Pengertian Tekanan, Resistansi, Dan Termometer Fiber Optic dalam Satu Artikel

Pengoperasian transformator terendam oli yang andal sangat bergantung pada stabilitas oli isolasi internal dan suhu belitan. Panas berlebih adalah penyebab utama percepatan penuaan isolasi, penurunan kinerja, dan pada akhirnya, kegagalan. Oleh karena itu, pemantauan suhu merupakan salah satu aspek paling mendasar dan kritis dalam pengoperasian dan pemeliharaan transformator. Dari pelat jam mekanis tradisional hingga sistem serat optik cerdas modern, sejarah pengembangan termometer merupakan evolusi teknologi pemantauan transformator dari observasi pasif hingga peringatan dini aktif.

Artikel ini akan secara sistematis menguraikan jenis termometer yang umum digunakan pada transformator terendam minyak dan memberikan analisis mendalam tentang prinsip kerja dan skenario penerapannya.

Bab 1: 'Pohon Keluarga' Termometer – Tinjauan Mendetail pada Tiga Jenis Utama

Berdasarkan prinsip pengukuran dan lokasi pemasangan, termometer untuk transformator terendam minyak dibagi menjadi tiga kategori berikut. Bersama-sama, mereka membentuk jaringan pemantauan tiga dimensi mulai dari suhu oli teratas hingga titik panas belitan.

1. Termometer Tipe Tekanan (Termometer Baca Jarak Jauh)

• Prinsip Kerja : Ini adalah instrumen mekanis klasik yang didasarkan pada ekspansi/kontraksi termal dan transmisi tekanan cairan/gas . Sistem ini terdiri dari tiga bagian:

1. Bola Suhu (Sensor) : Dimasukkan ke dalam minyak di bagian atas tangki transformator, diisi dengan media yang sensitif terhadap suhu (misalnya cairan, gas, atau cairan dengan titik didih rendah).

2. Tabung Kapiler : Tabung logam panjang dan tipis yang menghubungkan bohlam ke kepala pengukur, diisi dengan media transmisi tekanan.

3. Kepala Pengukur (Indikator) : Dipasang di dinding tangki trafo atau kabinet kontrol, mungkin berjarak beberapa meter dari bohlam. Intinya adalah tabung Bourdon – tabung logam elastis yang melengkung. Saat bola lampu memanas, perubahan tekanan internal disalurkan melalui kapiler ke tabung Bourdon, menyebabkannya berubah bentuk. Deformasi ini menggerakkan penunjuk melalui mekanisme hubungan, menampilkan suhu.

• Karakteristik Utama :

• Murni mekanis , tidak memerlukan daya eksternal, kekebalan yang sangat baik terhadap interferensi elektromagnetik, keandalan yang sangat tinggi.

• Kepala pengukur dapat dipasang dari jarak jauh untuk memudahkan pembacaan lokal.

• Biasanya dilengkapi dengan 1-2 kontak yang dapat disesuaikan untuk alarm suhu berlebih dan fungsi trip.

• Akurasi dan kecepatan respons relatif lebih lambat dibandingkan tipe elektronik, dan tabung kapiler rentan terhadap kerusakan mekanis.

• Aplikasi Umum : Perangkat pemantauan dan alarm utama untuk suhu oli bagian atas , fitur yang mendekati standar pada semua transformator terendam oli.

2. Detektor Suhu Resistansi (RTD, misalnya PT100)

• Prinsip Kerja : Berdasarkan sifat resistansi konduktor yang berubah terhadap suhu . Elemen penginderaan yang paling umum adalah termometer resistansi platina , dengan PT100 menunjukkan resistansi 100 ohm pada 0°C. Resistansinya berubah secara tepat dan linier terhadap suhu.

• Komponen Sistem :

1. Platinum RTD Probe : Dipasang di sumur termometer di bagian atas trafo, direndam dalam minyak.

2. Jembatan Pengukur & Pemancar : Sering diintegrasikan ke dalam unit kontrol cerdas. Sirkuit yang tepat mengukur resistansi PT100 dan mengubahnya menjadi sinyal arus standar 4-20mA atau sinyal digital.

• Karakteristik Utama :

• Akurasi pengukuran tinggi , sinyal dapat ditransmisikan jarak jauh , kekebalan kebisingan yang baik.

• Outputnya adalah sinyal listrik standar, mudah diintegrasikan dengan platform otomasi seperti SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) dan DCS (Distributed Control Systems) untuk pemantauan terpusat jarak jauh.

• Sering dipasang di samping termometer tipe tekanan, berfungsi sebagai alat yang berlebihan atau berpresisi lebih tinggi untuk pemantauan jarak jauh dan pencatatan suhu oli.

• Aplikasi Umum : Digunakan untuk transmisi jarak jauh dan pemantauan digital suhu oli bagian atas , landasan gardu induk otomatis modern tanpa pengawasan.

3. Sistem Pengukuran Suhu Gulungan Serat Optik (Pengukuran Langsung 'Hot-Spot' Paling Canggih)

• Prinsip Kerja : Saat ini merupakan teknologi paling langsung dan canggih untuk pemantauan suhu belitan. Hal ini didasarkan pada fisika Fiber Bragg Gratings.

1. Sensor Fiber Bragg Grating (FBG) : Variasi periodik dalam indeks bias (kisi) ditulis ke dalam segmen serat optik khusus menggunakan laser. Sifat utamanya: Cahaya dengan panjang gelombang tertentu (panjang gelombang Bragg) dipantulkan, dan panjang gelombang yang dipantulkan ini bergeser secara linier seiring dengan perubahan suhu (atau regangan) di lokasi kisi.

2. Proses Pengukuran : Kabel serat optik fleksibel yang tertanam dengan beberapa sensor FBG langsung tertanam di antara lapisan isolasi gulungan tegangan tinggi di titik terpanas yang diperkirakan selama pembuatan transformator. Sistem ini memancarkan cahaya broadband, dan dengan menganalisis panjang gelombang spesifik yang dipantulkan dari setiap kisi, sistem ini dapat memperoleh suhu absolut secara akurat dan real-time di berbagai titik dalam belitan..

• Karakteristik Utama :

• Pengukuran langsung suhu titik panas belitan , bukan estimasi tidak langsung. Data adalah yang paling autentik dan dapat diandalkan.

• Aman secara intrinsik : Serat optik terbuat dari silika, isolasi, tahan tegangan tinggi, dan kebal terhadap interferensi elektromagnetik, beroperasi secara stabil di medan EM yang kuat.

• Pengukuran terdistribusi : Sebuah serat tunggal dapat menampung lusinan titik penginderaan, memungkinkan peta termal lengkap dari belitan.

• Pengaktif utama untuk 'Peringkat Dinamis' transformator dan penilaian seumur hidup.

• Aplikasi Umum : Trafo besar dan kritis (misalnya EHV, trafo konverter), gardu induk cerdas yang memerlukan manajemen kemampuan beban.

Bab 2: Klarifikasi Konsep Utama – Temperatur Minyak Atas vs. Temperatur Berliku

Ini adalah konsep penting dan titik awal dalam memilih jenis termometer.

• Suhu Minyak Atas : Mengukur suhu minyak di bagian atas tangki. Ini mencerminkan transformator beban termal keseluruhan tetapi memiliki jeda termal . Saat beban berubah, suhu belitan berubah paling cepat, diikuti suhu oli. Termometer tipe tekanan dan RTD mengukur hal ini.

• Suhu Hot-Spot Berliku : Mengacu pada titik terpanas di seluruh transformator, biasanya terletak di bagian atas belitan tegangan rendah. Ini adalah parameter paling penting yang menentukan tingkat penuaan insulasi dan kemampuan beban. Metode tradisional tidak dapat mengukurnya secara langsung, melainkan mengandalkan Winding Temperature Indicator (WTI) yang menyimulasikan/memperkirakannya menggunakan 'suhu oli bagian atas + koreksi arus.' Pengukuran serat optik adalah satu-satunya teknologi yang dapat mengukurnya secara langsung dan akurat.

Bab 3: Panduan Seleksi dan Aplikasi

Kesimpulan & Tren :
Trafo terendam oli yang modern dan berkinerja tinggi sering kali dilengkapi dengan konfigurasi gabungan termometer berikut:

• Termometer Tipe Tekanan berfungsi sebagai garis dasar keselamatan , memberikan perlindungan suhu berlebih lokal yang paling andal.

• Detektor Suhu Perlawanan (PT100) bertindak sebagai jembatan data , memungkinkan digitalisasi dan pemantauan suhu oli jarak jauh.

• Sistem Pengukuran Serat Optik adalah opsi bernilai tambah , menyediakan data inti yang sangat diperlukan untuk pemeliharaan berbasis kondisi, pengoperasian cerdas, dan membuka potensi penuh peralatan.

Evolusi dari pemantauan “suhu tubuh” hingga pemahaman “kesehatan organ” melambangkan perjalanan transformasi kecerdasan. Memilih solusi pemantauan suhu yang tepat bukan hanya tentang memenuhi standar, namun tentang mencapai lompatan dari 'pemeliharaan berbasis waktu' menjadi 'pemeliharaan prediktif,' sehingga memaksimalkan keselamatan dan nilai ekonomi trafo.