Analisis Kualitas Minyak Transformator Daya 25 Kva Berdasarkan Data Citra Kamera Termal Dan Data Hasil Uji Gas Chromatograph

(1)

Analisis Kualitas Minyak Transformator Daya 25

Kva Berdasarkan Data Citra Kamera Termal Dan

Data Hasil Uji Gas Chromatograph

SEMINAR TUGAS AKHIR

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO ITS 26 JUNI 2012

Subkhi Abdul Aziz 2208 100 149 Pembimbing:

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

(2)

LATAR BELAKANG

Banyaknya transformator pada jaringan

distribusi

Tes kualitas minyak trafo seperti uji gas

terlarut dalam minyak harganya mahal

Penggunaan kamera termal oleh PT. PLN

APJ Mojokerto untuk pemeriksaan trafo

1

2

3

(3)

PERUMUSAN MASALAH

• Bagaimana data citra kamera termal

dapat menentukan kualitas minyak

transformator daya 25 KVA?

1 • Bagaimana menganalisis perbandingan

data citra kamera termal dengan hasil uji

gas chromatograph (tes DGA)?

(4)

TUJUAN

1 • Mengetahui kualitas minyak transformator dari

data citra kamera termal

2 • Mengetahui pengaruh gas-gas terlarut yang

muncul pada minyak trafo terhadap suhu yang

timbul di permukaan trafo

3 • Mengetahui seberapa besar pengaruh panas yang

timbul akibat arus yang mengalir pada kualitas

minyak trafo yang berbeda-beda

(5)

BATAS MASALAH

1 • Sampel minyak trafo yang digunakan dibatasi hanya 6

_{sampel minyak}

2 • Penentuan kondisi minyak trafo berdasarkan tes uji

gas chromatograph (DGA) dengan metode TDCG

(total dissolved combustible gas)

3 • Kamera termal yang digunakan untuk membaca suhu

_{permukaan transformator adalah merk Flir tipe T250}

4 • Data foto yang diambil adalah berjarak 3 meter dari

_{depan trafo}

(6)

(7)

PEMILIHAN MINYAK TRAFO

Keterangan:

No Sampel Minyak Tegangan Tembus Warna Minyak

1 Minyak trafo 2 24.1 KV Kuning bening

2 Minyak trafo 3 69.9 KV Kuning cerah

3 Minyak trafo 5 40.1 KV Kuning

4 Minyak trafo 5+ 35.4 KV Kuning keruh

5 Minyak trafo 6 23.1 KV Coklat keruh

(8)

(9)

SUSUNAN ALAT DALAM PENGUJIAN

Load Bank 60 KVA Trafo Step Up 400 V/20 KV 1 2 3

1. Fuse Cut Off 2. PT

3. CT

Trafo Step Down (Trafo Uji) 20 KV/400 V Multimeter Digital Power Quality Analyzer (PQA) CB

(10)

SPESIFIKASI TRAFO UJI

Spesifikasi:

Merk Bambang djaya Kapasitas 25 KVA Fasa 3 Frekuensi 50 Hz Pendinginan ONAN Tegangan Tinggi Tegangan 20.000 V Arus 0,721 A Tegangan Rendah Tegangan 400/231 V Arus 36,084 A

(11)

PENGATURAN BEBAN TRAFO

Sampel Minyak 20%

Beban Trafo Beban Trafo 40% Beban Trafo 60% Beban Trafo 80% Beban Trafo 100% Pengujian 1 Minyak trafo 3 10 menit 10 menit 10 menit 10 menit 10 menit Pengujian 3 Minyak trafo 5+ 10 menit 10 menit 10 menit 10 menit 10 menit Pengujian 4 Minyak trafo 6+ 10 menit 10 menit 3 jam 1 jam 1 jam Pengujian 5 Minyak trafo 2 10 menit 10 menit 3 jam 1 jam 1 jam Pengujian 6 Minyak trafo 6 10 menit 10 menit 3 jam 1 jam 1 jam

Pembebanan pada trafo dilakukan dengan beban resistif murni 3 fasa.

Beban resistif murni dalam pengujian adalah load bank berkapasitas 60 KVA dengan

cos θ = 1.

(12)

PEMASANGAN dan PENGAMBILAN DATA KAMERA

Transformer 25 kVA 2 m 3 m 4 m 5 m 6 m 2 m 3 m 4 m 5 m 6 m

Foto pengambilan suhu permukaan trafo dengan kamera termal

Skema pengambilan foto permukaan trafo

(13)

PENGAMBILAN DATA ARUS PRIMER dan SEKUNDER TRAFO

Clamp sensor Kabel penjepit buaya Power Quality Analyzer (PQA)

Pengambilan data arus sekunder trafo

(14)

PENGAMBILAN DATA DGA PADA SAMPEL MINYAK TRAFO

Gambar Kelman Transport X

Cara pengujian dengan Kelman Transport X: • Setting alat kelman transport x dengan

memasukkan data trafo dan tanggal pengujian • Sampel minyak yang sudah disiapkan

dimasukkan kedalam alat suntik kelman

transport x sampai penuh lalu minyak dibuang (2X)

• Masukkan kembali sampel minyak kedalam alat suntik, setelah selesei masukkan kedalam botol kelman transort x (seperti pada gambar

disamping)

• Tunggu beberapa menit karena botol akan mengevaluasi gas-gas yang terlarut didalam minyak

• Setelah selesei akan keluar sebuah print out dalam bentuk hardcopy yang memberikan informasi hasil DGA dari sampel minyak yang diuji

(15)

HASIL PENGUJIAN

(16)

ANALISIS PEMBACAAN ARUS SEKUNDER dan PEMBEBANAN

Sampel Minyak 20%-40%

Beban Trafo 40%-60% Beban Trafo 60%-80% Beban Trafo 80%-100% Beban Trafo minyak trafo 2 2.24% 0.26% 0.60% 0.43% minyak trafo 3 2.59% 0.36% 1.68% 1.51% minyak trafo 5 4.59% 1.66% 1.89% 1.83% minyak trafo 5+ 1.50% 0.78% 0.33% 0.65% minyak trafo 6 0.24% 0.46% 3.64% 2.16% minyak trafo 6+ 0.23% 0.66% 0.64% -0.11%

Dari hasil perhitungan persentase selisih antara arus sekunder dan pembebanan di tiap fasa didapatkan hasil:

a) Pada fasa R selisih terkecil adalah -0.11% dan selisih terbesar 4.59% b) Pada fasa S selisih terkecil adalah 0.22% dan selisih terbesar 9.96% c) Pada fasa T selisih terkecil adalah -0.29% dan selisih terbesar 5.56%

Persentase selisih arus sekunder dan pembebanan di fasa R

Berdasarkan rumus S = V x I

Dimana: S = daya kompleks (VA) V = tegangan (V)

(17)

ANALISIS PEMBACAAN ARUS SEKUNDER dan PEMBEBANAN

Berdasarkan rumus S = V x I

Dimana: S = daya kompleks (VA) V = tegangan (V)

I = arus (A)

S = V x I

Beban 20%: 1,6 KVA = 218, 28 V x 7,33 A Beban 40%: 3,12 KVA = 213,26 V x 14,63 A

Pada fasa R selisih terkecil adalah -0.11% dan selisih terbesar 4.59%

1,95 1,9959 4,59 % S = V x I Beban 80%: 5,73 KVA = 223, 56 V x 25,63 A Beban 100%: 7,04 KVA = 223,77 V x 31,46 A 1,2286 1,2275 -0,11 %

(18)

ANALISIS PEMBACAAN ARUS PRIMER & SEKUNDER TRAFO

Pembacaan Arus Primer (A)

Beban Trafo Beban Trafo 40% Beban Trafo 60% Beban Trafo 80% Beban Trafo 100%

minyak trafo 2 _0.061 _0.14 _0.198 _0.257 _0.313

minyak trafo 6 _0.061 _0.139 _0.197 _0.258 _0.315

Pembacaan Arus Sekunder (A)

Beban Trafo Beban Trafo 40% Beban Trafo 60% Beban Trafo 80% Beban Trafo 100%

minyak trafo 2 _6.253 _14.17 _19.973 _25.09 _30.487

minyak trafo 6 _6.25 _13.9 _19.56 _25.13 _30.65

Arus sekunder trafo yang dimaksud adalah arus rata-rata dari fasa R, fasa S, dan fasa T. Jika dirumuskan menjadi:

I

_rata-rata

= (I

_R

+I

_S

+I

_T

)/3

Arus primer trafo didapatkan dari pembacaan multimeter yang dipasangkan setelah trafo arus dengan rasio 1:2. Maka arus primernya adalah

(19)

ANALISIS PEMBACAAN ARUS PRIMER & SEKUNDER TRAFO

Rugi Daya yang Hilang (VA)

Sampel

Minyak _{Beban Trafo}20% _{Beban Trafo}40% _{Beban Trafo}60% _{Beban Trafo}80% _{Beban Trafo}100% minyak trafo 2 Pinput 4226.2 9699.48 13509.9 17805.48 21685.27 Poutput 4115.59 9326.4 13145.8 16513.71 20065.91 ∆P 110.61 373.08 572.04 1291.77 1619.36 minyak trafo 6 Pinput 4226.2 9630.2 13648.5 17874.76 21823.84 P_output 4113.62 481.51 12873.9 16540.04 20173.19 ∆P 112.58 481.51 774.57 1334.72 1650.65

Rugi daya yang hilang pada trafo dapat dihitung dengan rumus:

∆P = P_input- P_output

Dimana: ∆P = rugi daya (VA)

P_input = daya yang masuk (VA) P_output= daya yang keluar (VA)

Untuk menghitung daya masuk dan daya keluar adalah:

P_input = I_px 20.000 x √3 P_output= I_rata-rata x 380 x √3

(20)

HASIL TES UJI DGA PADA SAMPEL MINYAK TRAFO

Sampel minyak TDCG Status Gas dengan jumlah abnormal

Minyak trafo 2 335 ppm Kondisi 1 Metana (CH₄) dan Etana (C₂H₆)

Minyak trafo 3 8623 ppm Kondisi 4 Hidrogen (H₂), Metana (CH₄) dan Etana (C₂H₆)

Minyak trafo 5 267 ppm Kondisi 1 Etana (C₂H₆)

Minyak trafo 5+ 258 ppm Kondisi 1 Etana (C₂H₆)

Minyak trafo 6 1231 ppm Kondisi 2 Etana (C₂H₆)_, Etilena (C₂H₄) dan Asetilena (C₂H₂)

Minyak trafo 6+ 176 ppm Kondisi 1 Asetilena (C₂H₂)

Analisis hasil uji DGA berdasarkan metode doernenburg dan roger rasio serta perbandingan kemunculan gas pada metode gas kunci, didapatkan hasil:

Hasil Uji DGA

• Pada minyak trafo 2

Gas CH₄ dan C₂H₆ pemanasan minyak dan terjadi partial discharge intensitas rendah. • Pada minyak trafo 3

Gas H₂, CH₄, dan C₂H₆ pemanasan minyak dan terjadi partial discharge intensitas rendah. • Pada minyak trafo 5

Gas C₂H₆ pemanasan minyak dan terjadi partial discharge intensitas rendah. • Pada minyak trafo 5+

Gas C₂H₆ pemanasan minyak dan terjadi partial discharge intensitas rendah. • Pada minyak trafo 6

Gas C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂ pemanasan dan busur api (partial discharge intensitas tinggi) pada minyak. • Pada minyak trafo 6+

(21)

HASIL PEMBACAAN SUHU KAMERA TERMAL

Pengukuran Titik Pengukuran Area

Hasil foto kamera termal menggunakan software flir report

Hasilnya digunakan dalam penelitian

(22)

HASIL PEMBACAAN SUHU KAMERA TERMAL

Sampel Minyak 60% Beban Trafo 80% Beban Trafo 100% Beban Trafo Minyak trafo 2 34.8 0C 35.6 0C 36.4 0C Minyak trafo 6+ 34.9 0C 36.3 0C 37.2 0C Minyak trafo 6 35.8 0C 36.9 0C 37.7 0C

hasil pembebanan: 60% kapasitas trafo selama 3 jam 80% kapasitas trafo selama 1 jam 100% kapasitas trafo selama 1 jam

(23)

HASIL PEMBACAAN SUHU KAMERA TERMAL

Sampel Minyak 20% Beban Trafo 40% Beban Trafo 80% Beban Trafo 100% Beban Trafo Minyak trafo 3 34.2 0C 34.3 0C 34.5 0C 34.7 0C Minyak trafo 5+ 33.4 0C 33.6 0C 33.9 0C 34.2 0C

hasil pembebanan: 20% kapasitas trafo selama 10 menit

40% kapasitas trafo selama 10 menit 80% kapasitas trafo selama 10 menit

(24)

ANALISIS HASIL PEMBACAAN SUHU KAMERA TERMAL

3 Jam 1 Jam 1 Jam

Sampel Minyak 60% Beban Trafo 80% Beban Trafo 100% Beban Trafo Kualitas Minyak (TDCG) Gas Jumlah Abnormal TDCG Minyak trafo 2 34.8 0C 35.6 0C 36.4 0C Kondisi 1 CH₄ dan C₂H₆ 335 ppm Minyak trafo 6+ 34.9 0C 36.3 0C 37.2 0C Kondisi 1 C₂H₂ 176 ppm

Minyak trafo 6 35.8 0C 36.9 0C 37.7 0C Kondisi 2 C₂H₆, C₂H₄, dan C₂H₂ 1231 ppm

10 Menit 10 Menit 10 Menit 10 Menit

Sampel Minyak 20% Beban Trafo 40% Beban Trafo 80% Beban Trafo 100% Beban Trafo Kualitas Minyak (TDCG) Gas Jumlah Abnormal TDCG

Minyak trafo 3 34.2 0C 34.3 0C 34.5 0C 34.7 0C Kondisi 4

H₂, CH₄, dan

C₂H₆

8623 ppm

Minyak trafo 5+ 33.4 0C 33.6 0C 33.9 0C 34.2 0C Kondisi 1 C₂H₆

258 ppm

54 ppm

344 ppm

1761 ppm

(25)

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN

Tujuan:

pengembangan penelitian monitoring transformator dalam memudahkan

penentuan kualitas minyak trafo berdasarkan data hasil pengujian

Input:

suhu

Input:

kapasitas

beban

trafo

Output:

kualitas

minyak

trafo

(26)

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN

Variabel Input Suhu

Fungsi keanggotaan dari input suhu adalah:

Normal = [0 10 20];

Hangat = [18 28 38];

Panas = [36 46 56];

(27)

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN

Variabel Input Kapasitas Pembebanan Trafo

Fungsi keanggotaan input kapasitas pembebanan trafo adalah:

40% beban trafo = [1 5 9];

60% beban trafo = [7 11 15];

80% beban trafo = [13 17 21]; 100% beban trafo = [19 23 27];

(28)

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN

Variabel Output Status Pengoperasian Trafo

Fungsi keanggotaan input kapasitas pembebanan trafo adalah:

Normal = [0 10 20];

Waspada = [15 25 35]; Perlu pemeriksaan = [30 40 50]; Perlakuan khusus = [45 55 65];

(29)

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN

Input nilai suhu dan kapasitas pembebanan trafo Nilai output keanggotaan fuzzy Penjelasan output fuzzy

(30)

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN

Nilai keanggotaan output

(31)

KESIMPULAN

1

• Warna minyak trafo tidak mencerminkan kualitas dari nilai DGA dalam metode TDCG

2

• Nilai dari hasil tes DGA dengan metode TDCG harus memperhatikan gas-gas yang melebihi nilai normal.

3

• Semakin besar kandungan gas asetilena pada suatu minyak trafo akan membuat minyak trafo semakin panas seperti pada hasil pengujian menggunakan minyak trafo 6.

4

• Kualitas minyak trafo yang berbeda tidak mempengaruhi arus

sekunder trafo. Besar arus sekunder pada trafo mengikuti kenaikan pembebanan trafo.

(32)

SARAN

1

• Proses pengambilan data suhu permukaan trafo dengan

kamera termal dan data kualitas minyak berdasarkan tes

DGA dilakukan pada trafo yang masih bekerja untuk

mensuplai daya pada jaringan distribusi.

(33)

(34)