analisis perilaku kontaminan air dalam minyak ...repository.ub.ac.id/2146/1/hesti vini...

ANALISIS PERILAKU KONTAMINAN AIR DALAM MINYAK

TRANSFORMATOR SHELL DIALA B PADA MEDAN LISTRIK

HOMOGEN DAN NON HOMOGEN

SKRIPSI

TEKNIK ELEKTRO KONSENTRASI TEKNIK ENERGI ELEKTRIK

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Disusun Oleh:

HESTI VINI WIDIASTUTI

NIM. 135060301111057

KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

MALANG

2017

Gantung Anganmu setinggi angkasa

Jangan pernah ragu tuk menggapainya

Karna walau terjatuh,

Kan tetap berada di deretan bintang-bintang harapan

Teriring Ucapan Terima Kasih kepada:

Malaikat tanpa sayapku Ayahanda dan Ibunda tercinta

Kakak dan Adik tercinta

RINGKASAN

Hesti Vini Widiastuti, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Brawijaya, Juni

2017, Analisis Perilaku Kontaminan Air Dalam Minyak Transformator Shel Diala B Pada

Medan Listrik Homogen dan Non-Homogen,Dosen Pembimbing: Drs. Ir. Moch. Dhofir, M.T dan

Ir. Hery Purnomo, M.T

Faktor utama ketidakmurnian pada minyak transformator yaitu disebabkan oleh adanya

kandungan air pada minyak transformator. Kandungan air dalam minyak transformator bisa hadir

akibat proses oksidasi isolasi kertas-minyak dan penetrasi udara atmosfir ke dalam tangki.

Kandungan air pada minyak transformator dapat menurunkan kekuatan dielektrik secara

signifikan.

Pada penelitian ini dilakukan pengujian tegangan tembus dan arus bocor minyak

transformator menggunakan pembangkit tegangan tinggi AC. Cawan standar VDE 370 jarak sela

2,5 mm digunakan untuk pengujian tegangan tembus, sedangkan elektroda piring-piring dan

jarum-piring digunakan untuk pengujian arus bocor minyak transformator. Pembangkit tegangan

tinggi DC digunakan untuk pengujian arus konduksi minyak transformator dengan elektroda

cincin pengaman jarak sela 5 mm untuk mendapatkan nilai resistivitas dan permitivitas minyak

transformator. Distribusi medan listrik homogen dan tak homogen disimulasikan menggunakan

Femm 4.2. Pada penelitian ini terdapat 3 kondisi yaitu minyak transformator murni,

terkontaminasi air dan minyak terkontaminasi air setelah pemanasan.

Pada penelitian ini didapatkan bahwa efesiensi pada elektroda piring-piring (medan

homogen) dan jarum-piring (medan tak homogen) berturut-turut yaitu 100% dan 20%. Tingkat

kontaminan air (0,13%) pada minyak transformator tegangan tembus menurun secara signifikan

berturut-turut yaitu 23,98 kV dan 2,79 kV. Arus bocor minyak transformator dalam keadaan

murni pada susunan elektroda piring-piring (medan homogen) dan elektroda jarum-piring

(medan tak homogen) berturut-turut yaitu 35,4 μA dan 26,73 μA pada tegangan 30 kV jarak sela

20 mm. Pada tingkat kontaminan air (0,1%) dalam minyak transformator arus bocor naik secara

signifikan pada susunan elektroda piring-piring dan elektroda jarum-piring berturut-turut yaitu

50,33 μA dan 39,87 μA dengan tegangan dan jarak sela yang sama.

Kata Kunci : Minyak Transformator, Kegagalan Isolasi Cair, Arus bocor, Tegangan

Tembus, FEMM

SUMMARY

Hesti Vini Widiastuti, Department of Electrical Engginering, Faculty of Engineering,

University of Brawijaya, June 2017, Behavior Analysis of Water Contaminants in Transformer

Oil Shell Diala B on Flied of Homogeneous and Non Homogeneous, Academic Supervisor: Drs.

Ir. Moch. Dhofir, M.T and Ir. Hery Purnomo, M.T

The main factor of impurities in the oil of a transformer that is caused by the presence

of moisture content in transformer oil. Moisture content in transformer oil can be present due to

the oxidation process of the paper-oil insulation and air penetration into the atmosphere in the

tank. Moisture content in transformer oil dielectric strength may decrease significantly.

This research was conducted at the test voltage of translucent oil and the current

transformer oil leaked using high voltage ac generator. The cup standard VDE 370 2,5 mm used

for voltage testing is translucent, while the electrode plates and electrode needle-plates for

testing current transformer oil leaked. High voltage DC generator used for testing current

conduction oil transformer with a safety ring electrode distance broke in 5 mm to get the value

of resistivity and permittivity of the transformer oil. Electric field distribution is not

homogeneous and homogeneous simulated using Femm 4.2. In this study there are three

conditions, namely the pure transformer oil, contaminated water and oil contaminated water

after warming up

On this research obtained that the peasants on the electrode plates (homogeneous field)

and the needle plate (not-homogeneous field) consecutive 100% and 36.04%. The level of water

contaminants (0.13%) on transformer oil breakdown voltage lowering significantly consecutive

23.98 kV and kV 2.79. Current transformer oil leaked in a homogeneous field and not-

homogeneous consecutive 35.4 μA and 26.73 μA at 30 kV voltage interrupted distance 20 mm.

The level of water contaminants (0.1%) on transformer oil leak flow significantly raise

consecutive 50.33 μA and 39.87 μA with voltage and the distance the same sidelines

Keyword : Transformer Oil, The Failure of Insulating Liquid, Leakage Current,

Breakdown Voltage, FEMM

PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Allah Subhanahu Wa Taala, Rabb alam semesta.

Dialah Allah, Tuhan Yang Maha Satu, Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang. Dialah

Sebaik baik Penolong dan Sebaik baik Pelindung. Shalawat dan salam kepada Nabi Muhammad

Rasulullah Shallallahu Alaihi Wa Salam, Sang pembawa kabar gembira dan sebaik baik suri

tauladan bagi yang mengharap Rahmat dan Hidayah-Nya.

Sungguh hanya melalui Pertolongan dan Perlindungan Allah SWT semata sehingga dapat

terselesaikan skripsi ini. Dengan seizin Allah SWT, di kesempatan yang baik ini dihaturkan rasa

terima kasih dan penghargaan yang sebesar besarnya atas bantuan sehingga terselesainya skripsi

ini kepada:

1. Bapak M. Aziz Muslim, ST., MT., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Universitas Brawijaya.

2. Bapak Hadi Suyono, ST.,MT., Ph.D. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro


3. Ibu Rini Nur Hasanah, Dr., ST., Msc. selaku KKDK Teknik Energi Elektrik yang

telah banyak memberikan pengarahan, bimbingan, nasehat, saran dan motivasinya.

4. Bapak Moch. Dhofir, Drs., Ir., MT. selaku dosen pembimbing dan Ka. Lab Teknik

Tegangan Tinggi yang telah banyak memberikan bimbingan, nasehat, saran, masukan

dan motivasinya.

5. Bapak Ir. Herry Purnomo, MT. selaku dosen pembimbing yang telah banyak

memberikan bimbingan, nasehat, saran, masukan dan motivasinya.

6. Kepala Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Teknik Elektro Universitas Brawijaya

atas segala alat serta sarana dan prasarana yang dimanfaatkan dalam melakukan

penelitian ini.

7. Keluarga tercinta, kedua orang tua Talim dan Muslihatun yang selalu memberikan

kasih sayang, motivasi dan do’anya yang tiada akhir.

8. Kakak dan adik tercinta, Priska Restu Utami dan Izar Hairul Anam yang telah

memberikan semangat dan motivasi untuk menyelesaikan skripsi ini.

9. Keluarga besar angkatan 2013 “SPECTRUM” atas do'a, semangat, serta dukungan

yang diberikan dalam penelitian ini.

i

10. Rekan-rekan dari Paket A 2013 yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu,

terimakasih atas kerja sama, senang, duka selama perkuliahan berlangsung.

11. Keluarga besar laboratorium Sistem Daya Elektrik, Wildan, Lestari, Ayub, Bakti,

Syamsyu, Orlando, Sipa, Revo, Hamid, Riko dan amrul, kalian tidak bisa dilupakan

yang selalu membuat saya bahagia.

12. Keluarga besar Tim Robotika yang selalu memberikan semangat dan terimakasih

pengalaman yang luar biasa selama 3 tahun ini.

13. Untuk Wildan Alfi Syahri terimakasih yang selalu menemani disaat susah senang dan

memotivasi untuk segera menyelesaikan skripsi ini.

14. Untuk rekan kos Cendana Ain, Ulya, Kiki Ori, Kiki kw, Ella, Erlinda, Alvi, Devin,

Jen, Febri, Dwi yang selalu menemani baik susah maupun senang dan selalu

menghibur dikala kegabutan.

15. Semua pihak yang telah memberikan bantuan serta dukungan baik secara langsung

maupun tidak langsung atas penyusunan skripsi ini.

Sekiranya Allah SWT mencatat amal baik kepada semua pihak yang turut membantu

menyelesaikan skripsi ini. Akhirnya, dapat di sadari bersama bahwa skripsi ini masih jauh dari

sempurna namun semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua. Allahumma

Amîn.

Malang, Juni 2017

Penulis

DAFTAR ISI

PENGANTAR ........................................................................................................................... 8

DAFTAR ISI............................................................................................................................ 10

DAFTAR TABEL ................................................................................................................... 12

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................... 13

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................................... 15

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah .................................................................................................. 2

1.4 Tujuan .................................................................................................................. 3

1.5 Manfaat .............................................................. Error! Bookmark not defined.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................................. 5

2.1 Tinjauan Pustaka ................................................................................................. 5

2.2 Minyak Isolasi Transformator ............................................................................. 5

2.3 Sifat-sifat Isolasi Cair .......................................................................................... 6

2.4 Minyak Transformator Shell Diala B .................................................................. 9

2.5 Pengotoran Pada Minyak Transformator ............................................................ 9

2.6 Mekanisme Kegagalan Pada Isolasi Minyak Transformator ............................ 11

2.6.1 Kegagalan Bola Cair dalam Zat Cair ...................................................................... 11

2.6.2 Kandungan Air Dalam Minyak Transformator ..................................................... 12

2.7 Fenomena Jembatan Pada Minyak Transformator ............................................ 13

2.8 Pembangkitan dan Pengukuran Tegangan Tinggi Bolak Balik ........................ 14

2.9 Pembangkitan dan Pengukuran Tegangan Tinggi Searah ................................. 15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................................. 17

3.1 Studi Literatur ................................................................................................... 17

3.2 Persiapan Alat ................................................................................................... 17

3.3 Fungsi Peralatan ................................................................................................ 17

3.4 Persiapan Pengujian .......................................................................................... 18

3.4.1 Persiapan Elektroda ................................................................................................... 18

3.4.2 Persiapan Kotak Uji .................................................................................................. 19

3.4.3 Persiapan Kontaminan .............................................................................................. 19

3.5 Kondisi Pengujian ............................................................................................. 20

3.5.1 Kondisi Pengujian Sampel Minyak Shell Diala B ................................................ 20

3.5.2 Kondisi Pengujian Minyak Shell Diala B Kondisi Murni .................................... 21

3.5.3 Kondisi Pengujian Minyak Shell Diala B Terkontaminasi Air ........................... 21

3.5.4 Kondisi pengujian minyak Shell Diala B terkontaminasi air setela

dipanaskan ......................................................................................................... 22 3.6 Rangkaian Pengujian Tegangan Tembus, Arus Bocor dan Resistivitas

Pada Minyak Shell Diala B ............................................................................... 22

3.7 Pengujian Tegangan Tembus Minyak Shell Diala B ........................................ 23

3.8 Pengujian Arus Bocor Minyak Shell Diala B ................................................... 25

3.9 Pengujian Resistivitas dan Permitivitas Minyak Shell Diala B ........................ 27

3.10 Simulasi Distribusi Medan Listrik Pada Susunan Elektroda Homogen dan

Non-Homogen Pada Pengujian Minyak Shell Diala B ..................................... 29

3.11 Pengamatan Pergerakan Partikel Tetesan Air dalam Minyak ........................... 31

3.12 Analisis Data ..................................................................................................... 33

3.13 Kesimpulan dan Saran ....................................................................................... 34

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN .......................................................................... 35

4.1 Pengaruh Tegangan Tembus Pada Minyak Shell Diala B ................................ 35

4.1.1 Pengaruh Tegangan Tembus Pada Minyak Shell Diala B dengan Kondisi

Minyak Murni ................................................................................................... 35

4.1.2 Pengaruh Kontaminan Air Terhadap Tegangan Tembus Pada Minyak

Shell Diala B ..................................................................................................... 37

4.1.3 Pengaruh Kontaminan Air Setelah Dipanaskan Terhadap Tegangan

Tembus Pada Minyak Shell Diala B ................................................................. 38

4.2 Pengaruh Arus Bocor Pada Minyak Transformator Shell Diala B ................... 40

4.2.1 Pengaruh Arus Bocor Pada Minyak Transformator Shell Diala B Kondisi

Murni ................................................................................................................. 40

4.2.2 Pengaruh Arus Bocor Pada Minyak Transformator Shell Diala B dengan

Penambahan Kontaminan Air ........................................................................... 42

4.3 Resistivitas dan Permitivitas Minyak Transfromator Shell Diala B ................. 51

4.4 Fenomena Pergerakan Partikel Kontaminan Air Pada Susunan Elektroda

Piring-Piring dengan Jarak Sela 10 mm ............................................................ 54

4.5 Simulasi Distribusi Medan Listrik Pada Elektroda Piring-Piring dan

Elektroda Jarum-Piring Pada Minyak Transfromator Shell Diala B ................. 57

4.5.1 Simulasi Distribusi Medan Listrik Pada Elektroda Piring-Piring Pada

Minyak Transfromator Shell Diala B dengan Jarak Sela 5 mm ........................ 57

4.5.2 Simulasi Distribusi Medan Listrik Pada Elektroda Jarum-Piring Pada

Minyak Transfromator Shell Diala B dengan Jarak Sela 5 mm ........................ 59

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................................. 63

5.1 Kesimpulan ........................................................................................................ 63

5.2 Saran .................................................................................................................. 64

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................... 65

LAMPIRAN .............................................................................................................................. 67

DAFTAR TABEL

No. Judul Halaman

Tabel 2. 1 Spesifikasi penggunaan dan perawatan transformator menurut SPLN 49

tahun 1982 ............................................................................................................... 7

Tabel 3. 1 Komposisi Penambahan Air Pada Minyak Shell Diala B Pada Cawan

Standar VDE 370 .................................................................................................. 20

Tabel 3. 2 Komposisi Penambahan Air Pada Minyak Transformator Pada Chamber

Mika ...................................................................................................................... 20

Tabel 4. 1 Data tegangan tembus minyak transformator murni sebelum dipanaskan

dan sesudah dipanaskan ........................................................................................ 35

Tabel 4. 2 Data pengujian tegangan tembus dengan penambahan kontaminan air

pada cawan standar VDE 370 ............................................................................... 37

Tabel 4. 3 Tabel Tegangan Tembus Pada Minyak Transformator Terkontaminasi

Air dan Setelah Dipanaskan .................................................................................. 39

Tabel 4. 5 Data perbandingan arus bocor terhadap tegangan menurut trendline ................... 42

Tabel 4. 6 Data pengujian arus bocor minyak transformator Shell Diala B

terkontaminasi air pada jarak sela 15 mm dengan menggunakan susunan

elektroda piring-piring dan elektroda jarum-piring ............................................... 43

Tabel 4. 7 Data Analisis Trendline pada jarak sela 15 dengan susunan elektroda

piring-piring dan elektroda jarum-piring ............................................................... 45

Tabel 4. 8 Data hasil pengujian arus bocor minyak transformator terkontaminasi air

pada jarak sela 20 mm dengan elektroda piring-piring dan elektroda

jarum-piring ........................................................................................................... 47

Tabel 4. 9 Perbandingan nilai arus bocor minyak transformator terkontaminasi air

menurut data dengan trendline pada jarak sela 20 mm degan elektroda

piring-piring dan elektroda jarum-piring ............................................................... 49

Tabel 4.10 Hasil data pengujian arus konduksi pada minyak transformator .......................... 51

Tabel 4. 11 Hasil data perhitungan nilai resistivitas pada minyak transformator .................... 52

Tabel 4. 12 Hasil data perhitungan konduktivitas pada minyak transformator ........................ 53

Tabel 4. 13 Hasil data pengujian arus bocor pada minyak transformator ................................ 53

v

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Halaman

Gambar 2. 1 Ilustrasi pengukuran resistivitas ......................................................................... 8

Gambar 2. 2 Teori kegagalan bola cair dalam zat cair .......................................................... 11

Gambar 2. 3 Kegagalan dielektrik cair karena adanya bola air ............................................. 12

Gambar 2. 4 Nilai tekanan listrik berbentuknya setengah bola (hemispherical) ................... 14

Gambar 2. 5 Rangkaian pengukur pembangkitan tegangan tinggi arus bolak-balik

(AC) .................................................................................................................. 15

Gambar 2. 6 Rangkaian pengukuran pembangkit tegangan tinggi arus searah ..................... 16

Gambar 3. 1 Elektroda medan homogen dan non-homogen ................................................. 19

Gambar 3. 2 Kotak uji atau chamber ..................................................................................... 19

Gambar 3. 3 Rangkaian pengujian arus bocor pada pengujian tegangan tinggi AC ............. 22

Gambar 3. 4 Rangkaian pengukuran arus bocor, resistivitas dan permitivitas pada

pengukuran tegangan tinggi DC ....................................................................... 23

Gambar 3. 5 Diagram alir pengujian tegangan tembus pada pengujain tegangan

tinggi AC .......................................................................................................... 25

Gambar 3. 6 Diagram alir pengujian arus bocor pada pengujian tegangan tinggi AC .......... 27

Gambar 3. 7 Chamber untuk pengujian resistivitas dan permitivitas .................................... 28

Gambar 3. 8 Diagram alir untuk pengujian permitivitas dan resistivitas pada

minyak .............................................................................................................. 29

Gambar 3. 9 Diagram alir simulasi distribusi medan listrik pada minyak Shell Diala

B menggunakan program Femm 4.2 ................................................................ 31

Gambar 3. 10 Diagram alir pengamatan pergerakan partikel kontaminan tetesan air

dalam minyak Shell Diala B ............................................................................. 33

Gambar 4. 1 Fenomena karbon pada minyak transformator ................................................. 36

Gambar 4. 2 Grafik hubungan tegangan tembus dengan kenaikan kontaminan air

pada minyak transformator ............................................................................... 37

Gambar 4. 3 Fenomena pengujian pengaruh kontaminan air terhadap tegangan

tembus pada minyak transformator .................................................................. 38

Gambar 4. 4 Tegangan Tembus Pada Minyak Transformator Terkontaminasi Air

dan Setelah Dipanaskan .................................................................................... 39

Gambar 4. 5 Grafik hubungan arus bocor untuk setiap kenaikan tegangan AC pada

susunan elektroda piring-piring dan jarum-piring pada setiap jarak sela ......... 41

Gambar 4. 6 Grafik hubungan tingkat arus bocor untuk setiap kenaikan kontaminan

air pada susunan elektroda piring-piring dan jarum-piring pada jarak

sela 15 mm ........................................................................................................ 46

Gambar 4. 7 Grafik hubungan tingkat arus bocor untuk setiap kenaikan tegangan

AC pada susunan elektroda piring-piring dan elektroda jarum-piring

pada jarak sela 15 mm ...................................................................................... 44

Gambar 4. 8 Grafik hubungan arus bocor untuk setiap kenaikan kontaminan air

pada susunan elektroda piring-piring dan elektroda jarum-piring pada

setiap jarak sela 20 mm .................................................................................... 48

Gambar 4. 9 Grafik karakteristik arus bocor minyak transformator Shell Diala B

terhadap tegangan pada jarak sela 20 mm dengan elektroda piring-

piring dan elektroda jarum-piring ..................................................................... 50

vi

Gambar 4.11 Fenomena pergerakan kontaminan air pada susunan elektroda piring-

piring dengan jarak sela 10 mm terhadap tegangan 10 kV............................... 55

Gambar 4.12 Pergerakan partikel air pada susunan elektroda jarum-piring dengan

jarak sela 10 mm terhadap tegangan 10 kV ...................................................... 56

Gambar 4. 13 Simulasi distribusi medan listrik pada elektroda piring-piring ........................ 58

Gambar 4. 14 Grafik kuat medan listrik pada elektroda piring-piring .................................... 58

Gambar 4. 15 Simulasi distribusi medan listrik pada elektroda jarum-piring ......................... 59

Gambar 4. 16 Grafik kuat medan listrik pada susunan elektroda jarum-piring ...................... 60

DAFTAR LAMPIRAN

No. Judul Halaman

Lampiran 1 Data tegangan tembus minyak transformator murni ....................................... 68

Lampiran 2 Data tegangan tembus minyak transformator terkontaminasi air dan

setelah pemanasan ......................................................................................... 68

Lampiran 3 Data arus bocor minyak transformator murni ................................................ 69

Lampiran 4 Data arus bocor minyak transformator terkontaminasi air .............................. 71

Lampiran 5 Foto Pengujian ................................................................................................. 79

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada peralatan tegangan tinggi, bahan dielektrik dibutuhkan untuk memisahkan dua

atau lebih penghantar listrik yang bertegangan sehingga antar penghantar tersebut tidak terjadi

hubung singkat. Salah satu peralatan tegangan tinggi yang digunakan dalam aplikasi tegangan

tinggi adalah transformator. Isolasi yang paling penting dan perlu mendapat perhatian khusus

adalah isolasi minyak. Transformator berkerja sesuai dengan kebutuhan beban, sehingga suhu

pada transformator akan mengalami perubahan yang dapat menurunkan kekuatan dielektrik

pada minyak isolasi. Minyak jenis Shell Diala B sangat baik terhadap perubahan suhu pada

transformator. Sifat bahan baku naphthenic pada Shell Diala B memberikan kinerja yang baik

pada suhu rendah tanpa menambahkan adatif lain dan baik dalam menyerap panas pada

transformator bahkan mulai dari suhu terendah.

Minyak trafo selain berfungsi untuk memisahkan penghantar-penghantar yang

bertegangan juga berfungsi sebagai pendingin transformator dengan cara memindahkan panas

ke lingkungan luar. Minyak trafo merupakan jenis bahan dielektrik cair yang mempunyai

kerapatan 1000 kali lebih besar dibandingkan dengan bahan isolasi gas, sehingga memiliki

kekuatan dielektrik lebih tinggi. Sifat-sifat dielektrik yang baik sebagai bahan isolasi

transformator adalah mempunyai nilai-nilai yang tinggi untuk kekuatan dielektrik, volume

resistivitas, panas jenis dan konduktivitas thermal. Selain itu, Sifat dielektrik juga harus

memiliki nilai-nilai yang rendah untuk faktor kerugian, kerapatan dan kekentalan. Salah satu

faktor dalam menurunnya sifat-sifat dielektrik isolasi adalah karena minyak transformator

mengalami ketidakmurnian (Dedi Nugroho, 2010, p.1).

Ketidakmurnian pada minyak transformator disebabkan oleh adanya bahan-bahan

material lain yang terkandung pada minyak transformator seperti partikel uap air, partikel gas,

dan partikel padat. Selain itu, ketidakmurnian minyak transformator dapat muncul dari proses

pembuatan atau selama penyimpanan dan selama pemakaian akibat pengaruh lingkungan.

Faktor utama ketidakmurnian pada minyak transformator adalah adanya kandungan air pada

minyak, karena kandungan air pada minyak transformator selalu terjadi baik minyak

transformator dalam keadaan baru atau minyak transformator yang sudah terpakai. Air pada

1

2

isolasi transformator disebabkan oleh proses oksidasi isolasi kertas-minyak dan penetrasi

udara atmosfer ke dalam tangki transformator. Oksidasi akan menghasilkan air dalam minyak

dan pada kondisi tertentu akan menyebabkan pengendapan (sludge) dalam minyak.

Kandungan air dalam transformator dapat juga berasal dari udara saat transformator dibuka

untuk keperluan inspeksi, dan apabila terjadi kebocoran maka uap air akan masuk kedalam

transformator karena perbedaan tekanan parsial uap air.

Kandungan air dalam minyak transformator akan menurunkan tegangan tembus dan

tahanan jenis pada minyak transformator secara signifikan, air ini juga akan mempercepat

kerusakan kertas isolasi. Jadi kandungan air dalam minyak sangat mempengaruhi penurunan

sifat-sifat dielektrik minyak mengalami penurunan. Kandungan air pada minyak menyebabkan

nilai konduktivitas menjadi meningkat dan kekuatan tegangan tembus pada minyak menjadi

menurun (A. Shkolnik, 2002, p.3).

Jadi, berdasarkan latar belakang tersebut akan dilakukan penelitian tentang pengaruh

kontaminan air pada minyak transformator terhadap tegangan tembusnya dan fenomena yang

disebabkan oleh air pada minyak transformator.

1.2 Rumusan Masalah

Mengacu pada permasalahan yang diuraikan dalam latar belakang, maka rumusan

masalah yang ada pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana distribusi medan listrik dan kekuatan dielektrik dari minyak

transformator Shell Diala B pada medan homogen dan tak homogen.

2. Bagaimana pengaruh kandungan air terhadap arus bocor pada minyak Shell Diala B

dalam medan homogen dan tak homogen.

3. Bagaimana pengaruh kandungan air terhadap tegangan tembus pada minyak

transformator Shell Diala B.

4. Bagaimana fenomena pergerakan partikel air dalam minyak Shell Diala B ketika

diberikan tegangan DC dengan medan homogen dan tak homogen.

1.3 Batasan Masalah

Agar masalah yang akan dibahas menjadi jelas dan tidak banyak menyimpang dari

topik yang akan dibahas, maka dalam penelitian ini menekankan, bahwa hal yang akan

dibahas adalah:

3

1. Pada penelitian ini dilakukan di laboratorium Tegangan Tinggi Jurusan Teknik

Elektro Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

2. Minyak yang digunakan sebagai bahan penelitian adalah minyak Shell Diala B

3. Air yang digunakan pada penelitian ini adalah air aquades.

4. Pada penelitian ini hanya membahas isolasi minyak transformator.

5. Elektroda yang digunakan adalah elektroda piring-piring (medan seragam) dan

elektroda jarum-piring (medan tak seragam).

6. Penelitian ini dilakukan pada suhu ruang (24°C-26°C).

7. Penelitian ini metode untuk menghilangkan kandungan air pada minyak

transformator adalah metode pemanasan.

1.4 Tujuan

Tujuan dalam penelitian ini adalah melakukan pengujian dan analisis untuk

menyelidiki tingkat arus bocor, tegangan tembus, intensitas medan listrik dari minyak Shell

Diala B dalam medan homogen dan tak homogen dengan kontaminan air.

1.5 Manfaat

Manfaat dari penelitian ini untuk mengetahui fenomena bridging dan kekuatan

dielektrik apabila minyak transformator terkontaminasi oleh air. Agar dapat mencegah sedini

mungkin dari kerusakan isolasi minyak transformator. Sebagai referensi untuk pembahasan

mengenai pengaruh kontaminan air pada kekuatan dielektrik isolasi cair.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan laporan penelitian ini adalah

sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini membahas mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan

masalah, tujuan dan manfaat skripsi ini.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Membahas mengenai teori tentang dielektrik cair, minyak isolasi

transformator, Shell Diala B, sifat-sifat listrik cairan isolasi, pengotor pada

minyak transformator, mekanisme kegagalan isolasi cair, fenomena bridging,

4

pengujian tegangan tinggi tidak merusak, pengukuran tegangan tinggi AC dan

DC.

BAB III : METODE PENELITIAN

Memberikan penjelasan tentang metode yang digunakan dalam penelitian ini,

meliputi pengambilan data, prosedur perhitungan data.

BAB IV : ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Berisi data hasil perhitungan, dan analisis data.

BAB V : KESIMPULAN

Bab ini berisi kesimpulan dari hasil penelitian dan saran dari penulis.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Pustaka

Semakin meningkatnya temperatur minyak menyebabkan meningkatnya larutan air

dalam minyak. Larutan air dalam minyak semakin meningkat apabila konsentrasi hidrokarbon

dalam minyak juga meningkat. Kelarutan air dalam minyak adalah fungsi kelembaban yaitu

relative linear untuk suhu 0°C dan 100°C. Hubungan ini bisa menjadi tidak linear apabila

kelembapan dalam minyak lebih besar dari 70 % dengan kadar asam yang tinggi. Dengan

adanya kandungan air yang terkandung dalam minyak menyebabkan kekuatan tegangan

tembus minyak mengalami penurunan dan nilai konduktivitas menjadi meningkat (A.

Shkolnik, 2002, p.3)

Kontaminan yang memiliki permitivitas berbeda dengan media dielektrik, akan

terpolarisasi. Partikel akan diinduksi oleh dipole dengan momen m yang besarnya sama

dengan E. Gaya E pada dipole yang berada dalam medan tidak seragam adalah m grad E dan

menjadi E2 pada dipole yang terinduksi. Kuat medan ini akan menyebabkan kontaminan

dengan permitivitas yang tinggi bergerak kearah medan tinggi (Shekhar Mahmud, 2012, p.3).

Dari kasus yang sudah lakukan membahas bagaimana fenomena bridging pada partikel

selulosa pada minyak. Penelitian ini dilakukan bagaimana fenomena bridging pada partikel air

apabila diberikan medan listrik yang tinggi didalam minyak.

2.2 Minyak Isolasi Transformator

Transformator daya untuk tegangan tinggi memuat minyak isolasi dalam jumlah yang

banyak, sesuai dengan dimensi transformator. Minyak tersebut digunakan sebagai media

isolasi dan pendingin. Minyak dipilih sebagai media isolasi dan pendingin dengan

pertimbangan, bahwa minyak mempunyai kerapatan yang lebih tinggi daripada gas sehingga

dengan volume yang sama mempunyai tingkat isolasi yang lebih tinggi. Minyak juga

merupakan zat cair yang memiliki kemampuan untuk meliputi seluruh bagian objek yang

diisolasi. Sifat ini yang tidak dimiliki oleh material padat. Bahkan minyak 10 kali lebih efisien

5

6

dibandingkan nitrogen dalam hal kemampuan menghantarkan dan menyalurkan panas (Naidu

and Kamaraju, 1995, p.3). Sehingga minyak banyak digunakan sebagai media isolasi dan

pendingin transformator. Lebih dari itu, fungsi minyak dalam transformator sebagai berikut:

1. Sebagai materi yang mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi.

2. Sebagai media pendingin dan penyalur panas yang efisien.

3. Melindungi inti dan lilitan dari pengotor yang dapat menghalangi pelepasan panas.

4. Meminimalkan kandungan oksigen dengan material lain akan teroksidasi.

Umumnya minyak isolasi berasal dari minyak bumi, namun ada juga yang berasal

dari hydrocarbon sintetik atau hydrocarbon ter-halogenasi, bahkan saat ini pemakaian minyak

isolasi transformator yang berasal dari minyak tumbuhan. Di pasaran minyak isolasi beredar

dengan berbagai merk dan jenis yang disesuaikan dengan tingkatan kemampuan isolasinya,

diantaranya beredar dengan merk: shell Diala-AX, Shell Diala-B, Shell Diala-C, Shell Diala-

D, jika digunakan sebagai isolasi listrik minyak harus bebas dari segala macam pengotor

seperti air, zat oksidan dan partikel konduktif sebab akan menurunkan kualitas minyak sangat

signifikan.

2.3 Sifat-sifat Isolasi Cair

Sebagai bahan isolasi minyak harus memiliki kemampuan atau sifat dielektrik

diantaranya adalah sebagai berikut:

a. Menahan terhadap tegangan tembus (semakin tinggi nilai tegangan tembusnya maka

kualitas isolasinya akan semakin membaik).

b. Sebagai bahan pendingin yang harus mampu meredam panas yang ditimbulkan

untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebih perlu dilengkapi dengan sistem

pendingin untuk menyalurkan panas dari transformator.

c. Sebagai media untuk memadamkan busur api karena pada saat beroperasi

transformator dapat menghasilkan senyawa gas sebagai hasil proses penuaan dan

adanya dampak gangguan, kenaikan suhu yang berlebih akan memungkinkan

terjadinya loncatan bunga api didalam belitan transformator tersebut.

d. Melindung belitan dan body transformator dari terjadi oksidasi dan korosi.

7

Agar minyak dapat berfungsi sebagai isolasi yang baik maka diperlukan adanya

perhatian pada sifat-sifat listriknya. Karakteristik yang perlu diketahui yaitu sebagai berikut:

a. Tegangan tembus

Tegangan tembus adalah tegangan dimana tembus listrik antara elektroda yang

terpisah 2.5 mm pada laju kenaikan tegangan standar IEC 156. Tegangan tembus ini

sangat penting pada kandungan uap air (basah) di dalam minyak, sedikit kenaikan

kadar air akan menyebabkan kemerosotan yang tajam pada harga tembusnya.

Spesifikasi penggunaan dan perawatan transformator didalam standar SPLN 49

Tahun 1982 pada penggunaan transformator strandar tersebut dapat dilihat pada

Tabel 2.1.

Tabel 2.1

Spesifikasi penggunaan dan perawatan transformator menurut SPLN 49 Tahun 1982

No. Sifat Transformator Batas yang

diizinkan Metode Uji

1 Tegangan Tembus

≥ 170 kV

70-170 kV

≤ 70 kV

≥ 50 kV/2.5

mm

≥ 40 kV/2.5

mm

≥ 30 kV/2.5

mm

IEC 156

2 Kandungan Air ≥ 170 kV

≤ 170 kV

≤ 20 mg/l

≤ 30 mg/l

IEC R760

3 Faktor Kebocoran

Dielektrik

Semua

Tegangan ≤ 0.2-2.0

IEC 247 &

IEC 250

4 Tahanan Jenis Semua

Tegangan 10 GOhm-m

IEC 93 & IEC

247

5 Angka Kenetralan Semua

Tegangan

≤ 0.5

mgKOH/gr IEC 296

6 Sedimen - Tidak terukur IEC 296

7 Titik Nyala -

Pemanasan

maksimum

150C

IEC 296

8 Tegangan Permukaan - ≥ 15x10-3 Nm-

1 IEC 296

9 Kandungan Gas ≥ 170 kV Sedang digarap

IEC

Sumber: SPLN 49 (1982, p.8)

8

b. Tahanan Jenis (Resistivitas)

Sesuai dengan fungsinya, bahan isolasi yang baik adalah bahan isolasi yang

mempunyai resistivitas yang tak terhingga. Tetapi pada kenyataannya bahan yang

demikian belum bisa diperoleh. Sampai saat ini semua bahan isolasi pada teknik

listrik masih mengalirkan arus listrik (walaupun kecil) yang lazim disebut arus

bocor. Hal ini menunjukkan bahwa resistansi bahan isolasi bukan tidak terbatas

besarnya. Besarnya resistivitas bahan isolasi sesuai dengan Persamaan (2-1) dan

Persamaan (2-2), untuk nilai luas permukaan elektroda dapat dilihat pada Gambar

2.1 (Muhaimin,1993:3).

Gambar 2. 1 Ilustrasi pengukuran resistivitas

Sumber: Dieter Kind (1993,p.67)

.................................................................................................... (2-1)

..................................................................................................... (2-2)

Keterangan:

: Resistivitas minyak isolasi (

R : Resistansi isolasi cair (ohm)

V : Tegangan sumber yang diberikan (V)

A : Luas permukaan elektroda (m)

s : Jarak sela elektroda (m)

: Arus konduksi (ampere)

c. Permitivitas

Setiap bahan isolasi mempunyai permitivitas yang berbeda. Permitivitas minyak

isolasi dapat dihitung dari kapasitansi minyak isolasi dengan Persamaan (2-3)

sebagai berikut: (Muhaimin,1999:4).

9

.................................................................................................. (2-3)

Keterangan:

C : Kapasitansi dari bahan dielektrik (F)

: Permitivitas bahan dielektrik (F/m)

s : jarak antar sela ke kapasitor (m)

A : Luas permukaan keeping kapasitor (m2)

:Permitivitas vakum atau konstanta listrik (8,85x 10-12

F/m)

2.4 Minyak Transformator Shell Diala B

Minyak transformator Shell Diala B merupakan salah satu minyak yang digunakan

sebagai isolasi pada transformator selain beberapa merek minyak transformator lain yang

banyak digunakan dilapangan. Minyak transformator Shell Diala B memiliki beberapa sifat-

sifat sebagai berikut:

1. Shell Diala B adalah minyak mineral yang khusus dibuat melalui proses pemurnian

untuk aplikasi kelistrikan.

2. Shell Diala B tidak lagi mengandung bahan beracun PCB (Poly Chloronated

Byphenils).

3. Sifat teknis yang terpenting:

a. Insulator yang baik.

b. Penghantar panas yang baik.

c. Daya hantar yang baik terhadap proses degradasi.

4. Fungsinya

a. Insulator

Menginsolasi kumparan didalam minyak transformator supaya tidak terjadi

loncatan bunga api listrik (hubungan pendek) akibat tegangan tinggi.

b. Pendingin

Mengambil lalu melepaskan panas yang ditimbulkan sewaktu transformator

menerima beban listrik.

c. Melindungi

Melindungi komponen-komponen didalam transformator terhadap korosi dan

oksidasi

10

2.5 Pengotoran Pada Minyak Transformator

Kekurangan utama dari isolasi cair termasuk pada minyak transformator adalah

mudahnya terkontaminasi dan timbulnya atau terdapatanya pengotoran pada minyak

transformator tersebut. Kontaminan pada minyak transformator merupakan suatu hal yang

tidak bisa dihindari yang bisa muncul selama proses pembuatan, penyimpanan, maupun

selama proses pemakaian. Meskipun minyak telah dibuat melalui proses pemurnian yang

benar, beberapa pengotor masih mungkin tertinggal di dalam cairan yang akhirnya dapat

mempengaruhi kestabilan minyak transformator. Beberapa faktor yang sering timbul dalam

minyak transformator dapat menyebabkan penurunan kualitas isolasi minyak tersebut adalah:

a. Partikel

Ketidakmurnian memegang peranan penting dalam penentuan kualitas dari isolasi

minyak transformator. Partikel debu atau serat selulosa dari sekeliling dielektrik

padat selalu tertinggal dalam cairan. Begitu juga dengan partikel yang lembab atau

basah.

b. Patikel yang lembab atau basah juga merupakan hal yang lebih memperburuk

kualitas dari isolasi minyak transformator.

c. Air

Air yang dimaksud adalah berbeda dengan partikel yang lembab. Air sendiri akan

ada dalam minyak yang sedang beroperasi/dipakai. Namun demikian pada kondisi

operasi normal, peralatan cenderung untuk membatasi kelembaban hingga nilainya

kurang dari 10%.

d. Gelembung

Gelembung juga merupakan salah satu kondisi/keadaan yang dapat mengganggu

fungsi dari minyak transformator. Pada gelembung dapat terbentuk kantung-kantung

gas yang terdapat dalam lubang atau retakan permukaan elektroda, yang dengan

penguraian molekul-molekul cairan menghasilkan gas atau dengan penguatan cairan

lokal melalui emisi electron dari ujung tajam katoda.

Pengotor minyak isolasi yaitu air dan kelembapan, ketika pada kondisi normal

peralatan cenderung untuk membatasi kelembapan hingga nilainya kurang dari 10%. Medan

listrik akan menyebabkan air yang tertahan di dalam minyak menjadi tidak stabil. Kanal

11

kegagalan akan menjalar dari ujung pengotor air yang memanjang sehingga menghasilkan

kegagalan total. Bila dalam minyak terdapat kelembaban, maka hal ini dapat membentuk lajur-

lajur yang membuka jalan terhadap terjadinya hubung singkat. Kelembaban tidak saja

menurunkan daya isolasi minyak, melainkan kelembaban itu dapat pula diserap oleh bahan

isolasi lainnya, sehingga seluruh dari bagian transformator akan menjadi terancam karena

kelembaban ini.

2.6 Mekanisme Kegagalan Pada Isolasi Minyak Transformator

Teori mengenai kegagalan dalam zat cair dewasa ini kurang banyak diketahui

dibandingkan dengan teori kegagalan gas atau zat padat. Hal tersebut disebabkan karena

sampai saat ini belum didapatkan teori yang dapat menjelaskan proses kegagalan dalam zat

cair yang benar-benar sesuai antara keadaan secara teoritis dengan keadaan yang sebenarnya.

Banyak segi kegagalan zat cair telah diselidiki oleh para ahli, tetapi hasil-hasil dan

kesimpulannya tidak dapat dipertemukan untuk memperoleh teori umum yang berlaku untuk

semua zat isolasi cair, karena data-data yang dihasilkan berbeda dan bahkan bertentangan satu

sama lain. Hal ini disebabkan karena tidak adanya teori yang bersifat komprehensif yang

berlaku untuk semua kasus mengenai dasar-dasar fisika keadaan cair untuk digunakan sebagai

dasar perbandingan hasil penelitian.

2.6.1 Kegagalan Bola Cair dalam Zat Cair

Jika suatu zat isolasi cair mengandung sebuah bola cair dari jenis cairan lain, maka

dapat terjadi kegagalan akibat ketakstabilan bola cair tersebut dalam medan lsitrik. Medan ini

akan mempunyai pengaruh kepada bentuk bola cair.

Bola cair yang dikenai medan lsitrik E akan berubah bentuk menjadi sferoida

(speroid), lihat Gambar 2.2 dengan medan di dalamnya sebesar E2.

Gambar 2. 2 Teori kegagalan bola cair dalam zat cair

Sumber : Arismunandar (1982,p.80)

12

Contoh kegagalan dielektrik (silikon) cair karena adanya bola air terlihat pada Gambar

2.3, sesudah menjadi tidak stabil bola air cepat memanjang dan bila panjangnya telah

mencapai dua pertiga celah elektroda maka saluran-saluran lucutan akan timbul sehingga

kemudian kegagalan total terjadi.

Gambar 2.3 Kegagalan dielektrik cair karena adanya bola air

Sumber: Arismunandar (1982,p.80)

2.6.2 Kandungan Air Dalam Minyak Transformator

Kandungan air dalam minyak transformator bisa hadir kapan saja, yaitu ketika saat

proses pembuatan minyak atau ketika transformator sedang beroperasi. Ada dua sumber utama

kenaikan air dalam isolasi transformator, yaitu masuknya air dari atmosfer (udara luar) serta

degradasi selulose dan minyak. Keberadaan kandungan air dalam minyak bisa dapat terjadi

dalam bentuk terlarut dan dapat pula hadir dalam bentuk senyawa hidrat, yaitu zat pada yang

mengikat beberapa molekul air sebagai bagian dari stukturnya. Selama proses

manufaktur/pembuatan, transformator dikeringkan sampai pengukuran atau praktik standar

akan menghasilkan kadar air dalam isolasi selulosa kurang dari 0,5%-1,0% tergantung pada

pengujian kandungan air berdasarkan standar IEC 60422 tahun 2005.

Seiring pengoperasian trafo, umumnya akan terjadi proses oksidasi pada kertas isolasi

dan minyak trafo yang menghasilkan asam. Kandungan asam dalam minyak trafo dapat

mempercepat penurunan kondisi/fungsi minyak trafo dan kertas isolasi trafo, yaitu:

1. Asam akan membentuk lebih banyak asam (peningkatan asam) dari minyak trafo

dan kertas isolasi trafo.

2. Peningkatan kandungan asam tersebut bersifat korosif terhadap logam, sehingga

akan membentuk lebih banyak partikel-partikel logam pada belitan dan bagian

bawah tangki minyak.

3. Jika asam bereaksi dengan kertas isolasi trafo, reaksi tersebut menghasilkan air.

13

Fungsi minyak trafo sebagai media isolasi akan mengalami penurunan yang

disebabkan oleh peningkatan kadar air dalam minyak. Sementara itu, fungsinya sebagai

pendingin juga akan menurun dengan terjadinya proses oksidasi.

2.7 Fenomena Jembatan Pada Minyak Transformator

Transformator daya adalah kunci dari semua komponen tegangan tinggi dan sistem

distribusi dan operasi tersebut membutuhkan tingkat energi yang tinggi. Namun, semakin

lama transformer di gunakan, maka probabilitas kegagalan transformator juga semakin besar.

Analisis telah membuktikan bahwa 30% dari total kegagalan transformator disebabkan oleh

kegagalan isolasi atau kontaminasi pada minyak transformator. Maka dari itu, sangat perlu

untuk mengerti mekanisme kegagalan atau proses pengamatan yang di butuhkan untuk

mencegah kegagalan dan meminimalisir besarnya kerugian karena kerusakan transformator.

Pada transformator dengan isolasi cair atau minyak transformator, salah satu kerugian

dari pemakaian isolasi cair adalah isolasi cair sangat gampang terkontaminasi. Minyak

transformator ini juga terkena kontak langsung dari metal, inti besi dan isolasi kertas yang ada

dalam transformator dan akan menghasilkan kontaminan berupa serat selulosa atau partikel

metal. Kontaminan ini akan bergerak kearah medan tinggi karena gaya dielektroforesis

karena medan tidak seragam yang ada pada transformer saat operasi normal. Kontaminan

yang memiliki permitivitas berbeda dengan media dielektrik, akan terpolarisasi. Partikel akan

diinduksi oleh dipole dengan momen m yang besarnya sama dengan E. Gaya E pada dipole

yang berada dalam medan tidak seragam adalah m grad E dan menjadi E2 pada dipole yang

terinduksi. Kuat medan ini akan menyebabkan kontaminan dengan permitivitas yang tinggi

bergerak kearah medan tinggi. Partikel kontaminan yang bergerak ini dapat membentuk

sebuah bridge (jembatan) jika dibiarkan pada rentang waktu tertentu. Bridge (jembatan) ini

akan menjadi jalur konduktif diantara dua potensial dalam minyak transformer. Jika dibiarkan,

bridge (jembatan) yang terbentuk akan menyebabkan perluahan parsial (partial discharge)

atau kegagalan transformer (Shekhar Mahmud, 2012, p.3).

Berdasarkan teori elektrostatis bahwa partikel asing yang mempunyai permitivitas

yang tinggi pada sebuah dielektrik yang mempunyai diameter 50 hingga 100 cenderung

bergerak menuju tempat yang mempunyai stress maksimum dari kuat medan listrik. Maka dari

itu, semakin besar partikel, maka semakin membuat penurunan tegangan tembus. (J.A.KOK,

1961, p.59)

14

Dalam semua keadaan di prakteknya kita temui dua faktor yang secara bersama-sama

menyebabkan terjadinya tembus. Kedua faktor ini adalah ketidakseragaman medan dan

pengotor dengan permitivitas yang tinggi misalnya air. Pada Gambar 2.4 dapat dilihat bahwa,

pada puncak suatu gundukan pengotor (dengan permitivitas yang tinggi) yang bentuknya

setengah bola (hemispherical) pada salah satu elektroda mempunyai nilai tekanan listrik tiga

kali dari nilai rata-ratanya (J.A.KOK, 1961, p.39).

Gambar 2. 4 Nilai tekanan listrik berbentuknya setengah bola (hemispherical)

Sumber: J.A.KOK (1961,p.39)

2.8 Pembangkitan dan Pengukuran Tegangan Tinggi Bolak Balik

Dalam laboratorium diperlukan tegangan tinggi bolak-balik untuk percobaan dan

pengujian dengan arus bolak-balik serta untuk membangkitkan tegangan tinggi searah dan

pulsa. Trafo uji yang biasa digunakan untuk keperluan tersebut memiliki daya yang lebih

rendah serta perbandingan belitan yang jauh lebih besar daripada trafo daya.

Untuk membangkitkan tegangan tinggi bolak-balik di laboratorium, maka digunakan

transformator uji tegangan tinggi tiga belitan (dapat digunakan untuk rangkaian bertingkat

kaskade). Jenis transformator ini memiliki perbandingan belitan yang sangat besar antara

belitan tegangan tinggi H dan belitan tegangan rendah atau eksitasi E.

Transformator uji tegangan tinggi tersebut mampu menghasilkan tegangan yang sangat

tinggi namun menyerap daya yang lebih rendah dibandingkan dengan trafo daya. Keuntungan

lainnya ialah dapat membangkitkan tegangan tinggi hingga diatas ratusan kV dengan

menyusun beberapa trafo uji tersebut secara seri atau susunan kaskade. Susunan rangkaian

pembangkit tegangan bolak-balik seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.5.

15

Gambar 2. 5 Rangkaian pengukur pembangkitan tegangan tinggi arus bolak-balik


Keterangan:

TU : Trafo uji tegangan tinggi 1 fasa 3 belitan 220 V/100kV, 5kVA

CM : Kapasitor tegangan tinggi (pF)

CU : Kapasitor ukur (pF)

DSM : Alat ukur tegangan tinggi AC

Amperemeter pada rangkaian Gambar 2.5 hanya digunakan pada saat melalukan

pengukuran arus bocor. Untuk melakukan pengukuran tegangan tinggi AC, amperemeter

dilepas dari rangkaian. Hubungan antara nilai puncak tegangan tinggi dengan tegangan terukur

u dapat dinyatakan dengan Persamaan (2-10).

.......................................................................................... (2-10)

Keterangan:

: Tegangan terukur (kV)

: Tegangan tinggi (kV)

CM : Kapasitor tegangan tinggi (pF)

CU : kapasitor ukur (pF)

2.9 Pembangkitan dan Pengukuran Tegangan Tinggi Searah

Dalam laboratorium banyak terdapat penerapan tegangan tinggi searah, misalnya untuk

pengujian isolasi, pengujian kapasitor atau kabel, serta penelitian untuk gejala fisik dari

peluahan dan perilaku dielektrik. Metode yang paling umum untuk membangkitkan tegangan

tinggi searah ialah dengan menyearahkan tegangan tinggi pada Gambar 2.6. Sebuah

transformator uji tegangan tinggi dihubungkan dengan beban R melalui sebuah diode

16

penyearaha ideal V. Tegangan sekunder trafo yang berbentuk sinusoisa dengan nilai puncak

akan diserahkan terlebih dahulu oleh diode. Bentuk keluaran gelombang tegangan yang telah

diserahkan dapat dilihat pada Gambar 2.6 dengan memasang kapasitor C secara pararel

dengan beban berfungsi kapasitor C ialah sebagai filter atau perata bentuk gelombang

tegangan keluaran dari dioda.

Gambar 2. 6 Rangkaian pengukuran pembangkit tegangan tinggi arus searah


Keterangan:

TU : Trafo uji tegangan tinggi 1 fasa 3 belitan 220/100kV, 5kVA

D : Dioda atau penyearah (kV)

RM : Resistor tegangan tinggi (MΩ)

RU : Resistor ukur (MΩ)

DSM : Alat ukur tegangan tinggi DC

Amperemeter pada rangkaian hanya digunakan pada saat melakukan resistansi. Untuk

melakukan pengukuran tegangan tinggi DC, amperemeter dilepas dari rangkaian. Besar

tegangan rata-rata akan terbaca pada alat ukur yaitu DGM yang terhubung dengan resistor

tegangan tinggi sebagai pembagi tegangan resistif. Hubungan antara nilai tegangan tinggi

searah dengan tegangan terukur UU dapat dinyatakan dengan Persamaan (2-11):

........................................................................................... (2-11)

Keterangan:

: Tegangan ukur (kV)

: Tegangan tinggi searah (kV)

RM : Resistor tegangan tinggi (MΩ)

17

RU : Resistor ukur (MΩ)

17

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Studi Literatur

Studi literatur ini dilakukan dengan mempelajari buku-buku literature yang ada

kaitanya dengan uji kekuatan isolasi dan ketahanan dari minyak isolasi pada peralatan tinggi

yang menggunakan minyak transformator Shell Diala B.

Studi literature ini meliputi jurnal, buku-buku dan sumber lain yang menunjang yang

berasal dari internet. Studi literatur ini dimaksudkan untuk landasan teori didalam

mengerjakan penelitian tentang uji ketahan isolasi pada peralatan tegangan tinggi

menggunakan minyak transformator Shell Diala B.

3.2 Persiapan Alat

Pada pengujian ini adapun bahan dan perlatan yang digunakan agar mendapatkan arus

bocor dan tegangan tembus pada susunan elektroda homogen dan non homogen sebagai

berikut:

a. Minyak Shell Diala B : Objek uji

b. HV Transformator (Trafo uji) : 220V/ 100kV, 5kVA, 50Hz

c. Chamber : Kotak Uji

d. CM : Pembagi kapasitif 100 pF

e. PP (Piring-Piring) : Susunan elektroda piring-piring

f. JP (Jarum-Piring) : Susunan elektroda jarum-piring

g. DSM : Alat ukur tegangan tinggi AC

h. Amperemeter : Alat ukur arus listrik

i. Gelas Ukur : mengetahui volume minyak Shell Diala B

j. Heater : Memanaskan objek uji

k. Jarum suntik : Meletakkan kontaminan air

3.3 Fungsi Peralatan

Berikut fungsi masing-masing peralatan yang digunakan dalam pengujian ini.

a. Minyak transformator, berfungsi sebagai objek uji yang akan diteliti.

17

18

b. HV Transformator (Trafo Uji), transformator ini dapat menaikkan tegangan sampai

100 kV, dengan daya yang dikeluarkan sebesai 5 kVA, dan frekuensi yang

digunakan sesuai standar PLN, yaitu 50 Hz.

c. CM atau kapasitor pengukur yaitu berfungsi sebagai perata tegangan dan pelindung

meja control (control desk).

d. Chamber atau kotak uji digunakan sebagai wadah tempat pengujian minyak Shell

Diala B

e. PP, elektroda piring-piring digunakan sebagai susunan elektroda homogen

f. JP, elektroda jarum-piring digunakan sebagai susunan elektroda non-homogen

g. DSM merupakan alat ukur yang berada dimeja control desk yang memiliki fungsi

sebagai pengukur tegangan tinggi AC.

h. Ampermeter berfungsi untuk pengukur arus bocor dan konduksi minyak

transformator Shell Diala B.

i. Gelas ukur, digunakan sebagai wadah untuk mengetahui volume minyak Shell Diala

B yang akan diteliti

j. Heater, digunakan untuk memanaskan minyak transformator Shell Diala B untuk

menghilangkan kontaminasi air pada minyak transformator Shell Diala B.

k. Jarum suntik, digunakan untuk meletakkan kontaminan air kedalam minyak

transformator.

3.4 Persiapan Pengujian

3.4.1 Persiapan Elektroda

Elektroda yang digunakan didalam penelitian ini terbuat dari bahan besi yang berupa

elektroda piring-pirirng dan jarum piring.

a. Elektroda Jarum-piring

Elektroda jarum piring dengan diameter elektroda piring sebesar 70 mm dan

elektroda jarum dengan diameter sebesar 20 mm untuk dilakukan penelitian tentang

pengaruh medan yang tak homogen ditunjukkan pada Gambar 3.1a.

b. Elektroda Piring-Piring

Dalam penelitian tentang pengaruh medan seragam maka digunakannya elektroda

piring-piring. Elektroda piring dengan diameter 70 mm dengan tebal piring sebesar

5 mm seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1b.

19

(a) (b)

Gambar 3. 1 Elektroda medan homogen dan tak homogen

(a) Elektroda jarum-piring

(b) Elektroda piring-piring

3.4.2 Persiapan Kotak Uji

Kotak uji yang digunakan yaitu terbuat dari bahan kaca tempered dengan ketebalan 0,5

cm. Kaca tempered memiliki temperature kerja sampai 700°C sehingga isolasi kaca sangat

cocok digunakan pada penelitian ini. Kaca yang digunakan seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 3.2.

Gambar 3. 2 Kotak uji atau chamber

3.4.3 Persiapan Kontaminan

Pengujian minyak transformator Shell Diala B yang telah diberi pengotor bertujuan

untuk mengetahui seberapa besar dampak yang diakibatkan terhadap penurunan nilai tegangan

tembus dan arus bocornya pada kondisi minyak sudah terkontaminasi. Pengotor yang

digunakan pada pengujian ini adalah air dan pengotor ini banyak didapati pada minyak isolasi

dalam keadaan kotor. Sebelum minyak ditambahkan dengan air, ukurlah air dengan

menggunakan jarum suntik dengan ketelitian 1cc. Setelah kontaminan air sudah di ukur sesuai

dengan Tabel 3.1. Ambil sampel minyak tranformator Shell Diala B sebanyak setengan

sampel minyak yang akan diuji untuk dicampur dengan air, agar air mudah diaduk sebelum

20

dicampur dengan minyak keseluruhan. sampel minyak yang telah diberi air diaduk secara

perlahan-lahan selama kurang lebih 10 menit agar air tercampur merata pada minyak,

kemudian campur minyak yang sudah diberi air dengan minyak utama dan dilakukan

pengadukan secara perlahan agar sampel yang telah diberi air menyebar merata dengan

minyak utama. Penuangan minyak dilakukan secara perlahan untuk menghindari gelembung-

gelembung gas yang hadir pada minyak. Komposisi penambahan air yang akan dicampur oleh

minyak dapat dilihat pada Tabel 3.1 dan Tabel 3.2.

Tabel 3. 1

Komposisi Penambahan Air Pada Minyak Shell Diala B Pada Cawan Standar VDE 370

No. Minyak Shell Diala B (ml) Air (%) Air (ml)

1

380

0,03% 0,1

2 0,06% 0,2

3 0,1% 0,3

4 0,13% 0,4

Tabel 3. 2

Komposisi Penambahan Air Pada Minyak Transformator Pada Chamber Mika

No. Minyak Shell Diala B (ml) Air (%) Air (ml)

1

1000

0,03% 0,3

2 0,06% 0,6

3 0,1% 1

3.5 Kondisi Pengujian

3.5.1 Kondisi Pengujian Sampel Minyak Transformator Shell Diala B

Pada minyak transformator dalam kondisi minyak baru ataupun minyak yang sudah

terpakai akan selalu ada kandungan air didalam minyak tersebut. Kandungan air ini akan

menurunkan kualitas pada minyak transformator. Sehingga sebelum pemakaian minyak

transformator, minyak akan dilakukan treatment terlebih dahulu. Treatment yang dilakukan

dalam pengujian ini adalah dengan memanaskan minyak transformator. Tujuan pemanasan

minyak ini untuk menghilangkan air pada minyak sebelum minyak tersebut digunakan.

Pemanasan pada minyak transformator dilakukan dengan suhu tidak melebih 70°C

dikarenakan dapat merusak minyak transformator dan pemanasan yang dilakukan tidak hanya

sekali melainkan dilakukan pemanasan sebanyak 3 kali.

21

Pada kondisi ini minyak akan diuji sebanyak 2 sampel yaitu sampel pertama minyak

transformator tidak dilakukan treatment apapun dan yang kedua minyak transformator

dilakukan treatment pemanasan. Minyak dipanaskan sebanyak 3 kali dengan suhu tidak

melebih 70°C maka akan dilakukan pengujian tegangan tembus untuk melihat kualitasnya.

Kedua sampel tersebut akan diuji tegangan tembusnya untuk melihat kualitasnya. Jika

sampel pertama tegangan tembusnya lebih baik dibandingkan dengan sampel kedua maka

minyak sampel pertama akan digunakan untuk pengujian ini. Tetapi apabila sampel kedua

lebih baik tegangan tembusnya maka minyak sampel kedua yang akan digunakan untuk

pengujian ini.

3.5.2 Kondisi Pengujian Minyak Tranformator Shell Diala B Kondisi Murni

Pada kondisi ini pengujian dilakukan tanpa menambahkan atau mencampurkan

kontaminasi yaitu air. Kontaminasi partikel seperti debu pada minyak Shell Diala B diabaikan.

Pengujian ini digunakkan minyak Shell Diala B keadaan murni dengan elektroda piring-piring

dan elektroda jarum-piring, penggunaan elektroda piring-piring dan jarum-piring untuk

pengujian arus bocor. Sedangkan untuk pengujian tegangan tembus digunakan cawan standar

VDE 370 dengan jarak sela 2,5 mm. Volume minyak transformator yang digunakan yaitu 380

ml untuk pengujian tegangan tembus dan 1000 ml untuk pengujian arus bocor.

3.5.3 Kondisi Pengujian Minyak Shell Diala B Terkontaminasi Air

Pengujian ini dilakukannya dengan penambahan kontaminasi air pada minyak Shell

Diala B, pengukuran minyak Shell Diala B dan kontaminasi air sesuai dengan Tabel 3.1.

Minyak transformator Shell Diala B yang digunakan untuk pengujian penambahan air yaitu

menggunakan minyak yang sudah dipanaskan. Penuangan minyak transformator Shell Diala B

terlebih dahulu dilakukan di gelas ukur. Setelah itu ambil sempel minyak transformator Shell

Diala B sebanyak setengah dari volume minyak yang akan digunakanl untuk dicampur oleh

air, minyak yang sudah tercampur oleh air diaduk hingga 10 menit agar air menyebar secara

menyeluruh pada minyak, kemudian minyak yang sudah tercampur oleh air dicampurkan pada

seluruh minyak. Pada penuangan minyak ke kotak uji (chambers) campuran minyak

transformator Shell Diala B dan air dilakukan secara perlahan agar tidak menimbulkan

gelembung-gelembung udara didalam chambers sehingga dalam proses pengujian bisa

maksimal.

22

3.5.4 Kondisi Pengujian Minyak Shell Diala B Terkontaminasi air Setelah dipanaskan

Pada kondisi ini minyak transformator yang sudah tercampur oleh kandungan air akan

dilakukan treatment pemanasan yang bertujuan untuk menghilangkan air pada minyak

tersebut. pemanasan akan dilakukan sebanyak 5x agar air yang terkandung benar-benar

berkurang. Minyak yang sudah terkontaminasi oleh air akan dituangkan kedalam heater,

penuangan minyak dilakukan secara perlahan agar agar terhindar dari gelembung-gelembung

gas. Suhu pemanasan pada minyak transformator tidak boleh sampai 100°C yang bertujuan

untuk menghindari kerusakan pada minyak Shell Diala B, sehingga suhu pemanasan pada

minyak Shell Diala B maksimal adalah 70°C standar IEC 156. Setelah minyak selesai di

panaskan maka minyak akan dilakukan pengujian kembali. Kondisi ini untuk pengujian pada

tegangan tembus minyak transformator.

3.6 Rangkaian Pengujian Tegangan Tembus, Arus Bocor dan Resistivitas Pada

Minyak Shell Diala B

Pada pengujian ini terdapat 2 buah rangkaian yang akan digunakan yaitu rangkaian

pembangikt tegangan tinggi arus bolak balik (AC) dan rangkaian pembangkit tegangan tinggi

arus searah (DC), rangkaian tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.3 dan Gambar 3.4.

Gambar 3.3 Rangkaian pengujian arus bocor pada pengujian tegangan tinggi AC

Dalam pengujian arus bocor dari minyak transformator Shell Diala B digunakan

tegangan tinggi bolak-balik (AC). Dengan mengetahui arus bocor didalam minyak Shell Diala

B maka dapat diketahui ketahanan isolasi minyak tersebut. Untuk mengetahui arus bocor

menggunakkan pengujian tegangan bolak-balik (AC). Dimana didalam chamber salah satu

elektroda dihubungkan dengan terminal tegangan tinggi sedangkan elekroda yang lain

23

dihubungkan dengan ampermeter yang dipararel dengan sela bola sebagai pengaman, seperti

yang di tunjukkan pada Gambar 3.3.

Pada Gambar 3.3 transformator uji dihubungkan pararel dengan CM (pembagi

kapasitif) untuk dapat diukur tegangannya. Tegangan ukurnya diukur menggunakan control

desk yang digunakan kabel penghubung DSM pada control desk, kotak uji atau chamber

dihubungkan pararel dengan transformator uji dan CM serta elektroda jarum didalam chambers

bagian atas dihubungkan dengan tegangan tinggi sedangkan elektroda piring dihubungkan

dengan ground. Elektroda yang digunakan untuk mengukur arus bocor pada minyak

transformator Shell Diala B adalah elektroda piring-piring dan jarum-piring.

Gambar 3. 4 Rangkaian pengukuran arus bocor, resistivitas dan permitivitas pada pengukuran

tegangan tinggi DC

Pada Gambar 3.4 bahwa transformator uji dihubungkan seri dengan diode,

digunakannya dua buah diode agar tidak ada arus balik yang besarnya dua kali tegangan

maksimum dari sumber AC. Chambers (kotak uji) dihubungkan pararel dengan tansformator

uji, sedangkan didalam pengukuran amperemeter dipararel dengan sela bolasebagai pengaman

dari amperemeter dan dihubungkan seri dengan chamber.

3.7 Pengujian Tegangan Tembus Minyak Transformator Shell Diala B

Pengujian tegangan tembus minyak transformator Shell Diala B dilakukan dengan

menggunakan sumber tegangan tinggi bolak-balik (AC) dengan frekuensi 50 Hz sehingga

diperlukan rangkaian pembangkit tegangan tinggi AC. Pengujian ini menggunakan cawan

standar VDE 370 2,5 mm untuk pengukuran tegangan tembus pada minyak. Pengujian ini

dilakukan 2 kondisi pengujian yaitu kondisi minyak transformator dalam keadaan murni dan

minyak transformator dengan penambahan kontaminan air seperti pada Tabel 3.1.

Langkah-langkah pengujian tegangan tembus minyak transformator Shell Diala B

menggunakan sumber tegangan AC adalah sebagai berikut:

24

1. Menyiapkan wadah objek uji yaitu menggunakan cawan standar VDE 370 dengan

jarak sela 2,5 mm.

2. Objek uji yang digunakan adalah minyak transformator Shell Diala B yang akan

diletakkan didalam wadah atau chamber.

3. Siapkan kontaminan air seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.1

4. Pengujian pertama yang dilakukan yaitu pengujian tegangan tembus minyak

transformator dalam keadaan murni

5. Pengujian kedua yang dilakukan yaitu pengujian tegangan tembus minyak

transformator dengan penambahan kontaminan air

6. Kontaminan air yang diuji terlebih dahulu yaitu sebesar 0,03% (0,1ml), setelah

didapatkan hasil datanya kemudian menguji kontaminan sebesar 0,06% (0,2ml),

0,1% (0,3ml) dan 0,13% (0,4ml)

7. Setelah minyak diberi kontaminan air sesuai dengan konsentrasinya maka

selanjutnya minyak tersebut akan dilakukan proses pemanasan untuk

menghilangkan kadar air didalam minyak transformator tersebut.

8. Pengujian ketiga yaitu setelah minyak dipanaskan maka akan diuji kembali

tegangan tembus pada minyak transformator tersebut.

9. Penuangan minyak transformator Shell Diala B kedalam chamber dilakukan secara

perlahan agar tidak menyebabkan terkontaminasi gelembung gas.

10. Pengujian dilakukan dengan menaikkan tegangan secara bertahap sampai terjadi

loncatan bunga api pada minyak transformator Shell Diala B, ketika terjadi loncatan

bunga api atau flashover maka nilai yang ditunjukkan pada alat ukur DGM

merupakan nilai tegangan tembus minyak transformator Shell Diala B.

11. Setiap kali pengujian tegangan tembus minyak transformator Shell Diala B diambil

data sebanyak 3 kali untuk mendapatkan data yang akurat.

12. Setelah pengujian pertama selesai yaitu pengujian tegangan tembus minyak

transformator dalam kondisi murni, maka akan dilakukan pengujian berikutnya

yaitu pengujian kedua dan ketiga

13. Langkah-langkah pengambilan data pada pengujian kedua dan ketiga sama seperti

langkah pada pengujian pertama yaitu seperti pada langkah 10-11.

25

Diagram alir pengujian karakteristik tegangan tembus minyak transformator Shell

Diala B pada kondisi minyak belum terkontaminasi atau murni, seperti pada Gambar 3.5.

Gambar 3. 5 Diagram alir pengujian tegangan tembus pada pengujain tegangan tinggi AC

3.8 Pengujian Arus Bocor Minyak Shell Diala B

Pada proses pengujian arus bocor dengan pembangkitan tegangan tinggi arus searah

sama seperti pada pengujian dengan pembangkitan tegangan tinggi arus bolak-balik. Pada

pengujian ini dilakukan dalam 2 kondisi yaitu pertama pengujian arus bocor minyak

transformator dalam keadaan murni dan kedua adalah pengujian arus bocor minyak

26

transformator dalam keadaan terkontaminasi air dengan penambahan air seperti yang

ditunjukkan pada Tabel 3.2.

Langkah-langkah pengujian arus bocor minyak transformator Shell Diala B menggunakan

sumber tegangan AC adalah sebagai berikut:

1. Menyiapkan wadah objek uji yaitu menggunakan Chamber yang sudah didesain

seperti pada Gambar 3.2



3. Elektroda yang digunakan dalam pengujian ini adalah elektroda piring-piring dan

elektroda piring-piring

4. Jarak sela yang digunakan dalam pengujian ini adalah 15 mm dan 20 mm.

5. Rangkaian yang digunakan dalam pengujian ini adalah rangkaian dengan

pembangkit tegangan tinggi arus bolak baik (AC) seperti pada Gambar 3.3.

6. Siapkan kontaminan air seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.2

7. Pengujian pertama yang dilakukan yaitu pengujian minyak transformator dalam

keadaan murni

8. Tuangkan minyak transformator kedalam chamber dengan secara perlahan agar

terhindar dari gelembung-gelembung gas.

9. Elektroda akan dibenamkan dalam minyak transformator Shell Diala B.

10. Pengujian ini dilakukan dengan menaikkan tegangan secara bertahap yaitu sebesar 5

kV, 10 kV, 15 kV, 20 kV, 25 kV, dan 30 kV. Arus bocor akan ditunjukan pada

multimeter.

11. Setiap pengujian arus bocor ini dilakukan sebanyak 3 kali pengambilan data untuk

mendapatkan hasil yang akurat.

12. Setelah pengujian pertama selesai maka pengujian kedua yaitu pengujian arus bocor

minyak transformator dalam keadaan terkontaminasi air.

13. Pengambilan data dilakukan sama seperti pada pengujian pertama yaitu minyak

transformator dalam kondisi murni yaitu seperti pada langkah 10-11.

Diagram alir untuk pengujian karakteristik arus bocor minyak transformator Shell Diala B,

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.6.

27

Gambar 3. 6 Diagram alir pengujian arus bocor pada pengujian tegangan tinggi AC

3.9 Pengujian Resistivitas dan Permitivitas Minyak Transformator Shell Diala B

Pengujian ini untuk mengetahui nilai resistivitas dan permitivitas yang dimiliki oleh

minyak transformator Shell Diala B. Untuk mencari nilai resistivitas dan permitivitas maka

perlu dilakukan pengukuran arus bocornya. Dengan mengetahui arus bocor pada minyak maka

kita dapat mengetahui resistivitas dan permitivitas dari minyak transformator Shell Diala B

sehingga dapat diketahui kelayakan minyak tersebut untuk digunakan didalam isolasi

peralatan tegangan tinggi.

Untuk mengukur arus bocor minyak maka pengukuran menggunakan rangkaian

pembangkit tegangan tinggi searah yang tidak menggunakan tegangan yang terlalu tinggi yaitu

sebesar 2kV dengan menggunakan wadah yang sudah didesain khusus. Wadah ini memiliki

28

susunan elektroda yang teridiri dari elektroda tegangan tinggi, elektrodan cincin pengaman

dengan jarak sela sebesar 5 mm seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.7.

Gambar 3. 7 Chamber untuk pengujian resistivitas dan permitivitas

Langkah-langkah pengujian arus bocor minyak transformator Shell Diala B menggunakan

sumber tegangan AC adalah sebagai berikut:

1. Menyiapkan wadah objek uji yaitu menggunakan Chamber yang sudah didesain

khusus seperti pada Gambar 3.7, dengan menggunakan elektroda cincin pengaman

dengan jarak sela 5 mm.



3. Pengujian ini dilakukan dalam keadaan minyak transformator murni, tidak

terkontaminasi partikel lain.

4. Rangkaian pengujian ini menggunakan rangkaian tegangan tinggi AC dan

rangkaian tegangan tinggi DC

5. Untuk mengetahui tahanan dari minyak transformator Shell Diala B dilakukan

pengujian DC

6. Pengujian ini dilakukan dengan menaikkan tegangan secara perlahan sampai

sebesar 2 kV, arus akan ditunjukkan pada multimeter.

7. Setiap pengujian arus bocor ini dilakukan sebanyak 3 kali pengambilan data untuk

mendapatkan hasil yang akurat.

8. Perhitungan untuk mendapatkan nilai tahanan menggunakan rumus

9. Sehingga didapatkan nilai resistivitas dengan rumus

10. Untuk mencari nilai permitivitas digunakan rangkaian pengujian tegangan tinggi

AC dan didapatkan nilai arus bocor.

11. Hitunglah arus bocor dengan rumus √

29

12. Menghitung besar kapasitansi dengan rumus

13. Sehingga didapatkan nilai permitivitas dengan rumus

,

Diagram alir untuk mengetahui resistivitas dan permitivitas dapat dilihat pada Gambar 3.8a

dan Gambar 3.8b.

(a) (b)

Gambar 3. 8 Diagram alir untuk pengujian permitivitas dan resistivitas pada minyak

(a) Pengujian Resistivitas Minyak Transformator

(b) Pengujian Permitivitas Minyak Transformator

30

3.10 Simulasi Distribusi Medan Listrik Pada Susunan Elektroda Homogen dan Non-

Homogen Pada Pengujian Minyak Shell Diala B

Distribusi medan listrik pada susunan elektroda homogen dan non-homogen pada

pengujian tegangan tembus minyak transformator Shell Diala B dapat disimpulkan dengan

menggunakan perangkat lunak Femm 4.2. Susunan elektroda yang digunakan pada pengujian

ini untuk elektroda homogen yaitu piring-piring sedangkan untuk elektroda non-homogen

jarum piring. Dengan menggunakan data-data dari hasil pengujian dan hasil perhitungan maka

distribusi medan listrik dari minyak transformator Shell Diala B dapat disumlasikan. Data-data

yang diperlukan untuk simulasi adalah bentuk geometris dari susunan elektroda, dimensi

elektroda, jarak sela antar elektroda, tegangan tembus dan permitivitas minyak transformator

Shell Diala B yang diuji. Berikut langkah-langkah dalam menjalankan program femm:

1. Untuk mengetahui distribusi medan listrik pada susunan elektroda, maka pada

program femm dipilih electrostatics problem.

2. Langkah selanjutnya adalah mengatur problem definition, bertujuan untuk

menentukan tipe dari bentuk elektroda yang akan diGambar pada program femm.

Pilihan tipe yang digunakan ada dua jenis yaitu planar dan axisymmetric. Planar

digunakan untuk mengGambar elektroda yang mempunyai bentuk kotak dan

axisymmetric digunakan untuk mengGambar elektroda yang mempunyai bentuk

silindris dan bola seperti yang ditunjukkan pada. Setelah mengatur problem

definition, selanjutnya adalah mengGambar susunan elektrodanya.

2. Setelah susunan elektroda diGambar, langkah selanjutnya adalah menyimpan

(save) file hasil Gambar susunan elektroda pada langkah 3 dan 4 sebelum program

dijalankan (run). Setelah file telah disimpan, kemudian program dijalankan dan

mendapatkan hasil simulasinya.

3. Untuk menampilkan grafik dan tabel kuat medan listriknya dengan cara membuat

garis di jarak sela antara ujung elektroda jarum dengan elektroda piring.

Kemudian mengklik tombol toolbar sehingga akan muncul kotak dialog.

Sehingga setelah dijalankan didapatkan grafik dan tabel kuat medan pada susunan

elektroda.

31

Diagram alir untuk distribusi medan listrik minyak transformator Shell Diala B yang diuji

dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3. 9 Diagram alir simulasi distribusi medan listrik pada minyak transformator

menggunakan program Femm 4.2

Nilai yang didapat dari simulasi ini adalah nilai distribusi medan maksimum (Em) yang

akan digunakan untuk mencari medan rata-rata (Erata-rata) dengan menggunakan Persamaan (3-

1) dan (3.2):

................................................................................ (3-1)

.................................................................................................. (3-2)

Setelah menemukan besar kuat medan rata-rata, maka faktor efisiensi medan dapat di

tentukan menggunakan Persamaan (3-3):

..................................................................................................... (3-3)

32

3.11 Pengamatan Pergerakan Partikel Tetesan Air dalam Minyak

Untuk melihat pergerakan partikel kontaminan tetesan air dalam minyak transformator,

langkah-langkah pengamatan pergerakan partikel kontaminan tetesan air dalam minyak

sebagai berikut:

1. Siapkan peralatan yang akan digunakan yaitu kamera dan senter. Kamera dan

senter digunakan untuk merekam pergerakan partikel selama pengujian.

2. Siapkan tabung uji (chamber) dan kontaminan tetesan air yaitu sebesar 2 ml

3. Tuangkan minyak transformator ke dalam tabung uji secara perlahan untuk

menghindari adanya gelembung-gelembung gas di dalam minyak.

4. Susunan elektroda pertama yang digunakan yaitu elektroda piring-piring (medan

homogen) dan elektroda kedua yang digunakan adalah jarum-piring (medan tak

homogen).

5. Jarak sela yang digunakan adalah 10 mm

6. Pengamatan dilakukan dengan menggunakan pembangkit tegangan tinggi arus

searah (DC) dengan 2 pengaturan tegangan yaitu 5 kV dan 10 kV

7. Naikkan tegangan secara bertahap lalu diamkan selama 5 menit, jika partikel air

tidak bergerak maka tegangan akan dinaikan lagi.

8. Pengujian dilakukan sampai partikel kontaminan tetesan air dalam minyak

mengalami pergerakan

9. Pergerakan pariktel kontaminan tetesan air akan direkam oleh kamera yang sudah

disediakan.

10. Apabila terjadi tembus maka pengujian ini berhenti pada tegangan tembus tersebut

dan diulang kembali seperti pada langkah 6-8.

Diagram alir pengujian pengamatan pergerakan kontaminan tetesan air dalam minyak

transformator dapat dilihat pada Gambar 3.10.

33

Gambar 3. 10 Diagram alir pengamatan pergerakan partikel kontaminan tetesan air dalam

minyak transformator

3.12 Analisis Data

1. Analisis karakteristik tegangan tembus pada minyak transformator pada 3 kondisi

yaitu minyak dalam keadaan murni, minyak terkontaminasi air, dan minyak dalam

keadaan setelah dipanaskan dengan menggunakan cawan standar VDE 370 pada

jarak sela 2,5 mm.

2. Analisis karakteristik arus bocor pada minyak transformator pada 2 kondisi yaitu

minyak dalam kondisi murni dan minyak terkontaminasi air dengan menggunakan

elektroda piring-piring dan jarum piring pada pengujian tegangan tinggi AC.

3. Analisis karakteristik resistivitas dan permitivitas pada minyak Shell Diala B

dalam kondisi minyak murni pada pengujian tegangan tinggi AC dan tegangan

tinggi DC

4. Analisis distribusi medan listrik dan efisiensi medan listrik pada susunan

elektroda piring-piring dan elektroda jarum-piring.

34

5. Analisis pergerakan dan fenomena bridging partikel kontaminan air pada minyak

Shell Diala B.

3.13 Kesimpulan dan Saran

Pada tahapan ini dilakukan pengambilan kesimpulan berdasarkan teori, hasil perhitungan dan

serta analisis. Selain itu akan dicantumkan saran-saran kepada perusahaan dan pembaca yang

akan, melakukan studi terkai dengan penelitian ini.

35

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengaruh Tegangan Tembus Pada Minyak Transformator Shell Diala B

4.1.1 Pengaruh Tegangan Tembus Pada Minyak Transformator Shell Diala B dengan

Kondisi Minyak Murni

Dalam pengujian ini dilakukan pengujian tegangan tembus pada minyak Shell Diala B

dengan 2 kondisi yaitu kondisi minyak transformator Shell Diala B tidak dipanaskan dan

minyak Shell Diala B dipanaskan dengan menggunakan cawan standar VDE 370 jarak sela

2,5mm. Tujuan dari pemanasan pada minyak yaitu untuk menghilangkan kandungan air pada

minyak transformator Shell Diala B. Pada minyak transformator kondisi baru akan selalu ada

kandungan air didalamnya, sehingga pada minyak baru sebelum digunakan akan dilakukan

treatment terlebih dahulu. Minyak akan dipanaskan sampai dengan suhu 70oC, suhu tidak

boleh melebih dari 70oC karena dapat merusak minyak transformator. Pemanasan akan

dilakukan sebanyak 3 kali yang bertujuan agar kandungan air pada minyak akan berkurang.

Dalam pengujian ini akan dilakukan pengaruh tegangan tembus pada minyak transformator

setelah dipanaskan dan minyak transformator tidak dipanaskan, yang bertujuan untuk

mengetahui tegangan tembus yang lebih baik. Jika tegangan tembus minyak dalam kondisi

setelah dipanaskan lebih baik dari minyak dengan kondisi tidak dipanaskan, maka pengujian

selanjutkan akan menggunakan minyak yang sudah dipanaskan.

Data pengujian tegangan tembus pada minyak transformator sebelum dipanaskan dan

sesudah dipanaskan dengan menggunakan cawan standar VDE 370 jarak sela 2,5 mm dapat

dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4. 1

Data tegangan tembus minyak transformator murni sebelum dipanaskan dan sesudah

dipanaskan

Kondisi Minyak

Tranformator Tegangan Tembus (kV) Presentase Kenaikan (%)

Sebelum dipanaskan 17,39 0%

Sesudah dipanaskan 23,98 37,89 %

35

36

Pada Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa, tegangan tembus pada minyak transformator murni

sebelum dipanaskan 17,39 kV lebih kecil dari pada minyak transformator murni sesudah

dipanaskan yaitu 23,98 kV. Pada minyak transformator murni sebelum dipanaskan masih

banyak terdapat kandungan air dalam minyak transformator. Sehingga sebelum digunakan

minyak dilakukan treatment yaitu pemanasan yang bertujuan untuk menghilangkan kandungan

air pada minyak transformator, treatment pemanasan ini menaikkan tegangan tembus pada

minyak transformator sebesar 37,89%.

Gambar 4. 1 Fenomena karbon pada minyak transformator

Pada Gambar 4.1 merupakan fenomena tembus pada minyak transformator dengan

menggunakan cawan standar VDE 370 2,5mm. Fenomena ini bisa terjadi karena tegangan

tembus yang terjadi pada minyak sangat tinggi sehingga akan menghasilkan flashover pada

saat terjadi tembus. Flashover ini mengakibatkan minyak terkontaminasi oleh karbon yang

menurunkan kualitas dari minyak transformator.

Dapat disimpulkan bahwa minyak yang sudah dipanaskan memiliki tegangan tembus`

yang lebih baik dibandingkan dengan minyak yang tidak dipanaskan. Karena kandungan air

didalam minyak sudah berkurang sehingga kualitasnya lebih baik dibandingan dengan minyak

yang tidak dipanaskan. Sehingga untuk refrensi pada pengujian ini menggunakan minyak yang

sudah dipanaskan.

37

4.1.2 Pengaruh Kontaminan Air Terhadap Tegangan Tembus Pada Minyak

Transformator Shell Diala B

Pada pengujian ini dilakukan pengujian tegangan tembus dengan pengaruh kontaminan

air dengan kadar air yang sudah ditentukan pada Tabel 3.1. Pengujian ini menggunakan cawan

standar VDE 370 dengan jarak sela 2.5 mm. Pada Pengujian dilakukan pengambilan data

sebanyak 3 kali untuk mendapatkan hasil data yang akurat, kemudian hasil data akan dirata-

ratakan. Data pengujian pengaruh kontaminan air terhadap tegangan tembus dapat dilihat pada

Tabel 4.2.

Tabel 4. 2

Data pengujian tegangan tembus dengan penambahan kontaminan air pada cawan standar

VDE 370

No. Kontaminan Air (%) Kontaminan Air

(ml) Tegangan Tembus (kV)

1 0,03% 0,1 11,82

2 0,06% 0,2 8,85

3 0,10% 0,3 5,38

4 0,13% 0,4 2,79

Untuk melihat karakteristrik dari Tabel 4.2 dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4. 2 Grafik hubungan tegangan tembus dengan kenaikan kontaminan air pada minyak

transformator Shell Diala B

Dari Gambar 4.2 dapat disimpulkan bahwa pada elektroda cawan standar VDE 370

dengan jarak 2.5 mm, dengan penambahan kontaminan air dapat mengakibatkan tegangan

tembus mengalami penurunan secara signifikan. Pada Tabel 4.2 menyatakan bahwa ketika

minyak transformator terkontaminan air dengan tingkat kontaminan 0,03%, 0,06%, 0,1% dan

02468

101214

0,03% 0,06% 0,10% 0,13%Tega

nga

n T

em

bu

s (k

V)

Kontaminan Air (%)

38

0,13% memiliki tegangan tembus sebesar 11,82 kV, 8,85 kV, 5,38 kV dan 2,79 kV. Tegangan

tembus minyak transformator murni sebesar 23,98 kV, sehingga terjadi penurunan tegangan

tembus setelah minyak transformator diberi kontaminan air. Semakin besar konsentrasi

penambahan air diberikan maka tegangan tembus akan semakin kecil, sehingga pengaruh dari

kontamian air sangat mempengaruhi tegangan tembus pada minyak transformator.

Fenomena yang muncul didalam pengujian tegangan tembus dengan cawan standar

VDE 370 dapat diamati pada Gambar 4.3, dijelaskan bahwa sebelum dilakukan penambahan

kontaminan air kondisi pada minyak transformator tampak bersih dan belum ada kontaminan

yang dapat merusak struktur pada minyak transformator. Setelah diberi kontaminan air minyak

sudah mengalami ketidakmurnian, setelah diberikan tegangan hingga tembus kontaminan air

akan membentuk jalur hubung antar elektroda yang menyebabkan flashover. Sehingga setelah

diberikan kontaminan air struktur pada minyak mengalami kerusakan sehingga minyak tidak

dapat digunakan kembali untuk pengujian.

Gambar 4. 3 Fenomena pengujian pengaruh kontaminan air terhadap tegangan tembus pada

minyak transformator

4.1.3 Pengaruh Kontaminan Air Setelah Dipanaskan Terhadap Tegangan Tembus

Pada Minyak Transformator Shell Diala B

Setelah minyak diberi kontaminasi air sesuai dengan Tabel 3.1 dan sudah didapatkan

tegangan tembusnya, maka minyak selanjutkan akan dipanaskan yang bertujuan untuk

menghilangkan kadar air didalam minyak. Pemanasan yang dilakukan pada pengujian ini

berbeda dengan pemanasan minyak dalam kondisi murni, pemanasan dilakukan sebanyak 5

kali karena kandungan air didalam minyak lebih banyak dan pemanasan dilakukan dengan

suhu 70°C tidak boleh lebih dari suhu tersebut. Setelah dipanaskan maka minyak akan diuji

kembali tegangan tembus nya. Data pengujian tegangan tembus setelah minyak dipanaskan

dapat dilihat pada Tabel 4.3.

39

Tabel 4. 3

Pengaruh tingkat kontaminan terhadap tegangan tembus minyak transformator Shell Diala B

sebelum dan sesudah dilakukan pemanasan

No. Kontaminan

Air (%)

Kontaminan

Air (ml)

Tegangan Tembus (kV) Presentase

Kenaikan (%) Terkontaminasi Air Setelah Dipanaskan

1 0,03 0,1 11,82 22,19 87,77

2 0,06 0,2 8,85 17,76 100,67

3 0,10 0,3 5,38 14,15 163,01

4 0,13 0,4 2,79 11,37 307,52

Dari data Tabel 4.3 dapat dibuat grafik hubungan anatara tingkat kontaminan terhadap

tegangan tembus.

Gambar 4. 4 Grafik hubungan tingkat kontaminan air terhadap tegangan tembus minyak

transformator Shell Diala B

Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa tegangan tembus pada kondisi minyak

dipanaskan setelah diberi kontaminan memiliki tegangan tembus yang lebih tinggi

dibandingkan dengan tegangan tembus minyak terkontaminasi air. Dapat dilihat pada Tabel

4.3 pada konsentrasi penambahan air sebesar 0,03%, 0,06%, 0,1% dan 0,13% tegangan

tembus minyak transformator terkontaminasi air sesudah dipanaskan menaik sebesar 87,77%,

100,67%, 163,01% dan 307,52%. Sehingga metode pemanasan pada minyak transformator

terkontaminasi air akan menaikkan tegangan tembus pada minyak transformator, karena kadar

air pada minyak transformator berkurang. Tetapi tegangan tembus tidak seperti tegangan

tembus kondisi minyak murni dikarenakan kadar air pada minyak yang terkontaminasi sangat

besar sehingga sulit untuk menghilangkan air yang terkandung pada minyak transformator.

0

5

10

15

20

25

0,03% 0,06% 0,10% 0,13%

Tega

nga

n T

em

bu

s (k

V)

Kontaminan Air (%)

Terkontaminasi Air Setelah Dipanaskan

40

4.2 Pengaruh Arus Bocor Pada Minyak Transformator Shell Diala B

4.2.1 Pengaruh Arus Bocor Pada Minyak Transformator Shell Diala B Murni

Pada pengujian arus bocor pada minyak transformator dalam kondisi murni dan tidak

terkontaminasi partikel lain dengan menggunakan pengukuran tegangan tinggi AC. Pada

pengujian ini menggunakan elektroda piring-piring dan jarum-piring dengan jarak sela 15 mm

dan 20 mm dengan pengambilan data sebanyak 3 kali untuk mendapatkan hasil yang akurat.

Data hasil dari pengujian arus bocor pada minyak transformator dengan kondisi murni dapat


Tabel 4. 4

Data Hasil Pengujian Arus Bocor Pada Minyak Transformator Shell Diala B Murni dengan

Menggunakan Pengukuran Tegangan Tinggi AC

Jenis

Elektroda

Tegangan Sumber (kV) Arus Bocor (μA)

Jarak Sela

15 mm

Jarak Sela

20 mm

Jarak Sela

15 mm

Jarak Sela

20 mm

Piring-

Piring

5 5 8,17 6,03

10 10,02 16,83 12,57

15,08 15,05 25,33 19,13

20 20,08 33,97 25,2

25,01 25,05 42,53 31,43

30,05 30,07 50,9 35,4

Jarum-

Piring

5,01 5 4,53 4,47

10,04 10 9,73 9,1

15,08 15,05 13,87 13,43

20,06 20,08 18,57 18

24,99 25,05 23,13 21,73

30,02 30 27,33 26,73

Berdasarkan Tabel 4.4, maka dapat dibuat grafik hubungan antara arus bocor terhadap

tegangan pada minyak transformator Shell Diala B murni pada susunan elektroda uji yaitu

elektroda piring-piring dan elektroda jarum-piring ditunjukkan pada Gambar 4.5.

41

Gambar 4. 5 Grafik hubungan arus bocor untuk setiap kenaikan tegangan AC pada susunan

elektroda piring-piring dan jarum-piring pada setiap jarak sela

Pada Gambar 4.5 dapat dianalisis bahwa pada elektroda piring-piring dan elektroda

jarum-piring dengan fungsi arus bocor terhadap tegangan menyatakan semakin besar tegangan

sumber yang diberikan maka arus bocor pada elektroda piring-piring dan elektroda jarum-

piring semakin besar meningkat secara signifikan. Pada elektroda piring-piring dapat dilihat,

mempunyai arus bocor yang lebih besar dibandikan dengan elektroda jarum-piring, serta

semakin besar jarak sela pada susunan elektroda piring-piring dan elektroda jarum-piring

maka arus bocor akan semakin kecil secara signifikan.

Jika di analisis menurut trendline pada Gambar 4.5 dengan menggunakan Persamaan yang

didapatkan pada grafik, maka perbandingan data trendline dengan data hasil pengujian pada

arus bocor minyak transformator Shell Diala B murni sesuai Tabel 4.5.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 5 10 15 20 25 30 35

Aru

s B

oco

r (μ

A)

Tegangan Sumber (kV)

Elektroda Piring-Piring, s= 15 mm Elektroda Piring-Piring, s= 20 mm

Elektroda Jarum-Piring, s= 15 mm Elektroda Jarum-Piring, s= 20 mm

42

Tabel 4. 5

Data perbandingan arus bocor terhadap tegangan menurut trendline

Jenis

Elektrod

a

Ud (kV) Ib (μA) Ib (μA)

Trendline

Δ Ib (μA)

Penyimpangan

Rata-Rata

Penyimpangan

(μA)

Jarak

Sela

15

mm

Jarak

Sela

20

mm

Jarak

Sela

15

mm

Jarak

Sela

20

mm

Jarak

Sela

15

mm

Jarak

Sela

20

mm

Jarak

Sela

15

mm

Jarak

Sela

20

mm

Jarak

Sela

15

mm

Jarak

Sela

20

mm

Piring-

Piring

5,00 5,00 8,17 6,03 8,16 5,82 0,01 0,21

0,03 0,06

10,00 10,02 16,83 12,57 16,80 12,85 0,03 0,28

15,08 15,05 25,33 19,13 25,53 19,38 0,20 0,25

20,00 20,08 33,97 25,20 33,94 25,39 0,03 0,19

25,01 25,05 42,53 31,43 42,46 30,84 0,07 0,59

30,05 30,07 50,90 35,40 50,99 35,83 0,09 0,43

Jarum-

Piring

5,01 5,00 4,53 4,47 4,65 4,56 0,12 0,09

0,02 0,02

10,04 10,00 9,73 9,10 9,46 8,99 0,27 0,11

15,08 15,05 13,87 13,43 14,15 13,45 0,28 0,02

20,06 20,08 18,57 18,00 18,66 17,87 0,09 0,13

24,99 25,05 23,13 21,73 23,02 22,21 0,11 0,48

30,02 30,00 27,33 26,73 27,34 26,52 0,01 0,21

Pada Tabel 4.5 dapat disimpulkan bahwa nilai penyimpangan data trendline dengan

data pengujian hamper mendekati 0, jika dirata-rata nilai penyimpangan tersebut bernilai

mendekati 0. Sehingga dari data pengujian dengan data analisis menurut trendline ada

kesesuaian data sehingga data pengujian masih dalam batas toleransi kesalahan.

4.2.2 Pengaruh Arus Bocor Pada Minyak Transformator Shell Diala B dengan

Penambahan Kontaminan Air

Pengujian arus bocor dilakukan dengan pengukuran tegangan tinggi AC dengan

menambahkan kontaminan air, penambahan kontaminan air sesuai pada Tabel 3.2 sehingga

didapatkan arus bocor pada masing-masing elekroda yaitu elektroda piring-piring dan

elektroda jarum-piring dengan jarak sela pada susunan elektroda 15 mm dan 20 mm.

Pengujian arus bocor dengan penambahan kontaminan air pada masing-masing elektroda dan

jarak sela dilakukan pengambilan data sebanyak 3 kali untuk mendapatkan hasil yang akurat,

setelah didapatkan data-data arus bocor maka akan dihitung rata-ratanya.

Data hasil arus bocor minyak transformator Shell Diala B terkontaminasi air pada jarak

sela 15 mm dengan susunan elektroda piring-piring dapat lihat pada Tabel 4.6.

43

Tabel 4. 6

Data hasil arus bocor minyak transformator terkontaminasi air pada jarak sela 15 mm dengan

menggunakan susunan elektroda piring-piring dan elektroda jarum-piring

Jarak

Sela

(mm)

Kontaminan

Air (%)

Tegangan Sumber (kV) Arus Bocor (μA)

Piring-

Piring

Jarum-

Piring

Piring-

Piring

Jarum-

Piring

Jarak

Sela 15

0,03%

5,01 5,01 10,67 7,93

10,02 10,01 20,57 14,57

15,04 15,06 29,63 23,57

20,03 20,03 39,27 31,60

25,04 25,02 48,47 40,73

30,03 30,04 58,50 48,33

0,06%

5,00 5,02 11,47 8,47

10,03 10,02 23,57 16,73

15,01 15,07 32,37 25,67

20,00 20,01 41,67 34,67

25,02 25,04 52,70 43,37

30,03 30,02 63,47 53,47

0,1%

5,05 5,02 13,38 9,30

10,04 10,04 25,97 18,57

15,05 15,03 36,23 28,60

20,03 20,03 46,20 37,80

25,03 25,04 57,50 46,30

30,03 30,03 68,17 56,43

Untuk melihat karakteristik pada Tabel 4.6 yaitu hubungan arus bocor terhadap tegangan pada

elektroda piring-piring dan elektroda jarum-piring dengan jarak sela 15 mm dapat dilihat pada

Gambar 4.6.

44

Gambar 4. 6 Grafik hubungan tingkat arus bocor untuk setiap kenaikan tegangan AC pada

susunan elektroda piring-piring dan elektroda jarum-piring pada jarak sela 15

mm

Pada Gambar 4.6 diketahui bahwa pada jarak sela yang sama yaitu 15 mm susunan

elektroda piring-piring memiliki arus bocor yang lebih tinggi dibandingkan dengan elektroda

jarum-piring. Semakin besar penambahan kontaminan air pada minyak maka arus bocor akan

semakin naik secara signifikan. Sehingga arus bocor pada minyak dipengaruhi oleh susunan

elektroda dan penambahan kontaminan air.

Jika dianalisis menurut trendline dengan menggunakan Persamaan grafik pada Gambar

4.6 yang sudah diketahui maka dapat diketahui penyimpangan nilai arus bocor menurut

trendline dan nilai arus bocor menurut data. Perbandingan nilai arus bocor menurut data

dengan trendline dapat dilihat pada Tabel 4.7.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

0 5 10 15 20 25 30 35

Aru

s B

oco

r (μ

A)

Tegangan Sumber (kV) Kontaminan Air 0,03%,pp Kontaminan Air 0,03%, JP Kontaminan Air 0,06%, PP

Kontaminan Air 0,06%, JP Kontaminan Air 0,1%, PP Kontaminan Air 0,1%, JP

45

Tabel 4. 7

Data Analisis Trendline pada jarak sela 15 dengan susunan elektroda piring-piring dan

elektroda jarum-piring

Jarak

Sela

Konta

minan

Air

(%)


Trendline

ΔIb (μA)

Penyimpangan

Rata-Rata

Penyimpangan

(μA)

Piring-

Piring

Jarum-

Piring

Piring-

Piring

Jarum-

Piring

Piring-

Piring

Jarum-

Piring

Piring-

Piring

Jarum-

Piring

Piring-

Piring

Jarum-

Piring

Jarak

Sela

15

mm

0,03%

5,01 5,01 10,67 7,93 10,86 7,51 0,19 0,42

0,07 0,05

10,02 10,01 20,57 14,57 20,30 15,38 0,27 0,81

15,04 15,06 29,63 23,57 29,79 23,51 0,16 0,06

20,03 20,03 39,27 31,60 39,28 31,71 0,01 0,11

25,04 25,02 48,47 40,73 48,85 40,12 0,38 0,61

30,03 30,04 58,50 48,33 58,43 48,78 0,07 0,45

0,06%

5,00 5,02 11,47 8,47 12,20 8,50 0,73 0,03

0,04 0,06

10,03 10,02 23,57 16,73 22,29 16,88 1,28 0,15

15,01 15,07 32,37 25,67 32,35 25,65 0,02 0,02

20,00 20,01 41,67 34,67 42,52 34,51 0,85 0,16

25,02 25,04 52,70 43,37 52,83 43,84 0,13 0,47

30,03 30,02 63,47 53,47 63,20 53,36 0,27 0,11

0,1%

5,05 5,02 13,38 9,30 13,99 9,33 0,61 0,03

0,08 0,06

10,04 10,04 25,97 18,57 25,17 18,87 0,80 0,30

15,05 15,03 36,23 28,60 36,20 28,29 0,03 0,31

20,03 20,03 46,20 37,80 46,97 37,66 0,77 0,14

25,03 25,04 57,50 46,30 57,58 46,99 0,08 0,69

30,03 30,03 68,17 56,43 68,00 56,21 0,17 0,22

Menurut Tabel 4.7 dapat dilihat bahwa rata-rata penyimpangan arus bocor pada

minyak transformator Shell Diala B terkontaminasi air dengan menggunakan susunan

elektroda jarum-piring dan elektroda piring-piring pada jarak sela 15 mm memiliki nilai

keakuratan yang mendekati nilai 0. Sehingga perbedaan analisis menurut trendline dengan

pengujian yang dilakukan pada tegangan tinggi AC masih mendekati toleransi kesalahan yang

diijinkan.

Grafik karakteristik penambahan kontaminan air terhadap arus bocor pada susunan

elektroda piring-pring jarak sela 15 mm dapat dilihat pada Gambar 4.7.

46

Gambar 4. 7 Grafik hubungan tingkat arus bocor untuk setiap kenaikan kontaminan air pada

susunan elektroda piring-piring pada jarak sela 15 mm

Pada Gambar 4.7 dapat dilihat bahwa, dengan kenaikan tingkat kontaminan air

mempengaruhi arus bocor minyak transformator. Semakin besar tingkat kontaminan air pada

minyak transformator maka arus bocor pada minyak transformator menaik secara signifikan.

Pada setiap kenaikan tegangan dengan setiap kenaikan tingkat kontaminan arus bocor pada

minyak transformator semakin menaik, dan semakin naik tegangan yang diberikan maka arus

bocor pada minyak transformator dengan setiap kenaikan tingkatan kontaminan semakin

besar.

Gambar 4. 8 Grafik hubungan tingkat arus bocor untuk setiap kenaikan kontaminan air pada

susunan elektroda jarum-piring pada jarak sela 15 mm

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0,03% 0,06% 0,10%

Aru

s B

oco

r (μ

A)

Tingkat Kontaminan (%) 5 kV 10 kV 15 kV 20 kV 25 kV 30 kV

0

10

20

30

40

50

60

0,03% 0,06% 0,10%

Aru

s B

oco

r (μ

A)

Tingkat Kontaminan (%)

5 kV 10 kV 15 kV 20 kV 25 kV 30 kV

47

Pada Gambar 4.8 merupakan grafik hubungan tingkat arus bocor untuk setiap kenaikan

kontaminan air pada susunan elektroda jarum-piring jarak sela 15 mm. Pada Gambar 4.8 dapat

dilihat bahwa, dengan setiap penambahan kontaminan air pada minyak transformator maka

arus bocor akan menaik secara signifikan dan semakin besar tegangan yang diberikan arus

bocor semakin naik.

Setelah didapatkan data arus bocor minyak terkontaminasi air pada jarak sela 15 mm

maka selanjutnya adalah pada jarak sela 20 mm. Data hasil arus bocor minyak terkontaminasi

air dapat dilihat pada Tabel 4.8. Untuk data ini, merupakan data rata-rata didalam pengujian,

pengujian dilakukan sebanyak 3 kali pengambilan data untuk mendapatkan hasil yang akurat.

Tabel 4. 8

Data hasil pengujian arus bocor minyak transformator terkontaminasi air pada jarak sela 20

mm dengan elektroda piring-piring dan elektroda jarum-piring

Jarak

Sela

(mm)

Kontaminan

Air (%)

Tegangan Sumber

(kV) Arus Bocor (μA)

Piring-

Piring

Jarum-

Piring

Piring-

Piring

Jarum-

Piring

Jarak

Sela

20

0,03%

5,01 5,07 7,10 5,43

10,04 10,06 13,77 10,97

15,03 15,05 21,47 17,07

20,00 20,05 29,60 22,73

25,03 25,05 36,73 28,50

30,01 30,03 43,40 35,23

0,06%

5,03 5,08 7,47 6,00

10,04 10,04 15,37 12,73

15,05 15,07 22,40 18,33

20,07 20,05 30,77 24,43

25,02 25,05 39,20 30,40

30,03 30,07 46,63 37,93

0,1%

5,00 5,07 8,80 6,63

10,05 10,05 17,63 13,60

15,01 15,07 25,33 19,93

20,03 20,07 34,53 27,30

25,07 25,01 42,57 33,03

30,01 30,05 50,33 39,87

Berdasarkan data pada Tabel 4.8, maka dapat dibuat grafik karakteristik arus bocor

minyak transfromator terkontaminasi air terhadap tegangan pada jarak sela 20 mm dengan

48

menggunakan elektroda piring-piring dan elektroda jarum piring yang ditunjukkan pada

Gambar 4.9.

Gambar 4. 9 Grafik karakteristik arus bocor minyak transformator Shell Diala B terhadap

tegangan pada jarak sela 20 mm dengan elektroda piring-piring dan elektroda

jarum-piring

Pada Gambar 4.9 terlihat bahwa perubahan tegangan mempengaruhi nilai aurs

bocornya. Semakin besar kontaminan air yang terkandung pada minyak maka arus bocor akan

semakin naik secara signifikan sedangkan arus bocor pada elektroda piring-piring lebih besar

dari pada elektroda jarum-piring. Sehingga arus bocor pada minyak dalam pengujian ini di

pengaruhi oleh jumlah kontaminan air yang terkandung pada minyak dan susunan elektroda.

Pada Gambar 4.9 jika di analisis menurut trendline yang Persamaannya sudah

diketahui pada grafik dapat diketahui penyimpangan nilai arus bocor menurut trendline

dengan nilaiarus bocor menurut data. Pada Tabel 4.9 merupakan tabel perbandingan arus

bocor menurut data dengan menurut trendline pada jarak sela 20 mm dengan susunan

elektroda piring-piring dan susunan elektroda jarum-piring.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 5 10 15 20 25 30 35

Aru

s B

oco

r (μ

A)

Tegangan Sumber (kV)

Kontaminan Air 0,03%,pp Kontaminan Air 0,03%, JP Kontaminan Air 0,06%, PP

Kontaminan Air 0,06%, JP Kontaminan Air 0,1%, PP Kontaminan Air 0,1%, JP

49

Tabel 4. 9

Perbandingan nilai arus bocor minyak transformator terkontaminasi air menurut data dengan

trendline pada jarak sela 20 mm degan elektroda piring-piring dan elektroda jarum-piring

Jarak

Sela

(mm)

Kontam

inan

Air (%)


Trendline

ΔIb (μA)

Penyimpangan

Rata-Rata

Penyimpangan

(μA)

Piring-

Piring

Jarum-

Piring

Piring-

Piring

Jarum-

Piring

Piring-

Piring

Jarum-

Piring

Piring-

Piring

Jarum

-

Piring

Piring-

Piring

Jarum-

Piring

Jarak

Sela

20

0,03%

5,01 5,07 7,10 5,43 6,76 5,54 0,34 0,11

0,05 0,06

10,04 10,06 13,77 10,97 14,36 11,12 0,59 0,15

15,03 15,05 21,47 17,07 21,81 16,86 0,34 0,21

20,00 20,05 29,60 22,73 29,16 22,79 0,44 0,06

25,03 25,05 36,73 28,50 36,51 28,87 0,22 0,37

30,01 30,03 43,40 35,23 43,71 35,10 0,31 0,13

0,06%

5,03 5,08 7,47 6,00 7,52 6,43 0,05 0,43

0,05 0,07

10,04 10,04 15,37 12,73 15,18 12,24 0,19 0,49

15,05 15,07 22,40 18,33 22,95 18,33 0,55 0,00

20,07 20,05 30,77 24,43 30,86 24,56 0,09 0,13

25,02 25,05 39,20 30,40 38,77 31,00 0,43 0,60

30,03 30,07 46,63 37,93 46,88 37,67 0,25 0,26

0,1%

5,00 5,07 8,80 6,63 8,80 6,75 0,01 0,12

0,07 0,06

10,05 10,05 17,63 13,60 17,50 13,56 0,13 0,04

15,01 15,07 25,33 19,93 25,92 20,32 0,59 0,39

20,03 20,07 34,53 27,30 34,29 26,93 0,24 0,37

25,07 25,01 42,57 33,03 42,56 33,37 0,01 0,34

30,01 30,05 50,33 39,87 50,52 39,82 0,19 0,05

Pada data Tabel 4.9 rata-rata penyimpangan data hasil pengujian dengan data trendline

memiliki nilai rata-rata mendekati nilai 0, sehingga pengujian yang dilakukan masih

mendekati toleransi kesalahan yang diijinkan yaitu ≤ 5%.

Karakteristik arus bocor dengan setiap tingkat kontaminan air pada elektroda piring-piring

dengan jarak sela 20 mm dapat dilihat pada Gambar 4.10.

50

Gambar 4. 10 Grafik hubungan arus bocor untuk setiap kenaikan kontaminan air pada susunan

elektroda piring-piring pada jarak sela 20 mm

Pada Gambar 4.10 dapat dilihat bahwa, semakin besar tingkat kontaminan air yang terkandung

pada minyak transformator nilai arus bocor akan semakin meningkat. Pada setiap kenaikan

tegangan sumber yang diberikan nilai arus bocor pada setiap kontaminan menaik secara

signifikan. Semakin besar tegangan yang diberikan arus bocor pada minyak transformator

akan semakin naik. Sedangkan untuk karakteristik arus bocor untuk setiap kenaikan

kontaminan pada susunan elektroda jarum-piring pada jarak sela 20 mm dapat dilihat pada

Gambar 4.11.

Gambar 4. 11 Grafik hubungan arus bocor dengan setiap kenaikan kontaminan air pada

susunan elektroda jarum-piring jarak sela 20 mm

0

10

20

30

40

50

60

0,03% 0,06% 0,10%

Aru

s B

oco

r (μ

A)

Tingkat Kontaminan (%)

5 kV 10 kV 15 kV 20 kV 25 kV 30 kV

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0,03% 0,06% 0,10%

Aru

s B

oco

r (μ

A)

Tingkat Kontaminan (%) 5 kV 10 kV 15 kV 20 kV 25 kV 30 kV

51

Pada Gambar 4.11 dapat dilihat bahwa semakin besar tingkat kontaminan air pada

minyak transformator maka arus bocor akan semakin meningkat, dan semakin besar tegangan

yang diberikan arus bocor semakin menaik.

4.3 Resistivitas dan Permitivitas Minyak Transfromator Shell Diala B

Pada bahan isolasi cair mempunyai nilai resistivitas dan permitivitas. Pada pengujian

ini untuk mendapatkan nilai reisistivitas yaitu dengan mengukur nilai arus bocor pada minyak

transformator. Sedangkan untuk mendapatkan nilai permitivitas dapat dicari dengan

menggunakan nilai kapasitansi pada minyak transformator. Pengujian ini yang akan diuji

adalah arus konduksi dan arus minyak transformator, untuk menguji arus konduksi pada

minyak yaitu dengan menggunakan pembangkit tegangan tinggi DC dan untuk menguji arus

bocor pada minyak dengan menggunakan pembangkit tegangan tinggi AC. Elektroda yang

digunakan untuk menguji arus konduksi dan arus bocor yaitu menggunakan elektroda cincin

pelindung dengan jarak sela 5 mm. Hasil data pengujian arus konduksi pada minyak dapat


Tabel 4.10

Hasil data pengujian arus konduksi pada minyak transformator Shell Diala B

No. Volume Minyak

Transformator (ml)

Tegangan

Sumber (kV)

Arus

Konduksi

(μA)

1

500

2,09 0,20

2 2,07 0,20

3 2,04 0,20

Setelah didapatkan arus kondusi minyak transformator, resistivitas minyak

transformator dapat dicari, untuk arus konduksi yang didapatkan pada hasil pengujian

merupakan arus resistif (IR). Pertama-tama, untuk mendapatkan nilai resistivitas minyak

transformator dapat dicari nilai tahanan pada setiap tegangan.

Pada tegangan 2,09 nilai tahanan minyak dapat dihitung dengan Persamaan (2-2) yaitu:

52

Kemudian setelah itu mencari nilai luas permukaan elektroda cincin pelindung dengan

diameter pada elektroda cincin adalah 2 cm dan jari-jari 10 mm sehingga luas permukaan pada

elektroda dapat dihitung.

Sehingga nilai resistivitas dari minyak transformator dapat dihitung dengan Persamaan

(2-1) yaitu:

Sehingga nilai resistivitas pada minyak didapat seperti pada Tabel 4.11.

Tabel 4. 11

Hasil data perhitungan nilai resistivitas pada minyak transformator

No.

Volume

Minyak

Transformator

(ml)

Tegangan

Sumber

(kV)

Rata-Rata

Tegangan

Sumber

(kV)

Arus

Konduksi

(μA)

Rata-Rata

Arus

Konduksi

(μA)

Resistivitas

minyak

transformator

(

Rata-Rata

Resistivitas

Minyak

Transformator

1

500

2,09

2,07

0,20

0,2

653

650,98 2 2,07 0,20 649,98

3 2,04 0,20 649,98

Pada Tabel 4.11 dijelaskan bahwa arus kondusi pada minyak transfromator dengan

tegangan yang sama memiliki nilai arus konduksi yang hampir sama. Pada tegangan sumber

yang diberikan menghasilkan nilai resistivitas minyak transformator yang sama atau hampir

sama.

Setelah didapatkan nilai resistivitas pada minyak transformator maka nilai

konduktivitas dapat dihitung.

53

Sehingga untuk hasil perhitungan nilai konduktivitas pada minyak transformator dapat


Tabel 4. 12

Hasil data perhitungan konduktivitas pada minyak transformator

No.

Volume

Minyak

Transformator

(ml)

Tegangan

Sumber (kV)

Arus

Konduksi

(μA)

Resistivitas

minyak

transformator

(

Konduktivitas

Minyak

Transformator

(nS/m)

1

500

2,09 0,20 653 1,5314

2 2,07 0,20 649,98 1,5385

3 2,04 0,20 649,98 1,5385

Pada Tabel 4.12 dapat disimpulkan bahwa pada tegangan sumber yang sama

menghasilkan nilai konduktivitas yang sama atau hampir sama. Nilai konduktivitas yang

dihasilkan memiliki nilai yang sangat kecil sehingga minyak transformator layak digunakan

sebagai minyak isolasi.

Setelah pengujian arus konduksi selesai maka pengujian selanjutnya adalah pengujian

arus bocor pada minyak transformator. Pengujian arus bocor minyak transformator

menggunakan pembangkit tegangan tinggi AC pada elektroda cincin pelindung dengan jarak

sela 5 mm. Hasil pengujian arus bocor pada minyak transformator dengan tegangan tinggi AC

dapat dilihat pada Tabel 4.13.

Tabel 4. 13

Hasil data pengujian arus bocor pada minyak transformator

Minyak

(ml)

Tegangan

Sumber (kV)

Rata-Rata

Tegangan Sumber

(kV)

Arus

Bocor

(μA)

Rata-Rata Arus

Bocor (μA)

500

2,07

2,09

0,90

0,85 2,09 0,80

2,09 0,90

2,09 0,80

54

Setelah didapatkan data arus bocor pada minyak transformator maka dapat permitivitas

pada minyak transformator dapat dihitung.

Dengan menggunakan Persamaan √ , sehingga hasil perhitungan arus

kapasititf (ic).

√ √

Setelah didapatkan nilai arus kapasitif (ic) maka nilai kapasitansi minyak transformator

dapat dihitung.

Setelah didapatkan nilai kapasitansi minyak transformator maka nilai permitivitas

minyak transformator dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.3), perhitungan nilai

permitivitas dapat dihitung.

Jadi dari hasil perhitungan nilai permitivitas dari minyak transformator dengan jarak

sela 5 mm yaitu 2,3318.

4.4 Fenomena Pergerakan Partikel Kontaminan Air Pada Susunan

Elektroda Piring-Piring dengan Jarak Sela 10 mm

Pada pengujian ini dilakukan pengujian pergerakan kontaminan air pada susunan

elektroda piring-piring dan elektroda jarum-pring dengan jarak sela 10 mm dengan

menggunakan pembangkit tegangan tinggi DC. Elektroda piring-piring untuk medan homogen

dan elektroda jarum-piring untuk medan non-homogen. Pengujian ini dilakukan dengan

penambahan kontaminan sebesar 2 ml pada minyak transformator kemudian tegangan sumber

dinaikan dari tegangan yang rendah sampai tegangan yang tinggi, setelah tegangan diberikan

akan didiamkan sampai 3 menit untuk meliahat pergerakan kontaminan air. Pengujian ini

diambil dengan menggunakan video recorder dan jika sudah didapatkan hasil pengujian

pergerakan maka video tersebut akan di-screenshoot menjadi gambar untuk proses pergerakan

55

kontaminan air pada medan homogen dan medan non-homogen. Hasil pengamatan pergerakan

kontaminan air pada medan homogen yaitu elektroda piring-piring dapat dilihat pada Gambar

4.12.

(a)

(b)

Gambar 4. 12 Fenomena pergerakan kontaminan air pada susunan elektroda piring-piring

dengan jarak sela 10 mm terhadap tegangan 10 kV

(a) Partikel air membentuk jembatan pada celah elektroda

(b) Partikel air terurai menjadi partikel air yang lebih kecil

Pada saat tegangan di naikkan sampai 10 kV terjadi pergerakan yang sangat cepat pada

partikel air seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.12a partikel air yang berada pada

permukaan elektroda piring-piring tertarik oleh medan listrik pada elektroda piring-piring.

Setelah terjadi flashover maka partikel air akan terurai kembali menjadi butiran-butiran yang

kecil dan akan membentuk kembali jembatan pada elektroda piring-piring seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 4.12b.

Selama flashover partikel air akan menjadi embun karena air mengalami titik didih.

Partikel air yang berada disekitar elektroda akan tertarik ke medan listrik pada elektroda

piring-piring, tetapi medan listrik yang berada pada diluar elektroda piring-piring tidak besar

sehingga partikel tertarik secara lambat dan partikel yang berada disekeliling elektroda piring-

piring akan menepel pada elektroda.

56

Bola air yang dikenai medan listrik E akan berubah bentuk menjadi sferoida (speroid),

apabila bola air terkenai oleh medan yang kritis yang besar bola air menjadi tidak stabil

sehingga bola air mengalami perubahan bentuk menjadi memanjang dengan sangat cepat, dan

apabila panjang pada bola air telah mencapai dua pertiga celah elektroda maka saluran-saluran

lucutan akan timbul yang dapat menyebabkan kegagalan total terjadi.

Untuk melihat perbedaan pergerakan partikel kontaminan air terhadap bentuk medan

homogeny dan medan non-homogen, maka pengujian selanjutnya menggunakan elektroda

jarum-piring. Pengujian ini dilakukan sama seperti pada pengujian pergerakan pada medan

homogen, minyak akan dicampurkan air sebanyak 2 ml dan pengamatan pergerakan

menggunakan video recorder dalam bentuk video kemudian akan discreen shoot untuk

dijadikan dalam format foto.

Tegangan sumber akan dinaikan secara perlahan sampai tegangan yang tinggi yaitu 10

kV, pergerakan air dapat dilihat pada Gambar 4.13.

(a)

(b)

Gambar 4. 13 Pergerakan partikel air pada susunan elektroda jarum-piring dengan jarak sela

10 mm terhadap tegangan 10 kV

(a) Partikel air membentuk jembatan pada celah elektroda

(b) Partikel air terurai menjadi partikel air yang lebih kecil

57

Pada saat tegangan dinaikkan secara perlahan sampai 10 kV pergerakan partikel air

yang berada pada dasar elektroda piring akan tertarik secara cepat mendekati ujung pada

elektroda jarum. Ketika tegangan dinaikan secara perlahan partikel air tertarik oleh medan

listrik yang sangat, partikel air semakin lama semakin memajang sehingga ujung pada partikel

air akan mengenai ujung elektroda jarum dan elektroda piring yang menyebabkan terjadiya

flashover atau hubung singkat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.13a. Setelah

mengalami flashover maka partikel air akan terurai dan berubah menjadi butiran-butiran

partikel air yang lebih kecil, partikel air akan tertarik kearah medan yang tinggi. Partikel air

yang tertarik oleh medan akan mengalami berubah bentuk kembali menjadi memanjang

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.13b.

Pergerakan partikel air pada medan homogen yaitu elektroda piring-piring berbeda

pada medan non-homogen yaitu elektroda jarum-piring. Apabila diberikan tegangan yang

sama pada susunan elektroda piring-piring dan elektroda jarum-piring pergerakan partikel air

lebih merata pada elektroda piring-piring dibandingkan dengan elektroda jarum-piring. Ini

disebabkan karena distribusi medan pada susunan elektroda piring-piring lebih merata

dibandingkan dengan elektroda jarum-piring, sehingga pada elektroda jarum-piring medan

tertinggi berada pada ujung elektroda jarum yang menyebabkan partikel air yang bergerak

hanya menuju pada ujung elektroda jarum.

4.5 Simulasi Distribusi Medan Listrik Pada Elektroda Piring-Piring dan Elektroda

Jarum-Piring Pada Minyak Transfromator Shell Diala B

4.5.1 Simulasi Distribusi Medan Listrik Pada Elektroda Piring-Piring Pada Minyak

Transfromator (Shell Diala B) dengan Jarak Sela 5 mm

Pada pengujian ini untuk melihat medan listrik homogen dan non-homogen dilakukan

simulasi dengan menggunakan Femm 4.2. Pada simulasi ini minyak transformator yang

digunakan yaitu pada kondisi murni dimana tidak ada kontaminasi partikel air pada minyak

transformator. Simulasi yang akan dilakukan yaitu simulasi elektroda piring-piring sebagai

medan yang homogen, jarak sela yang digunakan pada simulasi ini adalah 5 mm. Hasil

simulasi elektroda piring-piring dengan jarak sela 5 mm dapat dilihat pada Gambar 4.14.

58

Gambar 4. 14 Simulasi distribusi medan listrik pada elektroda piring-piring

Pada Gambar 4.14 dapat dilihat bahwa, distribusi medan listrik pada elektroda piring-

piring menyebar secara merata atau seragam. Hal ini menunjukkan bahwa distribusi medan

listrik pada pengujian elektroda piring-piring dengan jarak sela 5 mm pada minyak

transformator merupakan medan homogen atau seragam. Untuk melihat karakteristrik grafik

kuat medan listrik pada elektroda piring-piring seperti pada Gambar 4.15.

Gambar 4. 15 Grafik kuat medan listrik pada elektroda piring-piring

Pada Gambar 4.15 dapat dilihat bahwa hasil simulasi grafik kuat medan listik pada

elektroda piring-piring adalah linear atau konstan kemudian melengkung. Sehingga pada

grafik menunjukkan menyerupai bentuk elektroda piring. Sehingga pada grafik dapat

disimpulakn bahwa elektroda piring-piring memiliki medan yang homogen atau seragam.

59

Pada Grafik 4.15 dapat diamati bahwa nilai kuat medan tertinggi adalah

7,38400343.106 atau 73,8400343 kV/cm. Setelah diperoleh nilai kuat medan tertinggi, maka

kuat medan listrik rata-rata dapat dihitung. Dengan Ud 26,92 kV dan jarak sela sebesar 5 mm

sehingga kuat medan listrik rata-rata dapat dihitung.

Faktor efesiensi medan listrik pada elektroda piring-piring dengan jarak sela 5 mm

dapat dihitung.

Sehingga faktor efisiensi medan listrik pada susunan elektroda piring-piring pada

minyak transformator pada kondisi murni dengan jarak sela 5 mm adalah 1. Hal ini dapat

disimpulkan bahwa distribusi medan listrik pada elektroda piring-piring adalah medan

homogen atau seragam.

4.5.2 Simulasi Distribusi Medan Listrik Pada Elektroda Jarum-Piring Pada Minyak

Transfromator Shell Diala B dengan Jarak Sela 5 mm

Untuk melihat medan listrik pada elektroda jarum-piring pada minyak transfromator

kondisi murni dengan jarak sela 5 mm menggunakan simulai Femm 4.2. Hasil simulasi medan

listrik pada elektroda jarum-piring dapat dilihat pada Gambar 4.16.

Gambar 4. 16 Simulasi distribusi medan listrik pada elektroda jarum-piring

60

Pada Gambar 4.16 dapat dilihat bahwa, hasil simulasi untuk distirbusi medan listrik

pada elektroda jarum-piring dengan jarak sela 5 mm. Distribusi medan lsitrik pada elektroda

jarum-piring tidak menyebar secara merata atau tidak seragam, medan tertinggi berada pada

di daerah ujung jarumnya. Sehingga hal ini menunjukkan bahwa distribusi medan listrik pada

pengujian elektroda jarum-piring pada minyak transfromator adalah medan non-homogen atau

tidak seragam.

Untuk melihat grafik karakteristrik medan listrik pada susunan elektroda jarum-piring

dapat dilihat pada Gambar 4.17.

Gambar 4. 17 Grafik kuat medan listrik pada susunan elektroda jarum-piring

Pada Gambar 4.17 merupakan hasil simulasi grafik kuat medan listrik multaknya pada

elektroda jarum-piring pada minyak transformator murni. Pada grafik dapat dilihat bahwa,

grafik kuat medan listrik tidak linear dan cenderung turun curam, sehingga kuat medan listrik

terbesar terletak pada jarak kurang dari 0,1 cm atau pada ujung elektroda jarum. Hal ini

menunjukan bahwa distribusi medan pada susunan elektroda jarum-piring memiliki medan

listrik yang non-homgen atau tidak seragam.

Pada Gambar 4.17 dapat diamati bahwa nilai kuat medan tertinggi yaitu 2.63 .107 V/m

atau 263,74 kV/cm. Setelah diperoleh nilai kuat medan listrik local tertinggi, maka nilai kuat

medan listrik rata-rata dapat dihitung. Dengan Ud 26,375 kV dan jarak sela sebesar 5 mm,

sehingga kuat medan listrik rata-rata dapat dihitung.

61

Dengan diketahuinya nilai kuat medan lsitrik rata-rata yaitu sebesar 52,75 kV/cm dan

diketahuinya nilai kuat medan listrik local tertinggi yaitu 263,74 kV/cm, maka efesiensi pada

elektroda pada elektroda jarum-piring dapat dihitung.

Jadi faktor efisiensi medan listrik pada susunan elektroda jarum-piring murni dengan

jarak sela 5 mm adalah 0,20007. Hal ini dapat disimpulkan bahwa distribusi medan listrik

pada susunan elektroda jarum-piring pada minyak transformator adalah medan non-homogen

atau tak seragam.

63

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari data hasil penelitian dan analisis karakeristrik minyak transformator, maka

diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Parameter ketahanan isolasi minyak transformator murni didapatkan nilai

resistivitas adalah 650,98 MΩm sedangkan untuk nilai permitivitas adalah 2,3318.

Simulasi FEMM 4.2 dengan menggunakan parameter resistivitas dan permitivitas

minyak transformator murni, sehingga didapatkan efisiensi medan listrik pada

susunan elektroda piring-piring adalah homogen dengan efesiensi medan listrik

100% dan pada susunan elektroda jarum-piring adalah tak homogen dengan

efesiensi medan listrik 20%.

2. a. Hubungan arus bocor minyak transformator pada setiap tingkat kontaminan

dengan kontaminan tertinggi 0,1% adalah naik secara linear dengan kenaikan

tegangan AC. Pada tingkat kontaminan tertinggi (0,1%) memberikan arus bocor

sebesar 8,8 μA dan 6,63 μA pada tegangan AC 5 kV dan naik menjadi 50,33

μA dan 39,87 μA pada tegangan AC 30 kV pada susunan elektroda piring-

piring dan jarum piring jarak sela 20 mm .

b. Hubungan arus bocor pada setiap tingkat tegangan dengan kenaikan tingkat

kontaminan adalah naik secara linear. Pada tingkat tegangan tertinggi (30 kV),

memberikan arus bocor berturut-turut yaitu 43,40 μA dan 35,23 μA pada

tingkat kontaminan (0,03%) dan menaik menjadi 50,33 μA dan 39,87 μA pada

tingkat kontaminan (0,1%) pada susunan elektroda piring-piring dan jarum-

piring jarak sela 20 mm.

3. Kandungan air dalam minyak Shell Diala B menurunkan tegangan tembus sangat

signifikan. Dari kondisi murni setelah pemanasan tegangan tembus sebesar 23,98

kV dan menurun secara drastic pada tegangan tembus 2,79 kV dengan kontaminan

sebesar 0,13%. Dengan kata lain, kontaminan air sebesar 0,13% mampu

menurunkan tegangan tembus sebesar 759,49%.

63

64

4. Pergerakan partikel air pada susunan elektroda piring-piring merata diseluruh

permukaan elektorda piring-piring, sedangkan pada susunan elektroda jarum-

piring pergerakan partikel air hanya pada ujung elektroda jarum. Pergerakan

partikel air disebabkan karena adanya perbedaan permitivitas pada minyak

transformator dan partikel air. Permitivitas pada air lebih besar dari pada

permitivitas minyak transformator, sehingga permitivitas yang lebih besar akan

menuju stress medan listrik tertinggi. Bola air yang besar apabila dikenai oleh

medan listrik akan menghasilkan gaya yang besar sehingga bola air berubah

bentuk menjadi memanjang dan kemudian akan terurai menjadi bola air yang lebih

kecil.

5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan untuk penyempurnaan penelitian ini adalah

1. Perlunya diperhatikan efektivitas pemanasan pada minyak transformator

terkontaminasi air

2. Perlunya dilakukan pengujian lebih lanjut mengenai variasi fungsi waktu

pemanasan minyak transformator terkontaminasi air

3. Perlunya dilakukan pengujian lebih lanjut dengan menggunakan jenis air yang

berbeda untuk mengetahui pengaruh terhadap kekuatan dielektrik minyak.

65

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar. (1983). Teknik Tegangan Tinggi. Jakarta Timur: Penerbit Ghalia Indonesia.

Clark, F.M. Water Solution in High-Voltage Dielectric Liquids. Jurnal IEEE.

Itahashi,S. Mitsui,H, Sone,M. Variation of State of Water in Dielectric Liquids by

Temperature. Jurnal IEEE.

J.A.KOK. (1961). Electrical Breakdown Of Insulating Liquids. London: Philips Technical

Library.

Kind, D. (1993). Teknik Eksperimental Tegangan Tinggi. Terjemahan K.T. Sirait. Bandung:

Penerbit ITB.

Lestari, Frengky Adi. (2015). Studi Isolasi Minyak Randu Dengan Penambahan Fenol Dalam

Medan Listrik Homogen Dan Non- Homogen. Skripsi. Tidak Dipublikasikan. Malang:


Mahmud,Shekar. Chen, George. Bridging Phenomenon in Contaminated Transformer Oil.

Jurnal IEEE.

May Setiawan, Galih Ilham. Garniwa, Iwa. Analisis Kondisi Minyak Trafo Berdasarkan Uji

Parameter Utama. Jurnal Universitas Indonesia

Muhaimin. (1999). Bahan – Bahan Listrik untuk Politeknik. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.

Naidu, M.S.,V.Kamaraju. (1995). High Voltage Engineering Second Edition. New Delhi:

McGraw Hill.

SPLN 49-1. (1982). Pedoman Penerapan Spesifikasi dan Pemeliharaan Minyak Isolasi.

Jakarta: LMK.

Tobing L, Bonggas. (2012). Dasar- Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi. Jakarta:

Penerbit Erlangga

Utomo, Styo Budi. (2010). Pengaruh Heterogenitas Medan Listrik Terhadap Kegagalan Isolasi

Minyak Kelapa Sawit Terkontaminasi. Skripsi. Tidak Dipublikasikan. Malang:


Webb,Michael. Water in Oils. Jurnal IEEE.

analisis perilaku kontaminan air dalam minyak ...repository.ub.ac.id/2146/1/hesti vini...

Documents