 50, yang melampaui persyaratan standar non-perbaikan sebesar 4,5 megohm untuk medan 500V atau 9 megohm per kilovolt .
Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan alat uji atau meter 500V.
4. Bus atau Kabel Netral Generator
Selama perbaikan stator generator, bus netral generator dan/atau kabel ke transformator pentanahan harus diputus di kedua ujungnya dan diuji tegangan tinggi DC pada nilai rutin stator generator.
5. Pengujian Kabel (5 kV dan Lebih Tinggi)
Kabel dengan rating tegangan 5 kV ke atas tidak boleh menjalani pengujian hipot kabel rutin selama perbaikan besar , kecuali jika ada keraguan mengenai integritas kabel. Untuk melakukan pengujian hipot yang komprehensif dan teratur, perlu untuk melepaskan kabel di kedua ujungnya karena tegangan uji yang tinggi dan kendala yang ditimbulkan oleh switchgear dan transformator arus (CT) terkait.
Untuk memastikan pertanggungjawaban garansi dan memverifikasi tidak adanya kerusakan selama pengangkutan atau pemasangan, disarankan agar kabel yang baru diperoleh menjalani pengujian hipot atau pengujian pelepasan sebagian baik sebelum maupun sesudah pemasangannya.
Penentuan nilai hipot untuk pengujian kabel bergantung pada beberapa faktor, termasuk jenis bahan isolasi spesifik yang digunakan, ketebalan lapisan isolasi, dan kelas tegangan yang terkait dengan kabel. Jumlah variabelnya terlalu banyak untuk dibahas secara komprehensif dalam lingkup artikel ini.
Biasanya, pengujian pasca-pemasangan dilakukan pada 80% dari nilai pengujian pabrik , sedangkan pengujian rutin dilakukan pada 60% dari nilai pabrik .
Jika pabrikan kabel tidak merekomendasikan pengujian hipot, pengujian pelepasan parsial harus dilakukan sebagai gantinya . Sistem isolasi kabel secara kimiawi kompleks dan mewakili banyak variasi atau famili dalam tipe generik yang sama—yaitu, poli ikatan silang (CLP) dan karet etilen propilen (EPR).
Penerapan tegangan tinggi selama pengujian hipot kabel berpotensi mengurangi masa pakai sistem isolasi kabel tertentu karena induksi perubahan molekuler, rongga, atau kombinasi keduanya di dalam material isolasi.
Perlu disebutkan bahwa tingkat hipot motor jauh lebih rendah dibandingkan dengan nilai hipot kabel. Akibatnya, motor dianggap aman untuk semua sistem isolasi kabel.
KONTEN PREMIUM
Artikel-artikel teknis dalam kategori “Konten Premium” hanya dapat diakses sepenuhnya oleh Anggota Premium. Panduan teknik elektro, artikel teknis spesialis, dan makalah yang ditulis oleh insinyur listrik berpengalaman di beberapa negara semuanya tersedia untuk pengguna premium. Sebagai seorang insinyur listrik yang bekerja di bidang Tegangan Rendah, Menengah, atau Tinggi, ini akan membantu Anda mengembangkan keterampilan teknis profesional yang Anda butuhkan di tempat kerja.
