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

Analisis Kualitas Minyak Transformator Daya 25 Kva Berdasarkan Data Citra Kamera Termal Dan Data Hasil Uji Gas Chromatograph Subkhi Abdul Aziz 2208 100 149 Pembimbing: Dr. Eng. Ardyono Priyadi, ST., M.Eng. Vita Lystianingrum Budiharto Putri, ST., M.Sc. SEMINAR TUGAS AKHIR JURUSAN TEKNIK ELEKTRO ITS 26 JUNI 2012

LATAR BELAKANG 1 Banyaknya transformator pada jaringan distribusi 2 Tes kualitas minyak trafo seperti uji gas terlarut dalam minyak harganya mahal 3 Penggunaan kamera termal oleh PT. PLN APJ Mojokerto untuk pemeriksaan trafo

PERUMUSAN MASALAH 1 Bagaimana data citra kamera termal dapat menentukan kualitas minyak transformator daya 25 KVA? 2 Bagaimana menganalisis perbandingan data citra kamera termal dengan hasil uji gas chromatograph (tes DGA)?

TUJUAN 1 2 3 Mengetahui kualitas minyak transformator dari data citra kamera termal Mengetahui pengaruh gas-gas terlarut yang muncul pada minyak trafo terhadap suhu yang timbul di permukaan trafo Mengetahui seberapa besar pengaruh panas yang timbul akibat arus yang mengalir pada kualitas minyak trafo yang berbeda-beda

BATAS MASALAH 1 2 3 Sampel minyak trafo yang digunakan dibatasi hanya 6 sampel minyak Penentuan kondisi minyak trafo berdasarkan tes uji gas chromatograph (DGA) dengan metode TDCG (total dissolved combustible gas) 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

METODOLOGI PELAKASANAAN TUGAS AKHIR

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 6 Minyak trafo 6+ 16.2 KV Coklat

SKEMA RANGKAIAN PENGUJIAN

SUSUNAN ALAT DALAM PENGUJIAN Multimeter Digital 1 1. Fuse Cut Off 2. PT 3. CT CB 2 Trafo Step Up 400 V/20 KV 3 Trafo Step Down (Trafo Uji) 20 KV/400 V Load Bank 60 KVA Power Quality Analyzer (PQA)

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

PENGATURAN BEBAN TRAFO 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. Gambar Panel pengaturan beban pada load bank Sampel Minyak 20% 40% 60% 80% 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

PEMASANGAN dan PENGAMBILAN DATA KAMERA Skema pengambilan foto permukaan trafo Transformer 25 kva 2 m 3 m 2 m 4 m 3 m 5 m 4 m 6 m 5 m 6 m Foto pengambilan suhu permukaan trafo dengan kamera termal

PENGAMBILAN DATA ARUS PRIMER dan SEKUNDER TRAFO Pengambilan data arus sekunder trafo Kabel penjepit buaya Clamp sensor Power Quality Analyzer (PQA) Pengambilan data arus primer trafo

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

Pembacaan Arus Sekunder Trafo HASIL PENGUJIAN Pembacaan Pembebanan Trafo

ANALISIS PEMBACAAN ARUS SEKUNDER dan PEMBEBANAN Persentase selisih arus sekunder dan pembebanan di fasa R Sampel Minyak 20%-40% 40%-60% 60%-80% 80%-100% 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% Berdasarkan rumus S = V x I Dimana: S = daya kompleks (VA) V = tegangan (V) I = arus (A)

ANALISIS PEMBACAAN ARUS SEKUNDER dan PEMBEBANAN Berdasarkan rumus S = V x I Dimana: S = daya kompleks (VA) V = tegangan (V) I = arus (A) Pada fasa R selisih terkecil adalah -0.11% dan selisih terbesar 4.59% 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 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 1,95 1,9959 1,2286 1,2275 4,59 % -0,11 %

ANALISIS PEMBACAAN ARUS PRIMER & SEKUNDER TRAFO Arus primer trafo didapatkan dari pembacaan multimeter yang dipasangkan setelah trafo arus dengan rasio 1:2. Maka arus primernya adalah I p = I multimeter x 2 Pembacaan Arus Primer (A) Sampel Minyak 20% 40% 60% 80% 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 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 Pembacaan Arus Sekunder (A) Sampel Minyak 20% 40% 60% 80% 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

ANALISIS PEMBACAAN ARUS PRIMER & SEKUNDER TRAFO Sampel Minyak 20% Rugi Daya yang Hilang (VA) 40% 60% 80% 100% minyak trafo 2 minyak trafo 6 P input 4226.2 9699.48 13509.9 17805.48 21685.27 P output 4115.59 9326.4 13145.8 16513.71 20065.91 P 110.61 373.08 572.04 1291.77 1619.36 P input 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 p x 20.000 x 3 P output = I rata-rata x 380 x 3

HASIL TES UJI DGA PADA SAMPEL MINYAK TRAFO Hasil Uji DGA Sampel minyak TDCG Status Gas dengan jumlah abnormal Minyak trafo 2 335 ppm Kondisi 1 Metana (CH 4 ) dan Etana (C 2 H 6 ) Minyak trafo 3 8623 ppm Kondisi 4 Hidrogen (H 2 ), Metana (CH 4 ) dan Etana (C 2 H 6 ) Minyak trafo 5 267 ppm Kondisi 1 Etana (C 2 H 6 ) Minyak trafo 5+ 258 ppm Kondisi 1 Etana (C 2 H 6 ) Minyak trafo 6 1231 ppm Kondisi 2 Etana (C 2 H 6 ), Etilena (C 2 H 4 ) dan Asetilena (C 2 H 2 ) Minyak trafo 6+ 176 ppm Kondisi 1 Asetilena (C 2 H 2 ) Analisis hasil uji DGA berdasarkan metode doernenburg dan roger rasio serta perbandingan kemunculan gas pada metode gas kunci, didapatkan hasil: Pada minyak trafo 2 Gas CH 4 dan C 2 H 6 Pada minyak trafo 3 Gas H 2, CH 4, dan C 2 H 6 Pada minyak trafo 5 Gas C 2 H 6 Pada minyak trafo 5+ Gas C 2 H 6 Pada minyak trafo 6 Gas C 2 H 6, C 2 H 4, C 2 H 2 Pada minyak trafo 6+ Gas C 2 H 2 pemanasan minyak dan terjadi partial discharge intensitas rendah. pemanasan minyak dan terjadi partial discharge intensitas rendah. pemanasan minyak dan terjadi partial discharge intensitas rendah. pemanasan minyak dan terjadi partial discharge intensitas rendah. pemanasan dan busur api (partial discharge intensitas tinggi) pada minyak. pemanasan dan busur api (partial discharge intensitas tinggi) pada minyak.

HASIL PEMBACAAN SUHU KAMERA TERMAL Hasil foto kamera termal menggunakan software flir report Pengukuran Titik Pengukuran Area Hasilnya digunakan dalam penelitian

HASIL PEMBACAAN SUHU KAMERA TERMAL hasil pembebanan: 60% kapasitas trafo selama 3 jam 80% kapasitas trafo selama 1 jam 100% kapasitas trafo selama 1 jam 60% 80% 100% Sampel Minyak Minyak trafo 2 34.8 0 C 35.6 0 C 36.4 0 C Minyak trafo 6+ 34.9 0 C 36.3 0 C 37.2 0 C Minyak trafo 6 35.8 0 C 36.9 0 C 37.7 0 C

HASIL PEMBACAAN SUHU KAMERA TERMAL hasil pembebanan: 20% kapasitas trafo selama 10 menit 40% kapasitas trafo selama 10 menit 80% kapasitas trafo selama 10 menit 100% kapasitas trafo selama 10 menit Sampel Minyak 20% 40% 80% 100% Minyak trafo 3 34.2 0 C 34.3 0 C 34.5 0 C 34.7 0 C Minyak trafo 5+ 33.4 0 C 33.6 0 C 33.9 0 C 34.2 0 C

ANALISIS HASIL PEMBACAAN SUHU KAMERA TERMAL 3 Jam 1 Jam 1 Jam 60% 80% 100% Beban Beban Beban Trafo Trafo Trafo Kualitas Minyak (TDCG) Gas Jumlah Sampel Minyak Abnormal TDCG Minyak trafo 2 34.8 0 C 35.6 0 C 36.4 0 C Kondisi 1 CH 4 dan C 2 H 6 335 ppm Minyak trafo 6+ 34.9 0 C 36.3 0 C 37.2 0 C Kondisi 1 C 2 H 2 176 ppm Minyak trafo 6 35.8 0 C 36.9 0 C 37.7 0 C Kondisi 2 C 2 H 6, C 2 H 4, dan C 2 H 2 1231 ppm 54 ppm 344 ppm Sampel Minyak 10 Menit 10 Menit 10 Menit 10 Menit 20% 40% 80% 100% Beban Beban Beban Beban Trafo Trafo Trafo Trafo Kualitas Minyak (TDCG) Minyak trafo 3 34.2 0 C 34.3 0 C 34.5 0 C 34.7 0 C Kondisi 4 Gas Jumlah Abnormal H 2, CH 4, dan C 2 H 6 Minyak trafo 5+ 33.4 0 C 33.6 0 C 33.9 0 C 34.2 0 C Kondisi 1 C 2 H 6 TDCG 8623 ppm 258 ppm 1761 ppm 71 ppm

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

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]; Sangat panas = [54 64 74];

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]; Beban lebih = [25 29 33];

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];

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN Nilai output keanggotaan fuzzy Input nilai suhu dan kapasitas pembebanan trafo Penjelasan output fuzzy

PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN Nilai keanggotaan output

KESIMPULAN 1 2 3 4 5 Warna minyak trafo tidak mencerminkan kualitas dari nilai DGA dalam metode TDCG Nilai dari hasil tes DGA dengan metode TDCG harus memperhatikan gas-gas yang melebihi nilai normal. Semakin besar kandungan gas asetilena pada suatu minyak trafo akan membuat minyak trafo semakin panas seperti pada hasil pengujian menggunakan minyak trafo 6. Kualitas minyak trafo yang berbeda tidak mempengaruhi arus sekunder trafo. Besar arus sekunder pada trafo mengikuti kenaikan pembebanan trafo. Rugi daya yang hilang pada trafo menjadi lebih besar saat trafo dibebani mendekati kapasitas totalnya

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. 2 Transformator yang dijadikan untuk pengujian dapat divariasikan dengan tipe yang berbeda.

TERIMA KASIH

Lanjutan. Analisis Kualitas Minyak Transformator Daya 25 Kva Berdasarkan Data Citra Kamera Termal Dan Data Hasil Uji Gas Chromatograph Subkhi Abdul Aziz 2208 100 149 Pembimbing: Dr. Eng. Ardyono Priyadi, ST., M.Eng. Vita Lystianingrum Budiharto Putri, ST., M.Sc. SIDANG TUGAS AKHIR JURUSAN TEKNIK ELEKTRO ITS 27 JUNI 2012

Transfer suhu pada Transformator Air, a: Ta q" sun Tank, t: T, A, α, ε ht, i Oil, o: To hc Eksternal radiator, r: Tr, Ar ht, o Core and coil, c: Tc, Ac hr, o hr, i h = koefisien aliran transfer panas T = suhu A = luas area permukaan α = daya serap ε = emisivitas

Rumus Keseimbangan Transfer Suhu Pemanasan matahari + Daya serap permukaan body + Daya serap pendingin radiator + Permukaan (body dalam) + Pendingin radiator dalam = Enegi panas pada transformator + Permukaan body luar + Pendingin radiator luar + Emisivitas permukaan (body luar) + Emisivitas pendingin radiator

Rumus Keseimbangan Transfer Suhu " q sun Pemanasan Matahari 360n = 428[1 + 0,033cos( )] x 365 [sinφ sinδ + cosφ cosδ cosω] Daya serap permukaan (body) Energi panas pada transformator ( mc p ) t dt dt Emisivitas permukaan (body) t ( A t ) x( α I σ T 4 a ) = ( A t ) x( ε I σ T 4 a ) Permukaan (body) dalam Permukaan (body) luar h = t, i ( K oil, f H t NU t ) h = t, o ( K air, f H t NU t )

Rumus Keseimbangan Transfer Suhu Pemanasan matahari Daya serap permukaan body Permukaan (body) dalam Enegi panas pada transformator Permukaan body luar Emisivitas permukaan (body luar) + + + + = ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ", 4, 4 a t t o t a I t t t p t o t i t a I t sun s s T T A h T x A dt dt mc T T A h T x A q A + + = + + σ ε σ α α

Pengambilan Data Suhu dengan Kamera Termal

Pengambilan Data Suhu Kamera Termal 2 m 3 m 6 m

Hasil Report Power Quality Analyzer