Top Banner

Click here to load reader

of 32

Pengaruh Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Pada Minyak Tra

Nov 07, 2015

Download

Documents

Jaya Manik

presentaition
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript

PENGARUH SUHU TERHADAP KEKUATAN DIELEKTRIK PADA MINYAK TRANSFORMATOR JENIS APAR POWER

Rahmat Wijaya P Manik03101404005Analisa Ketidakmurnian Minyak isolasi Transformator Dari Sifat Dielektrik Pada Kondisi Berbagai Variasi Suhu pendahuluanLatar BelakangMinyak sebagai bahan isolasi dalam sistem ketenagalistrikan sudah sangat banyak digunakan pada zaman modern ini, seperti pada transformator, kabel daya, dan Pemutus daya (circuit breaker). Isolasi minyak ini berfungsi sebagai pendingin dan pemadam busur api pada peralatan tegangan tinggi tersebut. . Oleh karena itu bahan isolasi cair ini harus mempunyai tegangan tembus dan daya hantar panas yang tinggi serta sifat listrik dan sifatkimia yang dapat menunjang ketahanan isolasi tersebut. Ketahanan isolasi minyak dapat dipengaruhi oleh kondisi iklim, yaitu berupa suhu dan kelembaban udara disekitarnya Ada beberapa alasan mengapa isolasi cair digunakan, antara lain yang pertama adalah isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi menurut hukum Paschen. Kedua, isolasi cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi energi. Ketiga,isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi pelepasan muatan (discharge). Namun kekurangan utama isolasi cair adalah mudah terkontaminasi[4].oleh karena Itu Perlu Dilakukan Pengujian terhadap Sifat dielektrik Minyak Isolasi dan melihat perubahan Minyak Tersebut pada Saat Minyak Isolasi Sebelum Mengalami Pemanasan (pengambilan Langsung dari tempat Penyimpanan) dan Setelah Minyak Isolasi tersebut Mengalami Pemanasan (Konstan). Perumusan MasalahKetahanan isolasi minyak dapat dipengaruhi oleh kondisi iklim, yaitu berupa suhu dan kelembaban udara disekitarnya. Bila dalam minyak Isolasi tersebut terdapat kelembaban, maka akan terbentuk jalur-jalur yang dapat mengakibatkan terjadinya hubung singkat. Kelembaban tidak hanya menurunkan ketahanan isolasi minyak, tetapi kelembaban juga diserap oleh bahan isolasi lain seperti isolasi belitan, sehingga dapat merusak gulungan kawat tembaga transformator.Batasan MasalahBatasan dari permasalahan yang akan dibahas dalam penulisan tugas akhir ini adalah :Tidak Membahas Minyak reaksi Kimia yang terjadi.Sifat Dielektrik Yang dibahas Hanya Tegangan Tembus,Viskositas dan Kadar Air saja.Tidak Memperhitungkan Waktu Penyimpanan Minyak Transformator yang akan diuji .Waktu Pemanasan Terhadap Sampel Minyak Hanya Sebatas Dua Jam (pemanasan Konstan).

TujuanTujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah :untuk melihat perubahan Sifat Dielektrik Minyak apar power TO 20 setelah mengalami Kenaikan Suhu.Memperoleh dan menganalisa data hasil pengujian Sifat Dielektrik Setelah Mengalami Kenaikan Suhu apakah sudah sesuai standar klasifikasi Minyak Isolasi Transformator yang sudah adaSistematika penulisanBAB I: PENDAHULUANBAB II: TINJAUAN PUSTAKABAB III: METODOLOGI PENELITIANBAB IV: HASIL DAN ANALISABAB V: KESIMPULAN DAN SARAN

Sifat-Sifat Dielektrik Cair

Sifat FisikaSifat-sifat fisika menjelaskan sifat isolasi cair secara umum yang nantinya digunakan dalam proses perencanaan peralatan. Sifat-sifat fisika yang terpentingAdalah[8] :Kejernihan (Appearance)Massa jenis ( Density)Viskositas kinematik (Kinematic viscosity)Titik nyala (Flash point)Titik tuang ( Pour point)Angka KenetralanSifat KelistrikanAdapun sifat-sifat kelistrikan dari isolasi cair antara lain:1. Tegangan tembus ( Breakdown Voltage)2. Resistivitas (Resistivity)3. Faktor Kebocoran Dielektrik (Dielektric Dissipation Factor)4. Permitivitas (Permitivity)

BAHAN ISOLASIBahan Isolasi adalah suatu yang sangat penting,terutama dalam peralatan tegangan tinggi. Bahan bahan Isolasi yang digunakan sebagai pengaman ini terdiri dari padat, cair dan gas. Bahan isolasi ini digunakan karena mereka memiliki sifat dielektrik,yaitu memiliki daya hantar arus yang sangat kecil atau hampir tidak ada. Pada bahan yang bersifat dielektrik ini tidak terdapat elektron-elektron konduksi yang bebas bergerak di seluruh bahan oleh pengaruh medan listrik. Medan listrik tidak akan menghasilkan pergerakan muatan dalam bahan dielektrik. Sifat inilah yang menyebabkan bahan dielektrik itu merupakan isolator yang baik.Pada bagian ini akan dijelaskan tentang kekuatan dielektrik,jenis-jenis minyak isolasi, proses ionisasi (dicontoh kan pada bahan isolasi jenis gas), bahan isolasi cair, Mekanisme kegagalan bahan isolasi cair, persyaratan umum minyak isolasi, dan medan dielektrik.

Kekuatan dielektrikSuatu bahan isolasi ideal tak empunyai electron-elektron bebas, tetapi mempunyai elektron-elektron yang terikat pada inti atom unsur pembentuk bahan isolasi tersebut,Sebaliknya suatu bahan konduktor memiliki electron-elektron bebas, dalam praktiknya, pada bahan isolasi ditemukan elektron bebas tetapi jumlahnya sangat kecil. Misalnya, bahan isolasi udara mengandung elektron bebas hasil radiasi ultraviolet sinar matahari.Setiap bahan isolasi mempunyai batas kemampuan untuk memikul kuat medan elektrik.jika kuat medan elektrik yang dipikul bahan isolasi melebihi batas tersebut dan kuat dan kuat medan elektrik tersebut berlangsung cukup lama,bahan isolasi akan menghantar arus tinggi dari anoda ke katoda atau dengan kata lain bahan isolasi gagal melaksanakan fungsinya sebagai isolator. Dalam hal ini bahan isolasi disebut tembus listrik (electrical breakdown). Kuat medan elektrik tertinggi yang dapat dipikul suatu bahan isolasi tanpa mengakibatkan bahan isolasi tersebut tembus listrik,disebut Kekuatan DielektrikionisasiIonisasi dimulai dengan adanya elektron bebas di atmosfer.Elektron pemicu di dalam medan menjauh dari plat negatif yang bermuatan negatif, dan mungkin berbenturan terhadap atau molekul gas.jika elektron pemicu telah mendapatkan kecepatan yang cukup,ketika terjadi benturan Inelastis ,elektron pemicu memberikan energi kinetik molekul gas. Jika energi ini melebihi energi inonisasi dari atom gas, elektron akan meninggalkan orbitnya dan atom akan kehilangan muatan negatif dan menjadi ion positif.

Besarnya energi tersebut:U= e.V = me.ve2 (2-1)Dimana:e = muatan elektronV= beda potensial antar kedua elektrodame= massa elektronve=Kecepatan elektron

bahan isolasi cairZat cair hampir sama seperti gas, mempunyai kemampuan mengisi ruangan. dan memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi dibandingkan dengan udara pada tekanan atmosfer. Walaupun begitu, proses pemulihan pada isolasi cair kurang efektif jika dibandingkan dengan isolasi udara. Isolasi cair umumnya digunakan bersama sama dengan isolasi padat, seperti kertas pada kabel atau transformator. Isolasi cair meresap ke dalam isolasi kertas atau linen dan membuang gas atau udara.

Mekanisme kegagalan dari bahan isolasi cairZat cair memiliki Kerapatan Molekul dibandingkan gas, jadi minyak memilki kekuatan tegangan tembus lebih tinggi dibandingkan gas. Kekuatan dielektrik ini sebenarnya dipengaruhi oleh kelembaban dan kotoran dalam minyakKadar air (50 ppm 50 kV/mm > 23 kV/mm)jembatan seratGelembung gas

Jenis Jenis Minyak isolasiMinyak isolasi mineralMinyak isolasi sintetis

Persyaratan Umum Minyak Isolasi Menurut JIS 2320, tegangan tembus minyak isolasi adalah 30 kV dengan sela bola 0.25 cm sehingga kekuatan dielektrik minyak isolasi tersebut adalah 30/0.25 kV/cm yaitu 120 kV/cm.Adapun syarat syarat yang harus dipenuhi minyak isolasi tersebut adalah:Kekuatan dielektrik pada suhu 20CPermitifitas relative 2,2 2,3Tg (50 Hz) = 0.001 dan pada 1 kHz = 0,0005Resistifitas (em) = 1012 - 1043Kandungan air maksimum yang diizinkan = 50 ppmSpesifikasi grafitasi pada suhu 20C = 0,89Indeks refraktif = 1,4820.

METODOLOGI PENELITIANStudi PustakaPengumpulan DataPengolahan Data

Bahan dan peralatan pangujianBahan yang digunakan dalam pengujian ini adalah minyak trafo jenis apar power, bahan diuji dengan menggunakan alat uji yaitu Megger OTS80AF 80kV Laboratory Oil Tester1.Alat pemanas (konvensional)2.termometer digital3.stopwatchAlat Penguji tegangan tembus diatas yaitu Megger OTS80AF 80kV Laboratory Oil Tester sudah termasuk didalamnya alat-alat bantu sepertipengaduk magnetikbejana uji 400mlpengambil pengaduk magnetik

Prosedur pengujianPada pengujian perubahan kekuatan dielektrik terhadap temperatur, sampel akan dipanaskan dari 500C sampai dengan 1000C dengan interval kenaikan setiap 100C,tiap sampel diapanaskan selama 3 jam. Setelah dipanaskan Sampel minyak tadi diuji tegangan tembusnya dengan menaikan tegangan uji secara perlahan sampai terjadi percikan api di sela elektroda. Pengujian ini dilakukan 6 kali untuk tiap satu sampel suhu minyak.pengukuran kerapatan jenis dan viskositas pada minyak dilakakukan sebelum dan sesudah pengujian tegangan tembus.

Metoda hasil perhitungan dan analisa hasil ujiUntuk menganalisa hasil uji dilakukan dengan menghitung rata-rata hasil enam kali uji tegangan tembus pada minyak apar power yang telah dipanaskan pada tiap-tiap kenaikan suhu.

Diagram Alir

SUBJEK PENELITIANData Minyak Transformator yang diujiMerk: APAR Power TO 20Jenis Minyak : Minyak Mineral (unhibited Oil) Kondisi: Belum Diolah ( Dari Penyimpanan )

Peralatan Yang DigunakanBAUR DPA Oil Breakdown TesterInput (primer)= 90 - 264 V (50/60 Hz) atau DC 12 VOutput (Sekunder)= 0- 75 kVAlat uji kadar air,Aquamax KF coulometricMetode Titrasi : Coulometric Karl Fischer TitrationInput= 90-140 VAC,47-63Hz atau 12VDCVolume Ukur = 1g 10 mg airSetavis Double 6 Kinematic ViscometerInput 110/120V, 50/60Hz atau 220/240V, 50/60Hz6 timer, dan 6 pipa uji dengan 2 medium terpisah..Oven Pemanas (Pengatur Panas Terintegrasi) Oil Cup 500mlThermometer CairanStopwatch

Langkah-langkah PengujianPersiapan Sampel UJIPengujian Tegangan TembusPengujian Kadar AirPengujian ViskositasPersiapan Sampel UJI

Pengujian Tegangan Tembus

Pengujian Kadar Air

Pengujian Viskositas

Hasil Dan PembahasanHasil Dan PembahasanHasil Dan PembahasanKesimpulanTegangan Tembus Minyak Isolasi Transformator menjadi naik dibandingkan dengan sebelum mengalami kenaikan temperatur. Dan memenuhi Syarat Untuk Minyak Class I Menurut IEC 296 dengan Metode Uji IEC 156, Yaitu > 50 kV/ 0,25 mm setelah mengalami kenaikan temperatur.Nilai kadar air memiliki nilai yang sangat bagus setelah mengalami kenaikan temperatur yaitu dibawah 30 ppm dibandingkan sebelum Mengalami kenaikan temperature yaitu 30,18 ppm.Nilai Viskositas kinematik pada 400C pada minyak isolasi transformer jenis Apar power memiliki nilai yang bagus yaitu dibawah nilai 15 mm2/g dimana nilai maksimum yang diijinkan 16,5 mm2/g.

Terima kasih