perac aga prototipe moi torig parameter –...

33
PERACAGA PROTOTIPE MOITORIG PARAMETER – PARAMETER TRASFORMATOR DAYA SECARA OLIE BERBASIS MIKROKOTROLER Ujian Tugas Akhir (Ganjil 2013-2014) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 1 Nama: NataKhakimaAdhuna NRP : 2209100125 Pembimbing: 1. Prof. Dr. Ir. Mauridhi Hery Purnomo, M.Eng. 2. Dr. Eng. ArdyonoPriyadiST,. M.Eng.

Upload: ngotu

Post on 04-Apr-2019

254 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

PERA�CA�GA� PROTOTIPE MO�ITORI�G

PARAMETER – PARAMETER TRA�SFORMATOR

DAYA SECARA O�LI�E BERBASIS

MIKROKO�TROLER

Ujian Tugas Akhir (Ganjil 2013-2014)

Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 1

Nama : Nata Khakima AdhunaNRP : 2209100125

Pembimbing :

1. Prof. Dr. Ir. Mauridhi Hery Purnomo, M.Eng.

2. Dr. Eng. Ardyono Priyadi ST,. M.Eng.

DAFTAR ISI

• PENDAHULUAN

• PENELITIAN ONLINE MONITORING

TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 2

• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

ALAT

• PENGUJIAN ALAT DAN ANALISIS

DATA

• KESIMPULAN

LATAR BELAKA�G

• Transformator daya merupakan

peralatan penting pada penyaluran

energy listrik.

• Pada transformator bertegangan tidak

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 3

• Pada transformator bertegangan tidak

dapat mengetahui adanya gangguan

secara lebih dini.

• Diperlukan sistem monitoring kondisi

transformator secara online, jarak

jauh, dan real-time

TUJUA�

• Membuat suatu prototipe monitoring tegangan,

arus, dan suhu pada transformator daya secara

real – time dan online.

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 4

DAFTAR ISI

• PENDAHULUAN

• PENELITIAN ONLINE MONITORING

TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 5

• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

ALAT

• PENGUJIAN ALAT DAN ANALISIS

DATA

• KESIMPULAN

PE�ELITIA� O�LI�E MO�ITORI�G

TRA�SFORMATOR DISTRIBUSI

• Penelitian sebelumnya masih

menggunakan sensor suhu

LM35, sehingga tidak bisa

mengukur suhu di dalam

transformator.

• Sistem online akan

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 6

• Sistem online akan

disempurnakan melalui

pengerjaan tugas akhir ini,

dengan mengganti modul GSM

Tri Band menjadi Arduino.

DAFTAR ISI

• PENDAHULUAN

• PENELITIAN ONLINE MONITORING

TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 7

• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

ALAT

• PENGUJIAN ALAT DAN ANALISIS

DATA

• KESIMPULAN

PERA�CA�GA� DA� PEMBUATA� ALAT

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 8

Sensor

• Sensor Arus menggunakan CT-235,

dengan rasio 2000:1.

• Sensor Tegangan menggunakan Step-

down Transformer Orient, dengan

rasio 220:3.

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 9

• Sensor Suhu menggunakan RTD PT-

100, dengan rangkaian pembagian

tegangan.

• Setiap sensor terlebih dahulu

dikalibrasi sebelum digunakan

Grafik Kalibrasi Sensor Arus

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 10

Hasil Kalibrasi Sensor Arus

• Berdasarkan hasil kalibrasi, grafik V-ukur

terhadap Arus Sumber membentuk kurva lurus

linear. Hal ini menunjukkan linearitas

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 11

linear. Hal ini menunjukkan linearitas

perbandingan antara tegangan sekunder ketiga

CT dengan arus yang mengalir. Sehingga CT-

235 layak digunakan.

Grafik Kalibrasi Sensor Tegangan

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 12

Hasil Kalibrasi Sensor Tegangan

• Berdasarkan hasil kalibrasi, grafik V-ukur

sekunder PT Orient terhadap Tegangan Primer

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 13

sekunder PT Orient terhadap Tegangan Primer

membentuk kurva lurus linear. Hal ini

menunjukkan linearitas perbandingan antara

tegangan sekunder ketiga PT dengan tegangan

primer. Sehingga PT Orient layak digunakan.

Grafik Kalibrasi Sensor Suhu

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 14

Grafik Kalibrasi Sensor Suhu

• Dari kalibrasi RTD PT-100, didapatkan nilai

error yang besar untuk pengukuran suhu yang

rendah. Hal ini dimungkinkan karena

karakteristik rangkaian pembagi tegangan dan

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 15

karakteristik rangkaian pembagi tegangan dan

RTD PT-100 yang hanya linear dan akurat

pada nilai resistansi dan suhu yang tinggi. Hal

ini dapat diabaikan karena suhu transformator

daya umumnya tinggi

Rangkaian Adder Analog

• Untuk merubah sinyal listrik AC yang semula dengan

offset 0 volt dan Vmax–Vmin volt DC, menjadi

sinyal sinusoidal DC 0–5 volt DC.

• Rangkaian adder analog disusun atas dua rangkaian

amplifier.

– Rangkaian yang pertama adalah inverting amplifier, yang

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 16

– Rangkaian yang pertama adalah inverting amplifier, yang

berfungsi untuk mengubah amplitudo sinyal masukan

– Rangkaian yang kedua adalah inverting adder, yang

berfungsi untuk merubah nilai offset sinyal masukan

Rangkaian Adder Analog

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 17

Sistem Online

• Digunakan modul Arduino Uno Board + Ethernet

Shield untuk menerima data tegangan, arus, dan suhu,

kemudian mengirimkan data ke web server

• Web server berfungsi sebagai interface, yang

menghubungkan operator dengan alat (hardware)

monitoring, Agar sistem monitoring dapat berjalan

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 18

monitoring, Agar sistem monitoring dapat berjalan

secara online dan real-time.

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 19

Analisis Pengurangan Umur Transformator

• Pada analisis pengurangan umur transformator, data

harmonisa yang didapatkan dari pengukuran dengan

peralatan monitoring transformator distribusi, Hioki

9624-50, milik PLN APJ Mojokerto.

• Analisis tersebut menggunakan perumusan aging

factor pada standar IEEE Std C57 1995.

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 20

factor pada standar IEEE Std C57 1995.

DAFTAR ISI

• PENDAHULUAN

• PENELITIAN ONLINE MONITORING

TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 21

• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

ALAT

• PENGUJIAN ALAT DAN ANALISIS

DATA

• KESIMPULAN

PE�GUJIA� ALAT

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 22

A�ALISIS DATA

• Setelah data hasil monitoring dan hasil pengukuran

didapatkan, kamudian dilakukan analisis data, dari

data dan error tersebut.

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 23

A�ALISIS DATA MO�ITORI�G TEGA�GA�

• Sesuai dengan Standard IEC no. 13B – 23, maka

monitoring tegangan dapat digolongkan dalam alat

ukur kelas 1, dengan error kurang dari 1 %.

Tegangan (V rms) error(%)

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 24

R S T R S T

06-Jan-14 217,51 217,59 217,49 0,316224 0,27956 0,32539

07-Jan-14 215,51 215,55 214,99 0,914943 0,069638 0,097584

07-Jan-14 217,51 218,11 217,99 0,316224 1,258124 1,014829

08-Jan-14 217,21 216,21 214,23 0,544872 0,593103 1,548713

08-Jan-14 222,38 221,56 219,49 0,624434 0,198198 0,231818

0,515797 0,535774 0,479267

Tanggal

Tegangan (V rms) error(%)

rata - rata

A�ALISIS DATA MO�ITORI�G ARUS

• Sesuai dengan Standard IEC no. 13B – 23, maka

monitoring arus tidak memenuhi batas minimal error

pada alat ukur.

• Tetapi, pada monitoring arus yang lebih besar dari 60

A rms, rata – rata error-nya secara keseluruhan

kurang dari 2,5 %.

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 25

kurang dari 2,5 %.

R S T R S T

06-Jan-14 10,48 11,05 10,93 4,8 10,5 9,3

07-Jan-14 10,44 10,75 10,46 4,4 7,5 4,6

07-Jan-14 10,73 10,46 10,92 7,3 4,6 9,2

08-Jan-14 68,99 67,99 68,32 1,442857 2,871429 2,4

08-Jan-14 82,26 92,01 91,34 2,765957 1,593583 1,995708

5,5 7,533333 7,7

error(%)

Tanggal

Arus (A rms)

rata - rata

A�ALISIS DATA MO�ITORI�G SUHU

• Sesuai dengan Standard IEC no. 13B – 23, maka

monitoring suhu dapat digolongkan dalam alat ukur

kelas 5, dengan error kurang dari 5 %.

69,7 67,48 3,185079

Simulasi Suhu

Transformator (⁰C)

Data Monitoring

Suhu (⁰C) error (%)

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 26

69,7 67,48 3,185079

64,2 60,86 5,202492

62,4 58,9 5,608974

59,9 56,43 5,792988

56 57,3 2,321429

54,8 52,3 4,562044

53,6 55,1 2,798507

4,210216rata - rata

• Pada penelitian selanjutnya, untuk mengatasi

permasalahan dan error pada monitoring tegangan,

arus, dan suhu, salah satunya dengan mengganti

penggunaan fixed resistor pada rangkaian dengan

multi turn variable resistor.

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 27

multi turn variable resistor.

• Sehingga, nilai resistansi dapat dengan mudah diatur

sampai mendapatkan nilai masukan yang sesuai. Dan

dapat mengompensasi error komponen lain.

Analisis Umur Transformator Berdasarkan

Data Harmonisa

• Analisis tersebut menggunakan perumusan aging

factor pada standar IEEE Std C57 1995. • Kapasitas transformator : 200 KVA

• Spektrum Harmonisa orde 3 : 0,01 %

• Spektrum Harmonisa orde 5 : 0,01 %

• Kenaikan rata – rata suhu top-oil : 50 ⁰C

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 28

• Kenaikan rata – rata suhu belitan : 65 ⁰C

• Kemudian dilakukan perhitungan, dan dihasilkan

nilai – nilai• hot-spot transformator akibat harmonisa : 95,135 ⁰C

• Relative aging factor : 0,853

• pengurangan umur transformator : 0,0032 %

Analisis Umur Transformator Berdasarkan

Data Harmonisa

• Nilai pengurangan umur transformator masih belum

signifikan terhadap umur transformator. Hal ini

dikarenakan lamanya waktu pengujian yang singkat

dan spektrum harmonisa yang kecil.

• Akan tetapi, dengan adanya harmonisa pada

transformator terus menerus selama pengoperasian,

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 29

transformator terus menerus selama pengoperasian,

maka dapat menambah akumulasi relative aging

factor, yang dapat terus mengurangi umur isolasi

transformator.

DAFTAR ISI

• PENDAHULUAN

• PENELITIAN ONLINE MONITORING

TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 30

• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

ALAT

• PENGUJIAN ALAT DAN ANALISIS

DATA

• KESIMPULAN

KESIMPULA�

• Error pada data monitoring tegangan

kurang dari 1 %, sehingga dapat

digolongkan dalam alat ukur kelas 1.

• Sedangkan pada data monitoring arus

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 31

• Sedangkan pada data monitoring arus

error-nya lebih dari 5 %, tetapi pada

monitoring arus lebih dari 60 A, error-nya

kurang dari 2,5 %.

• Error pada data monitoring suhu kurang

dari 5 %, sehingga dapat digolongkan

dalam alat ukur kelas 5.

KESIMPULA�

• Berdasarkan hasil monitoring, menunjukkan bahwa

transformator distribusi Jurusan Teknik Elektro ITS

dalam kondisi normal dan aman.

• Prototipe dapat melakukan monitoring secara online,

real-time, dan jarak jauh.

Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 32

• Adanya harmonisa pada transformator, dapat

memberikan efek pengurangan umur transformator

daya, bergantung pada besarnya spektrum dan

lamanya kemunculan harmonisa

SEKIAN

dan

Jurusan Teknik Elektro-ITS

dan

TERIMA KASIH

Page 33