tugas akhir te 091399 (4 sks)digilib.its.ac.id/public/its-undergraduate-12435-presentation.pdf ·...

pendahuluan

• Latar Belakang Masalah– PT. PLN (Persero) sebagai satu – satunya

perusahaan listrik milik negara

– Predictive Maintenance

– Transformator sebagai peralatan penting penyaluran listrik

• Perumusan Masalah– Penerapan tes SFRA pada transformator daya

– Analisis hasil tes SFRA

– Pengaruh kegagalan terhadap keandalan

– Aplikasi metode stokastik

Tugas Akhir – Jurusan Teknik Elektro

DASAR TEORI

Transformator

• Bagian utama transformator

– Inti besi

– Kumparan

– Minyak transformator

– Bushing

– Tangki dan konservator tranformator

– Tap changer


Karakteristik Material Transformator1

• Material dielektrik

– Membentuk sistem isolasi antar belitan dan belitan dengan ground

– Terdapat 2 material dasar

• Isolasi padat (kertas kraft, pressboard, kayu, dll)

• Isolasi cair (minyak, ascarel, silikon)


Karakteristik Material Transformator2

• Material magnetik

– Bersifat konduktif pada transformator

– Terdiri dari :

• Belitan (winding)

• Inti (core)


Transformator Daya

• Menyalurkan tenaga listrik dari tegangan ekstra tinggi / tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya

• Mengeluarkan panas yang timbul dari inti besi dan lilitan tembaga


METODOLOGI

Fungsi Transfer Respon Frekuensi

• Bergantung pada sinyal output dan input

• Ditentukan melalui pengukuran respon fasa dan magnitudo


Pengukuran Respon Frekuensi

• Pengukuran impuls respon

• Pengukuran sweep frequency


Analisis Respon Frekuensi


Pengertian SFRA

• Pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kondisi inti dan belitan dalam transformator

• Peralatan yang memberikan indikasi dari perubahan inti dan kumparan transformator


Tujuan Pengujian SFRA

• Diketahui kualitas transformator daya saat :

– Tahap pembuatan

– Terjadinya hubung singkat

– Terdapat tanda – tanda gangguan sistem transportasi

– Telah terjadi perpindahan letak

– Terdapat penurunan kinerja


Pengujian SFRA1

• Transformator harus dilepaskan dulu dari sistem (offline test)

• Semua peralatan juga harus diketanahkan

• Dilakukan 1 kali dalam 2 tahun pada semua belitan transformator (primer, sekunder dan tersier)


Pengujian SFRA2


Pengukuran SFRA• Sweep Frequency Response Analyzer terdapat 3

probe :– Probe output– Probe referensi– Probe input

• Menginjeksikan sinyal input dengan nilai tegangan yang kecil dengan frekuensi yang nilainya bervariasi


Analisis Hasil Tes SFRA1

• Referensi transformator keadaan normal dapat diperoleh dari :

– Transformator baru atau pengujian sebelumnya

– Transformator sejenis (sister unit)

– Fasa lainnya pada transformator yang sama

• Analisis perbedaan dengan pembanding maksimal +/- 3 dB



Frekuensi rendah (low frequency)

• Range frekuensi antara 10 Hz – 1 kHz

• Gangguan yang dapat dideteksi :

• Deformasi/kerusakan pada inti transformator

• Gangguan magnetisasi pada inti

• Hubung singkat pada belitan (intertrip short turn circuit)

• Belitan terbuka (open winding)



Sebelum Gangguan

Setelah Gangguan


Frekuensi menengah (middle frequency)

• Range frekuensi antara 1 kHz – 1 MHz


• Axial Shift

• Kerusakan pada belitan utama atau tap belitan

• Kerusakan pada struktur penjepit (clamping structure)

• Hoop buckling



Hasil Tes SFRA

Kondisi Fisik


Frekuensi tinggi (high frequency)

• Range frekuensi antara 1 MHz – 2 MHz


• Pergeseran lead (ujung) belitan utama atau tap belitan

• Terdapat tes penempatan ujung belitan

• Perubahan formasi dalam belitan



Hasil Tes SFRA

Kondisi Fisik

Forced Outage Rate (FOR)

• Perbandingan durasi terjadinya kerusakan pada peralatan dengan durasi peralatan bekerja pada waktu tertentu

dimana :• FOR = Forced Outage Rate• FOH = Forced Outage Hours (jam)• SH = Service Hours (jam)• A = Keandalan


Metode Stokastik - Poisson• Proses Poisson

– Metode sederhana dari metode Markov– Memprediksi terjadinya kerusakan suatu peralatan

pada waktu yang diinginkan

dimana :• Pn (t) : Probabilitas dalam t tertentu• : Perbandingan jumlah kegagalan dengan periode• t : Waktu yang diinginkan• n : Jumlah kegagalan yang diinginkan


Korelasi

• Bila x dan y memiliki hubungan linier, maka nilai corr(x,y) bernilai = 1

• Bila tidak memiliki hubungan, maka nilai corr(x,y) adalah = 0

• Nilai korelasi yang mendekati 1 menunjukkan kecenderungan kedua buah data memiliki hubungan linier


ANALISIS TES SFRA

TRANSFORMATOR

GITET Krian1

Gardu Induk Trafo Pengujian BelitanDeteksi Gangguan terjadi di antara

Keterangan10 Hz - 1 kHz

1 kHz - 1 MHz

1 MHz - 2 MHz

GITET Krian

I - BBC I (5 Maret 2005)

primer (500 KV) - - V TIDAK BAIK

sekunder (150 KV) - - V TIDAK BAIK

tersier (70 KV) - - V TIDAK BAIK

III - Elin

I (19 Mei 1988)

primer (500 KV) - - - BAIK

sekunder (150 KV) - - - BAIK

tersier (70 KV) - - - BAIK

II (6 Mei 2006)

primer (500 KV) - V V TIDAK BAIK

sekunder (150 KV) V V V TIDAK BAIK

tersier (70 KV) V V - TIDAK BAIK

III (10 Mei 2009)





GITET Krian2

• Gangguan yang terjadi :

– Transformator I – BBC

• Gangguan frekuensi tinggi

– Transformator III – Elin

• Gangguan di setiap range frekuensi


GITET Grati1

Gardu Induk Trafo Pengujian Belitan

Deteksi Gangguan terjadi di antara

Keterangan10 Hz - 1

kHz1 kHz - 1

MHz1 MHz - 2

MHz

GITET GratiI – Alsthom/ GEC Alsthom

I (17 Januari 2007)

primer (500 KV) - V V BAIK - initial new

sekunder (150 KV) - V - BAIK - initial new

tersier (70 KV) - V V BAIK - initial new

II (22 Nopember 2009)

primer (500 KV) V V - BAIK - beda fasa R

sekunder (150 KV) - V V BAIK - beda fasa R

tersier (70 KV) - V V TIDAK BAIK


GITET Grati2

• Pengujian I dilakukan karena initial new (transformator baru)

• Pengujian II terdapat perbedaan pada fasa R yang terjadi karena perbedaan merek

• Gangguan terjadi pada fasa T pada tanggal 22 Nopember 2009 di batas frekuensi menengah dan frekuensi tinggi


GITET Paiton1

Gardu Induk Trafo Pengujian BelitanDeteksi Gangguan terjadi di antara

Keterangan10 Hz - 1 kHz 1 kHz - 1 MHz 1 MHz - 2 MHz

GITET Paiton

I - Elin I (6 Maret 2005)

primer (500 KV) V V V BAIK - toleransi

sekunder (150 KV) - V V BAIK - toleransi

tersier (18 KV) - V V BAIK - toleransi

II - A-BB

I (25 Nopember 2007)




II (18 Oktober 2009)


sekunder (150 KV) - - V BAIK - toleransi


III - Siemens I (29 Januari 2009)





GITET Paiton2

• Perbedaan respon frekuensidapat ditoleransi karena perbedaan yang terjadi tidak terlalu signifikan

• Tidak terdapat gangguan yang terjadi pada seluruh transformator

• Seluruh transformator di GITET Paiton dalam keadaan baik

• Gangguan berpeluang besar akan terjadi pada pengujian selanjutnya


GITET Kediri1

Gardu Induk

Trafo Pengujian Belitan

Deteksi Gangguan terjadi di antara

Keterangan

10 Hz - 1 kHz

1 kHz - 1 MHz

1 MHz - 2 MHz

GITET Kediri

II -Mitsubishi

I (28 Nopember 2009)

primer (500 KV)

- - - BAIK

sekunder (150 KV)

- - - BAIK

tersier (70 KV)

- - - BAIK


GITET Kediri2

• Pengujian baru dilakukan 1 kali

• Tidak terdapat gangguan – gangguan yang terjadi pada seluruh transformator

• Kondisi transformator di GITET Kediri dalam keadaan baik


Analisis forced outage rate (FOR)

GITET KrianGARDU INDUK UPT NAMA TRAFO TGL KELUAR JAM KELUAR TGL MASUK

JAM MASUK

JUMLAH (HARI)

DURASI (JAM)

JUMLAH RUSAK

GITET KRIAN MOJOKERTOI - BBC

24/11/2004 19:12 26/11/2004 16:483 46

7 KALI

08/01/2005 12:28 08/01/2005 12:421 1

07/03/2005 12:25 07/03/2005 21:421 9

23/04/2006 17:19 23/04/2006 17:261 1

23/04/2006 17:20 23/04/2006 17:261 1

03/02/2007 8:32 03/02/2007 10:211 2

20/05/2008 12:56 20/05/2008 13:281 1

III - ELIN - - - - - 0

Transformator I - BBC

Transformator III - Elin


Nilai FOR dan Keandalan

GITET Transformator Forced Outage Rate Keandalan

GITET Krian

I - BBC 0,0009 0,9991

III - Elin 0 1

GITET Grati I - Alsthom 0,012 0,988

GITET Paiton

I - Elin 0 1

II - A-BB 0,0016 0,9984

III - Siemens 0 1

GITET Kediri II - Mitsubushi 0,0008 0,9992


PERHITUNGAN STOKASTIK

Perhitungan Stokastik1

Periode data kerusakan :

Periode I : 1 Februari 2002 – 31 Januari 2003Periode II : 1 Februari 2003 – 31 Januari 2004Periode III : 1 Februari 2004 – 31 Januari 2005Periode IV : 1 Februari 2005 – 31 Januari 2006Periode V : 1 Februari 2006 – 31 Januari 2007Periode VI : 1 Februari 2007 – 31 Januari 2008Periode VII : 1 Februari 2008 – 31 Januari 2009Periode VIII : 1 Februari 2009 – 31 Januari 2010

Gardu Induk Trafo Tanggal kerusakan keterangan

24/11/2004 gangguan

05/03/2005 hasil tes SFRA

20/05/2008 gangguan

III - Elin 06/05/2006 hasil tes SFRA

08/01/2007 gangguan

22/11/2009 hasil tes SFRA

I - Elin 06/03/2005 hasil tes SFRA

II - A-BB 18/10/2009 hasil tes SFRA

III - Siemens - -

GITET Kediri II - Mitsubishi - -

GITET KrianI - BBC

GITET Grati I - Alsthom/GEC Alsthom

GITET Paiton


Perhitungan Stokastik2

Probabilitas terjadi 1 kerusakan dalam 1 – 5 tahun :

0,1175

0,2212

0,3127

0,3935

0,4647

0,2212

0,3935

0,5276

0,6321

0,7135

0,3127

0,5276

0,6753

0,7769

0,8466

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1 2 3 4 5

A-BB GITET Paiton Alsthom GITET Grati BBC GITET Krian


Korelasi ProbabilitasKerusakan dengan Hasil SFRA

• Nilai corr(∆, ) adalah 0.693133• Laju perubahan respon frekuensi (∆) dari transformator daya

menunjukkan kecenderungan memiliki hubungan linier dengan laju kerusakan dari transformator tersebut ( )

Frekuensi Perubahan Respon Lama Waktu (tahun) Laju Perubahan (∆ )

100 Hz -66,67 -3,7

500 HZ 200 11,11

5 kHz 100 5,55

50 kHz -100 -5,55

500 kHz 166,67 9,26

1.5 MHz -200 -11,11

rata - rata 5,56

GITET Krian Elin - 500 KV

Respon FrekuensiGITET Transformator Laju Kerusakan ( )

18 0,125

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

100 Hz 500 HZ 5 kHz 50 kHz 500 kHz 1.5 MHz


VALIDITAS


GITET TRAFO SELANG WAKTU AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK

SEMUA SEMUA

1 5 0,3846 2 0,2857 0,6321

2 6 0,4615 4 0,5714 0,8647

3 9 0,6923 4 0,5714 0,9502

4 12 0,9231 5 0,7143 0,9817

5 13 1 7 1 0,9933

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1 2 3 4 5

SEMUA GITET

AKUMULATIF KEGAGALAN

KERUSAKAN INTI&BELITAN

STOKASTIK


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1 2 3 4 5

GITET KRIAN I - BBC



STOKASTIK

GITET TRAFO SELANG WAKTU AKUMULATIF KEGAGALANKERUSAKAN

INTI&BELITANSTOKASTIK

KRIAN I - BBC

1 2 0,2857 1 0,3333 0,3127

2 3 0,4286 2 0,6667 0,5276

3 5 0,7143 2 0,6667 0,6753

4 6 0,8571 2 0,6667 0,7769

5 7 1 3 1 0,8466



KRIAN III - ELIN

1 0 0 0 0 0,1175

2 0 0 0 0 0,2212

3 0 0 1 1 0,3127

4 0 0 1 1 0,3935

5 0 0 1 1 0,4647

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1 2 3 4 5

GITET KRIAN III - ELIN



STOKASTIK


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1 2 3 4 5

GITET GRATI I - ALSTHOM



STOKASTIK


GRATI I - ALSTHOM

1 1 0,2 0 0 0,2212

2 1 0,2 1 0,5 0,3935

3 1 0,2 1 0,5 0,5276

4 2 0,4 1 0,5 0,6321

5 5 1 2 1 0,7135


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1 2 3 4 5

GITET PAITON I - ELIN



STOKASTIK


PAITON I - ELIN

1 0 0 0 0 0,1175

2 0 0 0 0 0,2212

3 0 0 1 1 0,3127

4 0 0 1 1 0,3935

5 0 0 1 1 0,4647


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1 2 3 4 5

GITET PAITON II - A-BB



STOKASTIK


PAITON II - A-BB

1 0 0 0 0 0,1175

2 0 0 0 0 0,2212

3 2 1 0 0 0,3127

4 2 1 0 0 0,3935

5 2 1 1 1 0,4647


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1 2 3 4 5

GITET PAITON III - SIEMENS



STOKASTIK


PAITON II - SIEMENS

1 0 0 0 0 0,0000

2 0 0 0 0 0,0000

3 0 0 0 0 0,0000

4 0 0 0 0 0,0000

5 0 0 0 0 0,0000


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1 2 3 4 5

GITET KEDIRI II - MITSUBISHI



STOKASTIK


KEDIRI II - MITSUBISHI

1 0 0 0 0 0,0000

2 0 0 0 0 0,0000

3 0 0 0 0 0,0000

4 0 0 0 0 0,0000

5 2 1 0 0 0,0000

PENUTUP

Kesimpulan• Transformator daya 500 KV pada sistem transmisi

Jawa–Bali berada pada kondisi baik• Nilai FOR terbesar 0.012 dan nilai keandalan terkecil

0.988 untuk transformator Alsthom – GEC Alsthom di GITET Grati.

• Berdasarkan perhitungan dengan metode Poisson, peluang terjadinya kerusakan dalam 1 tahun ke depan, untuk keseluruhan transformator, sebesar 0.6321

• Korelasi sebesar 0.693133 yang berarti ada kecenderungan memiliki hubungan linier antara laju perubahan respon frekuensi dan laju kerusakan


Saran

• Karena keterbatasan data, maka hasil yang didapatkan kurang akurat

• Perlu dilakukan pengujian SFRA dengan lebih sering oleh PT. PLN P3B Jawa - Bali

• Diperlukan pengujian lebih lanjut tentangaplikasi metode Poisson


Terima kasih

GITET Grati1

Transformator I – Alsthom / GEC Alsthom

GARDU INDUK UPT NAMA TRAFO TGL KELUAR JAM KELUAR TGL MASUKJAM

MASUKJUMLAH (HARI)

DURASI (JAM)

JUMLAH RUSAK

GITET GRATI PROBOLINGGO I - ALSTHOM

07/05/2003 12:16 07/05/2003 13:18 1 1

5

08/01/2007 9:08 08/02/2007 15:26 31 750

18/02/2007 4:40 20/02/2007 16:28 3 60

22/02/2007 9:09 23/02/2007 13:47 2 28

24/02/2007 8:21 24/02/2007 17:57 1 9


GITET Paiton1

Transformator I – Elin


MASUKJUMLAH (HARI)

DURASI (JAM)

JUMLAH RUSAK

GITET PAITON PROBOLINGGO

I - ELIN - - - - - 0

II - ABB

03/04/2004 6:10 04/04/2004 22:24 2 40

2

01/06/2004 18:57 04/06/2004 16:40 4 70

III - SIEMENS - - - - - 0

Transformator II – A-BB

Transformator III – Siemens


GITET Kediri1

Transformator I – Mitsubishi


MASUKJUMLAH (HARI)

DURASI (JAM)

JUMLAH RUSAK

GITET KEDIRI KEDIRI II - MITSUBISHI

02/01/2010 14:56 04/01/2010 14:57 3 48

2

05/01/2010 8:40 05/01/2010 14:30 1 6



No Gardu Induk Trafo Pengujian Belitan Fasa/PengujianRespon Frekuensi (dB)

100 Hz 500 Hz 5 kHz 50 kHz 500 kHz 1.5 MHz

1 GITET Krian

I - BBC I primer (500 KV)

R -67 -79 -63 -33 -13 -26

S -67 -79 -63 -33 -13 -30

T -67 -79 -63 -33 -13 -26

Selisih 0 0 0 0 0 ± 4 dB

III - Elin I,II, dan III primer (500 KV)

I -57 -78 -48 -25 -10 -28

II -59 -72 -45 -28 -5 -34

III -57 -78 -48 -25 -10 -28

Selisih ± 2 dB ± 6 dB ± 3 dB ± 3 dB ± 5 dB ± 7 dB



2 GITET Grati

Alsthom I primer (500 KV)

R -12 -26 -46 -47 -16 -21

S -12 -26 -46 -46 -10 -18

T -12 -26 -46 -45 -10 -17

Selisih 0 0 0 ± 2 dB ± 6 dB ± 4 dB

Alsthom - GEC Alsthom II primer (500 KV)

R -65 -77 -47 -47 -12 -21

S -62 -65 -41 -30 -12 -21

T -64 -69 -44 -32 -12 -21

Selisih ± 2 dB ± 8 dB ± 6 dB ± 15 dB 0 0




3 GITET Paiton

I - Elin I primer (500 KV)

R -66 -74 -67 -50 -46 -25

S -67 -73 -67 -50 -35 -33

T -64 -74 -67 -50 -37 -25

Selisih ± 2 dB ± 1 dB 0 0 ± 11 dB ± 8 dB

II - A-BB

I primer (500 KV)

R -55 -66 -64 -33 -6 -25

S -57 -64 -64 -33 -10 -25

T -55 -66 -64 -33 -15 -25

Selisih ± 2 dB ± 2 dB 0 0 ± 9 dB 0

II primer (500 KV)

R -38 -56 -62 -32 -17 -20

S -38 -56 -62 -32 -17 -17

T -38 -56 -62 -32 -22 -20

Selisih 0 0 0 0 ± 5 dB ± 3 dB

III - Siemens I primer (500 KV)

R -52 -85 -55 -44 -28 -17

S -52 -85 -55 -44 -28 -15

T -52 -85 -55 -44 -28 -15

Selisih 0 0 0 0 0 0



4 GITET Kediri II - Mitsubishi I primer (500 KV)

R -52 -67 -72 -44 -28 -55

S -52 -67 -72 -44 -28 -40

T -52 -66 -72 -44 -28 -52

Selisih 0 ± 1 dB 0 0 0 ± 15 dB

tugas akhir te 091399 (4 sks)digilib.its.ac.id/public/its-undergraduate-12435-presentation.pdf ·...

Documents