Upload
ngotu
View
254
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
PERA�CA�GA� PROTOTIPE MO�ITORI�G
PARAMETER – PARAMETER TRA�SFORMATOR
DAYA SECARA O�LI�E BERBASIS
MIKROKO�TROLER
Ujian Tugas Akhir (Ganjil 2013-2014)
Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 1
Nama : Nata Khakima AdhunaNRP : 2209100125
Pembimbing :
1. Prof. Dr. Ir. Mauridhi Hery Purnomo, M.Eng.
2. Dr. Eng. Ardyono Priyadi ST,. M.Eng.
DAFTAR ISI
• PENDAHULUAN
• PENELITIAN ONLINE MONITORING
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 2
• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
ALAT
• PENGUJIAN ALAT DAN ANALISIS
DATA
• KESIMPULAN
LATAR BELAKA�G
• Transformator daya merupakan
peralatan penting pada penyaluran
energy listrik.
• Pada transformator bertegangan tidak
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 3
• Pada transformator bertegangan tidak
dapat mengetahui adanya gangguan
secara lebih dini.
• Diperlukan sistem monitoring kondisi
transformator secara online, jarak
jauh, dan real-time
TUJUA�
• Membuat suatu prototipe monitoring tegangan,
arus, dan suhu pada transformator daya secara
real – time dan online.
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 4
DAFTAR ISI
• PENDAHULUAN
• PENELITIAN ONLINE MONITORING
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 5
• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
ALAT
• PENGUJIAN ALAT DAN ANALISIS
DATA
• KESIMPULAN
PE�ELITIA� O�LI�E MO�ITORI�G
TRA�SFORMATOR DISTRIBUSI
• Penelitian sebelumnya masih
menggunakan sensor suhu
LM35, sehingga tidak bisa
mengukur suhu di dalam
transformator.
• Sistem online akan
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 6
• Sistem online akan
disempurnakan melalui
pengerjaan tugas akhir ini,
dengan mengganti modul GSM
Tri Band menjadi Arduino.
DAFTAR ISI
• PENDAHULUAN
• PENELITIAN ONLINE MONITORING
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 7
• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
ALAT
• PENGUJIAN ALAT DAN ANALISIS
DATA
• KESIMPULAN
Sensor
• Sensor Arus menggunakan CT-235,
dengan rasio 2000:1.
• Sensor Tegangan menggunakan Step-
down Transformer Orient, dengan
rasio 220:3.
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 9
• Sensor Suhu menggunakan RTD PT-
100, dengan rangkaian pembagian
tegangan.
• Setiap sensor terlebih dahulu
dikalibrasi sebelum digunakan
Hasil Kalibrasi Sensor Arus
• Berdasarkan hasil kalibrasi, grafik V-ukur
terhadap Arus Sumber membentuk kurva lurus
linear. Hal ini menunjukkan linearitas
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 11
linear. Hal ini menunjukkan linearitas
perbandingan antara tegangan sekunder ketiga
CT dengan arus yang mengalir. Sehingga CT-
235 layak digunakan.
Hasil Kalibrasi Sensor Tegangan
• Berdasarkan hasil kalibrasi, grafik V-ukur
sekunder PT Orient terhadap Tegangan Primer
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 13
sekunder PT Orient terhadap Tegangan Primer
membentuk kurva lurus linear. Hal ini
menunjukkan linearitas perbandingan antara
tegangan sekunder ketiga PT dengan tegangan
primer. Sehingga PT Orient layak digunakan.
Grafik Kalibrasi Sensor Suhu
• Dari kalibrasi RTD PT-100, didapatkan nilai
error yang besar untuk pengukuran suhu yang
rendah. Hal ini dimungkinkan karena
karakteristik rangkaian pembagi tegangan dan
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 15
karakteristik rangkaian pembagi tegangan dan
RTD PT-100 yang hanya linear dan akurat
pada nilai resistansi dan suhu yang tinggi. Hal
ini dapat diabaikan karena suhu transformator
daya umumnya tinggi
Rangkaian Adder Analog
• Untuk merubah sinyal listrik AC yang semula dengan
offset 0 volt dan Vmax–Vmin volt DC, menjadi
sinyal sinusoidal DC 0–5 volt DC.
• Rangkaian adder analog disusun atas dua rangkaian
amplifier.
– Rangkaian yang pertama adalah inverting amplifier, yang
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 16
– Rangkaian yang pertama adalah inverting amplifier, yang
berfungsi untuk mengubah amplitudo sinyal masukan
– Rangkaian yang kedua adalah inverting adder, yang
berfungsi untuk merubah nilai offset sinyal masukan
Sistem Online
• Digunakan modul Arduino Uno Board + Ethernet
Shield untuk menerima data tegangan, arus, dan suhu,
kemudian mengirimkan data ke web server
• Web server berfungsi sebagai interface, yang
menghubungkan operator dengan alat (hardware)
monitoring, Agar sistem monitoring dapat berjalan
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 18
monitoring, Agar sistem monitoring dapat berjalan
secara online dan real-time.
Analisis Pengurangan Umur Transformator
• Pada analisis pengurangan umur transformator, data
harmonisa yang didapatkan dari pengukuran dengan
peralatan monitoring transformator distribusi, Hioki
9624-50, milik PLN APJ Mojokerto.
• Analisis tersebut menggunakan perumusan aging
factor pada standar IEEE Std C57 1995.
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 20
factor pada standar IEEE Std C57 1995.
DAFTAR ISI
• PENDAHULUAN
• PENELITIAN ONLINE MONITORING
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 21
• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
ALAT
• PENGUJIAN ALAT DAN ANALISIS
DATA
• KESIMPULAN
A�ALISIS DATA
• Setelah data hasil monitoring dan hasil pengukuran
didapatkan, kamudian dilakukan analisis data, dari
data dan error tersebut.
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 23
A�ALISIS DATA MO�ITORI�G TEGA�GA�
• Sesuai dengan Standard IEC no. 13B – 23, maka
monitoring tegangan dapat digolongkan dalam alat
ukur kelas 1, dengan error kurang dari 1 %.
Tegangan (V rms) error(%)
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 24
R S T R S T
06-Jan-14 217,51 217,59 217,49 0,316224 0,27956 0,32539
07-Jan-14 215,51 215,55 214,99 0,914943 0,069638 0,097584
07-Jan-14 217,51 218,11 217,99 0,316224 1,258124 1,014829
08-Jan-14 217,21 216,21 214,23 0,544872 0,593103 1,548713
08-Jan-14 222,38 221,56 219,49 0,624434 0,198198 0,231818
0,515797 0,535774 0,479267
Tanggal
Tegangan (V rms) error(%)
rata - rata
A�ALISIS DATA MO�ITORI�G ARUS
• Sesuai dengan Standard IEC no. 13B – 23, maka
monitoring arus tidak memenuhi batas minimal error
pada alat ukur.
• Tetapi, pada monitoring arus yang lebih besar dari 60
A rms, rata – rata error-nya secara keseluruhan
kurang dari 2,5 %.
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 25
kurang dari 2,5 %.
R S T R S T
06-Jan-14 10,48 11,05 10,93 4,8 10,5 9,3
07-Jan-14 10,44 10,75 10,46 4,4 7,5 4,6
07-Jan-14 10,73 10,46 10,92 7,3 4,6 9,2
08-Jan-14 68,99 67,99 68,32 1,442857 2,871429 2,4
08-Jan-14 82,26 92,01 91,34 2,765957 1,593583 1,995708
5,5 7,533333 7,7
error(%)
Tanggal
Arus (A rms)
rata - rata
A�ALISIS DATA MO�ITORI�G SUHU
• Sesuai dengan Standard IEC no. 13B – 23, maka
monitoring suhu dapat digolongkan dalam alat ukur
kelas 5, dengan error kurang dari 5 %.
69,7 67,48 3,185079
Simulasi Suhu
Transformator (⁰C)
Data Monitoring
Suhu (⁰C) error (%)
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 26
69,7 67,48 3,185079
64,2 60,86 5,202492
62,4 58,9 5,608974
59,9 56,43 5,792988
56 57,3 2,321429
54,8 52,3 4,562044
53,6 55,1 2,798507
4,210216rata - rata
• Pada penelitian selanjutnya, untuk mengatasi
permasalahan dan error pada monitoring tegangan,
arus, dan suhu, salah satunya dengan mengganti
penggunaan fixed resistor pada rangkaian dengan
multi turn variable resistor.
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 27
multi turn variable resistor.
• Sehingga, nilai resistansi dapat dengan mudah diatur
sampai mendapatkan nilai masukan yang sesuai. Dan
dapat mengompensasi error komponen lain.
Analisis Umur Transformator Berdasarkan
Data Harmonisa
• Analisis tersebut menggunakan perumusan aging
factor pada standar IEEE Std C57 1995. • Kapasitas transformator : 200 KVA
• Spektrum Harmonisa orde 3 : 0,01 %
• Spektrum Harmonisa orde 5 : 0,01 %
• Kenaikan rata – rata suhu top-oil : 50 ⁰C
⁰
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 28
⁰
• Kenaikan rata – rata suhu belitan : 65 ⁰C
• Kemudian dilakukan perhitungan, dan dihasilkan
nilai – nilai• hot-spot transformator akibat harmonisa : 95,135 ⁰C
• Relative aging factor : 0,853
• pengurangan umur transformator : 0,0032 %
Analisis Umur Transformator Berdasarkan
Data Harmonisa
• Nilai pengurangan umur transformator masih belum
signifikan terhadap umur transformator. Hal ini
dikarenakan lamanya waktu pengujian yang singkat
dan spektrum harmonisa yang kecil.
• Akan tetapi, dengan adanya harmonisa pada
transformator terus menerus selama pengoperasian,
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 29
transformator terus menerus selama pengoperasian,
maka dapat menambah akumulasi relative aging
factor, yang dapat terus mengurangi umur isolasi
transformator.
DAFTAR ISI
• PENDAHULUAN
• PENELITIAN ONLINE MONITORING
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI
• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 30
• PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
ALAT
• PENGUJIAN ALAT DAN ANALISIS
DATA
• KESIMPULAN
KESIMPULA�
• Error pada data monitoring tegangan
kurang dari 1 %, sehingga dapat
digolongkan dalam alat ukur kelas 1.
• Sedangkan pada data monitoring arus
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 31
• Sedangkan pada data monitoring arus
error-nya lebih dari 5 %, tetapi pada
monitoring arus lebih dari 60 A, error-nya
kurang dari 2,5 %.
• Error pada data monitoring suhu kurang
dari 5 %, sehingga dapat digolongkan
dalam alat ukur kelas 5.
KESIMPULA�
• Berdasarkan hasil monitoring, menunjukkan bahwa
transformator distribusi Jurusan Teknik Elektro ITS
dalam kondisi normal dan aman.
• Prototipe dapat melakukan monitoring secara online,
real-time, dan jarak jauh.
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 32
• Adanya harmonisa pada transformator, dapat
memberikan efek pengurangan umur transformator
daya, bergantung pada besarnya spektrum dan
lamanya kemunculan harmonisa