analisis kualitas minyak transformator daya 25 kva ... · analisis hasil uji dga berdasarkan metode...

Analisis Kualitas Minyak Transformator Daya 25 Kva Berdasarkan Data Citra Kamera Termal Dan

Data Hasil Uji Gas Chromatograph

SEMINAR TUGAS AKHIR JURUSAN TEKNIK ELEKTRO ITS

26 JUNI 2012

Subkhi Abdul Aziz 2208 100 149

Pembimbing:

Dr. Eng. Ardyono Priyadi, ST., M.Eng. Vita Lystianingrum Budiharto Putri, ST., M.Sc.

LATAR BELAKANG

Banyaknya transformator pada jaringan distribusi

Tes kualitas minyak trafo seperti uji gas terlarut dalam minyak harganya mahal

Penggunaan kamera termal oleh PT. PLN APJ Mojokerto untuk pemeriksaan trafo

1

2

3

PERUMUSAN MASALAH

• Bagaimana data citra kamera termal dapat menentukan kualitas minyak transformator daya 25 KVA? 1

• Bagaimana menganalisis perbandingan data citra kamera termal dengan hasil uji gas chromatograph (tes DGA)? 2

TUJUAN

1 • Mengetahui kualitas minyak transformator dari

data citra kamera termal

2 • Mengetahui pengaruh gas-gas terlarut yang

muncul pada minyak trafo terhadap suhu yang timbul di permukaan trafo

3 • Mengetahui seberapa besar pengaruh panas yang

timbul akibat arus yang mengalir pada kualitas minyak trafo yang berbeda-beda

BATAS MASALAH

1 • Sampel minyak trafo yang digunakan dibatasi hanya 6 sampel minyak

2 • Penentuan kondisi minyak trafo berdasarkan tes uji

gas chromatograph (DGA) dengan metode TDCG (total dissolved combustible gas)

3 • Kamera termal yang digunakan untuk membaca suhu permukaan transformator adalah merk Flir tipe T250

4 • Data foto yang diambil adalah berjarak 3 meter dari depan trafo

METODOLOGI PELAKASANAAN TUGAS AKHIR

PEMILIHAN MINYAK TRAFO

Keterangan:

No Sampel Minyak Tegangan Tembus Warna Minyak 1 Minyak trafo 2 24.1 KV Kuning bening 2 Minyak trafo 3 69.9 KV Kuning cerah 3 Minyak trafo 5 40.1 KV Kuning 4 Minyak trafo 5+ 35.4 KV Kuning keruh 5 Minyak trafo 6 23.1 KV Coklat keruh 6 Minyak trafo 6+ 16.2 KV Coklat

SKEMA RANGKAIAN PENGUJIAN

SUSUNAN ALAT DALAM PENGUJIAN

Load Bank 60 KVA

Trafo Step Up 400 V/20 KV

1

2

3

1. Fuse Cut Off 2. PT 3. CT

Trafo Step Down (Trafo Uji)

20 KV/400 V

Multimeter Digital

Power Quality Analyzer (PQA)

CB

SPESIFIKASI TRAFO UJI

Spesifikasi: Merk Bambang djaya

Kapasitas 25 KVA Fasa 3

Frekuensi 50 Hz Pendinginan ONAN

Tegangan Tinggi Tegangan 20.000 V Arus 0,721 A

Tegangan Rendah Tegangan 400/231 V Arus 36,084 A

PENGATURAN BEBAN TRAFO

Sampel Minyak 20% Beban Trafo

40% Beban Trafo

60% Beban Trafo

80% Beban Trafo

100% Beban Trafo

Pengujian 1 Minyak trafo 3 10 menit 10 menit 10 menit 10 menit 10 menit

Pengujian 3 Minyak trafo 5+ 10 menit 10 menit 10 menit 10 menit 10 menit

Pengujian 4 Minyak trafo 6+ 10 menit 10 menit 3 jam 1 jam 1 jam

Pengujian 5 Minyak trafo 2 10 menit 10 menit 3 jam 1 jam 1 jam

Pengujian 6 Minyak trafo 6 10 menit 10 menit 3 jam 1 jam 1 jam

Pembebanan pada trafo dilakukan dengan beban resistif murni 3 fasa. Beban resistif murni dalam pengujian adalah load bank berkapasitas 60 KVA dengan cos θ = 1.

Gambar Panel pengaturan beban pada load bank

PEMASANGAN dan PENGAMBILAN DATA KAMERA

Transformer 25 kVA

2 m

3 m

4 m

5 m

6 m

2 m

3 m

4 m

5 m

6 m

Foto pengambilan suhu permukaan trafo dengan kamera termal

Skema pengambilan foto permukaan trafo

PENGAMBILAN DATA ARUS PRIMER dan SEKUNDER TRAFO

Clamp sensor

Kabel penjepit buaya

Power Quality Analyzer (PQA)

Pengambilan data arus sekunder trafo

Pengambilan data arus primer trafo

PENGAMBILAN DATA DGA PADA SAMPEL MINYAK TRAFO

Gambar Kelman Transport X

Cara pengujian dengan Kelman Transport X: • Setting alat kelman transport x dengan

memasukkan data trafo dan tanggal pengujian • Sampel minyak yang sudah disiapkan

dimasukkan kedalam alat suntik kelman transport x sampai penuh lalu minyak dibuang (2X)

• Masukkan kembali sampel minyak kedalam alat suntik, setelah selesei masukkan kedalam botol kelman transort x (seperti pada gambar disamping)

• Tunggu beberapa menit karena botol akan mengevaluasi gas-gas yang terlarut didalam minyak

• Setelah selesei akan keluar sebuah print out dalam bentuk hardcopy yang memberikan informasi hasil DGA dari sampel minyak yang diuji

HASIL PENGUJIAN Pembacaan Arus Sekunder Trafo Pembacaan Pembebanan Trafo

ANALISIS PEMBACAAN ARUS SEKUNDER dan PEMBEBANAN

Sampel Minyak 20%-40% Beban Trafo

40%-60% Beban Trafo

60%-80% Beban Trafo

80%-100% Beban Trafo

minyak trafo 2 2.24%

0.26%

0.60%

0.43%

minyak trafo 3 2.59%

0.36%

1.68%

1.51%

minyak trafo 5 4.59%

1.66%

1.89%

1.83%

minyak trafo 5+ 1.50%

0.78%

0.33%

0.65%

minyak trafo 6 0.24%

0.46%

3.64%

2.16%

minyak trafo 6+ 0.23%

0.66%

0.64%

-0.11%

Dari hasil perhitungan persentase selisih antara arus sekunder dan pembebanan di tiap fasa didapatkan hasil: a) Pada fasa R selisih terkecil adalah -0.11% dan selisih terbesar 4.59% b) Pada fasa S selisih terkecil adalah 0.22% dan selisih terbesar 9.96% c) Pada fasa T selisih terkecil adalah -0.29% dan selisih terbesar 5.56%

Persentase selisih arus sekunder dan pembebanan di fasa R

Berdasarkan rumus S = V x I Dimana: S = daya kompleks (VA) V = tegangan (V) I = arus (A)

ANALISIS PEMBACAAN ARUS SEKUNDER dan PEMBEBANAN

Berdasarkan rumus S = V x I Dimana: S = daya kompleks (VA) V = tegangan (V) I = arus (A)

S = V x I Beban 20%: 1,6 KVA = 218, 28 V x 7,33 A Beban 40%: 3,12 KVA = 213,26 V x 14,63 A

Pada fasa R selisih terkecil adalah -0.11% dan selisih terbesar 4.59%

1,95 1,9959

4,59 %

S = V x I Beban 80%: 5,73 KVA = 223, 56 V x 25,63 A Beban 100%: 7,04 KVA = 223,77 V x 31,46 A

1,2286 1,2275

-0,11 %

ANALISIS PEMBACAAN ARUS PRIMER & SEKUNDER TRAFO

Pembacaan Arus Primer (A) Sampel Minyak 20%

Beban Trafo 40%

Beban Trafo 60%

Beban Trafo 80%

Beban Trafo 100%

Beban Trafo minyak trafo 2 0.061 0.14 0.198 0.257 0.313 minyak trafo 6 0.061 0.139 0.197 0.258 0.315

Pembacaan Arus Sekunder (A) Sampel Minyak 20%

Beban Trafo 40%

Beban Trafo 60%

Beban Trafo 80%

Beban Trafo 100%

Beban Trafo minyak trafo 2 6.253 14.17 19.973 25.09 30.487 minyak trafo 6 6.25 13.9 19.56 25.13 30.65

Arus sekunder trafo yang dimaksud adalah arus rata-rata dari fasa R, fasa S, dan fasa T. Jika dirumuskan menjadi:

Irata-rata = (IR+IS+IT)/3

Arus primer trafo didapatkan dari pembacaan multimeter yang dipasangkan setelah trafo arus dengan rasio 1:2. Maka arus primernya adalah

Ip = Imultimeter x 2

ANALISIS PEMBACAAN ARUS PRIMER & SEKUNDER TRAFO

Rugi Daya yang Hilang (VA) Sampel Minyak

20% Beban Trafo

40% Beban Trafo

60% Beban Trafo

80% Beban Trafo

100% Beban Trafo

minyak trafo 2

Pinput 4226.2 9699.48 13509.9 17805.48 21685.27

Poutput 4115.59 9326.4 13145.8 16513.71 20065.91

∆P 110.61 373.08 572.04 1291.77 1619.36

minyak trafo 6

Pinput 4226.2 9630.2 13648.5 17874.76 21823.84

Poutput 4113.62 481.51 12873.9 16540.04 20173.19

∆P 112.58 481.51 774.57 1334.72 1650.65

Rugi daya yang hilang pada trafo dapat dihitung dengan rumus: ∆P = Pinput - Poutput Dimana: ∆P = rugi daya (VA) Pinput = daya yang masuk (VA) Poutput = daya yang keluar (VA) Untuk menghitung daya masuk dan daya keluar adalah: Pinput = Ip x 20.000 x √3 Poutput= Irata-rata x 380 x √3

HASIL TES UJI DGA PADA SAMPEL MINYAK TRAFO

Sampel minyak TDCG Status Gas dengan jumlah abnormal

Minyak trafo 2 335 ppm Kondisi 1 Metana (CH4) dan Etana (C2H6) Minyak trafo 3 8623 ppm Kondisi 4 Hidrogen (H2), Metana (CH4) dan Etana (C2H6) Minyak trafo 5 267 ppm Kondisi 1 Etana (C2H6) Minyak trafo 5+ 258 ppm Kondisi 1 Etana (C2H6) Minyak trafo 6 1231 ppm Kondisi 2 Etana (C2H6), Etilena (C2H4) dan Asetilena (C2H2) Minyak trafo 6+ 176 ppm Kondisi 1 Asetilena (C2H2)

Analisis hasil uji DGA berdasarkan metode doernenburg dan roger rasio serta perbandingan kemunculan gas pada metode gas kunci, didapatkan hasil:

Hasil Uji DGA

• Pada minyak trafo 2 Gas CH4 dan C2H6 pemanasan minyak dan terjadi partial discharge intensitas rendah. • Pada minyak trafo 3 Gas H2, CH4, dan C2H6 pemanasan minyak dan terjadi partial discharge intensitas rendah. • Pada minyak trafo 5 Gas C2H6 pemanasan minyak dan terjadi partial discharge intensitas rendah. • Pada minyak trafo 5+ Gas C2H6 pemanasan minyak dan terjadi partial discharge intensitas rendah. • Pada minyak trafo 6 Gas C2H6, C2H4, C2H2 pemanasan dan busur api (partial discharge intensitas tinggi) pada minyak. • Pada minyak trafo 6+ Gas C2H2 pemanasan dan busur api (partial discharge intensitas tinggi) pada minyak.

HASIL PEMBACAAN SUHU KAMERA TERMAL

Pengukuran Titik

Pengukuran Area

Hasil foto kamera termal menggunakan software flir report

Hasilnya digunakan dalam penelitian

HASIL PEMBACAAN SUHU KAMERA TERMAL

Sampel Minyak 60%

Beban Trafo 80%

Beban Trafo 100%

Beban Trafo Minyak trafo 2 34.8 0C 35.6 0C 36.4 0C

Minyak trafo 6+ 34.9 0C 36.3 0C 37.2 0C Minyak trafo 6 35.8 0C 36.9 0C 37.7 0C

hasil pembebanan: 60% kapasitas trafo selama 3 jam 80% kapasitas trafo selama 1 jam 100% kapasitas trafo selama 1 jam

HASIL PEMBACAAN SUHU KAMERA TERMAL

Sampel Minyak 20%

Beban Trafo 40%

Beban Trafo 80%

Beban Trafo 100%

Beban Trafo

Minyak trafo 3 34.2 0C 34.3 0C 34.5 0C 34.7 0C Minyak trafo 5+ 33.4 0C 33.6 0C 33.9 0C 34.2 0C

hasil pembebanan: 20% kapasitas trafo selama 10 menit 40% kapasitas trafo selama 10 menit 80% kapasitas trafo selama 10 menit 100% kapasitas trafo selama 10 menit

ANALISIS HASIL PEMBACAAN SUHU KAMERA TERMAL

3 Jam 1 Jam 1 Jam

Sampel Minyak

60% Beban Trafo

80% Beban Trafo

100% Beban Trafo

Kualitas Minyak (TDCG)

Gas Jumlah Abnormal TDCG

Minyak trafo 2 34.8 0C 35.6 0C 36.4 0C Kondisi 1 CH4 dan C2H6 335 ppm Minyak trafo 6+ 34.9 0C 36.3 0C 37.2 0C Kondisi 1 C2H2 176 ppm Minyak trafo 6 35.8 0C 36.9 0C 37.7 0C Kondisi 2 C2H6, C2H4, dan C2H2 1231 ppm

10 Menit 10 Menit 10 Menit

10 Menit

Sampel Minyak

20% Beban Trafo

40% Beban Trafo

80% Beban Trafo

100% Beban Trafo

Kualitas Minyak (TDCG)

Gas Jumlah Abnormal

TDCG

Minyak trafo 3 34.2 0C 34.3 0C 34.5 0C 34.7 0C Kondisi 4 H2, CH4, dan

C2H6 8623 ppm

Minyak trafo 5+ 33.4 0C 33.6 0C 33.9 0C 34.2 0C Kondisi 1 C2H6 258 ppm

54 ppm 344 ppm

1761 ppm 71 ppm

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN

Tujuan: pengembangan penelitian monitoring transformator dalam memudahkan penentuan kualitas minyak trafo berdasarkan data hasil pengujian

Input: suhu

Input: kapasitas

beban trafo

Output: kualitas minyak

trafo

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN

Variabel Input Suhu

Fungsi keanggotaan dari input suhu adalah: Normal = [0 10 20]; Hangat = [18 28 38]; Panas = [36 46 56]; Sangat panas = [54 64 74];

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN

Variabel Input Kapasitas Pembebanan Trafo Fungsi keanggotaan input kapasitas pembebanan trafo adalah: 40% beban trafo = [1 5 9]; 60% beban trafo = [7 11 15]; 80% beban trafo = [13 17 21]; 100% beban trafo = [19 23 27]; Beban lebih = [25 29 33];

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN

Variabel Output Status Pengoperasian Trafo

Fungsi keanggotaan input kapasitas pembebanan trafo adalah: Normal = [0 10 20]; Waspada = [15 25 35]; Perlu pemeriksaan = [30 40 50]; Perlakuan khusus = [45 55 65];

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN

Input nilai suhu dan kapasitas pembebanan trafo

Nilai output keanggotaan fuzzy

Penjelasan output fuzzy

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN

Nilai keanggotaan output

KESIMPULAN

1 • Warna minyak trafo tidak mencerminkan kualitas dari nilai DGA

dalam metode TDCG

2 • Nilai dari hasil tes DGA dengan metode TDCG harus memperhatikan

gas-gas yang melebihi nilai normal.

3 • Semakin besar kandungan gas asetilena pada suatu minyak trafo akan

membuat minyak trafo semakin panas seperti pada hasil pengujian menggunakan minyak trafo 6.

4 • Kualitas minyak trafo yang berbeda tidak mempengaruhi arus

sekunder trafo. Besar arus sekunder pada trafo mengikuti kenaikan pembebanan trafo.

5 • Rugi daya yang hilang pada trafo menjadi lebih besar saat trafo

dibebani mendekati kapasitas totalnya

SARAN

1 • Proses pengambilan data suhu permukaan trafo dengan

kamera termal dan data kualitas minyak berdasarkan tes DGA dilakukan pada trafo yang masih bekerja untuk mensuplai daya pada jaringan distribusi.

2 • Transformator yang dijadikan untuk pengujian dapat

divariasikan dengan tipe yang berbeda.

TERIMA KASIH

Analisis Kualitas Minyak Transformator Daya 25 Kva Berdasarkan Data Citra Kamera Termal Dan

Data Hasil Uji Gas Chromatograph

SIDANG TUGAS AKHIR JURUSAN TEKNIK ELEKTRO ITS

27 JUNI 2012

Subkhi Abdul Aziz 2208 100 149

Pembimbing:

Dr. Eng. Ardyono Priyadi, ST., M.Eng. Vita Lystianingrum Budiharto Putri, ST., M.Sc.

Lanjutan….

Core and coil, c: Tc, Ac

hc

Oil, o: To

ht, i

ht, o

Tank, t: T, A, α, ε

Air, a: Ta

hr, i

hr, o

Eksternal radiator, r: Tr, Ar

h = koefisien aliran transfer panas T = suhu A = luas area permukaan α = daya serap ε = emisivitas

sunq"

Transfer suhu pada Transformator

Pemanasan matahari

Daya serap permukaan body

Permukaan (body dalam)

Pendingin radiator dalam

Enegi panas pada transformator

Permukaan body luar

Pendingin radiator luar

Emisivitas permukaan (body luar)

+ +

+

+

+ + = Daya serap pendingin radiator

+

Rumus Keseimbangan Transfer Suhu

Emisivitas pendingin radiator +

Pemanasan Matahari

Daya serap permukaan (body)

Permukaan (body) dalam

Energi panas pada transformator

Emisivitas permukaan (body)

Permukaan (body) luar

=

]coscoscossin[sin

)]365

360cos(033,01[428"

ωδφδφ +

+= xnq sun

),

(,t

tfoilit H

NUKh =

)()( 4aIt TxA σα

dtdTmc t

tp )(

)()( 4aIt TxA σε

),

(,t

tfairot H

NUKh =

Rumus Keseimbangan Transfer Suhu

Rumus Keseimbangan Transfer Suhu

Pemanasan matahari

Daya serap permukaan body

Permukaan (body) dalam

Enegi panas pada transformator

Permukaan body luar

Emisivitas permukaan (body luar) + +

+ + =

)()()()()()()(" ,4

,4

attotaItt

tptotitaItsunss TTAhTxAdtdTmcTTAhTxAqA −++=−++ σεσαα

Pengambilan Data Suhu dengan Kamera Termal

Pengambilan Data Suhu Kamera Termal

2 m

3 m 6 m

Hasil Report Power Quality Analyzer