MONITORING KONDISI TRAFO DAYA
SECARA ONLINE BERBASIS ANALISIS DATA
TERMAL DAN SPEKTRUM ARUS PADA
TRANSFORMATOR TIANG 220 VAC
Oleh :
Bryan Rahardy 2208100012
SEMINAR TUGAS AKHIR
Dosen Pembimbing
LATAR BELAKANG
• Trafo sebagai jantung dari transmisi dan distribusi.
• Dituntut beroperasi secara maksimal. • Cara pemeliharaan juga dituntut sebaik
mungkin.
RUMUSAN PERMASALAHAN
1) Pemantauan masih menggunakan sistem yang konvensional. 2) Pengukuran tidak dilakukan secara real time.
TUJUAN PENELITIAN
1) Menganalisa perbandingan antara arus, tegangan, dan suhu pada transformator distribusi 220 VAC.
2) Memperoleh solusi alternatif yang efisien dalam pendeteksian dini transformator distribusi yang mengalami gangguan.
3) Menerapkan metode analisis data tegangan, arus, dan suhu
METODE PENELITIAN
PENGUMPULAN DATA DAN STUDI LITERATUR MULAI
SELESAI
PEMODELAN ALAT DAN SISTEM
PERANCANGAN ALAT DAN SISTEM
BATASAN MASALAH
a) Trafo yang digunakan adalah trafo distribusi 20 KV / 220 V berkapasitas 25 KVA tanpa sirip-sirip pendingin.
b) Data tegangan, arus, dan suhu yang dianalisa merupakan sampel dari jaringan.
c) Data tegangan dan arus diambil di bagian tegangan rendah atau sisi sekunder transformator.
d) Menggunakan beban buatan (dummy load) resistif murni berkapasitas 25 kVA 3 x 1 fasa.
TEORI PENUNJANG
•
Gardu Transformator Tiang (GTT)
GARDU TRANSFORMATOR TIANG (GTT)
• Gardu Transformator Tiang (GTT) merupakan salah satu komponen instalasi tenaga listrik yang terpasang di jaringan distribusi.
KENAIKAN SUHU TRANSFORMATOR
• Kenaikan suhu diakibatkan dari pembebanan, sehingga timbul panas (kalor) pada belitan transformator.
• International Electrotechnical Commission (IEC) menetapkan umur transformator adalah 20 tahun atau setara 7300 hari, sehingga susut umur normal adalah 0,0137% per hari.
JENIS-JENIS GANGGUAN
Klasifikasi gangguan yang terjadi pada jaringan distribusi adalah : 1. Dari jenis gangguannya :
a) Gangguan dua fasa atau tiga fasa melalui hubungan tanah. b) Gangguan fasa ke fasa
c) Gangguan dua fasa ke tanah
d) Gangguan satu fasa ke tanah atau gangguan tanah 2. Dari lamanya gangguan :
PEMELIHARAAN PERALATAN LISTRIK
• Jenis–jenis pemeliharaan peralatan adalah sebagai berikut :
1) Predictive Maintenance (Conditional Maintenance)
Memprediksi kondisi suatu peralatan listrik, apakah dan kapan kemungkinannya peralatan listrik tersebut menuju kegagalan.
2) Preventive Maintenance (Time Base Maintenance)
Mencegah terjadinya kerusakan peralatan secara tiba-tiba dan untuk mempertahankan unjuk kerja peralatan yang optimum sesuai umur teknisnya.
3) Corrective Maintenance
Dilakukan dengan berencana pada waktu-waktu tertentu ketika peralatan listrik mengalami kelainan dari kondisi normal.
4) Breakdown Maintenance
PERANCANGAN
DAN PEMBUATAN ALAT
•
Perancangan Sensor Arus
•
Perancangan Transformator Step Down
Sensor arus CT-235
PERANCANGAN SENSOR ARUS
Vout −hitung = I0 x RN L
-Hasil Pengujian
PENGUJIAN SENSOR ARUS
Beban Resistif MCCB Multimeter Digital GDM-8145 CT 220 Vac Beban Resistif CT-235 GDM-8145
Beban Iprimer (A) Vout-hitung(mV) CT 1 Vout-uji (mV) CT 2 CT 3 CT 1 CT 2 Rasio CT 3 CT 1 Error (%) CT 2 CT 3
PERANCANGAN TRANSFORMATOR STEP DOWN
Transformator step down VCC D1 C1 100 µF 10 kΩR3 ke MUX Connector Trafo 220 V to 3 VNo. Parameter Nilai
1. Tipe Non - CT
2. Merek ORIENT
3. Tegangan input primer 110V / 220V @ AC 50Hz.
4. Tegangan output sekunder 3V / 4,5V / 6V / 7,5V / 9V / 12V
5. Arus output sekunder maks. 350 mA.
PENGUJIAN TRANSFORMATOR STEP DOWN
Sumber tegangan 3 fasa Alat online monitoring 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 50 100 150 200 250 AC P ow er M et er Tegangan (Volt) RTegangan Sumber 3 Fasa (Volt)
PERANCANGAN SENSOR SUHU
LM-35
Command Respon Modul GSM/GPRS AT+CGATT=1 OK AT+CGDCONT=1,"IP","3data" OK AT+CDNSCFG="208.67.222.222", "208.67.220.220" OK AT+CSTT="3data","3data","3data" OK AT+CIICR OK AT+CIPSTATUS OK STATE: IP STATUS AT+CIPHEAD=0 OK AT+CDNSORIP=0 OK AT+CIPSTART="TCP","202.52.14 6.40“ ,"80" OK AT+CGATT=1 OK CONNECT OK AT+CIPSEND >
PERANCANGAN KONEKSI MODUL GSM/GPRS
DENGAN WEB SERVER
Modul GSM/GPRS SIM300C
Menguji respon modul GSM/GPRS menggunakan
PENGUJIAN ALAT
DAN ANALISIS DATA
•
Penyusunan Alat Pengujian
METODE PENGUJIAN PROTOTIPE
% Pembeba nan Total Daya (KVA) Daya/ph (KVA) R S T 0% 0 0 0 0 20% 4,5 1,5 1,5 1,5 40% 10,5 3,5 3,5 3,5 60% 15 5 5 5 80% 19,5 6,5 6,5 6,5 100% 24 8 8 8 % Pembeba nan Total Daya (KVA) Daya/ph (KVA) R S T 0% 0 0 0 0 20% 4,5 1,5 0,5 2,5 40% 10,5 3,5 2,5 4,5 60% 15 4,5 3,5 7 80% 19,5 4,5 7 8 100% 24 9 7 8 MulaiPemberian beban pada Transformator Pengambilan data arus Diolah oleh mikrokontroler Ditampilkan pada LCD Selesai Pengambilan data tegangan Pengambilan data suhu Generator dinyalakan
• Daya beban seimbang
• Daya beban tidak seimbang
PENGUJIAN CURRENT TRANSFORMER (CT)
ANALISA DATA PENGUJIAN CT
• Daya beban seimbang (kVA)
• Daya beban tidak seimbang (kVA)
% Beban R HIOKI (amp) S T Alat Monitoring (amp) R S T R Error (%) S T
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20 6,6 6,4 5,8 5,2 5,5 6 1,96 0,81 0,04 40 15,2 14,3 13 14,8 13,8 13,5 0,16 0,25 0,25 60 20,7 20 19,2 19,6 18,9 18,5 1,21 1,21 0,49 80 26,2 24 25,1 23,7 22,4 22,2 6,25 2,56 8,41 100 30,8 30,4 30,3 27,1 27,9 27,7 13,69 6,25 6,76 Mean Square 4,654 2,216 3,19 Error RMS (%) 2,15731 1,48862 1,78606 % Beban R HIOKI S T R Alat Monitoring S T R Error (%) S T
Hasil pengujian transformator step down dibandingkan dengan hasil pengujian digital multimeter GDM-8145.
PENGUJIAN TRANSFORMATOR STEP DOWN
ANALISA DATA PENGUJIAN TRANSFORMATOR STEP DOWN
• Daya beban seimbang (kVA)
• Daya beban tidak seimbang (kVA)
% Beban R GDM-8145 (volt) S T Alat Monitoring (volt) R S T R Error (%) S T 0 229,3 229,9 229,3 230 229,6 229,9 0,49 0,09 0,36 20 227,3 228,6 227,6 228,4 228,8 228,6 1,21 0,04 1 40 225,8 227,1 226,1 228 228,1 228,1 4,84 1 4 60 225 226,2 225,3 227,5 227,2 227,6 6,25 1 5,29 80 223,8 224,8 224,3 233 232,7 232,9 84,64 62,41 73,96 100 222,9 223,5 223,3 230,5 230,4 230,7 57,76 47,61 54,76 Mean Square 25,865 18,6917 23,2283 Error RMS 5,08576 4,32339 4,81958
% Beban GDM-8145 (volt) Alat Monitoring (volt) Error (%)
PENGUJIAN SENSOR SUHU
Pemasangan Sensor SuhuPengujian sensor suhu pada alat online monitoring transformator dilakukan dalam kondisi pembebanan yang tidak seimbang dengan presentase
kapasitas pembebanan diubah secara bertahap setiap kenaikan 20 % yang dimulai dari 0 % sampai dengan pembebanan penuh 100 %.
% Beban Krisbow KW06-291 (Amp) R Alat Monitoring S T R Error (%) S T 0 32,2 32,8 32,8 32,9 0,36 0,36 0,49 20 32,3 32,9 32,8 32,9 0,36 0,25 0,36 40 32,3 32,9 32,8 32,8 0,36 0,25 0,25 60 32,3 32,8 32,7 32,8 0,25 0,16 0,25 80 32,2 32,8 32,7 32,9 0,36 0,25 0,49 100 32,3 32,8 32,8 32,9 0,25 0,25 0,36 Mean Square 0,32333 0,25333 0,36667 Error RMS 0,56862 0,50332 0,60553
ANALISA DATA PENGUJIAN SENSOR SUHU
% Beban Krisbow KW06-291 (Amp) R Alat Monitoring S T R Error (%) S T
0 33,4 33,8 34,1 33,9 0,16 0,49 0,25 20 33,7 33,9 34,2 34 0,04 0,25 0,09 40 33,7 33,9 34,2 34,1 0,04 0,25 0,16 60 34,3 34,2 34,5 34,4 0,01 0,04 0,01 80 34,4 34,6 34,7 34,9 0,04 0,09 0,25 100 34,6 35 34,8 35 0,16 0,04 0,16 Mean Square 0,075 0,19333 0,15333 Error RMS 0,27386 0,4397 0,39158
• Daya beban seimbang (kVA)
PENGUJIAN KONEKSI MODUL GSM/GPRS
DENGAN WEB SERVER
Data Display
Plot Grafik
PENGUJIAN KONEKSI MODUL GSM/GPRS
DENGAN WEB SERVER (1)
PENGUJIAN KONEKSI MODUL GSM/GPRS
DENGAN WEB SERVER (2)
2
1
3
4
Kondisi 1 : kondisi undervoltage pada fasa R karena tegangan kerja pada fasa R kurang dari
209 Volt, sehingga arus dan suhunya meningkat.
Kondisi 2 : kondisi overcurrent pada fasa R karena arus kerja pada fasa R melebihi 21,65
2
1
3
4
PENGUJIAN KONEKSI MODUL GSM/GPRS
DENGAN WEB SERVER (3)
Kondisi 3 : kondisi overvoltage pada fasa R karena tegangan kerja pada fasa R melebihi 231
Volt, sehingga arusnya turun dan suhunya normal.
PENGUJIAN KONEKSI MODUL GSM/GPRS
DENGAN WEB SERVER (4)
2
ILUSTRASI PEMASANGAN ALAT
PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
PENUTUP
•
Kesimpulan
• Hasil pembacaan data tegangan pada fasa R, S, dan T masing-masing
terhadap fasa N, mempunyai error rata-rata pada pembebanan seimbang
yaitu 0,82%, sedangkan pada pembebanan tidak seimbang sebesar 0,43%.
• Hasil pengukuran CT berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan dengan mengukur arus keluaran pada bagian sekunder mempunyai error rata-rata pada pembebanan seimbang yaitu 1,26%, sedangkan pada
pembebanan tidak seimbang sebesar 1,81%.
• Hasil pengukuran 3 pasang sensor suhu yang ditempel pada sisi luar transformator berdasarkan pengujian, mempunyai error rata-rata pada
pembebanan seimbang sebesar 0,56%, sedangkan pada pembebanan tidak seimbang sebesar 0,37%
• Dalam tugas akhir ini belum bisa dilakukan pengiriman data secara online, namun untuk fitur-fitur pada webserver sudah siap untuk menerima data dari modul GSM/GPRS.
SARAN
• Perlu diadakan penelitian kembali tentang perancangan online monitoring transformator daya dengan interface yang berbeda.
• Perlu dilakukan perbandingan penggunaan sensor suhu LM-35 dengan sensor suhu yang lebih baik agar pembacaan data suhu lebih akurat dan cepat.
• Perlu diadakan penelitian kembali terkait penggunaan voltage devider (rangkaian pembagi tegangan) untuk menurunkan tegangan.
• Perlu pengembangan lebih lanjut mengenai sistem komunikasi data yang efektif.
DAFTAR PUSTAKA
[1]. Setiabudy, Rudy.“Transformator pada Sistem Transmisi Listrik - Materi Kuliah Transmisi dan Distribusi Daya Listrik”.Depok.11 Maret 2008 [2]. Suswanto, Daman.“Sistem Distribusi Tenaga Listrik”.Padang.2009 [3]. Suhadi, dkk.”Teknik Distribusi Tenaga Listrik Jilid 3”.Jakarta.2008 [4]. T.S., Hutauruk.”Pentanahan Netral Sistem Tenaga dan Pengetahuan
Peralatan”. Penerbit Erlangga.Jakarta.1987.
[5]. PT. PLN (Persero).”Buku 4 : Standar Konstruksi Gardu Distribusi dan Gardu Hubung Tenaga Listrik”.Jakarta Selatan.9 Desember 2010
[6]. PT. PLN (Persero) P3B.”Panduan Pemeliharaan Trafo Tenaga”.13 Juni 2003 [7]. SPLN 8-2:1991.“Transformator Tenaga – Bagian 2: Kenaikan
SEKIAN
DAN
MONITORING KONDISI TRAFO DAYA
SECARA ONLINE BERBASIS ANALISIS DATA
TERMAL DAN SPEKTRUM ARUS PADA
TRAFO TIANG 220 VAC
Oleh :
Bryan Rahardy 2208100012
SEMINAR TUGAS AKHIR
Dosen Pembimbing
