Kegagalan Isolasi Listrik

Isolasi Listrik digunakan untuk mengarahkan arus melalui jalur yang diinginkan dan mencegahnya mengalir ke tempat yang tidak diinginkan. Isolasi listrik yang tepat sangat penting untuk kinerja dan umur panjang motor listrik. Kerusakan isolasi adalah salah satu penyebab paling sering dari kegagalan motor listrik. Dalam generator listrik, misalnya,
56% kegagalan
berasal dari kerusakan isolasi listrik.

Sistem Isolasi

Pada motor, terdapat 2 sistem isolasi. Salah satu sistemnya adalah insulasi groundwall yang memisahkan kumparan dari rangka atau casing motor. Sistem insulasi kedua adalah sistem insulasi belitan yang memisahkan konduktor yang digulung untuk membuat belitan motor. Penelitian telah menunjukkan bahwa ≈ 80% gangguan listrik stator terjadi pada insulasi belitan sementara hanya ≈ 20% yang terjadi antara kumparan dan rangka motor atau korsleting langsung ke ground.

Apa yang dimaksud dengan kegagalan isolasi?

Kegagalan isolasi listrik terjadi ketika isolasi pada motor mulai menurun seiring berjalannya waktu atau karena alasan lain. Penuaan atau panas berlebih menyebabkan perubahan kimiawi pada insulasi yang menyebabkan insulasi menjadi lebih konduktif dan kurang efektif dalam mencegah arus mengikuti jalur yang tidak diinginkan baik di antara konduktor atau ke rangka motor. Beberapa kegagalan insulasi khususnya pada sistem insulasi dinding tanah terjadi seketika karena masuknya kelembapan, kontaminasi, atau kejadian unik yang tidak biasa. Peristiwa ini menyerang rongga atau kelemahan lain dalam insulasi dan menyebabkan kegagalan dini. Kesalahan pada sistem insulasi belitan terjadi secara perlahan dan memburuk seiring waktu.

Penyebab umum kegagalan isolasi meliputi:

• Terlalu panas
• Kontaminasi belitan
• Penarikan arus yang berlebihan
• Kualitas daya yang buruk
• Distorsi harmonik.

Panduan ini akan mengarahkan Anda melalui setiap tahap kerusakan isolasi listrik sehingga Anda dapat proaktif dan melacak perubahan isolasi pada peralatan motor Anda.

3 Tahap Kegagalan Isolasi Listrik

Sebagian besar kegagalan isolasi terjadi secara perlahan dan mantap, melalui tiga tahap yang berbeda.

Tahap 1 – Ideal untuk Deteksi Dini

Selama tahap pertama kegagalan isolasi listrik, isolasi antara konduktor menjadi tertekan dan mulai berubah secara kimiawi. Insulasi secara kimiawi berubah dari isolator dan mulai menjadi konduktor. Kekuatan insulasi dan kapasitansi mulai berkurang. Insulasi dapat mulai berkarbonisasi yang menyebabkan arus menjadi lebih resistif, dan kurang kapasitif. Jika insulasi dinding tanah mengalami perubahan, hal ini akan menyebabkan resistensi insulasi menurun dan faktor disipasi meningkat. Jika isolasi belitan mengalami perubahan kimiawi, sudut fasa (Fi) dan/atau respons frekuensi saat ini akan berubah.

Mengidentifikasi kesalahan pada tahap kegagalan isolasi ini sangat penting untuk pengoperasian sistem kelistrikan pabrik yang “berkelas dunia” yang andal. Pada tahap ini, aliran arus yang tidak diinginkan antara konduktor belum terjadi, meskipun risiko untuk mulai terjadi cukup tinggi. Untungnya, deteksi dini melalui
memeriksa belitan
dan terlibat dalam
pengujian motor
yang tepat sangat bermanfaat. Deteksi dini kegagalan isolasi pada motor listrik memungkinkan perusahaan untuk mengatasi kerusakan selagi masih relatif kecil, menghemat waktu dan biaya, serta mencegah terjadinya bencana kegagalan.

Instrumen ALL-TEST Pro adalah satu-satunya instrumen di dunia yang dapat melakukan deteksi dini kegagalan isolasi pada motor listrik secara konsisten dan pada tahap paling awal.

Lihat penjelasan sudut fase dalam mendeteksi kegagalan isolasi di bawah ini.

Tahap 2 – Kemungkinan Kerusakan Motor yang Terputus-putus

Selama tahap kedua dari kegagalan isolasi listrik, kerusakan belitan menjadi lebih jelas. Di bawah ini adalah beberapa karakteristik kegagalan yang mungkin mereka tunjukkan:

• Degradasi bahan insulasi meningkat.
• Arus terus menjadi lebih resistif.
• Panas meningkat pada titik utama kegagalan isolasi.
• Motor mulai sesekali tersandung drive atau pemutus sirkuit, meskipun dapat terus berjalan setelah insulasi dingin.

Pemecahan masalah perlu dilakukan untuk menentukan penyebab masalah. Instrumen ALL-TEST Pro menentukan kondisi kesehatan yang sebenarnya pada motor dan komponennya.

Lihat sudut fasa, TVS & respons Frekuensi Saat Ini yang dijelaskan dalam mendeteksi kegagalan insulasi di bawah ini.

Tahap 3 – Kegagalan Bencana

Jika tanda-tanda kegagalan isolasi sebelumnya tidak terdeteksi atau tidak tertangani, motor kemungkinan besar akan mengalami kerusakan total. Di bawah ini adalah sebagian karakteristik yang sering ditunjukkan oleh belitan pada tahap ini:

• Insulasi benar-benar rusak, menciptakan jalan pintas antara belitan atau jalur langsung untuk arus dari belitan ke arde atau rangka motor.
• Pecahnya ledakan terjadi pada titik patahan.
• Terjadi perubahan induktansi dan resistansi.
• Kumparan tembaga mulai meleleh sebagai respons terhadap panas yang berlebihan.
• Motor terus menerus melakukan trip pada drive atau pemutus sirkuit saat dinyalakan.
• Terdapat aliran arus di antara konduktor.

Banyak meteran listrik dan perangkat yang akan menangkap kesalahan pada tahap kegagalan motor ini (atau ketika terjadi hubungan pendek ke ground yang mengindikasikan masalah keamanan yang parah). Jika Anda menjalankan motor hingga gagal, maka Anda mungkin tidak perlu mengetahui apa yang terjadi pada motor Anda atau mengetahui kondisi kesehatan motor Anda.

Penyebab Kegagalan Isolasi

Stresor seperti suhu, polutan, dan tekanan listrik seperti tegangan berlebih yang berkelanjutan dapat dengan mudah membebani isolasi listrik dan menyebabkan kerusakan. Risiko kegagalan isolasi juga meningkat seiring berjalannya waktu karena berbagai faktor ini saling berinteraksi satu sama lain untuk menyebabkan kerusakan. Misalnya, lubang kecil atau retakan kecil mungkin muncul pada insulasi akibat pemakaian sehari-hari. Retakan tersebut melemahkan insulasi, dan juga menciptakan jalan bagi masuknya kelembapan dan kontaminan kimiawi, sehingga menurunkan kualitas insulasi lebih jauh lagi.

Di bawah ini adalah beberapa penyebab paling umum dari kegagalan isolasi listrik pada motor:

• Kontaminan: Insulasi belitan melemah karena kontak dengan kontaminan seperti cairan pendingin peralatan mesin, oli dan bahan kimia lainnya. Kontaminan ini sering kali memiliki efek korosif, yang dapat merusak insulasi dari waktu ke waktu. Kontaminan yang lembab biasanya bersifat konduktif karena mengandung kotoran, sehingga mengurangi ketahanan saat merembes ke dalam insulasi melalui celah dan pori-pori kecil.
• Kualitas daya yang buruk: Gulungan dapat menjadi terlalu panas karena masalah kualitas daya, termasuk tingkat tegangan dan arus yang tidak seimbang. Bahkan peningkatan suhu yang kecil dari masalah ini dapat menciptakan titik panas termal yang menyebabkan penurunan substansial dalam ketahanan isolasi.
• Kelebihan beban: Gulungan mungkin menjadi terlalu panas karena tarikan arus yang tinggi yang disebabkan oleh beban yang berlebihan. Beban berlebih juga dapat menyebabkan lonjakan tegangan yang merusak isolasi.
• Suhu lingkungan yang tinggi: Gulungan mungkin juga menjadi terlalu panas karena panas yang tinggi di lingkungan pengoperasian. Khususnya di area dengan ventilasi terbatas, panas yang dihasilkan peralatan dapat memberikan tekanan berlebihan pada insulasi belitan di motor.
• Tegangan transien: Tegangan transien dapat timbul baik dari sumber internal maupun eksternal dan sering terjadi selama motor dinyalakan. Frekuensi arus transien dapat beberapa kali lebih tinggi daripada arus tipikal pada belitan, sehingga memberikan tekanan yang ekstrem pada insulasi.

Karena risiko kegagalan isolasi pada motor relatif tinggi dari waktu ke waktu, karyawan harus memiliki alat dan pelatihan yang mereka butuhkan untuk mendeteksi tanda-tanda kegagalan isolasi dan mengatasinya dengan cepat.

Mendeteksi Kegagalan Isolasi dengan MCA

Isolasi Gulungan

Analisis Sirkuit Motor
(MCA™) menyuntikkan tegangan AC & DC tegangan rendah untuk menjalankan sistem isolasi belitan, sementara motor tidak diberi energi. Ketika sistem insulasi mulai mengalami perubahan kimiawi, hal ini mempengaruhi kapasitansi (C), dan induktansi (L) dari sistem koil. Setiap perubahan pada C atau L mengubah waktu tunda antara tegangan yang diberikan dan arus yang dihasilkan dan kemampuan sistem koil untuk menyimpan muatan listrik atau medan magnet. Oleh karena itu, saat isolasi belitan mulai berubah secara kimiawi, baik Fi atau I/F atau mungkin keduanya akan berubah. Jika salah satu dari variabel ini berubah, ini akan mengubah statistik nilai tes (TVS). Perubahan pada TVS statis dari nilai dasar yang sebelumnya disimpan sebagai nilai referensi statis (RVS) dari > 3% mengindikasikan awal dari kegagalan isolasi atau rotor.

• Statistik nilai tes: TVS adalah angka yang menentukan kondisi motor pada saat tes dilakukan. TVS menggunakan algoritma yang dipatenkan yang dibuat dengan menggabungkan hasil dari serangkaian pengujian tegangan rendah yang dilakukan pada ketiga fase sistem belitan motor. Variabel kunci diambil pada 5 frekuensi yang berbeda untuk menggairahkan sistem insulasi sepenuhnya. Bahkan perubahan kecil dalam susunan kimiawi isolasi belitan akan menyebabkan TVS saat ini berubah bila dibandingkan dengan garis dasar. ATP merekomendasikan agar tes Reference Value Static (RVS) diperoleh pada motor baru dan sebelum dipasang di sistem. Kemudian ketika memantau TVS motor selama masa pakainya, perubahan > 3% antara dua nilai (pembacaan TVS baru vs saat ini) biasanya mengindikasikan kesalahan rotor atau stator.
• Sudut fase: Adalah ukuran waktu tunda antara tegangan yang diberikan ke motor dan tarikan arus yang dihasilkan. Ini adalah pengukuran yang sangat sensitif dan merupakan salah satu variabel pertama yang berubah ketika sistem insulasi mulai menurun. Pengukuran Fi digunakan untuk mengidentifikasi gangguan belitan kumparan-ke-kumparan, belokan-ke-belokan, atau fase-ke-fase yang berkembang. Tidak ada instrumen lain yang dapat menentukan gangguan belitan kumparan-ke-kumparan pada tahap ini.
• Respons frekuensi saat ini: Uji respons I/F mengukur arus yang melalui belitan motor pada frekuensi yang telah ditentukan. Pengujian berikutnya mengukur respons saat ini lagi pada frekuensi dua kali lipat dari frekuensi awal. Respons I/F mengukur persentase perubahan arus yang disebabkan oleh penggandaan frekuensi tegangan input. Gulungan tiga fase dalam kondisi yang sama akan merespons perubahan frekuensi yang sama. Jika isolasi belitan pada satu atau lebih konduktor mulai menurun, hal ini akan mengubah kemampuan koil untuk menyimpan medan magnet atau muatan listrik. I/F adalah pengujian yang mengukur kemampuan sistem belitan untuk menyimpan medan magnet atau muatan listrik dan umumnya merupakan salah satu indikator pertama degradasi sistem belitan.
• Uji Dinamis: Uji dinamis digunakan untuk mengidentifikasi gangguan yang sedang berkembang atau yang sudah ada pada stator atau rotor. Selama pengujian dinamis, instrumen pengujian secara terus-menerus mengukur dan menyimpan impedansi pada posisi rotor yang berbeda sementara poros motor diputar secara manual dengan lancar dan perlahan. Hasil pengujian ini dianalisis dan ditampilkan sebagai dua tanda tangan listrik, tanda tangan stator dinamis, dan tanda tangan rotor dinamis. Instrumen kemudian secara otomatis menganalisis tanda tangan ini dan menghasilkan status “baik”, “peringatan”, atau “buruk” untuk mengindikasikan kondisi stator atau rotor.
• Faktor Disipasi (DF): Sistem insulasi groundwall membentuk kapasitor alami antara konduktor dalam kumparan motor dan rangka motor. Sebuah kapasitor menyimpan muatan listrik, ketika tegangan AC diterapkan pada kapasitor, sebagian arus mengalir melintasi bahan dielektrik dan merupakan arus resistif (_Ir) dan sisanya adalah arus yang disimpan. Arus yang tersimpan disebut sebagai arus kapasitif (_Ic). Pada sistem insulasi yang baru,_Ir adalah < 5% dari_Ic . DF adalah rasio dari_{Ir /} Ic. Ketika bahan insulasi menua, bahan tersebut menjadi kurang kapasitif dan lebih resistif yang menyebabkan DF meningkat.
• Kapasitansi ke Tanah (CTG): Karena sistem insulasi groundwall membentuk kapasitansi alami dengan rangka, maka akan ada nilai terukur yang harus tetap sama selama masa pakai motor. Masuknya kelembapan atau kontaminasi lainnya secara efektif menyebabkan konstanta dielektrik berubah. Hal ini umumnya menyebabkan nilai CTG naik. Namun, jika insulasi groundwall mulai mengalami penurunan suhu, hal itu akan menyebabkan CTG turun.

Ringkasan: Menggabungkan pengukuran DF & CTG memberikan indikasi yang lebih baik tentang kondisi keseluruhan insulasi dinding tanah daripada pengukuran IRG saja. Tes IRG standar hanya akan mendeteksi kegagalan arde pada bagian terlemah dari isolasi belitan. Pengujian DF dan CTC akan memberikan penilaian lengkap terhadap seluruh sistem insulasi dengan menggunakan metode pengujian tegangan rendah AC. Menggabungkan kedua tes ini dengan tes IRG akan memberikan Anda kondisi paling akurat dari sistem isolasi motor Anda ke arde.

Metode Pengujian Tradisional

Resistansi Isolasi ke Tanah (IRG)
– Ini adalah uji keamanan & tidak digunakan untuk menentukan kondisi aktual motor listrik.

Uji ketahanan isolasi terhadap arde adalah uji kelistrikan yang paling umum dilakukan di bidang kelistrikan. Tujuan utama dari pengukuran ini adalah “keamanan”. Ketika ada jalur untuk arus mengalir dari belitan berenergi ke casing mesin atau arde, ada kemungkinan bagian motor yang terbuka dapat menjadi berenergi ke tegangan penuh yang diterapkan ke belitan. Selain itu, jika arus yang cukup mengalir ke tanah, hal itu akan menciptakan pemanasan lokal yang dapat mengakibatkan kerusakan pada pabrik dan personel. Sebelum memberi energi pada sistem kelistrikan yang baru dipasang, tes IRG harus dilakukan untuk memastikan bahwa motor “aman” untuk diberi energi. Tes IRG menerapkan tegangan DC ke kabel motor dan mengukur aliran arus ke ground. Karena arus mengambil jalur resistansi terkecil, pengujian ini mengidentifikasi titik terlemah dari insulasi arde, namun tidak memberikan indikasi apa pun tentang kondisi keseluruhan insulasi arde.

Lindungi Dari Kegagalan Isolasi Dengan Peralatan Dari ALL-TEST Pro

ALL-TEST Pro motor yang dapat diandalkan menguji produk memberikan alat yang dibutuhkan bisnis Anda untuk mengevaluasi performa kelistrikan dan menyelesaikan masalah kecil dengan cepat sebelum berkembang menjadi masalah yang lebih padat waktu dan tenaga.

Mengapa menguji motor
? Motor yang terpelihara dengan baik dan berkinerja tinggi adalah kunci untuk menjaga bisnis Anda tetap berjalan secara efektif, meminimalkan waktu henti, serta meningkatkan produktivitas dan keuntungan. ALL-TEST Pro dapat menyediakan bisnis Anda dengan hal tersebut. Program pengujian, pemecahan masalah, dan pemeliharaan prediktif kami menjaga motor Anda tetap berjalan dengan kuat dan memberikan nilai yang tinggi bagi perusahaan Anda.

Minta penawaran
hari ini, atau
hubungi kami
untuk mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana produk kami menyediakan pengujian motor yang cepat dan akurat – kapan saja, di mana saja.