Transformator pun tak luput dari kegagalan dalam pengoperasiannya, meskipun menjadi salah satu komponen penting dalam sistem distribusi listrik. Kegagalan pada transformator yang terjadi bisa disebabkan karena beberapa faktor, misalnya kualitas bahan, kondisi lingkungan, atau ketidakseimbangan beban.
Dengan artikel ini, kita akan membahas tentang kegagalan-kegagalan yang biasa terjadi pada transformator serta faktor-faktor yang menyebabkannya.
Kegagalan Pada Transformator
Dalam menentukan jenis-jenis kegagalan transformator, digunakan standarisasi MIL-STD-1629A yang disusun oleh Militer AS untuk mengatur efek mode kegagalan dan analisis kekritisan atau failure mode effects and criticality analysis (FMECA).
FMECA disusun untuk mengidentifikasi potensi jenis kegagalan pada suatu produk sebelum masalahnya muncul sehingga kegagalan tersebut dapat diatasi sebelum terlambat.
MIL-STD-1629A mengatur jenis-jenis kegagalan pada transformator, kemudian mengaturnya dalam beberapa kategori:
- Tingkat keparahan,
| Nilai | Deskripsi | Kriteria |
| 1 | Kategori IV (Minor) | Fungsi utama masih bisa dilakukan namun membutuhkan perbaikan segera. |
| 2 | Kategori III (Marginal) | Penurunan terhadap kemampuan fungsi utama. |
| 3 | Kategori II (Critical) | Dapat menyebabkan hilangnya fungsi utama. |
| 4 | Kategori I (Catastrophic) | Produk tidak bisa digunakan kembali. |
- Kemungkinan terjadinya suatu kegagalan,
| Nilai | Deskripsi | Kriteria |
| 1 | Level E (Extremely unlikely) | Kemungkinan terjadi < 0.001. |
| 2 | Level D (Remote) | Kemungkinan terjadi > 0.001 dan < 0.01. |
| 3 | Level C (Occasional) | Kemungkinan terjadi > 0.01 dan < 0.1. |
| 4 | Level B (Reasonably Probable) | Kemungkinan terjadi > 0.1 dan < 0.2. |
| 5 | Level A (Frequent) | Kemungkinan terjadi > 0.2. |
- Klasifikasi deteksi dan identifikasi kegagalan transformator.
| Nilai | Deskripsi | Kriteria |
| 1 | Level F | Identifikasi bagus. |
| 2 | Level E | Identifikasi baik. |
| 3 | Level D | Deteksi bagus dan identifikasi sulit. |
| 4 | Level C | Deteksi baik. |
| 5 | Level B | Deteksi sulit. |
| 6 | Level A | Diperlukan test pelengkap. |
Ketiga kategori tersebut menggunakan parameter Priority Number atau PN yang dapa digunakan untuk mendeteksi probabilitas terjadinya suatu kegagalan pada transformator sehingga kegagalan tersebut dapat diatasi secara dini.
Kemudian, kegagalan-kegagalan yang umumnya terjadi pada suatu transformator disebabkan oleh hal-hal di bawah ini, antara lain:
- Kegagalan pada winding
Transformator memiliki dua unit winding untuk di sisi primer dan sisi sekunder. Winding tersebut memiliki aliran listrik dengan tegangan besar dan mengandung induksi elektromagnetik.
Pada induksi elektromagnetik, winding sering mengalami dielectric stress, thermal stress, dan mechanical stress. Dielectric stress disebabkan oleh tegangan dan arus pada winding lebih tinggi dari nilai ratednya, sehingga akan menimbulkan flashover dan korsleting listrik yang dapat berujung pada kebakaran.
Thermal stress pada winding terjadi jika lilitan tembaga pada winding kurang dimaintain sebaik mungkin sehingga rugi-rugi panas terjadi pada winding dan menghasilkan hotspot pada winding.
Sedangkan mechanical stress yang dapat menyebabkan kegagalan mekanik terjadi karena lilitan winding melonggar atau posisi geometris pada lilitan winding berubah. Hal tersebut dikarenakan maintenance yang kurang baik, terjadinya korosi dan getaran.
Kegagalan pada winding bernilai PN 6 sampai 30.
- Kegagalan pada bushing
Bushing adalah isolator untuk konduktor tegangan listrik yang terhubung pada konduktor earth. Jika konduktor melonggar yang disebabkan oleh getaran atau adanya kerusakan pada sealing bushing yang disebabkan oleh rembesan air, maka dapat menyebabkan kegagalan pada bushing.
Kegagalan bushing ini bernilai PN 24 sampai 48.
- Kegagalan pada tap changer
Tap changer adalah salah satu komponen penting dalam transformator karena memiliki fungsi mengatur level tegangan keluar. Akan tetapi, jika terjadi kerusakan pada tap changer dapat membuat tegangan keluaran dengan besaran yang tidak dapat dikendalikan.
Kegagalan tersebut dikarenakan maintenance yang kurang baik sehingga poros penyambung tap dan motor driver tidak sesuai. Tap changer yang digunakan dengan frekuensi tinggi juga dapat membuat pegas di dalam tap changer patah.
Nilai kegagalan pada tap changer adalah sebesar 20 sampai 52 PN.
Baca Juga : Minyak Transformator – Penjaga Stabilitas Aliran Daya
- Kegagalan pada core
Core suatu transformator berfungsi untuk memusatkan fluks magnetik dan biasanya dilapisi material yang dapat mengurangi eddy current.
Jika tidak dimaintain dengan baik serta terjadi korosi, lapisan material tersebut akan menurun kemampuannya sehingga akan menghasilkan eddy current. Alhasil core akan menjadi panas dan dapat merusak lilitan pada winding dan minyak transformator.
Kegagalan ini memiliki nilai PN 6.
- Kegagalan pada tank
Tank berfungsi untuk menampung minyak transformator, biasanya kegagalan yang terjadi pada tank berupa retakan-retakan pada dinding tank yang dapat mengakibatkan kebocoran minyak. Retakan-retakan tersebut disebabkan oleh korosi, terpapar radiasi matahari, dan lokasi transformator di lingkungan yang tingkat kelembabannya tinggi.
Kegagalan pada tank mendapat nilai 18 PN.
- Kegagalan pada sistem pengaman
Umumnya, transformator menggunakan sistem pengaman Buchholz Protection, Pressure Relief Valve Circuitry, Surge Protection, dan Sudden Pressure Relays.
Buchholz Protection berfungsi untuk mengamankan transformator saat terjadi kegagalan dielektrik, namun bisa mengalami kegagalan yang disebabkan oleh overheating sehingga sistem pengaman tidak lagi sensitif terhadap kegagalan dielektrik.
Pressure Relief Valve Circuitry berfungsi untuk mengurangi tekanan pada transformator sehingga dapat mencegah ledakan pada transformator. Kegagalan yang biasa terjadi disebabkan oleh pegas yang sudah aus dan meningkatnya tekanan gas yang terlalu cepat dari proses pengurangan tekanan gas.
Kemudian Surge Protection berfungsi untuk mencegah tegangan berlebih pada transformator dengan mengalihkannya ke arus alternatif. Namun, jika Surge Protector mengalami kelembapan, korosi, serta overheating yang dapat menyebabkan korsleting, maka sistem pengaman ini tidak bisa bekerja dengan baik dan dapat menyebabkan winding rusak akibat tegangan berlebih.
Sistem pengamanan terakhir, Sudden Pressure Relays mencegah ledakan pada transformator yang disebabkan oleh peningkatan tekanan gas secara berlipat. Perlu diketahui bahwa kelembaban dan adanya air di dalam transformator dapat menyebabkan Pressure Relays tidak bisa bekerja dengan baik. Jika terjadi, sistem keamanan tidak bisa mencegah ledakan pada transformator.
Kegagalan pada sistem proteksi ini memiliki nilai PN sebesar 22 sampai 64.
- Kegagalan pada sistem pendingin
Sistem pendingin pada transformator memiliki peran menurunkan suhu transformator yang dihasilkan rugi-rugi panas pada material tembaga dan besi. Umumnya, sistem pendingin transformator terdiri atas cooling fans, oil pumps, dan water-cooled heat exchangers.
Biasanya, kegagalan pada komponen ini dapat menyebabkan overheating dan meningkatnya tekanan gas yang jika dibiarkan akan menghasilkan ledakan pada transformator.
Kegagalan ini terjadi karena pipa pelumas atau pipa air yang bocor, kebocorannya bisa karena terjadi korosi, kelembaban yang tinggi, dan radiasi matahari. Kegagalan juga bisa terjadi karena pengukuran suhu yang tidak akurat dari thermostat sehingga sistem pendingin gagal melakukan pendinginan.
Untuk kegagalan ini, nilai PN-nya sebesar 25 hingga 48.
Dari penjelasan di atas, berikut adalah tabel ringkasan untuk mode kegagalan pada setiap komponen transformator beserta nilai PN-nya.
| Mode Kegagalan | PN |
| Winding | 06–30 |
| Bushing | 24–48 |
| Tap Changer | 28–52 |
| Core | 6 |
| Tank | 18 |
| Sistem Pengaman | 22–64 |
| Sistem Pendingin | 26-48 |
Penutup
Adanya standarisasi yang menentukan jenis-jenis potensi kegagalan pada transformator memudahkan kita dalam pemeliharaan transformator.
Dengan mengetahui jenis kegagalan yang terjadi, maka akan lebih mudah dalam mengatasi masalah tersebut sehingga kegagalan tersbeut tidak merembet ke seluruh komponen transformator sehingga tidak menimbulkan kerugian material hingga korban jiwa.