Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Minyak Jarak

 0  35  57  2017-01-18 05:19:22 Report infringing document

TUGAS AKHIR PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP KEKUATAN DIELEKTRIK MINYAK JARAK

  BANGUN 070402101 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Abstrak Dalam tugas akhir ini akan dibahas mengenai pengujian tegangan tembus terhadap minyak jarak (Jatropha curcas) dengan suhu yang berbeda-beda. Hasil pengujian tegangan tembus terhadap dielektrik cair minyak jarak (Jatropha curcas), dijadikan sebagai salahsatu dasar untuk menentukan kelayakan minyak jarak (Jatropha curcas) sebagai isolasi cair alternatif.

KATA PENGANTAR

PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP KEKUATANDIELEKTRIK MINYAK JARAK

  Puji dan syukur tiada terkira penulis panjatkan kepada Tuhan YesusKristus atas segala berkat dan karunianya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul : Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, FakultasTeknik, Universitas Sumatera Utara. Hasil pengujian tegangan tembus terhadap dielektrik cair minyak jarak (Jatropha curcas), dijadikan sebagai salahsatu dasar untuk menentukan kelayakan minyak jarak (Jatropha curcas) sebagai isolasi cair alternatif.

BAB I PENDAHULUAN I.1. LATAR BELAKANG Peralatan tegangan tinggi biasanya digunakan isolasi cair sebagai

  Isolasi cair yang biasa digunakan adalah isolasi yang terbuat dari olahan minyak bumi, seperti ShellDiala, Gulf, Nynas dan lain-lain. Tetapi sebagai mana kita tahu, bahwa minyak bumi termasuk sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharuhi, makapenggunaan bahan isolasi cair yang berasal dari minyak bumi, dapat menghabiskan persediaan minyak bumi di dunia.

I. 4. Metode Penelitian

  Studi BimbinganMelakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Departemen Teknik Elektro USU mengenai masalah-masalah yang timbul selama penulisan tugas akhir berlangsung. Percobaan di LaboratoriumMelakukan pengujan tegangan tembus terhadap sampel minyak isolasi dengan menggunakan peralatan yang ada pada Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU.

I. 5. SISTEMATIKA PENULISAN

  BAB II : MINYAK ISOLASI Bab ini memberi penjelasan tentang pengertian minyak isolasi secara umum, jenis minyak isolasi,penggunaan minyak isolasi serta mekanisme kegagalan isolasi cair. BAB IV : PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP KEKUATAN DIELEKTRIK MINYAK JARAK Bab ini berisi pengumpulan data untuk menentukan apakah minyak jarak layak dijadikan sebagaialternatif bahan isolasi cair serta untuk mendapatkan kurva karakteristik pengaruh suhu terhadap tegangantembus minyak isolasi.

BAB II MINYAK ISOLASI II.1. UMUM Bahan isolasi cair merupakan bahan pengisi pada beberapa

  JENIS – JENIS MINYAK ISOLASI Minyak isolasi biasanya terdiri dari beberapa jenis, berdasarkan bahan pembuatnya, minyak isolasi terdiri dari, minyak isolasi yang berasaldari olahan minyak bumi, yang saat ini banyak digunakan dan yang saat ini banyak diteliti adalah minyak isolasi berasal dari tumbuh-tumbuhan ataudisebut minyak nabati ( minyak organik). Minyak ini memiliki kelebihan :Sifat kimianya yang sangat stabil dan dapat digunakan secara - o kontinuitas pada suhu 200 C dan bahkan lebihMempunyai transfer panas yang baik daripada minyak isolasi - mineral dan minyak isolasi silikon Adapun kekurangan dari minyak ini adalah :Penurunan sifat-sifat dielektrik yang disebabkan oleh - kandungan airMempunyai sifat mudah menguap - d.

II. 2.2.2. Minyak Kelapa Murni

  Minyak kelapa murni atau virgin coconut oil (VCO) adalah minyak yang terbuat dari daging kelapa segar. VCO memiliki warna yang bening dan bau yang tidakmenyengat.

II. 2.2.3. Minyak Kelapa Sawit (CPO)

  CPO ini diperoleh dari bagian mesokarp buah kelapa sawit yang telah mengalami beberapa proses, yaitu sterilisasi, pengepresan, danklarifikasi. (a) Buah Kelapa Sawit (b) Minyak CPO proses pembuatan CPO, dimulai dengan mensterilkan tandan dengan memberikan steam/uap air ke dalam mesin sterlizier, setelah itu buahdipisahkan dari tandan dengan menggunakan alat pemipil (striper), buah yang telah dipisahkan dari tandan ini, kemudian dihancurkan, untuk selanjutnyadiekstraksi dengan menggunakan alat pengempa, sehingga dihasilkanlah O [8] baik.

II. 2.2.4. Minyak Kedelai

  (a) Biji kedelai (b) Minyak kedelai Proses pembuatan minyak kedelai dimulai dari menguliti biji kedelai, setelah itu biji dihancurkan dengan melakukan pemanasan pada suhu O 74 – 79 C selama 30 – 60 menit, agar kulit kedelai dapat mengelupas dan butir-butir minyak dapat berkumpul, sehingga memudahkan dalam prosesekstraksi. PENGGUNAAN MINYAK ISOLASI MINERAL Minyak yang biasa digunakan untuk isolasi cair adalah minyak mineral yang diperoleh dengan pemurnian minyak mentah.

a. Transformator daya

  Sifat-sifat yang harus dimiliki minyak isolasi pada suatu kapasitor adalah faktor daya dielektrik ( Tg δ ) yang rendah, viskositas yang rendah, dan sifat penyalaan yang rendah. Sifat-sifat yang harus dimiliki isolasi pada kabel daya adalah viskositas minyak isolasi harus rendah, tahanana isolasi tinggi, koefisien muaiyang rendah, dan tidak bereaksi dengan asam atau alkali pada suhu kerja, serta bebas dari kandungan gas.

d. Pemutus tenaga ( Circuit Breaker)

  Jenis pemutus tegangan yang biasa dipakai dalam sistem tenaga listrik adalah jenis pemutus udara, pemutus minyak, pemutus hampa udara, dan 6 Pemadaman busur api saat bekerjanya pemutus tenaga sangat penting sekali, karena busur api tersebut dapat merusak peralatan maupun komponen-komponen pemutus tenaga itu sendiri. Sifat-sifat yang harus dimiliki minyak isolasi pad peralatan pemutus tenaga adalah sifat penyalaan [10] yang rendah dan tidak menimbulkan perkaratan pada peralatan.

II. 4. MEKANISME KEGAGALAN ISOLASI CAIR

  Lucutan dalam zat cair ini akanterdiri dari unsur-unsur sebagai berikut : 1. Lintasan cahaya yang cerah dari elektroda yang satu ke elektroda yang lain.

1. Mekanisme Tembus Listrik Gelembung Gas

  Adanya tabrakan yang tidak rata, sehingga terdapat rongga atau celah - udara di permukaannyaPenguapan isolasi cair karena percikan bunga api pada elektroda yang - tajam dan tidak teratur. Perubahan suhu dan tekanan pada isolasi cair -Gelembung tersebut mempunyai kuat medan listrik (Eg) yang dinyatakan dalam rumus E = E .............................................................................................(2.5)g Dimana, 1 = permitivitas minyak isolasiɛ E = medan listrik dalam minyak isolasi tanpa gelembung gas Gambar 2.5.

2. Mekanisme Tembus Listrik Butiran Padat

Butiran padat biasanya berasal dari udara atau debu, jika butiran padat tersebut dikenai oleh medan listrik, maka butiran terdsebut akanmengalami gaya (F) yang dinyatakan dalam rumus : F= grad 2 E ...........................................................................(2.6) Dimana, = permitivitas minyak isolasi r = jari-jari butiran padat 1ɛ 2 = permitivitas butiran padat E = kuat medan listrikɛ Jika 2 > 1 , F searah dengan Eɛ ɛ Jika < , F berlawanan arah dengan E 2 1ɛ ɛ Butiran padat tersebut akan bergerak dan menghubungkan kedua elektroda. apabila butiran tersebut bersifat kondiktor, maka akan terjadi tembus listrik(Gambar 2.7)A K E Gambar 2.7. Butiran Padat yang Bergerak dan Menghubungkan kedua Elektroda

3. Mekanisme Tembus Listrik Butiran Cair

  Bola cair tercipta karena adanya air dalam minyak isolasi, jadi proses tembus listrik dimulai dari bola cair yang tidak stabil karena dikenaioleh medan listrik, bola cair yang tidak stabil ini akan memanjang atau melonjong ( spheroid) searah dengan medan listrik yang diberikan (Gambar2.8). Bola Cair Yang Memanjang/Melonjong Searah Medan Listrik Bola cair tersebut akan memenuhi dua pertiga dari celah elektroda sehingga terjadi lah kanal peluahan yang menyebabkan tembus listrik terjadi [11] (Gambar 2.9).

II. 5. KEKUATAN DIELEKTRIK

  Jika suatu dielektrik mempunyai kekeuatan dielektrik E k , maka terpaan elektrik yang dapat dipikulnya adalah k . ≤ E [12] listrik (V) dengan tebal isolasi (d) yang memisahkan antara elektroda .

BAB II I PEMBURUKAN MINYAK ISOLASI III.1. UMUM Kualitas minyak isolasi akan semangkin mengalami pemburukan

  Hal ini terjadi karena :Kenaikan temperatur isolasi setelah peralatan beroperasi -Kelembapan udara di sekitar minyak isolasi -Beban mekanis yang dipikul oleh minyak isolasi -Korona pada bagian-bagian peralatan yang runcing yang berdekatan - dengan minyak isolasiTegangan lebih yang menerpa minyak isolasi - Memburuknya minyak isolasi dapat dilihat dari nilai tan δ yang semangkin besar dan tahanan isolasi yang semangkin kecil. Oleh karena itu pengukuran tan δ dan ketahan isolasi harus rutin dilakukan, agar kondisi buruk yang akan terjadi dapat dideteksi sedini mungkin, sehingga kerusakan fatal dapat [13] dihindari.

III. 2. SYARAT-SYARAT MINYAK ISOLASI

  Menurut SPLN 49 – 1 :1982, minyak isolasi harus memiliki [14-15] beberapa syarat , yaitu: 1. Viskositas kinematikTergantung pada kelas minyak, viskositas kinematik tidak boleh melebihi batas seperti yang ditunjukan pada Tabel 3.1.

20 C

  Titik nyala (Flash Point)Titik Nyala juga bergantung pada kelas minyaknya, hal ini dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel 3.2 Nilai Flash Point Minimun Berdasarkan Kelas Minyak Kelas Minyak Flash Point Minimum o Kelas I 140 C o Kelas II 130 C 5. Titik tuang (Pour Point)Titik tuang juga bergantung pada kelas minyaknya, hal ini dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel 3.3 Nilai Pour Point Minimun Berdasarkan Kelas Minyak Kelas Minyak Pour Point Maksimum Kelas I -30 o CKelas II -45 o C 6.

7. Korosi belerang (Corrosive sulphur)

  Tegangan tembusUntuk minyak baru tegangan tembus minyak paling tidak 30 kV. Setelahperawatan tegangan tembus minyak sekurang-kurangnya 50 kV untuk jarak sela 2,5 mm 9.

III. 3. FAKTOR-FAKTOR PENYEBAB PEMBURUKAN MINYAK

  Hal ini dapat kita lihat pada minyak Pengukuran minyak transformator yang terkontaminasi dengan material pengotor biasanya mempunyai tegangan gagal (E ) berkisar antara 0 bd bd dikatakan baik. Korona Percikan bunga api dari korona akan meningkatkan kadar karbon pada minyak isolasi dan menimbulkan gelembung-gelembung gas yang bisamembuat minyak isolasi mengalami tembus listrik.

5. Faktor alamiah

  -Kuat medan lisrik dalam gelembung gas pada minyak isolasi dinyatakan dalam persamaan berikut : E = E .................................................................................(3.1b )Dimana, = permitivitas minyak isolasi 1ɛ E = medan listrik dalam minyak isolasi tanpa gelembung gasBila E b sama dengan medan batas untuk ionisasi gas, maka percikan gelembung gas akan terjadi. Biasanya minyak isolasi yang digunakan pada peralatan tegangan tinggi adalah minyak isolasi dengan viskositas yang rendah, agaraliran atau sirkulasi minyak dapat mengisi celah udara yang ada di dalam peralatan tersebut.

BAB IV PENGUJIAN PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP KEKUATAN DIELEKTRIK MINYAK JARAK IV.1. UMUM Untuk mengetahui pengaruh perubahan suhu terhadap kekuatan

  Minyak isolasi yang akan diuji adalah minyak dari biji jarak. Metode pengujian terhadap tegangan tembus minyak jarak yang dipengaruhi perubahan suhu tersebut disesuaikan dengan standar JIS.

IV. 2. PERALATAN PENGUJIAN

1. Trafo Uji 220 V / 100 kV, 5 kVA, 50 Hz

  Minyak jarak dituang ke dalam alat pemanas, lalu panaskan minyak jarak o sampai mencapai suhu 100 C. Minyak jarak pada bejana diaduk untuk menghilangkan gelembung udara yang timbul saat tembus listrik.

IV. 5. DATA HASIL PENGUJIAN

  Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 100 O C Pengujian Tegangan Tembus (kV) 1 17,2 2 16,8 3 17,1 4 17,5 5 17,1 Rata-rata 17,2 O C Tabel 4.2. Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 90 O C Pengujian Tegangan Tembus (kV) 1 17,0 2 17,8 3 17,5 4 18,0 5 18,1 Rata-rata 17,6 O C Tabel 4.3.

IV. 6. ANALISIS DATA

Dari hasil data pengujian, dapat dicari nilai kekuatan dielektrik dari minyak jarak, dengan rumus :E = ............................................................................(4.1) Dengan :E = Kuat medan listrik yang dapat ditahan oleh dielektrik (kV/cm)V = Tegangan maksimum yang dibaca alat ukur ( kV)S = Jarak sela antar elektroda = 2,5 mm ฀ = Faktor efisiensi = f (p,q) p = ; q = , dengan R,r = radius masing-masing elektroda= 5 mm Maka, didapat nilai p = 1,5 dan q = 1, kemudian berdasarkan Tabel 4.9, maka faktor efisiensi untuk f(1,5,1) = 0,850 Tabel 4.9. Nilai Faktor Efisiensi Medan ( ƞ) Untuk BerbagaiSusunan Elektroda Bola Kekuatan dielektriknya adalah E = = 8,28 kV/mm Kekuatan dielektriknya adalah E = = 11,11 kV/mm O C Kekuatan dielektriknya adalah E = = 10,44 kV/mm O C Kekuatan dielektriknya adalah E = = 9,88 kV/mm O C O C S 2r 2rP q = 1 Kekuatan dielektriknya adalah E = = 8,09 kV/mm O C Jadi, untuk suhu : 10 0,197 15 0,133 1 1,5 0,8502 0,732 3 0,5634 0,449 5 0,3726 0,318 7 0,2768 0,244 9 0,218 1 O C 40 C Kekuatan dielektriknya adalah E = = 12,42 kV/mm 30 C Kekuatan dielektriknya adalah E = = 12,94 kV/mmHasil data percobaan dan hasil perhitungan kekuatan dielektrik minyak jarak, dapat dibuat grafik antara tegangan tembus rata-rata ( V )dengan perubahan suhu (Gambar 4.2) dan kekuatan dielektrik ( E ) dengan perubahan suhu (Gambar 4.3). 30) 25(kV ta a 20

15 R

  Grafik Kekuatan Dielektrik dengan Suhu Minyak Grafik yang diperoleh melalui percobaan pengaruh perubahan suhu terhadap tegangan tembus minyak jarak, dapat diketahui bahwa terjadi perubahantegangan tembus apabila suhu semangkin naik, begitu juga dengan kekuatan dielektrik minyak jarak yang berbanding lurus dengan tegangan tembusnya. O Sebagai contoh pada suhu 30 C tegangan tembus dan kekuatan dielektriknya O adalah 27,5 kV dan 12,94 kV/cm, sedangkan pada suhu 100 C tegangan tembus dan kekuatan dilektriknya akan turun menjadi 17,2 kV dan 8,09 kV/cm.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. KESIMPULAN

  Suhu memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap tegangan tembus dari minyak jarak, semakin tinggi suhu maka tegangan tembusnya akan semakinkecil atau dengan kata lain kekuatan dielektrik minyak semangkin kecil. Minyak jarak belum memenuhi standar sebagai minyak isolasi untuk berbagai nilai suhu.

V. 1. SARAN 1. Pencarian bahan additif untuk menaikkan tegangan tembus minyak jarak

  2 . Karena dalam pengujian kali ini hanya menguji pengaruh perubahan suhunya, untuk penelitian selanjutnya bisa diuji mengenai pengaruh viskositas minyakdan pengaruh konduktivitas minyak terhadap kekuatan dielektriknya.

DAFTAR PUSTAKA

  Budiyantoro, Eko, Analisis Tegangan Tembus Minyak Kelapa Murni(Virgin Coconut Oil) Sebagai Isolasi Cair Dengan Variasi Elektroda Uji,Skripsi, Semarang : Universitas Diponegoro. Panggabean, Samuel, Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap KekuatanDielektrik Berbagai Minyak Isolasi Transformator (Gulf, Nynas, ShellDialla B, dan Total), skripsi, Medan : Universitas Sumatera Utara.

Dokumen baru
Aktifitas terbaru
Penulis
123dok avatar

Berpartisipasi : 2016-09-17

Dokumen yang terkait

Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Kekuatan Die..

Gratis

Feedback