foren 3-sfra rjtb

Download Foren 3-Sfra Rjtb

Post on 16-Sep-2015

11 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

fra ui

TRANSCRIPT

  • Forum Engineering ke-3 10 - 11 Juli 2007

    1

    PENGUJIAN DAN INTERPRETASI SFRA

    PT PLN (PERSERO)

    P3B Region Jawa Timur & Bali

    yusak@pln-jawa-bali.co.id; n.rohman@pln-jawa-bali.co.id

    irvan@pln-jawa-bali.co.id ; otty@pln-jawa-bali.co.id

    Abstrak

    I. Pendahuluan

    Salah satu metoda yang digunakan saat ini untuk mengetahui respons

    perubahan parameter terhadap penuaan, transportasi atau hubung singkat yaitu

    metoda Frequency Response Analysis. Prinsip utama dari frekuensi respons yaitu

    membandingkan sinyal (tegangan atau arus) yang keluar terhadap sinyal yang

    masuk.

    Sweep Frekuensi Response Analyzer (SFRA) adalah suatu alat yang dapat

    memberikan indikasi mengenai perubahan inti dan belitan pada trafo. Hal ini

    dilakukan dengan melakukan pengujian, sekalipun hanya dengan hal yang simple,

    melihat seberapa baik belitan trafo mengirimkan sinyal low voltage yang bervariasi

    dalam frekuensi. Seberapa baik trafo dihubungan dengan element impedansi,

    kapasitif dan induktif yang secara langsung berhubungan dengan konstruksi fisik

    trafo. Perubahan frekuensi respons seperti yang diukur dengan teknik SFRA dapat

    Sweep Frequency Response Analyzer (SFRA) adalah suatu alat yang

    digunakan untuk mengukur dan menganalisa perubahan yang terjadi pada trafo

    sesudah mengalami hubung singkat. SFRA juga dapat memberikan indikasi perubahan

    pada core (inti) dan winding (belitan) pada transformator.

    Prinsip utama dari metoda SFRA ini adalah membandingkan sinyal (tegangan

    atau arus) yang keluar terhadap sinyal yang masuk.

    Perubahan pada frekuensi respon yang diukur dengan teknik SFRA akan

    mengindikasikan perubahan fisik didalam trafo, penyebab dari perubahan inilah yang

    perlu untuk di identifikasi dan investigasi lebih lanjut.

    Tulisan ini akan lebih membahas analisa mengenai hubungan antara perubahan

    kurva frekuensi respon yang dihasilkan SFRA terhadap perubahan fisik dari peralatan.

  • Forum Engineering ke-3 10 - 11 Juli 2007

    2

    mengindikasikan perubahan didalam trafo, penyebab inilah yang butuh untuk

    diidentifikasi dan diinvestigasi selanjutnya.

    Dengan menggunakan alat SFRA, akan dianalisa perubahan yang terjadi

    pada trafo setelah mengalami gangguan hubung singkat dan juga membandingkan

    hasil analisa tersebut dengan kondisi trafo secara visual dilapangan.

    II. Prinsip Sweep Frequency Response

    2.1 Rangkaian RLC

    Analisa frekuensi respons secara umum diterapkan pada rangkaian

    kompleks dari element pasif. Kita hanya akan memikirkan resistor, induktor dan

    kapasitor sebagai element circuit pasif, dan harus diasumsikan ideal. Tiga element

    fundamental ini merupakan rangkaian utama dari berbagai macam alat, seperti

    trafo, motor, generator, dll.

    Komponen R, L dan C terdapat di dalam trafo dalam banyak bentuk.

    Komponen L dan C menghasilkan individual frekuensi resonansi. Komponen L

    dan C sangat ditentukan oleh hasil pengukuran/ perhitungan konstruksi dan

    penempatan. Jika kita dapat mengukur perubahan dalam respon frekuensi pada

    lilitan (winding), maka kita dapat mendeteksi perubahan letak (movement) dari

    lilitan. Sehingga pengujian SFRA yang berulang-ulang akan dapat mendeteksi hal

    tersebut.

    Model RLC yang berhubungan dengan tes FRA lebih mudah dilihat dalam

    range frekuensi rendah, sedangkan tes dengan belitan tegangan tinggi pada

    transformer tipikal. Banyak trafo menghasilkan resonansi yang berbeda pada

    range frekuensi ini. Frekuensi resonansi hanya ditentukan oleh komponen L

    dan C.

    Gambar 1. Respon Frekuensi Dengan Resonansi Urutan Kedua

  • Forum Engineering ke-3 10 - 11 Juli 2007

    3

    Gambar 2 menunjukkan rangkaian RLC paralel yang sejenis yang menghasilkan

    resonansi.

    Gambar 2. Rangkaian RLC Untuk Resonansi Urutan Kedua

    2.2 Sweep Frequency Response Analyzer

    SFRA menggunakan metode rangkaian berikut :

    Keterangan :

    S : Tegangan Sumber (Input)

    R : Tegangan Referensi

    T : Tegangan Benda yang Diukur

    Zs : Impedans sumber dari network analyzer

    Zt : Impedans dari winding yang diuji

    Impedans sumber selalu 50 agar match dengan impedans kabel penghubung. Dengan menggunakan notasi pada gambar, maka dapat didefinisikan

    bahwa :

    Rasio Amplitudo k = 20log10 (T/R)

    Sudut Fasa = (T/R)

  • Forum Engineering ke-3 10 - 11 Juli 2007

    4

    Tegangan sumber 10 volt, tetapi dijaga tegangan tetap walaupun frekuensi

    berubah-ubah. Frekuensi berubah secara otomatis (scanning) dengan pertambahan

    logaritmis atau deret ukur (perkalian).

    Kabel penghubung harus cukup panjang (karena trafo tenaga berukuran

    besar/tinggi) namun RLC kabel tidak boleh mempengaruhi amplitudo dan phasa

    sinyal input.

    Data rasio amplitudo dan sudut phasa sebagai fungsi frekuensi digambar

    dan disebut kurva Frequency Response (FR). Amplitudo dinyatakan dalam

    satuan decibel (dB) sedangkan sudut phasa dinyatakan dalam derajat.

    2.3 Hubung Singkat Pada Trafo

    Untuk menilai apakah trafo tahan terhadap hubung singkat, sesuai standar

    adalah dengan cara membandingkan nilai impedansi hubung singkat dengan arus

    nominal 50 Hz trafo sebelum dan sesudah diuji. Hal ini dapat dibuktikan dengan

    membuka tank trafo dan melihat inti dan belitan secara visual apa ada perubahan

    letak, retak atau lepas dari belitan, isolasi trafo.

    Uji hubung singkat dilakukan dengan memberikan tegangan pengenal

    (rated voltage) pada trafo sisi belitan tegangan tinggi (TT), sementara belitan sisi

    tegangan rendah (TR) dihubung singkat, sehingga pada trafo akan terjadi aliran

    arus hubung singkat. Besarnya arus hubung singkat yang terjadi ditentukan oleh

    besarnya impedans hubung singkat dari trafo.

    Sebagai evaluasi penilaian terhadap hasil uji hubung singkat dipergunakan

    kriteria sebagai berikut :

    1. Trafo tidak boleh mengalami perubahan nilai induktansi antara nilai sebelum

    dan sesudah uji hubung singkat.

    2. Setelah mengalami uji hubung singkat, secara visual konstruksi dalam trafo

    tidak boleh mengalami kerusakan atau perubahan bentuk atau posisi.

    3. Perubahan impedansi hubung singkat yang diizinkan adalah

    Bentuk Inti Penampang Konduktor Perubahan Impedansi Max

    Bulat Bulat 2 %

    Bulat Persegi 4 %

    Oval - 7.50 %

  • Forum Engineering ke-3 10 - 11 Juli 2007

    5

    Sebagai pembanding, pengukuran impedansi juga bisa dilakukan dengan

    menggunakan universal RLC bridge, dengan frekuensi kerja 1 KHz.

    Bila perbedaan nilai impedansi dibawah nilai yang ditentukan, sedangkan secara

    fisik juga tidak terlihat ada pergeseran maka trafo dinyatakan tahan terhadap uji

    hubung singkat.

    III. Metoda Pengujian

    Peralatan yang digunakan untuk mengukur trafo yaitu SFRA Merk Doble

    M5100.

    Gambar 3. Rangkaian Pengukuran dengan SFRA

    Kabel penghubung yang digunakan yaitu jenis RG58 atau RG238/U RF

    coaxial kabel yang shieldnya digrounded ke instrumen chasis. Panjang kabel

    sekitar 60 ft dengan shield sekurang-kurangnya 8 ft. Bila panjang kabel lebih dari

    panjang gelombang maka efek phasing mulai muncul, karena itu pengukuran

    dengan panjang kabel 60 ft lebih baik dibatasi pada frekuensi 2 MHz. Pembangkit

    frekuensi yang digunakan adalah mempunyai tegangan tetap 10 volt dengan

    frekuensi bergerak otomatis bergerak dari 10 Hz-10 MHz.

    Ada beberapa metode pengujian SFRA yaitu :

    1. Metode High Voltage

    Metode HV yaitu metode pengujian sisi primer (R-S, S-T dan T-R). Ada

    2 tipe respon High Voltage (HV) untuk veltor group Wye (Y) dan group Delta

    () terlihat seperti gambar berikut :

  • Forum Engineering ke-3 10 - 11 Juli 2007

    6

    Gambar 4. Respon Frekuensi Vektor Group Wye (Y)

    Gambar 5. Respon Frekuensi Vektor Group Delta ()

    2. Metode Low Voltage

    Metode LV yaitu metode pengujian pada sisi sekunder (r-s, s-t, t-r).

    3. Metode Interwinding

    Metode Interwinding yaitu metode pengujian dengan menggabungkan

    phasa sisi primer dan sisi sekunder (R-r, S- s, T-t). Dapat dilihat pada gambar 6,

    rangkaian HV, LV dan Interwinding.

  • Forum Engineering ke-3 10 - 11 Juli 2007

    7

    Gambar 6. Rangkaian HV, LV dan Interwinding

    4. Short Circuit

    Short Circuit yaitu metode pengujian pada sisi primer sedangkan sisi

    sekunder di short (R-S, S-T dan T-R dan sisi sekunder r-s-t dishort).

    Berikut adalah bentuk kurva respon frekuensi terhadap masing-masing

    metode pengujian.

    Gambar 7. Respon Frekuensi 3 Metode Pengujian SFRA

    IV. Strategi Interpretasi SFRA menurut Doble

    Ada tiga strategi yang digunakan oleh Doble, yaitu :

  • Forum Engineering ke-3 10 - 11 Juli 2007

    8

    1. Strategi pertama yaitu strategi terbaik dengan membandingkan hasil pengujian

    dengan data awal hasil SFRA sebagai referensi (baseline). Setiap ada variasi

    perubahan pada frekuensi resonant, maka harus dilakukan investigasi.

    2. Strategi kedua yaitu membandingkan hasil SFRA dengan hasil SFRA trafo

    yang sejenis (sister units), ini juga merupakan teknik teknik yang benar

    (valid). Dalam prakteknya, beberapa trafo yang sejenis bisa saja sangat

    berbeda, dikarenakan perbedaan pabrikan.

    3. Strategi ketiga yaitu melakukan perbandingan antar fasa. Mungkin terdapat

    perbedaan yang significant antar fasa, tet