Reliability Articles

Deteksi Stator Wedges Looseness dengan Teknologi Partial Discharge Pada Generator

Pendahuluan

Stator wedges looseness merupakan salah satu failure mode stator winding di generator yang memiliki laju kerusakan yang relatif cepat dibandingkan dengan failure mode yang lain. Hal ini disebabkan efek dari loose wedges berupa pergerakan relatif winding terhadap stator core yang secara abrasif, merusak semiconductive coating di permukaan winding generator dalam stator slot. Kerusakan semiconductive coating mengakibatkan terjadinya partial discharge di permukaan generator yang kemudian merusak insulasi winding dalam slot. Dalam hal ini, terjadi dua kejadian secara bersamaan, gesekan winding dengan stator core yang menyebabkan terkikisnya coating insulasi dan partial discharge yang merusak insulasi. Akibat dari hal ini, terjadi akselerasi kerusakan winding yang bisa berakibat terjadinya catastrophic failure pada generator.

Kegagalan pada insulasi stator winding dapat dikelola salah satunya melalui pengukuran partial discharge. Khusus untuk failure mode stator wedge looseness, hanya dapat dikelola melalui pengukuran partial discharge secara online (dalam kondisi mesin beroperasi). Hal ini disebabkan oleh pengaruh pergerakan relatif stator winding terhadap stator core yang hanya terjadi dalam kondisi mesin tesebut beroperasi. Selain itu, kompetensi data analis menjadi keharus untuk mempu mendiagnosa, menganalisa, menarik kesimpulan, dan memberi rekomendasi secara tepat.

Sistem Akuisisi Data

Sistem monitoring secara online pada generator tersebut memiliki konfigurasi sebagai berikut:

 

Sistem tersebut menggunakan:

1. Sensor Partial Discharge 1 nF untuk mengelola failure mode pada insulasi stator winding

2. Rotor Flux Probe untuk mengelola failure mode pada insulasi rotor

Pemilihan sensor partial discharge dengan kapasitansi 1 nF didasarkan pada sensitivitas yang paling optimal. Hal ini berdasarkan data berikut ini:

Hasil penelitian tersebut memaparkan bahwa untuk sinyal partial discharge yang sama, sensor dengan kapasitansi 1 nF mampu memberikan data dengan pelemahan sinyal (atenuasi) yang minimal dibandingkan sensor dengan kapasitansi 500 pF, dan 80 pF.

Adapun Bandwidth yang digunakan dalam pengukuran ini adalah pada 0.5 – 10 MHz. Bandwidth ini berdasarkan IEC 60270 merupakan kombinasi Low Frequency – High Frequency yang memberikan keuntungan berupa sensitivitas yang bagus karena mampu mendeteksi kejadian PD di winding yang lebih dalam dibandingan dengan pengukuran dengan frequency cut-off diatas 30 MHz.

ID Mesin

General Information

Manufacturer CCJEC
Power 110 000 kVA
Voltage 13800 V
Current 1250 A
Frequency 50Hz
Power Factor 0.85
Rot. Speed 3000 rpm
Constr. Date July.2010
Cooling System air
Insulation Class F

 

Finding

1. Pengukuran Pada 50 MW

2. Pengukuran Pada 80 MW

3. Detail PRPD Plot

4. Trending

Diagnosa

  1. 1. Dari data 1 dan data 2 diatas, Pada Fasa S, terdapat perubahan magnitude Partial Discharge akibat perubahan beban. Sehingga, fenomena partial discharge ini dipengaruhi oleh dan berbanding lurus dengan pembebanan generator.
  2. 2. Dari  PRPD  plot, menunjukkan indikasi  surface  discharge  yang ditandai  dengan  cluster  pada negative AC cycle yang dominan. Surface discharge pada generator bisa diakibatkan oleh loose winding, slot discharge, atau coating problem.
  3. 3. Data trending menunjukkan trending yang stab

Analisa

Indikasi surface discharge yang dipengaruhi oleh dan berbanding lurus dengan pembebanan merupakan indikasi loose wedges. Data trend yang stabil mengindikasikan kondisi winding dalam keadaan stabil. Kedua hal ini menunjukkan indikasi loose wedges ini berada pada fase awal yang belum merusak kondisi semiconductive coating pada permukaan stator winding.

Kesimpulan

Terdapat indikasi loose winding pada steam-turbine generator tersebut dan kondisi insulasi winding masih stabil.

Rekomendasi

  1. Close monitor untuk memantau kondisi stator winding insulation dengan memantau data trend. Kenaikan trending sebesar lebih dari 1.5 kali dalam 6 bulan mengindikasikan rapid deterioration. Dalam kondisi trending stabil atau naik dengan laju kenaikan dibawah 1.5 kali lipat dalam 6 bulan, tidak perlu mempercepat Overhaul
  2. Pada saat Overhaul, lakukan inspeksi kekencangan wedges pada steam turbine generator tersebut dan melakukan pengencangan pada wedges yang terindikasi loose berdasarkan hasil inspek

Follow-up Action

Pada saat Overhaul, dilakukan inspeksi kekencangan wedges dengan hasil sebagai berikut:

Hasil inspeksi kekencangan wedges menunjukkan terdapat indikasi looseness pada wedges yang ditandai dengan warna merah pada nomor-nomor wedges seperti pada gambar diatas.

Penutup

Implementasi teknologi partial discharge monitoring mampu secara efektif mengelola kondisi insulasi stator winding. Tentu saja implementasi teknologi ini perlu didukung oleh technology owner yang kompeten dalam memberikan informasi terkait data condition monitoring, dalam hal ini teknologi partial discharge.

PT. Tiara Vibrasindo Pratama berkomitmen untuk memberikan solusi pengelolaan asset terbaik termasuk dalam pengelolaan kondisi (condition management) melalui implementasi teknologi condition monitoring guna mendeteksi sedini mungkin indikasi kegagalan pada generator maupun asset kritikal lainnya. Selain dari aspek teknologi, TVP concern terhadap development kompetensi user yang dibangun dengan training untuk aspek knowledge, coaching untuk aspek skill, dan mentoring untuk aspek attitude. Diharapkan dengan implementasi teknologi dan development personel yang kompeten, informasi hasil analisa data condition monitoring dapat menjadi landasan dalam pengambilan keputusan pada asset tersebut.