Latar Belakang Masalah. Perumusan Masalah

(1)

(2)

(3)

• 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

(4)

(5)

Transformator

• Bagian utama transformator

– Inti besi

– Kumparan

– Minyak transformator

– Bushing

– Tangki dan konservator tranformator

– Tap changer

(6)

Karakteristik Material Transformator

1 • 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)

(7)

Karakteristik Material Transformator

2 • Material magnetik

– Bersifat konduktif pada transformator

– Terdiri dari :

• Belitan (winding)

• Inti (core)

(8)

(9)

Transformator Daya

• Menyalurkan tenaga

listrik dari tegangan

ekstra tinggi / tinggi ke

tegangan rendah atau

sebaliknya

• Mengeluarkan panas

yang timbul dari inti

(10)

(11)

Fungsi Transfer Respon Frekuensi

• Bergantung pada sinyal output dan input

• Ditentukan melalui pengukuran respon fasa

dan magnitudo

(12)

Pengukuran Respon Frekuensi

• Pengukuran impuls respon

(13)

(14)

Pengertian SFRA

• Pengujian yang dilakukan untuk mengetahui

kondisi inti dan belitan dalam transformator

• Peralatan yang memberikan indikasi dari

(15)

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

(16)

Pengujian SFRA

1 • 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)

(17)

(18)

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

(19)

Analisis Hasil Tes SFRA

1 • 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

(20)

Analisis Hasil Tes SFRA

2 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)

(21)

Sebelum Gangguan

(22)

Analisis Hasil Tes SFRA

3 Frekuensi menengah (middle frequency)

• Range frekuensi antara 1 kHz – 1 MHz

• Gangguan yang dapat dideteksi :

• Axial Shift

• Kerusakan pada belitan utama atau tap belitan

• Kerusakan pada struktur penjepit (clamping

structure)

(23)

Hasil Tes SFRA

(24)

Analisis Hasil Tes SFRA

4 Frekuensi tinggi (high frequency)

• Range frekuensi antara 1 MHz – 2 MHz

• Gangguan yang dapat dideteksi :

• Pergeseran lead (ujung) belitan utama atau tap

belitan

• Terdapat tes penempatan ujung belitan

• Perubahan formasi dalam belitan

(25)

Hasil Tes SFRA

(26)

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)

(27)

Metode Stokastik - Poisson

• Proses Poisson

– Metode sederhana dari metode Markov

– Memprediksi terjadinya kerusakan suatu peralatan

pada waktu yang diinginkan

dimana :

• P

_n

(t) : Probabilitas dalam t tertentu

(28)

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

(29)

ANALISIS TES SFRA

TRANSFORMATOR

(30)

GITET Krian

1

Gardu Induk Trafo Pengujian Belitan

Deteksi Gangguan terjadi di antara

Keterangan 10 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)

primer (500 KV) - - - BAIK sekunder (150 KV) - - - BAIK tersier (70 KV) - - - BAIK

(31)

GITET Krian

2 • Gangguan yang terjadi :

– Transformator I – BBC

• Gangguan frekuensi tinggi

– Transformator III – Elin

(32)

GITET Grati

1

Keterangan 10 Hz - 1 kHz 1 kHz - 1 MHz 1 MHz - 2 MHz

GITET Grati I – 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

(33)

GITET Grati

2 • 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

(34)

GITET Paiton

1

Keterangan 10 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) primer (500 KV) - - - BAIK sekunder (150 KV) - - - BAIK tersier (18 KV) - - - BAIK II (18 Oktober 2009) primer (500 KV) - - - BAIK

sekunder (150 KV) - - V BAIK - toleransi

tersier (18 KV) - - - BAIK

III - Siemens I (29 Januari 2009)

primer (500 KV) - - - BAIK

sekunder (150 KV) - - - BAIK

(35)

GITET Paiton

2 • 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

(36)

GITET Kediri

1 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

(37)

GITET Kediri

2 • Pengujian baru dilakukan 1 kali

• Tidak terdapat gangguan – gangguan yang

terjadi pada seluruh transformator

• Kondisi transformator di GITET Kediri dalam

keadaan baik

(38)

(39)

GITET Krian

GARDU INDUK UPT NAMA TRAFO TGL KELUAR JAM KELUAR TGL MASUK JAM MASUK JUMLAH (HARI) DURASI (JAM) JUMLAH RUSAK

GITET KRIAN MOJOKERTO I - BBC

24/11/2004 19:12 26/11/2004 16:48 ₃ ₄₆ 7 KALI 08/01/2005 12:28 08/01/2005 12:42 ₁ ₁ 07/03/2005 12:25 07/03/2005 21:42 ₁ ₉ 23/04/2006 17:19 23/04/2006 17:26 ₁ ₁ 23/04/2006 17:20 23/04/2006 17:26 ₁ ₁ 03/02/2007 8:32 03/02/2007 10:21 ₁ ₂ 20/05/2008 12:56 20/05/2008 13:28 ₁ ₁ III - ELIN - - - 0

Transformator I - BBC

(40)

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

(41)

(42)

Perhitungan Stokastik

1

Periode data kerusakan :

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

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 Krian

I - BBC

GITET Grati

I - Alsthom/GEC Alsthom

GITET Paiton

(43)

Perhitungan Stokastik

2 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 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

(44)

Korelasi Probabilitas

Kerusakan 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 Frekuensi

GITET 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

(45)

(46)

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

(47)

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

GITET KRIAN I - BBC

AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN

GITET TRAFO SELANG WAKTU AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN

INTI&BELITAN STOKASTIK 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

(48)

Tugas Akhir – Jurusan Teknik Elektro

GITET TRAFO SELANG WAKTU AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK

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

(49)

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

GITET GRATI I - ALSTHOM

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

(50)

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

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

(51)

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

GITET PAITON II - A-BB

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

(52)

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

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

(53)

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

GITET KEDIRI II - MITSUBISHI

AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN

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

(54)

(55)

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

(56)

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 tentang

aplikasi metode Poisson

(57)

(58)

GITET Grati

1 Transformator I – Alsthom / GEC Alsthom

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

(59)

GITET Paiton

1 Transformator I – Elin

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

(60)

GITET Kediri

1 Transformator I – Mitsubishi

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

(61)

No Gardu Induk Trafo Pengujian Belitan Fasa/Pengujian Respon 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

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

100 Hz 500 Hz 5 kHz 50 kHz 500 kHz 1.5 MHz 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 R -65 -77 -47 -47 -12 -21

(62)

No Gardu Induk Trafo Pengujian Belitan Fasa/Pengujian Respon Frekuensi (dB) 100 Hz 500 Hz 5 kHz 50 kHz 500 kHz 1.5 MHz 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

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

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