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. Vita Lystianingrum Budiharto Putri, ST., M.Sc.
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
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)? 2
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
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
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
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
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
Sampel Minyak 20% Beban Trafo
40% Beban Trafo
60% Beban Trafo
80% Beban Trafo
100% Beban Trafo
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.
Gambar Panel pengaturan beban pada load bank
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
PENGAMBILAN DATA ARUS PRIMER dan SEKUNDER TRAFO
Clamp sensor
Kabel penjepit buaya
Power Quality Analyzer (PQA)
Pengambilan data arus sekunder trafo
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
HASIL PENGUJIAN Pembacaan Arus Sekunder Trafo Pembacaan Pembebanan Trafo
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) 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)
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 %
ANALISIS PEMBACAAN ARUS PRIMER & SEKUNDER TRAFO
Pembacaan Arus Primer (A) Sampel Minyak 20%
Beban Trafo 40%
Beban Trafo 60%
Beban Trafo 80%
Beban Trafo 100%
Beban Trafo 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) Sampel Minyak 20%
Beban Trafo 40%
Beban Trafo 60%
Beban Trafo 80%
Beban Trafo 100%
Beban Trafo 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:
Irata-rata = (IR+IS+IT)/3
Arus primer trafo didapatkan dari pembacaan multimeter yang dipasangkan setelah trafo arus dengan rasio 1:2. Maka arus primernya adalah
Ip = Imultimeter x 2
ANALISIS PEMBACAAN ARUS PRIMER & SEKUNDER TRAFO
Rugi Daya yang Hilang (VA) Sampel Minyak
20% Beban Trafo
40% Beban Trafo
60% Beban Trafo
80% Beban Trafo
100% Beban Trafo
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
Poutput 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 = Pinput - Poutput Dimana: ∆P = rugi daya (VA) Pinput = daya yang masuk (VA) Poutput = daya yang keluar (VA) Untuk menghitung daya masuk dan daya keluar adalah: Pinput = Ip x 20.000 x √3 Poutput= Irata-rata x 380 x √3
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+ Gas C2H2 pemanasan dan busur api (partial discharge intensitas tinggi) pada minyak.
HASIL PEMBACAAN SUHU KAMERA TERMAL
Pengukuran Titik
Pengukuran Area
Hasil foto kamera termal menggunakan software flir report
Hasilnya digunakan dalam penelitian
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
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 100% kapasitas trafo selama 10 menit
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 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
Input nilai suhu dan kapasitas pembebanan trafo
Nilai output keanggotaan fuzzy
Penjelasan output fuzzy
PEMBUATAN PROGRAM FUZZY HASIL PENGUJIAN
Nilai keanggotaan output
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.
5 • 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
Analisis Kualitas Minyak Transformator Daya 25 Kva Berdasarkan Data Citra Kamera Termal Dan
Data Hasil Uji Gas Chromatograph
SIDANG TUGAS AKHIR JURUSAN TEKNIK ELEKTRO ITS
27 JUNI 2012
Subkhi Abdul Aziz 2208 100 149
Pembimbing:
Dr. Eng. Ardyono Priyadi, ST., M.Eng. Vita Lystianingrum Budiharto Putri, ST., M.Sc.
Lanjutan….
Core and coil, c: Tc, Ac
hc
Oil, o: To
ht, i
ht, o
Tank, t: T, A, α, ε
Air, a: Ta
hr, i
hr, o
Eksternal radiator, r: Tr, Ar
h = koefisien aliran transfer panas T = suhu A = luas area permukaan α = daya serap ε = emisivitas
sunq"
Transfer suhu pada Transformator
Pemanasan matahari
Daya serap permukaan body
Permukaan (body dalam)
Pendingin radiator dalam
Enegi panas pada transformator
Permukaan body luar
Pendingin radiator luar
Emisivitas permukaan (body luar)
+ +
+
+
+ + = Daya serap pendingin radiator
+
Rumus Keseimbangan Transfer Suhu
Emisivitas pendingin radiator +
Pemanasan Matahari
Daya serap permukaan (body)
Permukaan (body) dalam
Energi panas pada transformator
Emisivitas permukaan (body)
Permukaan (body) luar
=
]coscoscossin[sin
)]365
360cos(033,01[428"
ωδφδφ +
+= xnq sun
),
(,t
tfoilit H
NUKh =
)()( 4aIt TxA σα
dtdTmc t
tp )(
)()( 4aIt TxA σε
),
(,t
tfairot H
NUKh =
Rumus Keseimbangan Transfer Suhu
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
attotaItt
tptotitaItsunss TTAhTxAdtdTmcTTAhTxAqA −++=−++ σεσαα
Pengambilan Data Suhu dengan Kamera Termal
Pengambilan Data Suhu Kamera Termal
2 m
3 m 6 m
Hasil Report Power Quality Analyzer