pendahuluan
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 Pengaruh kegagalan terhadap keandalan Aplikasi metode stokastik
DASAR TEORI
Transformator Bagian utama transformator Inti besi Kumparan Minyak transformator Bushing Tangki dan konservator tranformator Tap changer
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)
Karakteristik Material Transformator 2 Material magnetik Bersifat konduktif pada transformator Terdiri dari : Belitan (winding) Inti (core)
Transformator Daya Menyalurkan tenaga listrik dari tegangan ekstra tinggi / tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya Mengeluarkan panas yang timbul dari inti besi dan lilitan tembaga
METODOLOGI
Fungsi Transfer Respon Frekuensi Bergantung pada sinyal output dan input Ditentukan melalui pengukuran respon fasa dan magnitudo
Pengukuran Respon Frekuensi Pengukuran impuls respon Pengukuran sweep frequency
Analisis Respon Frekuensi
Pengertian SFRA Pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kondisi inti dan belitan dalam transformator Peralatan yang memberikan indikasi dari perubahan inti dan kumparan transformator
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
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)
Pengujian SFRA 2
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
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
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) Belitan terbuka (open winding)
Sebelum Gangguan Setelah Gangguan
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) Hoop buckling
Hasil Tes SFRA Kondisi Fisik
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
Hasil Tes SFRA Kondisi Fisik
Forced Outage Rate (FOR) Perbandingan durasi terjadinya kerusakan pada peralatan dengan durasi peralatan bekerja pada waktu tertentu dimana : FOR FOH SH A = Forced Outage Rate = Forced Outage Hours (jam) = Service Hours (jam) = Keandalan
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 : Perbandingan jumlah kegagalan dengan periode t : Waktu yang diinginkan n : Jumlah kegagalan yang diinginkan
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 hubungan linier
ANALISIS TES SFRA TRANSFORMATOR
GITET Krian 1 Gardu Induk Trafo Pengujian Belitan Deteksi Gangguan terjadi di antara 10 Hz - 1 khz 1 khz - 1 MHz 1 MHz - 2 MHz Keterangan primer (500 KV) - - V TIDAK BAIK I - BBC I (5 Maret 2005) sekunder (150 KV) - - V TIDAK BAIK tersier (70 KV) - - V TIDAK BAIK primer (500 KV) - - - BAIK I (19 Mei 1988) sekunder (150 KV) - - - BAIK GITET Krian tersier (70 KV) - - - BAIK primer (500 KV) - V V TIDAK BAIK III - Elin II (6 Mei 2006) III (10 Mei 2009) sekunder (150 KV) V V V TIDAK BAIK tersier (70 KV) V V - TIDAK BAIK primer (500 KV) - - - BAIK sekunder (150 KV) - - - BAIK tersier (70 KV) - - - BAIK
GITET Krian 2 Gangguan yang terjadi : Transformator I BBC Gangguan frekuensi tinggi Transformator III Elin Gangguan di setiap range frekuensi
GITET Grati 1 Deteksi Gangguan terjadi di antara Gardu Induk Trafo Pengujian Belitan 10 Hz - 1 khz 1 khz - 1 MHz 1 MHz - 2 MHz Keterangan primer (500 KV) - V V BAIK - initial new I (17 Januari 2007) sekunder (150 KV) - V - BAIK - initial new GITET Grati I Alsthom/ GEC Alsthom tersier (70 KV) - V V BAIK - initial new primer (500 KV) V V - BAIK - beda fasa R II (22 Nopember 2009) sekunder (150 KV) - V V BAIK - beda fasa R tersier (70 KV) - V V TIDAK BAIK
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 dan frekuensi tinggi
GITET Paiton 1 Gardu Induk Trafo Pengujian Belitan Deteksi Gangguan terjadi di antara 10 Hz - 1 khz 1 khz - 1 MHz 1 MHz - 2 MHz Keterangan primer (500 KV) V V V BAIK - toleransi I - Elin I (6 Maret 2005) sekunder (150 KV) - V V BAIK - toleransi tersier (18 KV) - V V BAIK - toleransi primer (500 KV) - - - BAIK I (25 Nopember 2007) sekunder (150 KV) - - - BAIK GITET Paiton II - A-BB tersier (18 KV) - - - BAIK primer (500 KV) - - - BAIK II (18 Oktober 2009) sekunder (150 KV) - - V BAIK - toleransi tersier (18 KV) - - - BAIK primer (500 KV) - - - BAIK III - Siemens I (29 Januari 2009) sekunder (150 KV) - - - BAIK tersier (20 KV) - - - BAIK
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 Gangguan berpeluang besar akan terjadi pada pengujian selanjutnya
GITET Kediri 1 Gardu Induk Trafo Pengujian Belitan Deteksi Gangguan terjadi di antara 10 Hz - 1 khz 1 khz - 1 MHz 1 MHz - 2 MHz Keterangan primer (500 KV) - - - BAIK GITET Kediri II - I (28 Nopember Mitsubishi 2009) sekunder (150 KV) - - - BAIK tersier (70 KV) - - - BAIK
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
Analisis forced outage rate (FOR)
GITET Krian GARDU INDUK UPT NAMA TRAFO TGL KELUAR JAM KELUAR TGL MASUK GITET KRIAN MOJOKERTO I - BBC JAM MASUK 24/11/2004 19:12 26/11/2004 16:48 08/01/2005 12:28 08/01/2005 12:42 07/03/2005 12:25 07/03/2005 21:42 23/04/2006 17:19 23/04/2006 17:26 23/04/2006 17:20 23/04/2006 17:26 03/02/2007 8:32 03/02/2007 10:21 JUMLAH (HARI) DURASI (JAM) 3 46 1 1 1 9 1 1 1 1 1 2 JUMLAH RUSAK 20/05/2008 12:56 20/05/2008 13:28 1 1 III - ELIN - - - - - 0 7 KALI Transformator I - BBC Transformator III - Elin
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 I - Elin 0 1 GITET Paiton II - A-BB 0,0016 0,9984 III - Siemens 0 1 GITET Kediri II - Mitsubushi 0,0008 0,9992
PERHITUNGAN STOKASTIK
Perhitungan Stokastik 1 Gardu Induk Trafo Tanggal kerusakan keterangan 24/11/2004 gangguan GITET Krian I - BBC 05/03/2005 hasil tes SFRA 20/05/2008 gangguan III - Elin 06/05/2006 hasil tes SFRA GITET Grati I - Alsthom/GEC Alsthom 08/01/2007 gangguan 22/11/2009 hasil tes SFRA I - Elin 06/03/2005 hasil tes SFRA GITET Paiton II - A-BB 18/10/2009 hasil tes SFRA III - Siemens - - GITET Kediri II - Mitsubishi - - 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 Periode VII : 1 Februari 2008 31 Januari 2009 Periode VIII : 1 Februari 2009 31 Januari 2010
Perhitungan Stokastik 2 Probabilitas terjadi 1 kerusakan dalam 1 5 tahun : A-BB GITET Paiton Alsthom GITET Grati BBC GITET Krian 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,7769 0,6753 0,6321 0,5276 0,5276 0,3935 0,3935 0,3127 0,3127 0,2212 0,2212 0,1175 1 2 3 4 5 0,8466 0,7135 0,4647
Korelasi Probabilitas Kerusakan dengan Hasil SFRA GITET Transformator Respon Frekuensi Laju Kerusakan ( ) Frekuensi Perubahan Respon Lama Waktu (tahun) Laju Perubahan ( ) 100 Hz -66,67-3,7 500 HZ 200 11,11 5 khz 100 5,55 18 GITET Krian Elin - 500 KV 50 khz -100-5,55 0,125 500 khz 166,67 9,26 1.5 MHz -200-11,11 rata - rata 5,56 250 200 150 100 50 0-50 -100-150 -200-250 100 Hz 500 HZ 5 khz 50 khz 500 khz 1.5 MHz Nilai corr(, ) adalah 0.693133 Laju perubahan respon frekuensi ( ) dari transformator daya menunjukkan kecenderungan memiliki hubungan linier dengan laju kerusakan dari transformator tersebut ( )
VALIDITAS
GITET TRAFO SELANG WAKTU AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK 1 5 0,3846 2 0,2857 0,6321 2 6 0,4615 4 0,5714 0,8647 SEMUA SEMUA 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 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 SEMUA GITET 1 2 3 4 5 AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK
GITET TRAFO SELANG WAKTU AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK 1 2 0,2857 1 0,3333 0,3127 2 3 0,4286 2 0,6667 0,5276 KRIAN I - BBC 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 GITET KRIAN I - BBC 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 1 2 3 4 5 AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK
GITET TRAFO SELANG WAKTU AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK 1 0 0 0 0 0,1175 2 0 0 0 0 0,2212 KRIAN III - ELIN 3 0 0 1 1 0,3127 4 0 0 1 1 0,3935 5 0 0 1 1 0,4647 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 GITET KRIAN III - ELIN 1 2 3 4 5 AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK
GITET TRAFO SELANG WAKTU AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK 1 1 0,2 0 0 0,2212 2 1 0,2 1 0,5 0,3935 GRATI I - ALSTHOM 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 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 GITET GRATI I - ALSTHOM 1 2 3 4 5 AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK
GITET TRAFO SELANG WAKTU AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK 1 0 0 0 0 0,1175 2 0 0 0 0 0,2212 PAITON I - ELIN 3 0 0 1 1 0,3127 4 0 0 1 1 0,3935 5 0 0 1 1 0,4647 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 GITET PAITON I - ELIN 1 2 3 4 5 AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK
GITET TRAFO SELANG WAKTU AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK 1 0 0 0 0 0,1175 2 0 0 0 0 0,2212 PAITON II - A-BB 3 2 1 0 0 0,3127 4 2 1 0 0 0,3935 5 2 1 1 1 0,4647 GITET PAITON II - A-BB 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 1 2 3 4 5 AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK
GITET TRAFO SELANG WAKTU AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK 1 0 0 0 0 0,0000 2 0 0 0 0 0,0000 PAITON II - SIEMENS 3 0 0 0 0 0,0000 4 0 0 0 0 0,0000 5 0 0 0 0 0,0000 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 GITET PAITON III - SIEMENS 1 2 3 4 5 AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK
GITET TRAFO SELANG WAKTU AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK 1 0 0 0 0 0,0000 2 0 0 0 0 0,0000 KEDIRI II - MITSUBISHI 3 0 0 0 0 0,0000 4 0 0 0 0 0,0000 5 2 1 0 0 0,0000 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 GITET KEDIRI II - MITSUBISHI 1 2 3 4 5 AKUMULATIF KEGAGALAN KERUSAKAN INTI&BELITAN STOKASTIK
PENUTUP
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 Korelasi sebesar 0.693133 yang berarti ada kecenderungan memiliki hubungan linier antara laju perubahan respon frekuensi dan laju kerusakan
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
Terima kasih
GITET Grati 1 GARDU INDUK UPT NAMA TRAFO TGL KELUAR JAM KELUAR TGL MASUK JAM MASUK JUMLAH (HARI) DURASI (JAM) JUMLAH RUSAK 07/05/2003 12:16 07/05/2003 13:18 1 1 08/01/2007 9:08 08/02/2007 15:26 31 750 GITET GRATI PROBOLINGGO I - ALSTHOM 18/02/2007 4:40 20/02/2007 16:28 3 60 5 22/02/2007 9:09 23/02/2007 13:47 2 28 24/02/2007 8:21 24/02/2007 17:57 1 9 Transformator I Alsthom / GEC Alsthom
GITET Paiton 1 GARDU INDUK UPT NAMA TRAFO TGL KELUAR JAM KELUAR TGL MASUK JAM MASUK JUMLAH (HARI) DURASI (JAM) JUMLAH RUSAK I - ELIN - - - - - 0 03/04/2004 6:10 04/04/2004 22:24 2 40 GITET PAITON PROBOLINGGO II - ABB 2 01/06/2004 18:57 04/06/2004 16:40 4 70 III - SIEMENS - - - - - 0 Transformator I Elin Transformator II A-BB Transformator III Siemens
GITET Kediri 1 GARDU INDUK UPT NAMA TRAFO TGL KELUAR JAM KELUAR TGL MASUK JAM MASUK JUMLAH (HARI) DURASI (JAM) JUMLAH RUSAK 02/01/2010 14:56 04/01/2010 14:57 3 48 GITET KEDIRI KEDIRI II - MITSUBISHI 2 05/01/2010 8:40 05/01/2010 14:30 1 6 Transformator I Mitsubishi
No Gardu Induk Trafo Pengujian Belitan Fasa/Pengujian Respon Frekuensi (db) 100 Hz 500 Hz 5 khz 50 khz 500 khz 1.5 MHz R -67-79 -63-33 -13-26 I - BBC I primer (500 KV) S -67-79 -63-33 -13-30 T -67-79 -63-33 -13-26 1 GITET Krian Selisih 0 0 0 0 0 ± 4 db I -57-78 -48-25 -10-28 III - Elin I,II, dan III primer (500 KV) 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 Respon Frekuensi (db) No Gardu Induk Trafo Pengujian Belitan Fasa/Pengujian 100 Hz 500 Hz 5 khz 50 khz 500 khz 1.5 MHz R -12-26 -46-47 -16-21 S -12-26 -46-46 -10-18 Alsthom I primer (500 KV) T -12-26 -46-45 -10-17 Selisih 0 0 0 ± 2 db ± 6 db ± 4 db 2 GITET Grati R -65-77 -47-47 -12-21 S -62-65 -41-30 -12-21 Alsthom - GEC Alsthom II primer (500 KV) T -64-69 -44-32 -12-21 Selisih ± 2 db ± 8 db ± 6 db ± 15 db 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 R -66-74 -67-50 -46-25 I - Elin I primer (500 KV) 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 R -55-66 -64-33 -6-25 I primer (500 KV) S -57-64 -64-33 -10-25 T -55-66 -64-33 -15-25 3 GITET Paiton II - A-BB Selisih ± 2 db ± 2 db 0 0 ± 9 db 0 R -38-56 -62-32 -17-20 II primer (500 KV) S -38-56 -62-32 -17-17 T -38-56 -62-32 -22-20 Selisih 0 0 0 0 ± 5 db ± 3 db R -52-85 -55-44 -28-17 III - Siemens I primer (500 KV) S -52-85 -55-44 -28-15 T -52-85 -55-44 -28-15 Selisih 0 0 0 0 0 0 Respon Frekuensi (db) No Gardu Induk Trafo Pengujian Belitan Fasa/Pengujian 100 Hz 500 Hz 5 khz 50 khz 500 khz 1.5 MHz R -52-67 -72-44 -28-55 S -52-67 -72-44 -28-40 4 GITET Kediri II - Mitsubishi I primer (500 KV) T -52-66 -72-44 -28-52 Selisih 0 ± 1 db 0 0 0 ± 15 db