PROPOSAL PENELITIAN DOKTOR BARU DANA ITS TAHUN 2020

i PROPOSAL

PENELITIAN DOKTOR BARU DANA ITS TAHUN 2020

INISIASI FERORESONANSI PADA TRANSFORMATOR TEGANGAN RENDAH TIGA FASA

Tim Peneliti :

Dr. I Gusti Ngurah Satriyadi H., ST., MT. / Teknik Elektro / FTEIC / ITS Dr. I Made Yulistya N ST. M.Sc / Teknik Elektro / FTEIC / ITS

Dimas Anton A, ST. MT. Ph.D / Teknik Elektro / FTEIC / ITS

DIREKTORAT PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ... i DAFTAR ISI ... ii DAFTAR GAMBAR ... iv DAFTAR TABEL ... v DAFTAR LAMPIRAN ... vi BAB I RINGKASAN ... 1

BAB II LATAR BELAKANG... 2

2.1 Kajian Penelitian Terkait ... 3

2.2 Teori Dasar... 4

BAB III TINJAUAN PUSTAKA ... 5

3.1 Kajian Penelitian Terkait... 5

3.2 Teori Dasar ... 9

3.2.1 Mekanisme Fisik Resonansi ... 9

3.2.2 Mekanisme Fisik Feroresonansi ... 11

3.2.3 Karakteristik Feroresonansi ... 13

3.2.4 Mode Feroresonansi ... 15

3.2.5 Diagram Bifurkasi ... 17

3.2.6 Fast Fourier Transform (FFT) ... 18

3.2.6 Peta Jalan Penelitian ... 18

BAB IV METODE ... 20

4.1 Simulasi Feroresonansi ... 21

4.1.1 Penentuan Variabel Penelitian ... 21

4.1.2 Pemodelan Skema Rangkaian ... 21

4.1.3 Simulasi Rangkaian Feroresonansi ... 22

4.1.4 Pengolahan Data Simulasi... 22

4.2 Modul Feroresonansi ... 23

4.2.1 Pembuatan Modul Pengujian ... 23

4.2.2 Pengujian Modul Feroresonansi ... 24

4.2.3 Pengolahan Data Pengujian... 24

4.2.4 Evaluasi dan Penyempurnaan ... 24

iii

BAB VI ANGGARAN BIAYA ... 27 BAB VII DAFTAR PUSTAKA... 28 BAB VIII LAMPIRAN ... 31

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Rangkaian Feroresonansi pada Transformator Pengukuran [16]: a) Single Line Diagram. b) Pemodelan. c) Rangkaian Thevenin

(Rangkaian Dasar Feroresonansi). ... 6

Gambar 3.2 Feroresonansi [19]: a) Rangkaian Pengujian. b) Pemodelan. c) Gelombang Feroresonansi Berdasarkan Hasil Pengujian Tegangan Sumber 12 V. ... 7

Gambar 3.3 Hubungan antara Kapasitansi dan Induktansi Non-Linier dalam Grafik Rudenberg [17] ... 8

Gambar 3.4 Gelombang Tegangan Kapasitor Kondisi Feroresonansi Berdasarkan Pengujian dengan Tegangan Sumber Sebesar Tegangan Nominal Transformator [17] ... 9

Gambar 3.5 Resonansi Seri [1]: a) Rangkaian. b) Vektor Tegangan dan Arus. .. 10

Gambar 3.6 Feroresonansi [1]: a) Rangkaian Seri. b) Karakteristik Fluks. c) Tegangan, Arus dan Fluks sebagai Fungsi Waktu. ... 13

Gambar 3.7 Ilustrasi Karakteristik Feroresonansi [1]: a) Rangkaian Seri. b) Sensivitas Terhadap Parameter Sistem dan Fenomena Non-Linier (Jump Phenomenon). c) Sensivitas Terhadap Kondisi Inisial. ... 14

Gambar 3.8 Karakteristik Feroresonansi Mode Fundamental [1] ... 15

Gambar 3.9 Karakteristik Feroresonansi Mode Subharmonik [1] ... 16

Gambar 3.10 Karakteristik Feroresonansi Mode Quasi-Periodik [1] ... 16

Gambar 3.11 Karakteristik Feroresonansi Mode Chaotik [1] ... 17

Gambar 3.12 Karakteristik Diagram Bifurkasi [30]: a) Kapasitansi Stray. b) Kapasitansi Grading. ... 17

Gambar 4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian Secara Umum. ... 20

Gambar 4.2 Model Rangkaian Feroresonansi. ... 21

Gambar 4.3 Rangkaian Simulasi ATPDraw. ... 22

Gambar 4.4 Alur Pengolahan Data Simulasi pada Transformator Tiga Fasa. ... 22

v

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Rencana Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (RPPM) Laboratorium Tegangan Tinggi ... 19 Tabel 5.1 Jadwal Pelaksanaan Penelitian ... 26 Tabel 6.1 Anggaran Biaya ... 27

vi

DAFTAR LAMPIRAN

Tabel 1 Rencana Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (RPPM) Laboratorium Tegangan Tinggi ... 31

1

BAB I

RINGKASAN

Feroresonansi merupakan sebuah interaksi pada inti transformator yang menimbulkan tegangan abnormal. Kemunculan feroresonansi sangat dipengaruhi oleh parameter dan kondisi sistem. Dalam memahami karakteristik tersebut secara fisik, pengujian inisiasi feroresonansi dilakukan pada transformator tegangan rendah satu fasa dan tiga fasa. Variasi nilai kapasitor, jenis material transformator,

wavelet diberikan pada transformator tiga fasa. Respon tegangan primer

transformator, meliputi bentuk gelombang, magnitudo, dan harmonisa, dianalisis. Diagram bifurkasi digunakan untuk mengenali secara lebih mudah karakteristik feroresonansi terhadap variasi tegangan sumber, sedangkan fast fourier transform (FFT) digunakan untuk mendapatkan spektrum harmonisa yang akan menunjukkan mode feroresonansi. Kemudian total harmonic distortion (THD) dihitung berdasarkan spektrum harmonisa tersebut untuk mengetahui tingkat harmonisa tegangan ketika kondisi feroresonansi. Evaluasi hasil pengujian dilakukan dengan membandingkannya dengan hasil simulasi menggunakan ATPDraw. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa fenomena dan karakteristik feroresonansi pada transformator tiga fasa (Y-Y) inti besi trafo H dan M ditinjau dari simulasi sekaligus implementasi modul pengujian rangkaian. Data berupa bentuk gelombang tegangan dan arus lebih dari hasil pengujian akan diolah untuk analisa proses terjadinya feroresonasi. Hasil data ini nantinya akan dibandingkan dengan beberapa kasus lainnya agar didapatkan analisis yang lebih mendetail. Hasil dari penelitian ini nantinya dapat digunakan untuk penelitian lebih lanjut seperti perancangan desain dan implementasi filter untuk meredam feroresonansi. Melalui penelitian ini, karakteristik feroresonansi diharapkan agar mampu dipahami secara lebih baik melalui pendekatan fisik.

Kata kunci: fast fourier transform (FFT), inisiasi dan karakteristik feroresonansi, variasi nilai kapasitor, jenis material transformator, wavelet.

2

BAB II

LATAR BELAKANG

Istilah feroresonansi dikenal pertama kali di tahun 1920 sebagai sebuah fenomena osilasi non-linier yang melibatkan induktansi non-linier (ditemui pada kurva magnetisasi inti transformator), kapasitansi, sumber tegangan sinusoidal, dan rugi-rugi yang rendah [1]. Pada umumnya, kemunculan feroresonansi ditandai oleh tegangan abnormal, seperti bentuk gelombang terdistorsi atau magnitudo gelombang tidak wajar (tegangan lebih atau kurang). Adanya tegangan abnormal tersebut akan memberikan tekanan elektris dan termal yang mampu merusak peralatan listrik. Respon feroresonansi juga dapat mengganggu kinerja rele, sehingga sistem proteksi tidak sanggup bekerja secara tepat. Di samping itu, kemunculan feroresonansi di lapangan sangat sulit diprediksi. Dengan adanya bahaya-bahaya tersebut, fenomena ini masih mendapatkan perhatian khusus dalam sistem tenaga listrik hingga saat ini.

Feroresonansi yang juga disebut sebagai ferromagnetic resonance [2] berbeda dengan resonansi linier. Praktisnya, resonansi linier hanya melibatkan induktansi pada area non-saturasi dari kurva magnetisasi inti transformator, sedangkan ferroresonansi turut melibatkan induktansi pada area saturasi yang bernilai lebih kecil. Hal ini menimbulkan karakteristik alamiah feroresonansi, yaitu sebagai fenomena dinamis yang non-linier, antara lain: a) sensitif terhadap parameter dan kondisi sistem, b) adanya perubahan respon secara mendadak (jump

phenomenon) [1].

Pada awalnya, studi berbasis pendekatan matematis linier (konvensional) dilakukan untuk memahami karakteristik feroresonansi. Akan tetapi, studi berdasarkan metode dinamis yang non-linier atau teori chaos lebih sesuai dibandingkan metode matematis [3]. Studi berbasis simulasi juga mampu memberikan hasil berdasarkan kejadian di lapangan, seperti kasus kemunculan feroresonansi akibat sambaran petir [4-6], gangguan hubung singkat [7,8], operasi pemutus daya [3,9-12], dan ketidaksimetrisan distribusi fluks pada inti transformator [13,14]. Selain itu, sensivitas respon feroresonansi terhadap parameter dan kondisi sistem lebih mudah dipahami melalui simulasi [15,16].

3

Studi feroresonansi berbasis pengujian akan mampu menjelaskan fenomena ini secara fisik. Akan tetapi, pengujian di lapangan tidak memungkinkan terutama karena faktor resiko yang tinggi dan perekaman data yang kurang baik [17,18]. Pengujian skala laboratorium dapat dijadikan sebagai pendekatan alternatif dalam memahami feroresonansi secara fisik [17,19-23]. Keunggulannya adalah pengujian dapat terkontrol dan respon feroresonansi terekam dengan baik.

Metode mitigasi feroresonansi telah diuji pada [17,20], sedangkan efek kondisi inisial sistem terhadap respon feroresonansi telah diuji pada [19,21,22]. Pengujian mengenai efek parameter sistem juga telah dilakukan [21-23]. Parameter sistem yang diteliti pada [21,22] hanya nilai tegangan sumber, sedangkan pengujian [23] melibatkan nilai tegangan sumber, kapasitansi, dan tegangan nominal transformator.

Inisiasi feroresonansi pada transformator tiga fasa berbasis pengujian perlu diselidiki karena sebagian besar transformator pada jaringan transmisi dan distribusi listrik adalah transformator tiga fasa. Pada pengujian [17] inisiasi feroresonansi dilakukan pada dua unit transformator satu fasa yang diseri untuk memodelkan kasus kemunculan feroresonansi pada transformator tiga fasa akibat kesalahan operasi pemutus daya di lapangan. Akan tetapi, skema pengujian tersebut tidak dapat menunjukkan efek fluks mutual pada inti transformator tiga fasa terhadap respon feroresonansi yang muncul. Saat ini dibutuhkan bukti nyata berupa implementasi dari feroresonansi berupa modul pengujian feroresonansi pada transformator tiga fasa tegangan rendah untuk dapat dipelajari lebih lanjut sehingga kerusakan alat akibat feroresonansi dapat diperkecil peluang terjadinya.

2.1 Rumusan Masalah

Masalah pada penelitian ini dirumuskan antara lain:

a. Bagaimana cara menginisiasi fenomena feroresonansi secara fisik pada transformator tegangan rendah tiga fasa?

b. Bagaimana cara pemilihan nilai dan jenis variabel pada penelitian ini? c. Bagaimana karakteristik feroresonansi yang timbul akibat faktor-faktor

4 2.2 Tujuan

Penelitian ini bertujuan, antara lain:

a. Menginisiasi fenomena feroresonansi secara fisik pada transformator tegangan rendah tiga fasa.

b. Melakukan pemilihan nilai dan jenis variabel penelitian yang tepat dalam pelaksanaan penelitian.

c. Memahami karakteristik feroresonansi akibat faktor-faktor inisiasi yang diberikan, dengan variabel penelitian yang meliputi variasi nilai kapasitor, jenis material transformator, dan wavelet.

5 BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

Feroresonansi merupakan fenomena resonansi non-linier yang melibatkan interaksi antara induktansi non-linier dan kapasitansi. Induktansi non-linier tersebut merupakan induktansi yang bersifat feromagnetik dan dapat bersaturasi, seperti transformator daya, transformator pengukuran, dan shunt reactor. Kapasitansi berasal dari kabel, saluran transmisi, capacitive voltage transformer (CVT),

capacitor bank, voltage grading capacitor pada pemutus daya, dan metalclad substation.

Kemunculan feroresonansi di lapangan dapat dipicu oleh suatu pengoperasian pemutus daya, seperti pelepasan beban, transformer energizing,

transformer de-energizing, dan fault clearing, atau gangguan yang terjadi pada

jaringan listrik, seperti gangguan transien, tegangan lebih akibat sambaran petir, dan hubung singkat. Selanjutnya, respon feroresonansi akan bertahan (steady state) seiring dengan adanya sumber tegangan yang cukup untuk mengkompensasi rugi-rugi pada sistem.

Karakteristik feroresonansi yaitu sensitif terhadap parameter dan kondisi sistem dan adanya perubahan respon secara mendadak (jump phenomenon) [1]. Dalam hal ini, respon suatu sistem dapat berubah secara mendadak dari respon tunak yang normal menjadi respon feroresonansi yang ditandai oleh tegangan abnormal. Dalam memahami karakteristik feroresonansi tersebut secara lebih detil dan metode analisisnya sebagai fenomena dinamis yang non-linier, paparan mengenai: a) kajian penelitian tentang pengujian inisiasi feroresonansi, b) teori dasar feroresonansi, meliputi mekanisme fisik, karakteristik, dan mode osilasi, c) diagram bifurkasi, d) fast fourier transform (FFT), e) peta jalan penelitian.

3.1 Kajian Penelitian Terkait

Salah satu contoh kasus feroresonansi di lapangan, yaitu kemunculan feroresonansi pada transformator pengukuran, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.1 (a). Pemodelan rangkaian tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.1 (b). Vin adalah tegangan bus, Cseries adalah grading capacitance akibat pembukaan pemutus daya dan kapasitansi penghantar, Cshunt adalah kapasitansi belitan transformator dan line

6

charging saluran, dan R adalah rugi-rugi. Kemudian rangkaian pada Gambar 3.1

(b) disederhanakan ke dalam rangkaian thevenin, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.1 (c). Cthevenin merupakan hasil penjumlahan dari Cseries dan Cshunt, sedangkan

series in th series shunt C V V C C = ₊ . (a) (b) (c)

Gambar 3.1 Rangkaian Feroresonansi pada Transformator Pengukuran [16]: a) Single Line Diagram. b) Pemodelan. c) Rangkaian Thevenin (Rangkaian Dasar Feroresonansi).

Penelitian [19] menggunakan rangkaian feroresonansi dasar yang merupakan susunan seri dari sumber tegangan sinusoidal (50 Hz), kapasitor (20 uF), dan transformator satu fasa dengan material inti tipe M5 (Vprimer = 30 V, S = 200 VA). Rangkaian pengujian ditunjukkan pada Gambar 3.2 (a), sedangkan pemodelan rangkaian (simulasi) ditunjukkan pada Gambar 3.2 (b). Pada Gambar 3.2 (a) saklar

S1 berfungsi sebagai pemicu feroresonansi dan pengatur sudut penutupan pemutus

daya, sedangkan saklar S2 dan S3 berfungsi untuk mengatur kondisi inisial sistem,

Vin _Vth Cthevenin Coil model Cseries Cshunt Coil model

7

seperti muatan awal kapasitor dan fluks sisa transformator. Pada Gambar 3.2 (b) sisi primer transformator dimodelkan sebagai induktansi linier piece-wise, 𝑖_𝐿(𝜑), yang merepresentasikan efek saturasi inti, sedangkan rugi-rugi dimodelkan sebagai resistansi non-linier, 𝑖𝑅(𝑢𝑅). Hasil penelitian [19,21,22] menunjukkan bahwa

kondisi inisial sistem dapat mempengaruhi respon feroresonansi yang muncul. Contoh bentuk gelombang feroresonansi yang diamati pada kapasitor ditunjukkan pada Gambar 3.2 (c).

(a) (b)

(c)

Gambar 3.2 Feroresonansi [19]: a) Rangkaian Pengujian. b) Pemodelan. c) Gelombang Feroresonansi Berdasarkan Hasil Pengujian Tegangan Sumber 12 V.

Pada pengujian [23] inisiasi feroresonansi dilakukan pada transformator tegangan rendah satu fasa dengan inti toroidal dan jenis material M5. Variasi kapasitansi yang digunakan, antara lain: 10 uF, 15 uF, 20 uF, 25 uF, dan 30 uF, sedangkan transformator yang diuji memiliki daya nominal sebesar 200 VA dengan

8

tapping sebesar 24 V, 27 V, 30 V, dan 36 V. Variasi tegangan sumber dilakukan

dengan menaikkan tegangan secara bertahap (0.4 V per step) dan kontinyu hingga mencapai sekitar dua kali dari tegangan nominal transformator. Kemudian tegangan sumber diturunkan hingga bernilai nol. Respon feroresonansi yang terekam pada tegangan kapasitor, yaitu besar tegangan yang melebihi tegangan sumber dan kemunculan beberapa mode feroresonansi, seperti fundamental, subharmonik, dan mode kompleks lainnya. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa: a) peningkatan nilai kapasitansi menyebabkan respon feroresonansi semakin terlihat, b) semakin besar tegangan nominal transformator menyebabkan kemunculan feroresonansi terjadi pada nilai tegangan sumber yang lebih besar, c) peningkatan tegangan sumber akan memperbesar kemungkinan inisiasi feroresonansi [16,21,22].

Gambar 3.3 Hubungan antara Kapasitansi dan Induktansi Non-Linier dalam Grafik Rudenberg [17]

Penentuan nilai kapasitansi yang mampu memberikan respon feroresonansi dengan efek tegangan lebih dijelaskan melalui Rudenberg’s

graphical method [17], seperti ditunjukkan pada Gambar 3.3. Pada gambar tersebut

reaktansi kapasitif direpresentasikan oleh kemiringan kurva VC, sedangkan reaktansi induktif non-linier direpresentasikan oleh kurva VL. Tegangan sumber ditunjukkan oleh garis horisontal yang bernilai E dari sumbu pusat. Perpotongan antara kurva linier VC, kurva non-linier VL,dan garis horisontal E dengan kurva

9

linier VC menyinggung area saturasi pada kurva VL di kuadran satu akan memberikan titik A. Titik A tersebut menunjukkan tegangan dan arus kapasitor yang dapat menginisiasi respon feroresonansi dengan efek tegangan lebih. Selanjutnya, nilai kapasitansi dapat dicari melalui Persamaan 3.1. Respon feroresonansi yang diperoleh berdasarkan besar kapasitansi tersebut ditunjukkan pada Gambar 3.4.

𝐶 = 𝐼

2.𝜋.𝑓.𝑉𝑐 (3.1)

dengan:

C = kapasitansi (F), 𝐼 = arus kapasitor (A),

𝑓 = frekuensi fundamental (50 Hz), 𝑉𝑐 = tegangan kapasitor (V).

Gambar 3.4 Gelombang Tegangan Kapasitor Kondisi Feroresonansi Berdasarkan Pengujian dengan Tegangan Sumber Sebesar Tegangan Nominal Transformator [17].

3.2 Teori Dasar

3.2.1 Mekanisme Fisik Resonansi

Resonansi listrik adalah fenomena osilasi pada rangkaian arus bolak-balik yang memiliki komponen induktansi dan kapasitansi. Resonansi ini dapat terjadi pada semua tingkat tegangan. Berdasarkan susunan induktor dan kapasitor, resonansi terbagi menjadi dua macam, yaitu resonansi seri dan resonansi pararel. Jika komponen induktor dan kapasitor tersusun seri maka resonansi tergolong seri, sedangkan resonansi paralel terjadi pada rangkaian dengan komponen induktor dan kapasitor tersusun paralel.

T eg an g an ( p u ) Waktu (ms)

10

(a) (b) Gambar 3.5 Resonansi Seri [1]: a) Rangkaian. b) Vektor Tegangan dan Arus.

Gambar 3.5 (a) menunjukkan rangkaian resonansi seri. Hubungan vektor dari persamaan tegangan pada gambar tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:

𝑈⃗⃗ = 𝑈⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝑈𝑅 ⃗⃗⃗⃗ + 𝑈𝐿 ⃗⃗⃗⃗ (3.2) 𝐶 dengan: 𝑈⃗⃗ = tegangan sumber (V), 𝑈_𝑅 ⃗⃗⃗⃗⃗ = tegangan resistor (Ω), 𝑈_𝐿 ⃗⃗⃗⃗ = tegangan induktor (Ω), 𝑈_𝐶 ⃗⃗⃗⃗ = tegangan kapasitor (Ω).

Ketika kondisi resonansi, tegangan pada kapasitor dan induktor terkompensasi, sehingga tegangan sumber sama dengan tegangan resistor, sebagaimana diilustrasikan pada Gambar 3.5 (b). Selanjutnya, hubungan antara reaktansi induktif dan kapasitif diperoleh sebagai berikut:

𝑋_𝐿 = 𝑋_𝐶 (3.3) dengan:

𝑋𝐿 = reaktansi induktif (Ω),

𝑋_𝐶 = reaktansi kapasitif (Ω).

Dalam hal ini, syarat resonansi terjadi, yaitu:

L C 𝜔𝑛2 = 1 (3.4)

dengan:

L = induktor (H),

C = kapasitor (F),

11

Persamaan impedansi pada Gambar 3.5 (a) adalah:

Z = R + jX (3.5)

dengan:

Z = impedansi (Ω),

R = resistansi (Ω), X = reaktansi (Ω).

Ketika kondisi resonansi, kompensasi antara induktor dan kapasitor menyebabkan reaktansi, jX, bernilai nol. Kemudian reaktansi yang bernilai nol tersebut menghasilkan nilai impedansi yang minimum. Ketika nilai impedansi bernilai minimum maka nilai arus, I, akan mencapai maksimum.

3.2.2 Mekanisme Fisik Feroresonansi

Berikut adalah perbedaan utama antara rangkaian feroresonansi dengan resonansi [1]:

a. Kemunculan feroresonansi dapat terjadi pada berbagai kisaran nilai kapasitansi.

b. Frekuensi gelombang tegangan dan arus dapat berbeda dari sumber tegangan sinusoidal.

c. Dengan konfigurasi dan nilai parameter rangkaian yang sama, respon steady

state yang muncul dapat berupa respon yang normal atau abnormal. Muatan

awal kapasitor, fluks sisa pada transformator, dan pengoperasian pemutus daya menentukan respon steady state yang akan muncul.

Mekanisme fisik feroresonansi diilustrasikan pada Gambar 3.6 (a). Pada rangkaian tersebut, rugi-rugi diasumsikan bernilai nol (diabaikan). Kurva magnetisasi inti besi yang telah disederhanakan, ϕ(i), ditunjukkan pada Gambar 3.6 (b). Bentuk gelombang pada Gambar 3.6 (c) adalah tipikal dari feroresonansi yang periodik.

Tegangan inisial kapasitor diasumsikan adalah V0. Pada waktu t0,saklar K ditutup. Arus, I, akan mengalir pada rangkaian dan berosilasi pada frekuensi 𝜔1 =

1 √𝐿𝐶⁄ . Fluks pada koil dan tegangan kapasitor dituliskan sebagai: ϕ = (𝑉₀⁄𝜔₁) 𝑠𝑖𝑛 𝜔₁𝑡 (3.6)

12

Pada saat t1, nilai (𝑉0⁄𝜔1) > ϕ𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖 sehingga fluks, 𝜙, mencapai

saturasi. Hal ini menyebabkan induktansi sama dengan Ls dan tegangan kapasitor sama dengan 𝑉1. Sebagaimana nilai induktansi Ls lebih kecil daripada induktansi L, kapasitor mengalami pelepasan muatan secara tiba-tiba melalui koil dalam bentuk osilasi 𝜔₂ = 1/√𝐿𝑠𝐶. Selanjutnya, arus dan tegangan akan mencapai puncaknya

ketika energi yang tersimpan pada koil equivalen dengan energi elektrostatik (1

2) 𝐶𝑉1

2 _{yang dikembalikan oleh kapasitor.}

Seketika t2, fluks kembali pada nilai 𝜙_{𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖}. Hal ini menjadikan

induktansi bernilai L. Dengan asumsi bahwa rugi-rugi rangkaian adalah nol, tegangan kapasitor bernilai sama dengan −𝑉1. Seketika t3, fluks mencapai nilai

−ϕ𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖 dan tegangan kapasitor sama dengan −𝑉2.

(a) (b)

(c)

13

Gambar 3.6 Feroresonansi [1]: a) Rangkaian Seri. b) Karakteristik Fluks. c) Tegangan, Arus dan Fluks sebagai Fungsi Waktu.

Apabila rugi-rugi rangkaian diperhitungkan maka tegangan kapasitor akan menurun (𝑉₂ < 𝑉₁ < 𝑉₀). Selanjutnya, penurunan tegangan tersebut menimbulkan penurunan frekuensi karena adanya variasi fluks, ∆𝜙, selama periode non-saturasi (𝑡3− 𝑡2), yaitu ∆ϕ = 2 ϕ𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖= ∫ 𝑣𝑑𝑡

𝑡3

𝑡2 . Apabila rugi-rugi dikompensasi oleh

sumber tegangan, frekuensi osilasi yang menurun dapat bertahan pada frekuensi sumber (jika frekuensi inisial lebih tinggi daripada frekuensi daya) atau bahkan pada frekuensi sub-multiple dari frekuensi sumber (jika frekuensi inisial lebih kecil daripada frekuensi daya).

3.2.3 Karakteristik Feroresonansi

Gambar 3.7 (a) menunjukkan rangkaian dasar dari feroresonansi seri. Kurva pada Gambar 3.7 (b) mendeskripsikan tegangan puncak induktor non-linier, 𝑉𝐿, sebagai fungsi puncak tegangan sumber sinusoidal. Dengan meningkatkan

tegangan E secara bertahap dari nol, kurva pada Gambar 3.7 (b) menunjukkan ada tiga kemungkinan tipe karakteristik (respon) berbeda yang muncul, sebagaimana dikenal sebagai jump phenomenon [1].

Ketika 𝐸 = 𝐸₁, hanya ada satu kemungkinan respon yang muncul, yaitu 𝑀_1𝑛. 𝑀_1𝑛 tergolong respon yang normal (diperoleh dari asumsi linier). Ketika 𝐸 = 𝐸₂, ada tiga kemungkinan, yaitu 𝑀_2𝑛, 𝑀_2𝑖 dan 𝑀_2𝑓. Respon 𝑀_2𝑛 merupakan respon normal, sedangkan 𝑀_2𝑓 merupakan respon feroresonansi yang stabil. Kurva pada Gambar 3.7 (b) yang berupa garis titik-titik, seperti pada 𝑀_2𝑖, merupakan respon feroresonansi yang tidak stabil. Ketika 𝐸 = 𝐸₃, hanya terdapat satu respon feroresonansi yang muncul. Selanjutnya, apabila nilai E diturunkan dari 𝐸3, respon

akan berpindah secara mendadak dari 𝑀₁ ke 𝑀₁′.

Jump phenomenon juga dapat diperoleh dengan memperhitungkan

parameter sistem lainnya, seperti resistansi atau kapasitansi. Adanya sedikit variasi pada nilai parameter sistem atau gangguan transien dapat menyebabkan perpindahan (jump) secara mendadak di antara dua steady state stabil yang sangat berbeda.

14

𝑀2𝑛 atau 𝑀2𝑓 bergantung dari kondisi inisial sistem. Gambar 2.7 (c)

mengilustrasikan lintasan transien dari fluks, ϕ, dan tegangan kapasitor, 𝑉𝐶, sebagai

fungsi waktu untuk kondisi inisial yang berbeda, yaitu 𝑀₀₁dan 𝑀₀₂. Kurva C mendeskripsikan sebuah batas. Apabila kondisi inisial, seperti fluks sisa dan tegangan kapasitor, berada pada sisi dalam kurva C maka respon sistem akan konvergen ke 𝑀_2𝑛. Sebaliknya, apabila kondisi inisial berada pada sisi luar kurva C maka respon akan konvergen ke 𝑀_2𝑓. Sebagaimana titik 𝑀_2𝑖 terdapat pada batas,

steady state yang mencapai sekitar titik ini akan sangat sensitif terhadap kondisi

inisial.

(a)

(b) (c)

Gambar 3.7 Ilustrasi Karakteristik Feroresonansi [1]: a) Rangkaian Seri. b) Sensivitas Terhadap Parameter Sistem dan Fenomena Non-Linier (Jump

15 3.2.4 Mode Feroresonansi

Mode osilasi feroresonansi bergantung pada kondisi inisial sistem. Dalam hal ini, beberapa mode osilasi dapat muncul untuk parameter sistem yang sama. Pada dasarnya, beberapa mode osilasi tersebut diklasifikasikan ke dalam empat macam respon steady state, antara lain:

a. Mode Fundamental

Pada mode ini, gelombang arus dan tegangan adalah periodik dengan periode yang sama dengan sistem dan dapat disertai dengan tingkat harmonik tertentu, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8. Spektrum sinyal yang muncul tergolong diskontinyu yang terdiri dari frekuensi fundamental sumber, f0 , dan frekuensi harmonik, 2f0, 3f0 dan seterusnya.

Gambar 3.8 Karakteristik Feroresonansi Mode Fundamental [1]

b. Mode Subharmonik

Karakteristik mode subharmonik dapat dilihat pada Gambar 3.9. Respon gelombang memiliki periode nT yang merupakan kelipatan dari periode sumber. Spektrum sinyal menunjukkan sebuah frekuensi fundamental, f0/n (f0 adalah frekuensi sumber dan n adalah bilangan integer) dan disertai tingkat harmonik tertentu.

16

Gambar 3.9 Karakteristik Feroresonansi Mode Subharmonik [1]

c. Mode Quasi-periodik

Mode feroresonansi ini tergolong non-periodik, seperti terlihat pada Gambar 3.10. Spektrum yang muncul merupakan spektrum diskontinyu yang memiliki frekuensi nf1 + mf2, dengan n dan m adalah bilangan integer dan f1/f2 adalah bilangan real irrasional.

Gambar 3.10 Karakteristik Feroresonansi Mode Quasi-Periodik [1]

d. Mode Chaotik

Mode chaotik memiliki spektrum sinyal yang kontinyu dan non-periodik, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.11. Sinyal tersebut berbentuk tidak beraturan, tidak dapat diprediksi dan diinterupsi oleh frekuensi apapun.

17

Gambar 3.11 Karakteristik Feroresonansi Mode Chaotik [1]

3.2.5 Diagram Bifurkasi

Bifurkasi didefiniskan sebagai perubahan kestabilan dalam dinamika suatu sistem akibat perubahan nilai parameter sistem. Diagram bifurkasi memuat sebuah plot yang mengindikasikan perilaku kondisi tunak dari suatu sistem pada rentang nilai-nilai parameter sistem yang diberikan [24]. Metode ini diadopsi untuk analisis feroresonansi dalam memahami karakteristik sistem dan untuk meringkas analisis parameter yang panjang (banyak data) ke dalam sebuah grafik atau plot tunggal [25]. Diagram bifurkasi telah dibuktikan sebagai metode penyelesaian yang sesuai untuk kasus-kasus feroresonansi (sebagai sistem dinamis yang non-linier) [5,25-30]. Penggunaan diagram bifurkasi dalam analisis feroresonansi dapat dilihat pada Gambar 3.12.

(a) (b)

Gambar 3.12 Karakteristik Diagram Bifurkasi [30]: a) Kapasitansi Stray. b) Kapasitansi Grading.

18 3.7 Fast Fourier Transform (FFT)

Menurut metode fourier, suatu fungsi dapat diuraikan menjadi fungsi-fungsi sinusoidal dengan frekuensi, amplitudo, dan sudut fasa tertentu apabila fungsi tersebut adalah periodik [31]. Transformasi fast fourier (FFT) adalah implementasi diskrit dari metode fourier. FFT bertujuan untuk menguraikan frekuensi-frekuensi yang terdapat dalam sinyal domain waktu ke dalam sejumlah garis-garis frekuensi atau batang frekuensi (spektrum frekuensi). Kemudian nilai

total harmonic distortion (THD) dapat dihitung berdasarkan spektrum frekuensi

tersebut sesuai persamaan berikut:

2 2 2 2 2 n 4 5 2 3 V 1 V +V +V +V +...+V THD = V _(3.8) dengan:

Vi = amplitudo frekuensi harmonisa tegangan ke-i,

n = jumlah data frekuensi harmonisa.

Penelitian tentang feroresonansi pada inti besi transformator 1 fasa untuk menemukan metode yang efisien sudah dilakukan pada tahun 2017 [23], namun hanya berupa simulasi. Pada tahun 2018 sudah ada studi tentang implementasi pada modul pengujian untuk transformator 1 fasa tegangan rendah [7]. Belum ada studi yang mengimplementasikan pada modul pengujian untuk transformator 3 fasa tegangan rendah.

3.8 Peta Jalan Penelitian

Penelitian ini adalah salah satu dari roadmap penelitian di Laboratorium Tegangan Tinggi Teknik Elektro ITS yaitu “Penyusunan prosedur desain sistem tenaga listrik untuk meminimalkan efek transien tegangan tinggi pada sistem tenaga listrik”. Lebih jelasnya diperlihatkan pada tabel 3.1 di bawah. Pada penelitian ini gejala feroresonansi termasuk dalam gejala transien pada teknik tegangan tinggi.

19

Tabel 3.1 Rencana Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (RPPM) Laboratorium Tegangan Tinggi

Topik

Penelitian Capaian 2011 hingga 2015 2016 2017 2018-2021

Gejala Transien pada Teknik Tegangan Tinggi Pengembangan model dan simulasi transient tegangan tinggi untuk system tenaga listrik Experiment laboratorium gejala transient tegangan tinggi untuk system tenaga listrik Analisa dampak transient tegangan tinggi pada stabilitas dan kinerja sistem tenaga listrik Penyusunan prosedur desain system tenaga listrik untuk meminimalkan efek transient tegangan tinggi pada system tenaga listrik

Pengembangan model dan simulasi transient tegangan tinggi untuk peralatan tenaga listrik Experiment laboratorium gejala transient tegangan tinggi untuk peralatan tenaga listrik Analisa dampak transient tegangan tinggi pada penurunan usia (aging), kinerja, dan isolasi peralatan tenaga listrik Desain dan perencanaan prosedur pemasangan dan system pengaman peralatan untuk mengurangi effect transient tegangan tinggi pada peralatan. Material Isolasi Tegangan Tinggi Permodelan dan simulasi sistem isolasi peralatan Analisa dan investigasi faktor penyebab kegagalan isolasi tegangan tinggi Analisa dan desain material isolasi tegangan tinggi Pengujian material isolasi tegangan tinggi di lingkungan industri dan pengembangan desainnya. Analisa mekanisme kegagalan material isolasi tegangan tinggi Permodelan kegagalan isolasi pada CVT Analisa dampak kegagalan isolasi pada CVT Analisa dan desain material isolasi untuk peralatan listrik khususnya CVT Pengujian desain material isolasi untuk peralatan listrik khususnya CVT di lingkungan industri dan pengembangan desainnya. Desain sistem deteksi kegagalan isolasi pada peralatan listrik Implementasi desain sistem deteksi kegagalan isolasi Pengujian sistem deteksi kegagalan isolasi di Indutri Desain sistem proteksi terpadu yang melindungi CVT sekaligus dapat mendeksi kerusakan isolasi secara dini

20 BAB IV METODE

Penelitian ini diawali dengan merancang skema dan menginisiasi fenomena feroresonansi secara fisik dengan simulasi di komputer dan memahami karakteristik respon feroresonansi yang muncul. Kemudian setelah didapatkan karakteristik feroresonansi, dilakukan pengujian feroresonansi menggunakan modul pengujian. Tahap penelitian yang perlu dilakukan untuk memenuhi tujuan penelitian ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.13 Alur Pelaksanaan Penelitian Secara Umum.

Pengolahan data simulasi Studi literatur

Penentuan variabel penelitian

Pemodelan skema rangkaian simulasi

Simulasi feroresonansi

Pembuatan modul pengujian Evaluasi hasil

simulasi

Pengujian modul feroresonansi

Pengolahan data pengujian

21

Metodologi yang dijadikan acuan berjalannya penelitian ini diawali dengan studi literatur. Referensi yang diambil merupakan studi tentang inisiasi dan karakteristik feroresonansi serta desain dan implementasi pengujian feroresonansi pada transformator 3 fasa. Dari hasil studi literatur, kemudian ditentukan referensi yang tepat untuk melakukan penelitian feroresonansi. Kemudian proses penelitian dilakukan dengan dua skema yaitu dengan simulasi dengan software komputer dan pengujian feroresonansi 3 fasa dengan modul feroresonansi. Data yang diperoleh selanjutnya diolah dengan diagram bifurkasi dan Fast Fourier Transform (FFT).

4.1. Simulasi Feroresonansi

4.1.1. Penentuan Variabel Penelitian

Berbagai studi sedang melakukan penelitian tentang penyebab munculnya fenomena feroresonansi dan faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi klasifikasi dan karakteristik feroresonansi. Variabel-variabel dari penelitian yang akan dilakukan adalah nilai kapasitansi pada rangkaian seri, wavelet untuk metode deteksi feroresonansi, dan jenis inti besi yang akan digunakan sebagai inti transformator.

4.1.2. Pemodelan Skema Rangkaian

Pemodelan dirancang dengan sangat spesifik diantaranya diawali dengan pengujian kurva magnetisasi inti, penentuan nilai kapasitansi, sumber tiga fasa dan rating transformator yang terdiri dari bentuk, nilai induktansi, nilai resistansi, dan kapasitas daya. Pengujian ketiga variabel penelitian ini kemudian akan dilakukan menggunakan modul rangkaian yang dapat merepresentasikan sistem kelistrikan khususnya pada transformator daya. Penelitian ini menggunakan skema rangkaian transformator 3 fasa yang dihubungkan seri dengan kapasitor dan sumber seperti pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Model rangkaian feroresonansi Sumber Tiga Fasa

(Wye)

Kapasitor

22

4.1.3. Simulasi Rangkaian Feroresonansi

Simulasi feroresonansi dilakukan pada software ATPDraw. Rangkaian feroresonansi transformator tiga fasa disimulasikan dengan ketidaksimetrisan kaki inti pada fasa S. Model rangkaian transformator tiga fasa tersebut terdiri dari tiga rangkaian transformator satu fasa yang diparalel, seperti ditunjukkan pada Gambar 4.3. Induktansi non-linier disimulasikan terdapat pada sisi primer transformator, sedangkan resistansi non-linier adalah rugi-rugi. Pengukuran

Gambar 4.3 Rangkaian simulasi ATPDraw

4.1.4. Pengolahan Data Simulasi

Data yang diperoleh dari simulasi kemudian akan diolah menggunakan Penyajian diagram bifurkasi pada MATLAB tidak dilakukan karena simulasi melakukan pengujian 3 fasa. Dalam setiap skema yang diberikan, respon tegangan primer pada setiap fasa disimpan. Kemudian gelombang tegangan primer diekspor ke program DIAdem untuk pemotongan dan pengolahan sinyal berbasis FFT. Pengaturan pengolahan sinyal pada DIAdem tersebut diperlakukan sama seperti pengujian. Selanjutnya, spektrum harmonisa yang diperoleh digunakan untuk mendapatkan nilai THD. Proses pengolahan data simulasi dilakukan seperti ditunjukkan pada Gambar 4.4.

23

Gambar 4.4 Alur Pengolahan Data Simulasi pada Transformator Tiga Fasa

4.2. Modul Feroresonansi

4.2.1. Pembuatan Modul Pengujian

Pembuatan modul pengujian feroresonansi dilakukan setelah dilakukannya evaluasi hasil simulasi software. Hasil yang didapatkan perlu ditinjau dan dibandingkan dengan hasil-hasil penelitian dan percobaan lain yang menunjukkan adanya fenomena feroresonansi. Setelah dilakukan peninjauan, didapatkan nilai-nilai dari setiap komponen yang diperlukan dalam suatu rangkaian pengujian feroresonansi. Modul pengujian feroresonansi direncanakan seperti pada rangkaian 1 fasa seperti pada Gambar 4.5. Namun pada penelitian ini, modul rangkaian diubah menjadi 3 fasa.

ATPDraw:

Rangkaian Feroresonansi Tiga Fasa

Simulasi Berdasarkan Skema Pengujian Perekaman Tegangan Primer

Transformator Tiga Fasa Hasil:

Diadem:

Excel:

Gelombang Tegangan Primer

Fast Fourier Transform (FFT)

Spektrum Harmonisa

Total Harmonic Distortion

24

Gambar 4.5. Modul Rangkaian Pengujian Feroresonansi 1 Fasa

4.2.2. Pengujian Modul Feroresonansi

Pengujian modul feroresonansi 3 fasa dilakukan dengan menggunakan sumber tegangan 3 fasa dari PLN pada modul rangkaian pengujian feroresonansi 3 fasa. Pengujian dilakukan untuk merekam sinyal tegangan di sisi primer transformator. Pengujian dilakukan pada variabel penelitian diantaranya nilai kapasitansi, jenis wavelet yang digunakan, dan jenis besi inti transformator.

4.2.3. Pengolahan Data Pengujian

Setelah melalui tahapan pengambilan data pada tahapan selanjutnya akan diolah dengan bantuan alat National Instrument (NI) dan software LabVIEW. Software ini nantinya berfungsi untuk menganalisis dan juga memplotting data dari bentuk sinyal, waktu, dan frekuensi. Hasil dari tahapan ini nantinya adalah berupa karakteristik feroresonansi untuk inti trafo H dan M serta kapasitor yang digunakan.

4.2.4. Evaluasi dan Penyempurnaan

Hasil yang didapatkan dari penelitian ini diharapkan dapat dijadikan referensi dan dapat dikembangkan pada penelitian lanjutan. Selain itu, mungkin dapat ditemukan saran-saran untuk penelitian selanjutnya.

25 4.3. Pembagian Tugas

1. Nama : Dr. I Gusti Ngurah Satriyadi Hernanda, ST., MT. Kompetensi : Fenomena Tegangan Tinggi

Tanggung jawab : - Koordinator tim

- Menyusun rencana kerja setiap anggota - Menyusun dokumen dan laporan kegiatan - Menentukan variabel penelitian

- Evaluasi dan penyempurnaan

2. Nama : Dr. Eng. I MadeYulistya Negara., ST., M.Sc. Kompetensi : Teknik Tegangan Tinggi

Tanggung jawab :

- Memodelkan skema rangkaian simulasi - Simulasi rangkaian feroresonansi - Mengolah data simulasi

3. Nama : Dimas Anton Asfani, ST., MT., Ph.D. Kompetensi : Sistem Tenaga Listrik

Tanggung jawab :

- Membuat modul pengujian - Pengujian modul feroresonansi - Pengolahan data pengujian

26 BAB V JADWAL

Tabel 5.1 Jadwal Pelaksanaan Penelitian

No. Kegiatan Bulan ke-

1 2 3 4 5 6 7 8

1 Studi literatur

2 Penentuan Variabel Penelitian

3 Pemodelan skema rangkaian simulasi

4 Simulasi feroresonansi

5 Pengolahan Data Simulasi

6 Evaluasi Hasil Simulasi

7 Pembuatan Modul Pengujian

8 Pengujian Modul Feroresonansi

9 Pengolahan Data Pengujian

27

BAB VI

ANGGARAN BIAYA

Anggaran biaya penelitian ini disusun dalam perencanaan selama 8 bulan ditunjukkan pada tabel 6.1:

Tabel 6.1 Anggaran Biaya 1. Bahan Habis

Item Bahan Volume Satuan Harga Satuan

(Rp) Total (Rp) Slide Regulator 15 KVA 1 Set 15.000.000 10.000.000 Transformator 3 Fasa

3 KVA Custom 1 Set

12.500.000 12.500.000 Modul Inisiasi Feroresonansi 1 Set 10.000.000 10.000.000 Subtotal (Rp) 32.500.000 2. Publikasi Ilmiah

Item Bahan Volume Satuan Harga Satuan

(Rp) Total (Rp) Artikel Jurnal Internasional (Q2) 1 Paper 15.000.000 15.000.000 Subtotal (Rp) 15.000.000 Total Keseluruhan (Rp) 47.500.000

28 BAB VII DAFTAR PUSTAKA

[1] Ferraci, P., (1998), Ferroresonance, Group Schneider: Cahier no 190, pp. 1-28

[2] S. V. Vonsovskii., (1966), Ferromagnetic Resonance : The Phenomenon of

Resonant Absortion of a High-Frequency Magnetic Field in Ferromagnetic Substances, Oxford: Pergamon Express.

[3] Emin, Z., Al Zahawi, B.A.T., Auckland, D.W. dan Tong, Y.K., (1997), “Ferroresonance in Electromagnetic Voltage Transformer : A Study Based on Nonlinear Dynamics”, IEE Proc-Gener. Transm. Distrib., Vol 144, No. 4. [4] Hernanda, I.G.N.S., Negara, I.M.Y., Soeprijanto, A., Novandi dan Wahyudi,

M., (2016), “Ferroreonance Characteristics Due To Lightning Strike on Capacitive Voltage Transformer”, IREMOS.

[5] Sinuraya, J.S.P., Negara, I.M.Y. dan Hernanda, I.G.N.S., (2016), Analisis Pengaruh Kapasitansi Terhadap Feroresonansi pada Sistem Tenaga Listrik Menggunakan Diagram Bifurkasi, 2016.

[6] Bakar, A.H.A., (2011), “Analysis of lightning-caused ferroresonance in Capacitor Voltage Transformer (CVT)”. Electrical Power and Energy System, Vol. 33, Hal. 1536-1541.

[7] Sinuraya, J.S.P., Negara, I.M.Y. dan Hernanda, I.G.N.S., (2016), Analisis Pengaruh Kapasitansi Terhadap Feroresonansi pada Sistem Tenaga Listrik Menggunakan Diagram Bifurkasi, 2016.

[8] J. F. Piñeros, J. A. Vélez, dan D. Rodríguez, (2015), “Ferroresonance in a 115 kV Network Due to a Single Line Fault”, International Conference on Power Systems Transients (IPST 2015) in Cavtat, Croatia June 15-18.

[9] Sanaye-Pasand, M., Aghazadeh, R., dan Mohseni, H., (2003), “Ferroresonance Occurrence During Energization of Capacitive Voltage Substations”, IEEE. [10] Tahir Cetin Akinci, Nazmi Ekren, Serhat Seker dan Sezen Yildirim, (2013),

“Continuous Wavelet Transform For Ferroresonance Phenomena In Electric Power Systems”, Electrical Power and Energy Systems, Vol. 44, Hal. 403–409. [11] Graovac, M., Iravani, R., Wang, X. dan McTaggart, R.D., (2003), “Fast Ferroresonance Suppression of Coupling Capacitor Voltage Transformers”, Ieee Transactions On Power Delivery, Vol. 18, No. 1.

29

[12] Huang, S.J. dan Hsieh, C.H., (2013), “Relation Analysis For Ferroresonance Of Bus Potential Transformer And Circuit Breaker Grading Capacitance”, Electrical Power and Energy Systems, Vol. 51, Hal. 61–70.

[13] P. S. Moses dan M. A. S. Masoum, (2009), “Modelling Ferroresonance in Asymmetric Three-Phase Power Transformer”, IEEE.

[14] Hernanda, I.G.N.S, Negara, I.M.Y., Soeprijanto, A., Asfani, D.A., Fahmi, D., Andarini, K., dan Wahyudi, M., (2017), “Detection of Ferroresonance on Asymmetric Three Phase Transformer due to Capacitance Variation”, AUN/SEED-Net Regional Conference on Electrical and Electronics Engineering (RCEEE).

[15] Abdi, H., Abbasi, S. dan Moradi, M., (2016), “Analyzing The Stochastic Behavior Of Ferroresonance Initiation Regarding Initial Conditions And System Parameters”, Electrical Power and Energy Systems, Vol. 83, Hal. 134– 139.

[16] Milicevic, K. dan Emin, Z., (2009), “Impact Of Initial Conditions On The Initiation Of Ferroresonance”, Electrical Power and Energy Systems, Vol. 31, Hal. 146–152.

[17] Roy, M., dan Roy, C.K, (2008), “Experiments on Ferroresonance at Various Line Conditions and Its Damping”, IEEE.

[18] Pattanapakdee, K. dan Banmongkol, C., (2007), “Failure of Riser Pole Arrester due to Station Service Transformer Ferroresonance”, International Conference on Power Systems Transients (IPST’07).

[19] Milicevic, K., Vinko, D. dan Vulin, D., (2014), “Experimental Investigation Of Impact Of Remnant Flux On The Ferroresonance Initiation”. Electrical Power and Energy Systems, Vol. 61, Hal. 346–354.

[20] Sima, W.X., Yang, M., Yang, Q., Yuan, T. dan Zou, M., (2014), “Experiment On A Novel Method For Fundamental Ferroresonance Suppression”, World Scientific Publishing Company, Modern Physics Letters B, Vol. 28, No. 5 1450035.

[21] Milicevic, K., Vinko, D. dan Emin, Z. (2011), “Identifying Ferroresonance Initiation For A Range Of Initial Conditions and Parameters”. Nonlinear Dyn 2011;66:755–62.

[22] Milicevic, K. dan Emin, Z., (2014), “Investigation Of Possible Ferroresonance For A Voltage Range; Realisation Of A System Event With A Laboratory Setup”, Int J Circuit Theory Appl, 41:259–72.

30

[23] Milicevic, K., dan Emin, Z., (2013), “Initiation of Characteristic Ferroresonance States Based on Flux Reflection Model”, IEEE Transactions On Circuits And Systems—II: Express Briefs, Vol. 60, No. 1.

[24] Parker, T.S. dan Chua, L.O., (1989), “Practical Numerical Algorithms for Chaotic Systems” Springer.

[25] Mork, B.A. (1992), Ferroresonance and Chaos - Observation and Simulation of Ferroresonance in a Five Legged Core Distribution Transformer, Ph.D. Thesis, North Dakota State University.

[26] Craenenbroeck, T.V., Michiels, W., Dommelen, D.V. dan Lust, K., (1999), “Bifurcation Analysis of Three-Phase Ferroresonant Oscillations in Ungrounded Power System”. IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 14, No. 2.

[27] Kieny, C., (1991), “Application of the Bifurcation Theory in Studying and Understanding the Global Behaviour of a Ferroresonant Electric Power Circuit”, IEEE Trans. Delivery, Vol. 6, No. 2, Hal. 866-872.

[28] Amar, F.B. dan Dhifaoui, R., (2011), “Study of the Periodic Ferroresonance in the Electrical Power Networks by Bifurcation Diagrams”, Electrical Power and Energy Systems, 33, 61–85.

[29] Ben-Tal, A., Shein, D. dan Zissu, S., (1999), “Studying Ferroresonance in Actual Power Systems by Bifurcation Diagram”, Electric Power Systems Research, 49, 175–183.

[30] Corea-Araujo, J.A., González-Molina, F., Martínez, J.A., Barrado-Rodrigo, J.A. dan Guasch-Pesquer, L., (2013), “Ferroresonance Analysis Using 3D Bifurcation Diagram”, IEEE.

[31] Ashari, M., (2012), “Sistem Konverter DC: Desain Rangkaian Elektronika Daya”, ITS Press.

31

BAB VII LAMPIRAN

Lampiran 1 Biodata Tim Peneliti

Biodata Tim Peneliti 1. Ketua

a. Nama Lengkap : Dr. I Gusti Ngurah Satriyadi Hernanda, ST., MT.

b. NIP/NIDN : 197301232002121001/0023017304

c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Asisten Ahli/Penata Muda Tk. 1/ IIIb d. Bidang Keahlian : Fenomena Tegangan Tinggi

e. Departemen/Fakultas : Teknik Elektro / Fakultas Teknologi Elektro dan Informatika Cerdas

f. Alamat Rumah dan No. Telp. : 08123079182

g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang diusulkan/dilaporkan

1) Analisis Ketahanan Trafo Pengukuran Tegangan di Gardu Induk Tegangan Tinggi terhadap Tegangan Lebih Transien Feroresonansi (Anggota)

2) Analisa dan Pemodelan Kegagalan Isolasi Pada Mesin Listrik (Anggota)

h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)

1) Ferroresonance Characteristics on Capacitive Voltage Transformer Under Lightning Impulse Voltage

i. Paten (2) terakhir : -

j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling relevan), dan Disertasi (2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai dibimbing.

1) Studi ferroresonance akibat sambaran petir pada Capasitor Voltage Transformer (CVT) saluran transmisi 500 kV 2) Studi Perancangan Ferroresonance Suppression Circuit

(FSC) pada Capasitor Voltage Transformer (CVT) Saluran Transmisi 150KV

2. Anggota 1

32

b. NIP/NIDN : 197007121998021001 / 0012077006

c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Lektor Kepala / Pembina / IVa d. Bidang Keahlian : Teknik Tegangan Tinggi

e. Departemen/Fakultas : Teknik Elektro / Fakultas Teknologi Elektro dan Informatika Cerdas

f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Puri Emas B10 E-10/No.5 Surabaya

g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai Ketua atau Anggota)

1) Analisis Ketahanan Trafo Pengukuran Tegangan di Gardu Induk Tegangan Tinggi terhadap Tegangan Lebih Transien Feroresonansi (Ketua)

2) Pengaruh Jenis Material Dan Cara Potong Inti Besi Transformator Terhadap Arus Inrush Transformator (Ketua) h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau

buku)

1) Ferroresonance Characteristics on Capacitiven Voltage Transformer Under Lightning Impulse Voltage

2) Effect Of Core Cutting Topology And Material Of Three Phase Transformer On Magnetization Curve And Inrush Current: Experimental Approach

i. Paten (2) terakhir

j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling relevan), dan Disertasi (2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai dibimbing.

1) Estimasi Performansi Pelindung Transmisi Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 150 kV dengan Berbagai Jenis Model dan Arus Puncak Petir

2) Studi Optimasi Sistem Proteksi Petir Eksternal pada Pabrik Pupuk Sriwijaya

3. Anggota 2

a. Nama Lengkap : Dimas Anton Asfani, ST., MT., Ph.D b. NIP/NIDN : 198109052005011002 / 0005098101

c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Sekretaris Departemen / Lektor / IIId d. Bidang Keahlian : Sistem Tenaga Listrik

33

e. Departemen/Fakultas : Teknik Elektro / Fakultas Teknologi Elektro dan Informatika Cerdas

f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl Bulak Cumpat Barat 2/32 Surabaya, 60111 dan 081231469020

g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai Ketua atau Anggota)

1) Rancang Bangun Peralatan Online Monitoring dan Offline Diagnostic untuk Skuter Listrik Berbasis Tegangan Impuls dan Spektrum Arus (Ketua)

2) Analisa Karakteristik dan Deteksi Bunga Api Listrik pada Instalasi Tegangan Rendah Berbasis Mikrokontroler dengan Haar Wavelet (Ketua)

h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)

1) Impact of Windings Configuration of Three-Phases Power Distribution Transformer on Ferroresonance

2) Neural Network Based Real Time Detection of Temporary Short Circuit Fault on Induction Motor Winding Through Wavelet Transformation

i. Paten (2) terakhir

j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling relevan), dan Disertasi (2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai dibimbing.

1) Estimasi Performansi Pelindung Transmisi Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 150 kV dengan Berbagai Jenis Model dan Arus Puncak Petir

2) Analisis Percepatan Penuaan Isolasi Akibat Pengaruh Kelembaban dan Kontaminan pada Motor Induksi Berbeban

DATA USULAN DAN PENGESAHAN PROPOSAL DANA LOKAL ITS 2020

1. Judul Penelitian

INISIASI FERORESONANSI PADA TRANSFORMATOR TEGANGAN RENDAH TIGA FASA

Skema : PENELITIAN DOKTOR BARU

Bidang Penelitian : Sains Fundamental Topik Penelitian : Probability and Statistics 2. Identitas Pengusul

Ketua Tim

Nama : I Gusti Ngurah Satriyadi H. ST, MT

NIP : 197301232002121001

No Telp/HP : 08123079182

Laboratorium : Laboratorium Tegangan Tinggi

Departemen/Unit : Departemen Teknik Elektro

Fakultas : Fakultas Teknologi Elektro dan Informatika Cerdas

Anggota Tim

No Nama Lengkap Asal Laboratorium Departemen/Unit Perguruan

Tinggi/Instansi 1 I Gusti Ngurah Satriyadi H. ST, MT Laboratorium Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro ITS 2 Dr. I Made Yulistya Negara ST., M.Sc Laboratorium Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro ITS 3 Dimas Anton Asfani S.T., M.T.,Ph.D Laboratorium Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro ITS

3. Jumlah Mahasiswa terlibat : 0

4. Sumber dan jumlah dana penelitian yang diusulkan

a. Dana Lokal ITS 2020 :

b. Sumber Lain :

47.500.000,-Tanggal Persetujuan Nama Pimpinan Pemberi Persetujuan Jabatan Pemberi Persetujuan Nama Unit Pemberi Persetujuan QR-Code 09 Maret 2020 Prof. Dr. Drs Agus Rubiyanto M.Eng.Sc. Kepala Pusat Penelitian/Kajian/Unggulan Iptek Sains Fundamental 09 Maret 2020 Agus Muhamad Hatta , ST, MSi, Ph.D Direktur Direktorat Riset dan Pengabdian Kepada Masyarakat