Perpustakaan Digital ITB

ABSTRAK PENILAIAN KONDISI SISTEM ISOLASI TRANSFORMATOR DAYA TEGANGAN TINGGI MULTI-PARAMETER Oleh Rahman Azis Prasojo NIM: 33218020 (Program Studi Doktor Teknik Elektro dan Informatika) Pada sistem tenaga listrik, transformator adalah peralatan vital dengan jumlah yang banyak dan harga yang sangat mahal. Permasalahan yang terjadi pada transformator tegangan tinggi dapat menyebabkan kerugian materi yang signifikan, baik bagi utilitas/perusahaan listrik, juga bagi pelanggan. Untuk memastikan bahwa transformator ada pada kondisi yang baik untuk beroperasi, maka penilaian kondisi terkini adalah hal yang krusial untuk dilakukan. Titik lemah dari suatu transformator berdasarkan survey yang dilakukan CIGRE terhadap 964 transformator daya tegangan tinggi adalah belitan. Mode kegagalan yang paling mendominasi adalah dielektrik, dengam penyebab kegagalan utama adalah penuaan dari sistem isolasi minyak-kertas. Maka dari itu, penelitian ini lebih berfokus kepada penentuan kondisi melalui integritas sistem isolasi minyak-kertas pada transformator daya tegangan tinggi. Transformator secara rutin dilakukan observasi, pengujian, serta diagnosis. Parameter pengujian yang beragam, serta banyaknya jumlah transformator yang dikelola, menghadirkan kesulitan tersendiri. Dari parameter uji yang banyak ini, Health Index adalah metode yang banyak digunakan dalam menentukan kondisi keseluruhan suatu transformator. Nilai ini digunakan untuk mengurutkan transformator dalam suatu populasi berdasarkan transformator yang memerlukan perhatian terlebih dahulu. Pendekatan Health Index Konvensional mengharuskan semua data tersedia untuk mendapatkan kondisi transformator yang akurat. Tidak tersedianya data pada analisis Health Index transformator adalah salah satu keterbatasan dari konsep ini menurut CIGRE 761. Karena tidak tersedianya beberapa data, nilai yang didapatkan mungkin menyembunyikan permasalahan yang penting. Beberapa penelitian telah mencoba menyelesaikan permasalahan ini dengan prediksi data tak tersedia menggunakan parameter lain. Meskipun memiliki hasil prediksi yang memuaskan, tetapi penelitian-penelitian ini belum mengusulkan metode komprehensif yang mengintegrasikan hasil prediksi tersebut terhadap penilaian Health Index transformator. Pada tahap awal, telah dilakukan investigasi penggunaan tujuh model untuk menggantikan data furfural yang sering kali tidak tersedia. Health Index dari 200 transformator dengan data lengkap dihitung dengan metode terdahulu, dan dibandingkan dengan perhitungan menggunakan model alternatif. Pendekatan nilai pengganti untuk memprediksi kondisi kertas transformator menggunakan Multiple Linear Regression (MLR) dan ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) memiliki kesesuaian yang lebih baik daripada pendekatan lain yang ditunjukkan oleh koefisien korelasi yang lebih tinggi dengan Health Index lengkap, masing- masing sebesar 0,959 dan 0,960. Pada tahap berikutnya, telah dikembangkan struktur Health Index sistem isolasi transformator daya tegangan tinggi. Struktur yang dikembangkan terbagi menjadi 3 faktor, yaitu kualitas minyak (OQF), faults (FF), dan kondisi kertas (PCF). Penentuan faktor pembobotan memanfaatkan masukan dari para ahli dengan menggunakan metode AHP (Analytic Hierarchy Process). Telah dikembangkan juga pendekatan baru untuk menentukan FF menggunakan Faults Severity berdasarkan kombinasi level gas, laju gas, dan interpretasi DGA dari Metode Duval Pentagon (DPM), menghasilkan penilaian yang lebih andal sehingga keputusan yang lebih akurat dapat dibuat. Tingkat Faults Severity yang diusulkan lebih selektif dan menunjukkan sensitivitas lebih dalam beberapa kasus, karena digunakannya multi-kriteria. Untuk mengatasi permasalahan data tidak tersedia, beberapa penelitian terdahulu telah mengusulkan prediksi parameter-parameter penting yang sering tidak tersedia. Parameter yang memiliki peluang untuk dilakukan prediksi adalah Tegangan Antar Permukaan (Interfacial Tension/IFT) dan kondisi kertas (Furan/Degree of Polymerization[DP]). Konsep Health Index yang dikembangkan tetap dapat diimplementasikan meskipun data yang tersedia terbatas, dengan hanya mengikut sertakan faktor pembobotan dari parameter yang tersedia. Namun demikian, hanya melaporkan nilai Health Index saja berdasarkan data tidak lengkap dapat menimbulkan kesalahpahaman. Maka dari itu, pada tahap ketiga penelitian ini mengusulkan model perhitungan tingkat kepastian (selanjutnya disebut Certainty Level/CL). Angka CL ditentukan dari jumlah serta tingkat kekritisan parameter yang tersedia untuk dilaporkan melengkapi hasil Health Index. CL yang diusulkan juga dapat digunakan untuk mengintegrasikan hasil prediksi parameter tak tersedia kedalam HI transformator. Setelah itu dilakukan evaluasi dampak ketidaktersediaan data terhadap hasil HI. Model prediksi Interfacial Tension (IFT) berbasis Random Forest juga diusulkan. Akurasi dari model yang dikembangkan mencapai 90.91%. Integrasi hasil model prediksi terhadap perhitungan HI dan CL diusulkan. Dengan melaporkan nilai CL, manajer aset dapat memperoleh pertimbangan yang lebih baik dalam menentukan strategi yang tepat terkait dengan pemeliharaan transformator daya tegangan tinggi. Pada tahap akhir penelitian, dibuktikan bahwa metode Health Index yang dikembangkan dapat melakukan penilaian kondisi sistem isolasi transformator yang memiliki kesesuaian tinggi dengan kondisi aktual transformator. Hasil dari evaluasi menunjukkan metode Health Index yang diusulkan lebih sesuai dibanding metode ii iii sebelumnya, dibuktikan dengan komparasi pada perhitungan Health Index transformator out-of-service dengan rata-rata nilai HI 43.6 dibandingkan dengan metode pembanding yang menghasilkan nilai HI 59.68. Implementasi lebih lanjut juga telah diusulkan untuk mengembangkan prediksi sisa usia memanfaatkan nilai HI, laju penurunan HI tipikal, dan kriteria penggantian. Berdasarkan populasi yang diobservasi, didapatkan nilai 40 sebagai kriteria penggantian, 1.8 HI/tahun sebagai laju penurunan tipikal, dan umur operasi yang diharapkan dari populasi keseluruhan adalah 36 tahun. Kebaruan yang diusulkan dari penelitian disertasi ini adalah Health Index sistem isolasi transformator daya tegangan tinggi dengan beberapa perubahan dibandingkan dengan metode sebelumnya seperti skoring, pembobotan, dan struktur yang berbeda. Telah diusulkan juga penilaian Faults Severity yang baru, berdasarkan konsentrasi gas, laju kenaikan gas, dan hasil interpretasi DPM. Certainty Level diusulkan untuk mengatasi permasalahan data tidak tersedia. Saat data transformator tidak lengkap, HI tetap bisa dihitung tetapi dengan juga melaporkan Certainty Level bersamaan dengan nilai HI. Certainty Level yang dikembangkan juga dapat mengakomodasi hasil prediksi data tidak tersedia ke dalam HI. Model yang dihasilkan diharapkan dapat membantu para professional melakukan diagnosis transformator daya tegangan tinggi, sehingga dapat dilakukan pendeteksian kerusakan sedini mungkin. Dengan monitoring kondisi dan diagnosis transformator tegangan tinggi yang baik, dapat disusun skenario pemeliharaan yang tepat sehingga strategi pengelolaan populasi transformator dapat dengan baik dilaksanakan. Kata kunci: health index, transformator daya tegangan tinggi, penilaian kondisi, isolasi minyak-kertas.