A REVIEW OF ANTENNA DESIGN OPTIMIZATION FOR PARTIAL DISCHARGE DETECTION IN HIGH VOLTAGE EQUIPMENT
Bilah Samping Artikel
Read Counter : 117
Download : 34
Isi Artikel Utama
Abstrak
Partial discharge (PD) merupakan indikator utama degradasi isolasi pada peralatan tegangan tinggi seperti kabel daya, transformator, dan sambungan (joint). Aktivitas PD yang tidak terdeteksi dapat mempercepat kerusakan isolasi dan menyebabkan gangguan sistem. Di antara berbagai metode deteksi, pendekatan berbasis antena memiliki keunggulan karena bersifat non-intrusif dan mampu mendeteksi sinyal elektromagnetik PD dari jarak jauh. Penelitian ini menyajikan kajian komprehensif terhadap desain antena untuk deteksi PD selama periode 2013–2023. Sebanyak 67 model antena dari 22 peneliti dianalisis, meliputi 182 data hasil simulasi dan pengukuran dengan parameter return loss (RL), voltage standing wave ratio (VSWR), dan bandwidth (BW). Hasil menunjukkan bahwa antena bowtie dan microstrip mendominasi karena memiliki lebar pita yang luas dan bentuk yang kompak. Tren performa memperlihatkan peningkatan signifikan, dengan nilai RL mencapai –30 dB, VSWR menurun hingga <1,3, dan bandwidth melebihi 3 GHz. Kajian ini mengidentifikasi empat fase inovasi utama, dari optimasi bentuk dasar hingga desain multi-layer dan hybrid adaptif. Rekomendasi pengembangan ke depan meliputi desain hibrid bowtie–microstrip, penggunaan substrat fleksibel atau ber-loss rendah, serta integrasi dengan sistem pemrosesan sinyal dan mechine learning. Inovasi ini diharapkan mendukung pengembangan sistem deteksi PD cerdas generasi berikutnya yang lebih sensitif dan efisien.
Rincian Artikel
Artikel ini berlisensiCreative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Hak Penulis
Sebagai Penulis Jurnal, Anda memiliki hak untuk berbagai kegunaan untuk artikel Anda, termasuk penggunaan oleh institusi atau perusahaan yang mempekerjakan Anda. Hak penulis dapat dilaksanakan tanpa perlu izin khusus. Penulis yang menerbitkan dalam jurnal TESLA: Jurnal Teknik Elektro memiliki hak luas untuk menggunakan karya-karya mereka untuk tujuan pengajaran dan ilmiah tanpa perlu mencari izin, termasuk: digunakan untuk pengajaran di kelas oleh penulis atau lembaga penulis dan presentasi di pertemuan atau konferensi dan mendistribusikan salinan kepada peserta; gunakan untuk pelatihan internal oleh perusahaan penulis; distribusi ke kolega untuk penggunaan penelitian mereka; digunakan dalam kompilasi karya penulis selanjutnya; termasuk dalam tesis atau disertasi; penggunaan kembali sebagian atau kutipan dari artikel dalam karya lain (dengan pengakuan penuh atas artikel final); persiapan karya turunan (selain untuk tujuan komersial) (dengan pengakuan penuh atas artikel akhir); posting sukarela di situs web terbuka yang dioperasikan oleh penulis atau lembaga penulis untuk tujuan ilmiah (harus mengikuti CC dengan Lisensi SA).
Penulis dapat menyalin dan mendistribusikan ulang materi dalam media atau format apa pun, dan mencampur, memodifikasi, dan membuat materi untuk tujuan apa pun, bahkan secara komersial, tetapi mereka harus memberikan kredit yang sesuai (mengutip artikel atau konten), memberikan tautan ke lisensi, dan menunjukkan jika ada perubahan. Jika Anda mencampur, memodifikasi, atau membuat materi, Anda harus mendistribusikan kembali kontribusi Anda di bawah lisensi yang sama seperti aslinya.
Perjanjian Transfer Hak Cipta (untuk Penerbitan)
Penulis yang mengirimkan naskah melakukannya dengan pemahaman bahwa jika diterima untuk publikasi, publikasi hak cipta dari artikel tersebut akan diberikan / ditransfer ke TESLA: Jurnal Program Studi Teknik Elektro dan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tarumanagara sebagai Penerbit Jurnal. Setelah menerima artikel, penulis akan diminta untuk menyelesaikan 'Perjanjian Transfer Hak Cipta' (lihat informasi lebih lanjut tentang ini). E-mail akan dikirim ke penulis terkait yang mengkonfirmasi penerimaan naskah beserta formulir 'Perjanjian Transfer Hak Cipta' dengan versi online dari perjanjian ini.
TESLA: Jurnal Teknik Elektro dan Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tarumanagara, Editor dan Dewan Penasihat Nasional dari Dewan Penasihat, berupaya sebaik mungkin untuk memastikan bahwa tidak ada data, pendapat, atau pernyataan yang salah, menyesatkan, opini atau pernyataan diterbitkan dalam jurnal. Dengan cara apa pun, isi artikel dan iklan yang diterbitkan dalam TESLA: Jurnal Teknik Elektro adalah tanggung jawab tunggal dan eksklusif masing-masing penulis dan pengiklan.
Ingat, meskipun kami meminta transfer hak cipta, penulis jurnal kami tetap (atau diberikan kembali) hak ilmiah yang signifikan seperti yang disebutkan sebelumnya.
Formulir Copyright Transfer Agreement (CTA) dapat diunduh di sini: [TESLA Copyright Transfer Agreement Form (CTA): Journal of Electrical Engineering 2020]
Formulir hak cipta harus ditandatangani secara elektronik dan dikirim ke Kantor Editorial dalam bentuk email asli di bawah ini:
Ir. Wahidin Wahab, MSc, PhD. (Pemimpin Redaksi)
Kantor Editorial TESLA: Jurnal Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara
Jl. Letjen S. Parman No. 1 Grogol Petamburan, Jakarta Barat, Indonesia 11440
Tel: 085156207206 (a.n Sofyan maulana)
E-mail: tesla@ft.untar.ac.id
Referensi
[1] M. Kreuger, “Partial Discharge Detection in High Voltage Equipment,” IEEE Transactions on Electrical Insulation, vol. EI-12, no. 3, pp. 178–195, 1977.
[2] J. S. T. Looms, Insulation Coordination and Surge Protection in High Voltage Power Systems. Peter Peregrinus Ltd., 1988.
[3] R. Bartnikas, “Partial discharges: Their mechanism, detection and measurement,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 9, no. 5, pp. 763–808, 2002.
[4] S. Okabe, T. Hikita, and T. Kawamoto, “Electromagnetic wave detection of partial discharge using an antenna sensor,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 12, no. 6, pp. 1173–1179, 2005.
[5] Y. Li, J. Tang, and Z. Wang, “A Review on Electromagnetic Detection of Partial Discharges for Condition Monitoring of High Voltage Equipment,” Sensors, vol. 18, no. 2, p. 545, 2018.
[6] T. S. Sidhu and Z. Xu, “Detection of partial discharges in transformers using radio frequency method,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 21, no. 3, pp. 1395–1401, 2006.
[7] A. D. Raj, P. J. Thomas, and N. M. M. Kumar, “A review on antenna based partial discharge detection methods,” International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 134, p. 107423, 2022.
[8] H. Zhu, L. Shu, and H. Wang, “A broadband Vivaldi antenna sensor for PD detection in GIS,” IEEE Sens J, vol. 19, no. 16, pp. 6864–6871, 2019.
[9] F. Ashari and U. Khayam, “Design and fabrication of log periodic antenna as partial discharge sensor,” in 2017 4th International Conference on Electric Vehicular Technology (ICEVT), 2017, pp. 79–81. doi: 10.1109/ICEVT.2017.8323538.
[10] U. Khayam, M. Husna, and R. Rachmawati, “Design and Analysis of Toothed Log Periodic Antenna as Partial Discharge Sensor in Power Apparatus,” in 2019 International Conference on Technologies and Policies in Electric Power & Energy, 2019, pp. 1–6. doi: 10.1109/IEEECONF48524.2019.9102592.
[11] A. Fauzan, U. Khayam, Suwarno, M. Kozako, and M. Hikita, “Design and Fabrication of 3-D Cube UHF Antenna for Partial Discharge Detection,” in 2018 Condition Monitoring and Diagnosis (CMD), 2018, pp. 1–6. doi: 10.1109/CMD.2018.8535817.
[12] J. P. Uwiringiyimana, Suwarno, and U. Khayam, “Design of a Rectangular Microstrip Patch Antenna as UHF Sensor for Partial Discharge Detection on Power Transformer,” in 2021 3rd International Conference on High Voltage Engineering and Power Systems (ICHVEPS), 2021, pp. 563–568. doi: 10.1109/ICHVEPS53178.2021.9601064.
[13] J. P. Uwiringiyimana, Suwarno, and U. Khayam, “Design of an Ultra-Wide Band Microstrip Patch Antenna for Partial Discharge Detection on Power Transformer,” in 2021 IEEE International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials (ICPADM), 2021, pp. 242–245. doi: 10.1109/ICPADM49635.2021.9493945.
[14] J. P. Uwiringiyimana, Suwarno, and U. Khayam, “New Design of UHF Microstrip Patch Antenna for Partial Discharge Detection on Power Transformer,” in 2021 56th International Universities Power Engineering Conference (UPEC), 2021, pp. 1–6. doi: 10.1109/UPEC50034.2021.9548236.
[15] H. Andre, “Perancangan dan Implementasi Antena PCB Sebagai Sensor UHF Untuk Pengukuran Partial Discharge (PD) pada Sistem Berisolasi Gas,” Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2013.
[16] U. Khayam, F. Vauzia, and Suwarno, “Design, fabrication, and testing of double layer printed bow-tie antenna as partial discharge sensor in gas insulated switchgear,” in The 2nd IEEE Conference on Power Engineering and Renewable Energy (ICPERE) 2014, 2014, pp. 158–162. doi: 10.1109/ICPERE.2014.7067199.
[17] F. Nugraha, “PERBANDINGAN KARAKTERISTIK ANTENA BOWTIE DAN ANTENA DIPOLE DALAM MENDETEKSI PARTIAL DISCHARGE ,” Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2022.
[18] K. Khotimah, U. Khayam, Suwarno, Y. Tai, M. Kozako, and M. Hikita, “Design of dipole antenna model for partial discharge detection in GIS,” Proceedings - 5th International Conference on Electrical Engineering and Informatics: Bridging the Knowledge between Academic, Industry, and Community, ICEEI 2015, pp. 186–191, 2015, doi: 10.1109/ICEEI.2015.7352493.
[19] Y. Mustopa, “PERANCANGAN ANTENA DIPOL DENGAN PENAMBAHAN MATCHING IMPEDANCE SEBAGAI SENSOR UHF UNTUK PENGUKURAN PARTIAL DISCHARGE ,” Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2021.
[20] T. Rhamdhani, “PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI TIE-SQUARE DIPOLE ANTENA CETAK SEBAGAI SENSOR UNTUK PENGUKURAN PARTIAL DISCHARGE (PD) PADA SISTEM BERISOLASI GAS,” Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2022.
[21] Y. M. Hamdani and U. Khayam, “Application of Circular Patch Microstrip Antenna (CPMA) for Partial Discharge Detector in oil insulation,” in 2019 2nd International Conference on High Voltage Engineering and Power Systems (ICHVEPS), 2019, pp. 1–6. doi: 10.1109/ICHVEPS47643.2019.9011052.
[22] J. P. Uwiringiyimana, U. Khayam, Suwarno, and G. C. Montanari, “Design and Implementation of Ultra-Wide Band Antenna for Partial Discharge Detection in High Voltage Power Equipment,” IEEE Access, vol. 10, pp. 10983–10994, 2022, doi: 10.1109/ACCESS.2022.3144416.
[23] J. P. Uwiringiyimana, U. Khayam, and Suwarno, “Application of a Novel Type of UHF Antenna for Partial Discharge Detection in Power Transformers Oil Insulation,” in 2022 9th International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis (CMD), 2022, pp. 442–447. doi: 10.23919/CMD54214.2022.9991524.
[24] F. Ashari and U. Khayam, “Design and fabrication of vivaldi antenna as partial discharge sensor,” in 2017 4th International Conference on Electric Vehicular Technology (ICEVT), 2017, pp. 76–78. doi: 10.1109/ICEVT.2017.8323537.
[25] M. Husna, “Perancangan, Simulasi, Pembuatan dan Pengujian Antena Log Periodic Sebagai Sensor Partial Discharge ,” Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2015.
[26] D. Trilaksono, “DESAIN DAN PENERAPAN ANTENA SPIRAL UNTUK PENGUKURAN PARTIAL DISCHARGE PADA PERALATAN TEGANGAN TINGGI YANG TERSELUBUNG LOGAM,” Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2018.
[27] F. Rozi and U. Khayam, “Design, implementation and testing of triangle, circle, and square shaped loop antennas as partial discharge sensor,” in The 2nd IEEE Conference on Power Engineering and Renewable Energy (ICPERE) 2014, 2014, pp. 273–276. doi: 10.1109/ICPERE.2014.7067219.
[28] A. Hakim and U. Khayam, “Simulation and testing of Goubau PCB antenna as partial discharge detector,” in 2017 International Conference on High Voltage Engineering and Power Systems (ICHVEPS), 2017, pp. 170–174. doi: 10.1109/ICHVEPS.2017.8225936.
[29] U. Khayam and F. Alfaruq, “Design of Hilbert antenna as partial discharge sensor,” in 2016 2nd International Conference of Industrial, Mechanical, Electrical, and Chemical Engineering (ICIMECE), 2016, pp. 84–88. doi: 10.1109/ICIMECE.2016.7910419.
[30] I. Suprianto et al., “UHF sensor optimization used for detecting partial discharge emitted electromagnetic wave in gas insulated switchgear,” in Proceedings of 2014 International Symposium on Electrical Insulating Materials, 2014, pp. 229–232. doi: 10.1109/ISEIM.2014.6870760.
[31] J. P. Uwiringiyimana, “DESIGN AND IMPLEMENTATION OF DOUBLE LAYER BOWTIE ANTENNA WITH WING EDGES MODIFICATION AS UHF SENSOR FOR PARTIAL DISCHARGE DETECTION ,” Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2019.
[32] M. S. H. Daulay and U. Khayam, “New Design of Double Layer Bow-tie Antenna with Edge and Middle Sliced Modification for Partial Discharge Measurement,” in 2018 Conference on Power Engineering and Renewable Energy (ICPERE), 2018, pp. 1–5. doi: 10.1109/ICPERE.2018.8739723.
[33] M. S. H. Daulay and U. Khayam, “Design of Single and Double Layer Bowtie Antenna as Partial Discharge Sensors on Power Apparatus,” in 2019 6th International Conference on Instrumentation, Control, and Automation (ICA), 2019, pp. 216–221. doi: 10.1109/ICA.2019.8916704.