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.