Feedback

Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Minyak Jarak

Informasi dokumen
TUGAS AKHIR PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP KEKUATAN DIELEKTRIK MINYAK JARAK Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesakan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Oleh : ROCKY HEZKIA A.BANGUN 070402101 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Universitas Sumatera Utara Abstrak Dalam tugas akhir ini akan dibahas mengenai pengujian tegangan tembus terhadap minyak jarak (Jatropha curcas) dengan suhu yang berbeda-beda. Pengujian dilakukan dengan cara memanaskan minyak pada rentang suhu 30 oC sampai 100 oC dengan kenaikan 10 oC. Hasil pengujian tegangan tembus terhadap dielektrik cair minyak jarak (Jatropha curcas), dijadikan sebagai salah satu dasar untuk menentukan kelayakan minyak jarak (Jatropha curcas) sebagai isolasi cair alternatif. Dari hasil pengujian diperoleh bahwa, semangkin tinggi suhu minyak, maka nilai tegangan tembus dan kekuatan dielektriknya akan semangkin turun. Tegangan tembus dan kekuatan dielektrik paling rendah terjadi pada suhu 100 OC, yaitu sebesar 17,2 kV dan 8,09 kV/mm. Universitas Sumatera Utara KATA PENGANTAR Puji dan syukur tiada terkira penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat dan karunianya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul : PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP KEKUATAN DIELEKTRIK MINYAK JARAK Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orangtua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu Ir. Kosmos Bangun dan Endria Magdalena Tarigan, serta untuk kedua saudari penulis, yaitu kakak Kezia dan adik Refynery yang selalu memberikan semangat kepada penulis dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini. Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas akhir ini, penulis juga banyak mendapat dukungan, bimbingan, maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Syahrawardi, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan tugas akhir ini. 2. Bapak Maksum Pinem, ST,MT selaku Dosen Wali penulis. 3. Bapak Ir.Surya Tarmizi, M.si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT.USU serta Bapak Rahmat Fauzi, ST,MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU yang banyak memberi motivasi selama penulis menjalani kuliah. 4. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 5. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, terkhusus buat Abang Marthin Luther Tarigan, yang banyak membantu penulis semenjak penulis memulai kuliah pertama kali. 6. Abang dan kakak sepupu penulis, terkhusus Abang Randy Sindhunata, SE , Taufan Hadianta Tarigan, SH dan Riovano Tarigan, S.sit, untuk segala dukungannya, baik moril ataupun materi, selama penulis kuliah. Universitas Sumatera Utara 7. Para asisten Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi, khusunya Rumonda Sitepu dan Yoakim Simamora, yang dengan kerelaan hati meluangkan waktunya untuk membantu pengambilan data tugas akhir. 8. Teman-teman stambuk 2007 yang sangat sensasional dan luar biasa, terkhusus untuk Jon Iman saragih, Francisco, Ramcheys Siahaan, Harapan Singarimbun, Asyer Nababan, Jannes Pinem, Setia Sianipar, Ramli Situmeang, Advent Girsang, dan yang tidak bisa disebutkan satu per satu. Terimakasih untuk semua yang telah kalian berikan kepada penulis. 9. Adik-adik junior baik stambuk 2008,2009, dan 2010, terkhusus kepada saudari maria silalahi dan meta sinaga. Terimakasih untuk segala dukungan kalian kepada penulis. 10. Teman-teman diluar Teknik Elekro, yaitu Ines Tambak yang banyak membantu penulis dalam mencari minyak, Euangelyne Tobing, dan Angie, SH yang selalu memberikan semangat kepada penulis. 11. Serta untuk semua yang tidak bisa disebutkan oleh penulis, saya ucapkan terimaksih sebesar-besarnya. Penulis Sadar bahwa Tugas akhir ini masih kurang sempurna, oleh karena itu penulis mengharapakn kritik dan saran yang membangun demi memperbaiki tugas akhir ini. Akhir kata, semoga ugas akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca. Medan, Juni 2011 Penulis, Rocky Hezkia A.Bangun Universitas Sumatera Utara DAFTAR ISI ABSTRAK. i KATA PENGANTAR . ii DAFTAR ISI . v DAFTAR GAMBAR . vi DAFTAR TABEL . vii BAB I BAB II PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang . 1 I.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian . 2 I.3 Batasan Masalah . 2 I.4 Metode penelitian. 3 I.5 Sistematika Penulisan. 4 MINYAK ISOLASI II.1 Umum . 6 II.2 Jenis-jenis Minyak Isolasi . 8 II.2.1 Minyak Isolasi Yang Berasal Dari Olahan Minyak Bumi . 9 II.2.1.1 Minyak isolasi Mineral . 9 II.2.1.2 Minyak isolasi Mineral . 9 II.2.2 Minyak Nabati (Minyak Organik) Yang Memiliki Potensi Sebagai Minyak Isolasi. 12 II.2.2.1 Minyak Jarak . 12 II.2.2.2 Minyak Kelapa Murni . 13 II.2.2.3 Minyak Kelapa Sawit (CPO). 14 II.2.2.4 Minyak Kedelai . 15 Universitas Sumatera Utara BAB III II.3 Pengunaan Minyak Isolasi Mineral . 16 II.4 Mekanisme Kegagalan Isolasi Cair . 18 II.5 Kekuatan Dielektrik . 23 PEMBURUKAN MINYAK ISOLASI III.1 Umum . 25 III.2 Syarat-syarat Minyak Isolasi. 25 III.3 Faktor-faktor Penyebab Pemburukan Minyak Isolasi . 28 III.4 Pengaruh Kenaikan Suhu Terhadap Tegangan Tembus Minyak Isolasi . 30 III.5 Pengaruh Kenaikan Suhu Terhadap Viskositas Minyak Isolasi . 33 III.6 Pengaruh Kenaikan Suhu Terhadap Struktur Kimia Minyak Isolasi . BAB IV 33 PENGUJIAN PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP KEKUATAN DIELEKTRIK MINYAK JARAK BAB V IV.1 Umum . 35 IV.2 Peralatan Pengujian . 35 IV.3 Rangkaian Pengujian . 36 IV.4 Prosedur Pengujian. 36 IV.5 Data Hasil Perngujian . 38 IV.6 Analisis Data . 41 KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan . 46 V.2 Saran . 46 DAFTAR PUSTAKA . 47 Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 (a) Tumbuhan Jarak . 12 (b) Minyak Jarak . 12 Gambar 2.2 Minyak VCO . 13 Gambar 2.3 (a) Buah Kelapa Sawit . 14 (b) Minyak CPO . 14 (a) Biji Kedelai . 15 (b) Minyak Kedelai . 15 Gambar 2.5 Timbulnya Gelembung-Gelembung Baru . 20 Gambar 2.4 Gambar 2.6 Barisan Gelembung Yang Menjembatani Kedua Elektroda. 20 Gambar 2.7 Butiran Padat yang Bergerak dan Menghubungkan Kedua Elektroda. 21 Gambar 2.8 Bola Cair yang Memanjang/Melonjong Searah Medan Listrik . 22 Gambar 2.9 Bola Cair memenuhi duapertiga Dari Celah Elektroda. 22 Gambar 2.10 Medan Dielektrik Dalam Dielektrik. 23 Gambar 3.1 Pengaruh Medan Listrik Terhadap Gelembung Udara Pada Minyak Isolasi. 32 Gambar 3.2 Struktur Kimia Minyak Jarak . 34 Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian Tembus Minyak . 36 Gambar 4.2 Grafik Tegangan Rata-Rata Dengan Suhu Minyak . 44 Gambar 4.3 Grafik Kekuatan Dielektrik Dengan Suhu Minyak. 44 Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Nilai Viskositas Kinematik Berdasarkan Kelas Minyak . 26 Tabel 3.2 Nilai Flash Point Minimum Berdasarkan Kelas Minyak . 26 Tabel 3.3 Nilai Pour Point Minimum Berdasarkan Kelas Minyak . 27 Tabel 4.1 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 100 OC . 38 Tabel 4.2 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 90 OC . 38 Tabel 4.3 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 80 OC . 39 Tabel 4.4 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 70 OC . 39 Tabel 4.5 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 60 OC . 40 Tabel 4.6 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 50 OC . 40 Tabel 4.7 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 40 OC . 41 Tabel 4.8 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 30 OC . 41 Universitas Sumatera Utara Abstrak Dalam tugas akhir ini akan dibahas mengenai pengujian tegangan tembus terhadap minyak jarak (Jatropha curcas) dengan suhu yang berbeda-beda. Pengujian dilakukan dengan cara memanaskan minyak pada rentang suhu 30 oC sampai 100 oC dengan kenaikan 10 oC. Hasil pengujian tegangan tembus terhadap dielektrik cair minyak jarak (Jatropha curcas), dijadikan sebagai salah satu dasar untuk menentukan kelayakan minyak jarak (Jatropha curcas) sebagai isolasi cair alternatif. Dari hasil pengujian diperoleh bahwa, semangkin tinggi suhu minyak, maka nilai tegangan tembus dan kekuatan dielektriknya akan semangkin turun. Tegangan tembus dan kekuatan dielektrik paling rendah terjadi pada suhu 100 OC, yaitu sebesar 17,2 kV dan 8,09 kV/mm. Universitas Sumatera Utara BAB I PENDAHULUAN I.1. LATAR BELAKANG Peralatan tegangan tinggi biasanya digunakan isolasi cair sebagai bahan isolasi maupun sebagai bahan pendinginnya. Isolasi cair yang biasa digunakan adalah isolasi yang terbuat dari olahan minyak bumi, seperti Shell Diala, Gulf, Nynas dan lain-lain. Tetapi sebagai mana kita tahu, bahwa minyak bumi termasuk sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharuhi, maka penggunaan bahan isolasi cair yang berasal dari minyak bumi, dapat menghabiskan persediaan minyak bumi di dunia. Untuk mengatasi masalah ini maka digunakan minyak sintesis, tetapi minyak sintesis memiliki kelemahan, yaitu tidak dapat terurai sempurna, sehingga apabila terjadi kebocoran bisa menimbulkan pencemaran lingkungan.[1-2] Alternatif lain adalah pemanfaatan dari minyak nabati, hal ini dikarenakan minyak nabati termasuk sumber daya alam yang dapat diperbaharuhi dan bersifat terurai sempurna. Apalagi di Indonesia termasuk negara yang sangat potensial, karena Indonesia termasuk produsen penghasil minyak nabati di dunia. Salah satu minyak nabati yang bisa dimanfaatkan adalah minyak yang berasal dari buah dari pohon jarak. Minyak isolasi mengalami kenaikan temperatur diatas suhu kerjanya dan berlangsung dalam jangka waktu yang lama pada saat beban Universitas Sumatera Utara lebih, hal ini dapat menyebabkan perubahan struktur kimia dari minyak isolasi tersebut. Apabila hal ini berlangsung terus-menerus maka minyak isolasi akan mengalami pemburukan. Oleh karena itu dalam tugas akhir ini perlu dibahas tentang pengaruh perubahan suhu minyak isolasi terhadap tegangan tembus minyak isolasi. .[3] I.2. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN Tujuan dan manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Mengetahui pengaruh perubahan suhu terhadap tegangan tembus minyak jarak . 2. Menentukan kelayakan minyak jarak dilihat dari perubahan suhunya sebagai bahan isolasi cair alternatif. 3. Sebagai informasi awal dalam menetukan kelayakan minyak jarak sebagai isolasi alternatif I.3. BATASAN MASALAH Batasan masalah yang dibahas adalah : 1. Hanya membahas mengenai pengaruh perubahan suhu terhadap tegangan tembus minyak jarak. 2. Tidak membahas reaksi kimia yang terjadi selama pemanasan 3. Suhu pemanasan dibatasi sampai 100oC. Universitas Sumatera Utara I.4. Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penulisan penelitian ini adalah: 1. Studi Literatur Mempelajari buku referensi, buku manual, artikel dari internet, dan bahan kuliah yang mendukung dan berkaitan dengan topik tugas akhir ini. 2. Studi Bimbingan Melakukan 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. 3. Percobaan di Laboratorium Melakukan pengujan tegangan tembus terhadap sampel minyak isolasi dengan menggunakan peralatan yang ada pada Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU. Universitas Sumatera Utara I.5. SISTEMATIKA PENULISAN Penulisan Tugas akhir ini disajikan dengan sistematika penulisan sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan dari Tugas akhir ini. 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 III : PEMBURUKAN MINYAK ISOLASI Bab ini menjelaskan tentang pemburukan minyak isolasi, faktor-faktor yang menyebabkan pemburukan terjadi serta pengaruh pemanasan terhadap tegangan tembus, dan viskositas dari minyak isolasi. Universitas Sumatera Utara BAB IV : PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP KEKUATAN DIELEKTRIK MINYAK JARAK Bab ini berisi pengumpulan data untuk menentukan apakah minyak jarak layak dijadikan sebagai alternatif bahan isolasi cair serta untuk mendapatkan kurva karakteristik pengaruh suhu terhadap tegangan tembus minyak isolasi. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan dari analisa Tugas Akhir ini dan saran dari penulis. Universitas Sumatera Utara BAB II MINYAK ISOLASI II.1. UMUM Bahan isolasi cair merupakan bahan pengisi pada beberapa peralatan listrik. Bahan isolasi cair ini biasanya digunakan pada peralatan seperti transformator, pemutus beban, rheostat. Bahan isolasi cair memiliki dua fungsi yaitu sebagai pemisah antara bagian yang bertegangan atau pengisolasi dan juga sebagai pendingin. Oleh karena itu agar dapat digunakan, isolasi cair harus memiliki tegangan tembus yang tinggi sebagai salah satu syaratnya. [4] Adapun sifat-sifat listrik yamg menentukan kerja bahan isolasi cair adalah : 1. Withstand Breakdown Kemampuan untuk tidak mengalami ketembusan dalam kondisi tekanan listrik ( electric stress) yang tinggi. 2. Kapasitansi listrik per unit volume yang menentukan permitivitas relatifnya Hal ini dapat dilihat dari persamaan berikut : D = ɛ . E .( 2.1) dengan D = Kerapatan fluks listrik ( C/m2) Universitas Sumatera Utara ɛ =Konstanta dielektrik ( r . ɛ 0) E = Medan listrik ( N/C) Dimana diketahui bahwa D = = ɛ .E , sehingga persamaan diatas menjadi .(2.2) Dengan Q = Muatan listrik (C) Selanjutnya diketahui nilai Q = C.V, maka persamaan menjadi : = ɛ .E .(2.3) Dengan C = Kapasitansi (C/Volt) V = Tegangan (Volt) Maka diperoleh persamaan : C= .(2.4) Pada minyak petroleum biasanya memiliki permitivitas relatif 2 sampai 2,5 sedangkan untuk minyak silikon 2 sampai 73 dan asrekal 4,5 sampai 5,0.[5] 3. Faktor daya Faktor dissipasi daya dari minyak dibawah tekanan bolak-balik dan tinggi akan menentukan kerja dari bahan isolasi katoda harus membebaskan dua elektron. Satu diantaranya digunakan untuk menetralkan muatan ion. c) Emisi termionik Pada logam dengan suhu tinggi elektron – elektron konduksi yang ada di dekat permukaan mungkin memiliki energi yang cukup besar untuk mengatasi penghalang energi potensial yang ada dipermukaan dan karena itu dapat dikeluarkan dari logam tersebut. Penghalang (barrier) potensial itu dinamakan fungsi kerja permukaan ( ). Elektron – elektron tersebut menerima energinya dari getaran kisi – kisi (lattice) termal dalam zat padat pada suhu tinggi. Untuk memungkinkan emisi termionik diperlukan suhu logam antara 1.500 – 2.500 0 K. d) Emisi medan Elektron dapat pula dikeluarkan dari permukaan logam oleh medan elektrostatik yang sangat kuat. Untuk menghasilkan arus emisi beberapa mikro – ampere diperlukan medan sebesar 107 – 108 V/cm yang bekerja pada logam dengan fungsi kerja 4,5. Medan sebesar ini terjadi pada kawat - kawat halus. Samuel Panggabean : Pengaruh Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Berbagai Minyak Isolasi Transformator (Gulf, Nynas, Shell Diala B dan Total), 2008. USU Repository © 2009 Ujung – ujung tajam, dan sebagainya dengan tegangan terapan cukup rendah 2 – 5 kV. II.8. MEDAN DIELEKTRIK Suatu dielektrik tidak mempunyai elektron – elektron bebas, melainkan elektron yang terikat pada inti atom unsur yang membentuk dielektrik tersebut. Pada Gambar 2 di bawah ini ditunjukkan suatu bahan dielektrik yang ditempatkan di dua elektroda piring sejajar. Bila elektroda di beri tegangan searah V, maka timbul medan dilektrik (E) di dalam dielektrik. Medan elektrik ini memberikan gaya kepada elektron – elektron agar terlepas dari ikatannya dan menjadi elektron bebas. Dengan kata lain, medan elektrik merupakan suatu bahan yang menekan dielektrik agar berubah menjadi konduktor. Gambar 2. Medan Elektrik dalam Dielektrik Beban yang dipikul dielektrik ini disebut juga terpaan medan elektrik, setiap dielektrik mempunyai batas kekuatan untuk memikul terpaan elektrik. Jika terpaan elektrik yang dipikulnya melebihi batas tersebut dan terpaan berlangsung cukup lama. Maka isolator akan menghantarkan arus atau gagal melaksanakan fungsinya sebagai isolator. Dalam hal ini dielektrik disebut tembus listrik atau “breakdown”. Samuel Panggabean : Pengaruh Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Berbagai Minyak Isolasi Transformator (Gulf, Nynas, Shell Diala B dan Total), 2008. USU Repository © 2009 Terpaan elektrik yang tertinggi yang dapat dipikul suatu dielektrik tanpa menimbulkan dielektrik tersebut tembus listrik disebut kekuatan dielektrik. Jika suatu dielektrik memiliki kekuatan dielektrik Ek, maka terpaan elektrik yang dapat dipikulnya adalah < Ek . Pada penerapan tegangan kekuatan dielektrik didefinisikan sebagai gradien potensial dalam volt/cm yang merupakan perbandingan tegangan yang menyebabkan kerusakan atau kegagalan pada dielektrik V dengan tebal isolasi d yang memisahkan antara elektroda dapat di lihat pada persamaan berikut ini : E= V (kV / cm) .(2 – 8) d Dimana : E = Kuat medan listrik yang dapat ditahan oleh material isolasi V = Tegangan maksimum yang tercatat pada alat ukur d = Tebal isolasi Samuel Panggabean : Pengaruh Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Berbagai Minyak Isolasi Transformator (Gulf, Nynas, Shell Diala B dan Total), 2008. USU Repository © 2009 BAB III PEMBURUKAN MINYAK ISOLASI III.1. UMUM Untuk mengetahui pemburukan suatu bahan isolasi perlu diketahui sifatsifat listrik bahan isolasi tersebut. Minyak isolasi merupakan suatu bahan isolasi yang sukar diketahui sifat listriknya. Tetapi sifat pemburukan minyak isolasi kelihatan sekali pada minyak isolasi yang berasal dari bahan tambang (minyak isolasi mineral), terutama bila dipakai sendiri atau tanpa campuran bahan isolasi lain. Pada bagian ini akan dijelaskan tentang : Syarat – syarat yang harus dimiliki oleh minyak isolasi, faktor – faktor yang menimbulkan pemburukan pada minyak isolasi, pengaruh pemanasan terhadap tegangan tembus minyak isolasi, terhadap konduktifitas minyak isolasi dan terhadap viskositas minyak isolasi. III.1.1 Syarat – syarat yang harus dimiliki oleh suatu minyak isolasi Minyak transformator yang mempunyai 2 fungsi utama yaitu sebagai media isolasi dan media pendingin memerlukan syarat – syarat tertentu sebagai berikut : a. Kejernihan (Appearance) Minyak isolasi tidak mengandung suspensi atau endapan (Sedimen) b. Massa jenis (Density) Massa jenis dibatasi dan air dapat terpisah dari minyak isolasi dan tidak melayang. Hal ini sangat membantu dalam mempertahankan homogenitas minyak isolasi. Samuel Panggabean : Pengaruh Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Berbagai Minyak Isolasi Transformator (Gulf, Nynas, Shell Diala B dan Total), 2008. USU Repository © 2009 c. Viskositas Kinematik (Kinematic Viscosity) Viskositas memegang peranan dalam pendinginan, dipergunakan untuk menentukan kelas minyak dan kurang dipengaruhi oleh kontaminasi atau kerusakan minyak. d. Titik Nyala (Flash Point) Titik nyala yang rendah menunjukan adanya kontaminasi zat yang mudah terbakar. e. Titik Tuang (Pour Point) Minyak dengan titik tuang yang rendah akan berhenti mengalir pada suhu yang rendah. Titik tuang digunakan untuk mengidentifikasi dan menentukan jenis peralatan yang akan menggunakan minyak isolasi. f. Tegangan Tembus (BreakdownVoltage) Tagangan tembus yang terlalu rendah menunjukan adanya kontaminasi seperti air, kotoran atau pertikel konduktif dalam minyak. g. Kandungan Air (Water Content) Adanya air dalam minyak isolasi akan menurunkan tegangan tembus dan tahanan jenis minyak isolasi dan juga adanya air akan mempercepat kerusakan kertas pengisolasi (insulating paper). h. Angka Kenetralan (Neutralization Number) Angka kenetralan merupakan harga yang menunjukkan penyusun asam minyak isolasi dan dapat mendeteksi kontaminasi minyak, menunjukkan kecenderungan perubahan kimia atau cacat atau indikasi perubahan kimia dalam bahan tambahan (additive). Angka kenetralan Samuel Panggabean : Pengaruh Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Berbagai Minyak Isolasi Transformator (Gulf, Nynas, Shell Diala B dan Total), 2008. USU Repository © 2009 dapat dipakai sebagai petunjuk umum untuk menentukan apakah minyak sudah harus diganti atau diolah. i. Faktor Kebocoran Dielektrik (Dielectric Dissipation Factor) Harga yang tinggi dari faktor ini menunjukkan adanya kontaminasi atau hasil kerusakan (deterioration product) misalnya air, hasil oksidasi, logam alkali, koloid bermuatan dan sebagainya. j. Korosi Belerang (Korosive Sulphur) Pengujian ini menunjukkan kemungkinan korosi yang dihasilkan dari adanya belerang yang tidak stabil dalam minyak isolasi. k. Tahanan Jenis (Resistivity) Tahanan jenis yang rendah menunjukkan terjadinya kontaminasi yang bersifat konduktif (conductive contaminants). l. Tegangan Permukaan (Interfacial Tension) Adanya kontaminasi dengan zat yang terlarut dan gas bebas (soluble contamination) atau hasil – hasil kerusakan minyak, umumnya menurunkan nilai tegangan permukaan. Penurunan tegangan permukaan juga menurunkan indikator yang peka bagi awal kerusakan minyak. m. Kandungan Gas (Gas Content) Adanya gas terlarut dan gas bebas dalam minyak isolasi dapat digunakan untuk mengetahui kondisi transformator dalam operasi. Adanya gas seperti hidrogen (H2), metana (CH4), etana (C2 H6), etilen (C2H4) dan asetilin (C2H2) menunjukkan terjadinya dekomposisi minyak isolasi pada kondisi operasi, sedangkan adanya karbon dioksida Samuel Panggabean : Pengaruh Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Berbagai Minyak Isolasi Transformator (Gulf, Nynas, Shell Diala B dan Total), 2008. USU Repository © 2009 (CO2) dan karbon monoksida (CO) menunjukkan kerusakan pada bahan isolasi. Ada beberapa alasan mengapa isolasi cair digunakan antara lain : 1. Pertama adalah isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi. 2. Kedua isolasi cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi energi. 3. Ketiga isolasi cair cenderung akan memperbaiki sendiri (self healing) jika terjadi pelepasan muatan (discharge). Namun kekurangan dari isolasi cair adalah mudah terkontaminasi . Beberapa macam faktor yang mempengaruhi kegagalan minyak transformator seperti luas daerah elektroda, jarak celah (gap spacing), pendinginan, perawatan sebelum pemakaian (elektroda dan minyak), pengaruh kekuatan dielektrik dari minyak transformator yang diukur serta kondisi pengujian. Samuel Panggabean : Pengaruh Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Berbagai Minyak Isolasi Transformator (Gulf, Nynas, Shell Diala B dan Total), 2008. USU Repository © 2009 III.1.2. Spesifikasi Minyak Isolasi Baru Transformator Adapun minyak transformator berfungsi dengan baik, kualitas minyak harus sesuai dengan kebutuhan. Berikut ini tabel Sumatera Utara Tabel 4.1. Hasil Percobaan dari sampel gas SF6 Tegangan Tembus Gas SF6 (kV) N kali busur api Sampel gas SF6 1 2 3 4 5 0 24,6 25 25,2 25,4 25,5 1 24,2 24,9 25,1 25,1 25,5 2 24 24,8 25 25,2 25,5 3 24 24 25 24,8 25,4 4 23,6 24 24,8 24,6 25,1 5 23,3 23,8 24,9 24,6 25,2 6 23 23,7 24,7 24,4 25 7 22,7 23,5 24,3 24,5 24,8 8 22,3 23 24 23,8 24,6 9 21,9 22,8 23,7 23,6 24,1 Jhony : Pengaruh Busur Api Terhadap Kekuatan Dielektrik Gas SF6 , 2011 Universitas Sumatera Utara , &#+) # #!# Setelah itu, dihitung nilai kuat medan listrik maksimum yang timbul di antara elektroda bola/bola dengan menggunakan Persamaan 3.1. Kemudian didapat nilai kekuatan dielektrik gas SF6 dengan menggunakan Persamaan 3.5. Sebelum menghitung kuat medan listrik di antara elektroda bola/bola, maka terlebih dahulu dihitung nilai faktor effiensi dari elektroda bola/bola. Nilai faktor effiensi (,) adalah : Jarak sela bola/bola (d) = 0,2 cm r = jari/jari elektroda bola %() ' ) = - (. . /-01 q =1 Tabel 4.2 Interpolasi Mencari Nilai Effisiensi p q=1 1 1 1,04 x 1,5 0,924 Dengan metode interploasi seperti tabel di atas, akan didapat nilai x. Jhony : Pengaruh Busur Api Terhadap Kekuatan Dielektrik Gas SF6 , 2011 Universitas Sumatera Utara /-01 2 / /-3 2 / 0-01 0-3 42/ 0-561 2 / 42/ 20-078 x = 0,99392 Maka nilai faktor effisiensi untuk jarak sela bola/bola 0,2 cm adalah 0,99392 , ,# #*3%+ %"!#*# 1. Untuk nilai tegangan tembus dari gas SF6 yang masih belum terjadi busur api. Vt = 24,6 kV Emax = % & - 9-: -;; > ) ) 2. Untuk nilai tegangan tembus dari gas SF6 yang sudah terjadi 1 kali busur api. Vt = 24,2 kV Emax = % & - 9- -;; > ) ) 3. Untuk nilai tegangan tembus dari gas SF6 yang sudah terjadi 2 kali busur api. Jhony : Pengaruh Busur Api Terhadap Kekuatan Dielektrik Gas SF6 , 2011 Universitas Sumatera Utara Vt = 24 kV Emax = % & - 9 -;; > ) ) 4. Untuk nilai tegangan tembus dari gas SF6 yang sudah terjadi 3 kali busur api. Vt = 24 kV Emax = % & - 9 -;; > ) ) 5. Untuk nilai tegangan tembus dari gas SF6 yang sudah terjadi 4 kali busur api. Vt = 23,6 kV Emax = % & - ) ) 6. Untuk nilai tegangan tembus dari gas SF6 yang sudah terjadi 5 kali busur api. Vt = 23,3 kV Emax = % & - ) 7. Untuk nilai tegangan tembus dari gas SF6 yang sudah terjadi 6 kali busur api. Vt = 23 kV Emax = % & - < -;; > ) ) 8. Untuk nilai tegangan tembus dari gas SF6 yang sudah terjadi 7 kali busur api. Vt = 22,7 kV Emax = % & - -@ -;; > ) ) 9. Untuk nilai tegangan tembus dari gas SF6 yang sudah terjadi 8 kali busur api. Vt = 22,3 kV Emax = % & - -< -;; > ) ) 10. Untuk nilai tegangan tembus dari gas SF6 yang sudah terjadi 9 kali busur api. Vt = 21,9 kV Emax = % & - -; -;; ) Jhony : Pengaruh Busur Api Terhadap Kekuatan Dielektrik Gas SF6 , 2011 Universitas Sumatera Utara KD gas SF6 = Emax = //0-/7 ( > ) Dengan cara yang sama, dihitung nilai kekuatan dielektrik dari sampel kedua sampai sampel kelima gas SF6. Sehingga nilai kekuatan dielektrik yang telah dihitung dapat dibuat dalam tabel berikut ini. Tabel 4.3 Nilai Kekuatan Dielektrik Gas SF6 Untuk Berbagai N Kali Busur Api Kekuatan Dielektrik Gas SF6 ( > ) Sampel gas SF6 N kali busur api 1 2 3 4 5 0 /6=-73 /63-78 /68-77 /67-77 /6?-6? 1 /6/-71 /63-68 /68-68 /68-68 /6?-6? 2 /60-7= /61-78 /63-78 /68-77 /6?-6? 3 /60-7= /60-7= /63-78 /61-78 /67-77 4 //?-76 /60-7= /61-78 /6=-73 /68-68 5 //7-6/ //5-76 /63-68 /6=-73 /68-77 6 //3-70 //5-66 /61-63 /66-71 /63-78 7 //1-60 //?-66 /66-61 /6=-63 /61-78 8 //6-60 //3-70 /60-7= //5-76 /6=-73 9 //0-/7 //1-70 //5-66 //?-76 /6/-61 Selanjutnya dari Tabel 4.3 di atas, dihitung nilai kekuatan dielektrik rata/rata untuk berbagai N kali busur api, seperti yang ditunjukkan tabel di bawah ini. Jhony : Pengaruh Busur Api Terhadap Kekuatan Dielektrik Gas SF6 , 2011 Universitas Sumatera Utara Tabel 4.4. Kekuatan Dielektrik Rata/Rata Untuk Berbagai N Kali Busur Api N Kali Busur Api Kekuatan Dielektrik Gas SF6 Rata/Rata ( 0 126,466 1 125,56 2 125,26 3 123,95 4 122,844 5 122,542 6 121,534 7 120,534 8 118,42 9 116,81 > ) Jika pemutus tenaga gas SF6 digunakan di dalam sistem yang bertegangan 150 kV, dan apabila kontak/kontak pemutus tenaga membuka sampai 1 cm, maka batas kekuatan dielektrik terendah yang diijinkan adalah 87 kV/cm. Maka dari Tabel 4.4 di atas, dapat dibuat grafik untuk nilai rata/rata dari kekuatan dielektrik gas SF6 dan grafik batas kekuatan dielektrik terendah yang diijinkan, seperti yang ditunjukkan Gambar 4.8. Jhony : Pengaruh Busur Api Terhadap Kekuatan Dielektrik Gas SF6 , 2011 Universitas Sumatera Utara Penurunan Kekuatan Dielektrik Gas SF6 %$-#!#& )%+%$!")$ 7$ 86*9 Batas Kekuatan Dielektrik Gas SF6 Terendah Yang Diijinkan 140 120 100 80 y = -0.060x2 - 0.349x + 126.6 60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 #+) - -" 3) Gambar 4.8 Grafik Nilai Kekuatan Dielektrik Rata/Rata Gas SF6 Setelah Terjadi N Kali Busur Api. Sehingga titik perpotongan antara grafik penurunan kekuatan dielektrik gas SF6 dengan grafik batas kekuatan dielektrik terendah gas SF6 yang diijinkan dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : 87 = /0,06x2 – 0,349x + 126,6 4.1 0,06x2 + 0,349x – 39,6 = 0 4.2 Disederhanakan menjadi : Dengan menggunakan rumus abc, maka harga x dapat dicari. X1,2 ABCD B B A9 E 4.3 F Jhony : Pengaruh Busur Api Terhadap Kekuatan Dielektrik Gas SF6 , 2011 Universitas Sumatera Utara Dalam hal ini : a = 0,06 ; b = 0,349 ; c = /39,6 Sehingga, X1,2 ABCD B B A9 E F = A -
Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Minyak Jarak Askarel Silikon cair silicon liquids Flourinasi cair Flourinated Liquids Transformator daya BATASAN MASALAH Metode Penelitian SISTEMATIKA PENULISAN DATA HASIL PENGUJIAN • ANALISIS DATA Kapasitor daya Kabel daya Pemutus tenaga Circuit Breaker MEKANISME KEGAGALAN ISOLASI CAIR KEKUATAN DIELEKTRIK Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Minyak Jarak LATAR BELAKANG TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN Minyak Jarak Minyak Kelapa Murni Minyak Kelapa Sawit CPO Minyak Kedelai UMUM Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Minyak Jarak UMUM PERALATAN PENGUJIAN 1. Trafo Uji 220 V 100 kV, 5 kVA, 50 Hz RANGKAIAN PENGUJIAN PROSEDUR PENGUJIAN Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Minyak Jarak
Aktifitas terbaru
Penulis
Dokumen yang terkait
Upload teratas

Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Minyak Jarak

Gratis