analisis kegagalan minyak pada trafo

7/30/2019 Analisis kegagalan Minyak pada trafo.

http://slidepdf.com/reader/full/analisis-kegagalan-minyak-pada-trafo 1/14

Analisis Kegagalan Minyak Transformator

Isolasi berfungsi untuk memisahkan bagian bagian yang mempunyai beda tegangan agar

supaya diantara bagian bagian tersebut tidak terjadi lompatan listrik (flsh-over) atau percikan (spark-over). Kegagalan isolasi pada peralatan tegangan tinggi yang terjadi pada

saat peralatan sedang beroperasi bisa menyebabkan kerusakan alat sehingga kontinyuitassistem menjadi terganggu. Dari beberapa kasus yang terjadi menunjukkan bahwa

kegagalan isolasi ini berkaitan dengan adanya partial discharge. Partial discharge inidapat terjadi pada material isolasi padat, material ioslasi cair dan juga material isolasi

gas. Mekanisme kegagalan pada material isolasi padat meliputi kegagalan asasi

(intrinsik), elektro mekanik, streamer, termal dan kegagalan erosi. Pada material isolasigas kegagalan terutama disebabkan oleh mekanisme Townsend dan mekanisme streamer.

Sedangkan kegagalan pada material isolasi cair disebabkan oleh adanya kavitasi, adanya

butiran pada zat cair dan tercampurnya material isolasi cair. Kegagalan material isolasicair (Minyak Transformator) akan dijelaskan lebih lanjut.

Mekanisme Kegagalan Isolasi Cair

Ada beberapa alasan mengapa isolasi cair digunakan, antara lain yang pertama adalah

isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas,

sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi menurut hukum Paschen. Keduaisolasi cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak melalui

proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi energi. Ketiga isolasi cair

cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi pelepasan muatan(discharge). Namun kekurangan utama isolasi cair adalah mudah terkontaminasi.

Beberapa macam faktor yang diperkirakan mempengaruhi kegagalan minyak

transformator seperti luas daerah elektroda, jarak celah (gap spacing), pendinginan, perawatan sebelum pemakaian (elektroda dan minyak ), pengaruh kekuatan dielektrik dari minyak transformator yang diukur serta kondisi pengujian atau minyak transformator

itu sendiri juga mempengaruhi kekuatan dielektrik minyak transformator.

Kegagalan isolasi (insulation breakdown, insulation failure) disebabkan karena beberapa

hal antara lain isolasi tersebut sudah lama dipakai, berkurangnya kekuatan dielektrik dankarena isolasi tersebut dikenakan tegangan lebih. Pada perinsipnya tegangan pada isolator

merupakan suatu tarikan atau tekanan (stress) yang harus dilawan oleh gaya dalam

isolator itu sendiri agar supaya isolator tidak gagal. Dalam struktur molekul materialisolasi, elektron-elektron terikat erat pada molekulnya, dan ikatan ini mengadakan

perlawanan terhadap tekanan yang disebabkan oleh adanya tegangan. Bila ikatan ini putus pada suatu tempat maka sifat isolasi pada tempat itu hilang. Bila pada bahan isolasitersebut diberikan tegangan akan terjadi perpindahan elektron-elektron dari suatu

molekul ke molekul lainnya sehingga timbul arus konduksi atau arus bocor. Karakteristik

isolator akan berubah bila material tersebut kemasukan suatu ketidakmurnian (impurity)seperti adanya arang atau kelembaban dalam isolasi yang dapat menurunkan tegangan

gagal.



Gradien tegangan dv/dx yang melalui sebuah isolator tidak konstan walaupun

elektrodanya adalah pelat pelat sejajar, gradien tegangan paling curam terjadi dekat

kepingan-kepingan. Bila dimensinya besar dibandingkan dengan jarak antara kedua pelatmaka pada bagian tengah antara kedua pelat gradiennya seragam.

Berikut ini beberapa faktor yang mempengaruhi mekanisme kegagalan yaitu :

• Partikel

Ketidak murnian memegang peranan penting dalam kegagalan isolasi. Partikeldebu atau serat selulosa dari sekeliling dielektrik padat selalu tertinggal dalam

cairan. Apabila diberikan suatu medan listrik maka partikal ini akan terpolarisasi.

Jika partikel ini memiliki permitivitas e 2 yang lebih besar dari permitivitas cariane 1, suatu gaya akan terjadi pada partikel yang mengarahkannya ke daerah yang

memiliki tekanan elektris maksimum diantara elektroda elektroda. Untuk partikel

berbentuk bola (sphere) dengan jari jari r maka besar gaya F adalah :

Jika partikel tersebut lembab atau basah maka gaya ini makin kuat karena

permitivitas air tinggi. Partikel yang lain akan tertarik ke daerah yang bertekanantinggi hingga partikel partikel tersebut bertautan satu dengan lainnya karena

adanya medan. Hal ini menyebabkan terbentuknya jembatan hubung singkat

antara elektroda. Arus yang mengalir sepanjang jembatan ini menghasilkan pemanasan lokal dan menyebabkan kegagalan.

• 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 mambatasi kelembaban hingga

nilainya kurang dari 10 %. Medan listrik akan menyebabkan tetesan air yangtertahan didalam minyak yang memanjang searah medan dan pada medan yang

kritis, tetesan itu menjadi tidak stabil. Kanal kegagalan akan menjalar dari ujung

tetesan yang memanjang sehingga menghasilkan kegagalan total.

• Gelembung

Pada gelembung dapat terbentuk kantung kantung gas yang terdapat dalam lubangatau retakan permukaan elektroda, yang dengan penguraian molekul molekul



cairan menghasilkan gas atau dengan penguatan cairan lokal melalui emisi

elektron dari ujung tajam katoda. Gaya elektrostatis sepanjang gelembung segera

terbentuk dan ketika kekuatan kegagalan gas lebih rendah dari cairan, medan yangada dalam gelembung melebihi kekuatan uap yang menghasilakn lebih banyak

uap dan gelembung sehingga membentuk jembatan pada seluruh celah yang

menyebabkan terjadinya pelepasan secara sempurna.Sifat-Sifat Listrik Cairan Isolasi

Sifat sifat listrik yang menentukan unjuk kerja cairan sebagai isolasi adalah :

• Withstand Breakdown kemampuan untuk tidak mengalami kegagalan dalam

kondisi tekanan listrik (electric stress ) yang tinggi.

• Kapasitansi Listrik per unit volume yang menentukan permitivitas relatifnya.

Minyak petroleum merupakan subtansi nonpolar yang efektif karena meruapakancampuran cairan hidrokarbon. Minyak ini memiliki permitivitas kira-kira 2 atau

2.5 . Ketidak bergantungan permitivitas subtansi nonpolar pada frekuensimembuat bahan ini lebih banyak dipakai dibandingkan dengan bahan yang

bersifat polar. Misalnya air memiliki permitivitas 78 untuk frekuensi 50 Hz,

namun hanya memiliki permitivitas 5 untuk gelombang mikro.

• Faktor daya

Faktor dissipasi daya dari minyak dibawah tekanan bolak balik dan tinggi akanmenentukan unjuk kerjanya karena dalam kondisi berbeban terdapat sejumlahrugi rugi dielektrik. Faktor dissipasi sebagai ukuran rugi rugi daya merupakan

parameter yang penting bagi kabel dan kapasitor. Minyak transformator murni

memiliki faktor dissipasi yang bervariasi antara 10-4 pada 20 oC dan 10-3 pada90oC pada frekuensi 50 Hz.

• Resistivitas

Suatu cairan dapat digolongkan sebagai isolasi cair bila resitivitasnya lebih besar

dari 10

9

W-m. Pada sistem tegangan tinggi resistivitas yang diperlukan untuk material

isolasi adalah 1016 W-m atau lebih. (W=ohm)

Kekuatan Dielektrik

Kekuatan dielektrik merupakan ukuran kemampuan suatu material untuk bisa tahanterhadap tegangan tinggi tanpa berakibat terjadinya kegagalan. Kekuatan dielektrik ini



tergantung pada sifat atom dan molekul cairan itu sendiri. Namun demikan dalam

prakteknya kekuatan dielektrik tergantung pada material dari elektroda, suhu, jenis

tegangan yang diberikan, gas yang terdapat dalam cairan dan sebagainya yang dapatmengubah sifat molekul cairan. Dalam isolasi cairan kekuatan dielektrik setara dengan

tegangan kegagalan yang terjadi.

Dalam upaya memberikan gambaran tentang kekuatan dielektrik maka akan lebih

memudahkan bila dua dielektrik seri ditinjau. Dalam hal ini medan dianggap seragam,arus bocor diabaikan dan konsentrasi fluks pada pinggiran juga diabaikan.

Oleh karena perpindahan (displacement) netral sama, maka :

En1 En2 Dn1=Dn2

e1En1=e2En2

x1 x2 En1=(v1/x1) dan En2=(v2/x2)

e1, e2 adalah permitivitas

v1, v2 adalah tegangan tiap dielektrik

Jika n buah dielektrik dalam hubungan seri maka gradien atau kuat medannya pada titik x

adalah :

Jika terdapat lapisan udara, minyak dan padat yang tebalnya 0.5 inci dengan permitivitasmasing-masing 1, 2 dan 4; tegangan V=280 kV. Berdasarkan rumus diatas gradien

tegangan udara 320 volt/mil, minyak 160 volt/mil dan bahan padat 80 volt/mil. Oleh



karena itu udara mulai gagal saat 54 volt/mil, minyak pada saat 200 volt/mil dan bahan

padat pada saat 25- - 300 volt/mil.

Pengujian Kualitas Minyak Transformator

1. Pengujian kekuatan elektrik minyak Transformator

Kekuatan listrik merupakan karakteristik penting dalam material isolasi. Jika

kekuatan listrik rendah minyak transformator dikatakan memiliki mutu yang

jelek. Hal ini sering terjadi jika air dan pengotor ada dalam minyak transformator.Pengujian perlu dilakukan untuk mengetahui kegagalan minyak transformator.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan uji kegagalan ini antara

lain:

Jarak elektroda 2.5 mm Bejana dan elektroda harus benar-benar kering dan bersih setiap

sebelum pengujian, elektroda harus dicuci dengan minyak

transformator yang akan diuji. Minyak yang akan diuji harus diambil dengan alat yang benar-

benar bersih, minyak pertama yang keluar dibuang supaya kran-

kran menjadi bersih. Minyak lama pada waktu pertama alirannya

dibuang. Botol tempat minyak transformator ditutup dengan lilin supaya

kotoran dan uap air tidak masuk.

2. Pengujian Viskositas Minyak Transformator

Viskositas minyak adalah suatu hal yang sangat penting karena minyak

transformator yang baik akan memiliki viskositas yang rendah, sehingga dapat

bersirkulasi dengan baik dan akhirnya pendinginan inti dan belitan trasformator dapat berlangsung dengan baik pula.

3. Titik Nyala (flash point)

Temperatur ini adalah temperatur campuran antara uap dari minyak dan udarayang akan meledak (terbakar) bila didekati dengan bunga api kecil. Untuk

mencegah kemungkinan timbulnya kebakaran dari peralatan dipilih minyak

dengan titik nyala yang tinggi. Titik nyala dari minyak yang baru tidak bolehlebih kecil dari 135 oC, sedangkan suhu minyak bekas tidak boleh kurang dari 130oC. Untuk mengetahui titik nyala minyak transformator dapat ditentukan dengan



menggunakan alat Close up tester.

4. Pemurnian Minyak Transformator

Minyak transformator dapat terkontaminasi oleh berbagai macam pengotor seperti

kelembaban, serat, resin dan sebagainya. Ketidakmurnian dapat tinggal di dalam

minyak karena pemurnian yang tidak sempurna. Pengotoran dapat terjadi saat pengangkutan dan penyimpanan, ketika pemakaian, dan minyak itu sendiri pun

dapat membuat pengotoran pada dirinya sendiri.

Beberapa metode pemurnian minyak transformator dijelaskan dalam bagian berikut ini

a). Mendidihkan (boiling)

Minyak dipanaskan hingga titik didih air dalam alat yang disebut Boiler. Air yang

ada dalam minyak akan menguap karena titik didih minyak lebih tinggi dari padatitik didih air. Metode ini merupakan metode yang paling sederhana namun

memiliki kekurangan. Pertama hanya air yang dipindahkan dari minyak,sedangkan serat, arang dan pengotor lainnya tetap tinggal. Kedua minyak dapat

menua dengan cepat karena suhu tinggi dan adanya udara.

Kekurangan yang kedua dapat diatasi dengan sebuah boiler minyak hampa udara

(vacum oil boiler). Alat ini dipakai dengan minyak yang dipanaskan dalam bejanaudara sempit (air tight vessel) dimana udara dipindahkan bersama dengan air yang

menguap dari minyak. Air mendidih pada suhu rendah dalam ruang hampa oleh

sebab itu menguap lebih cepat ketika minyak dididihkan dalam alat ini pada suhu

yang relatif rendah. Alat ini tidak menghilangkan kotoran pada kendala pertama,sehingga pengotor tetap tinggal.

b). Alat Sentrifugal (Centrifuge reclaiming)

Air serat, karbon dan lumpur yang lebih berat dari minyak dapat dipindahkanminyak setelah mengendap. Untuk masalah ini memerlukan waktu lama, sehingga

untuk mempercepatnya minyak dipanaskan hingga 45 - 55 oC dan diputar dengan

cepat dalam alat sentrifugal. Pengotor akan tertekan ke sisi bejana oleh gayasentrifugal, sedangkan minyak yang bersih akan tetap berada ditengah bejana.

Alat ini mempunyai efesiensi yang tinggi. Alat sentrifugal hampa merupakan

pengembangannya.

Bagian utama dari drum adalah drum dengan sejumlah besar piring / pelat (hingga50) yang dipasang pada poros vertikal dan berputar bersama-sama. Karena piring

mempunyai spasi sepersepuluh millimeter, piring piring ini membawa minyak

karena gesekan dan pengotor berat ditekan keluar.

c). Penyaringan (Filtering)



Dengan metode ini minyak disaring melalui kertas penyaring sehingga pengotor

tidak dapat melalui pori-pori penyaring yang kecil, sementara embun atau uap

telah diserap oleh kertas yang mempunyai hygroscopicity yang tinggi. Jadi filter press ini sangat efesien memindahkan pengotor padat dan uap dari minyak yang

merupakan kelebihan dari pada alat sentrifugal. Walaupun cara ini sederhana dan

lebih mudah untuk dilakukan, keluaran yang dihasilkan lebih sedikit jikadibandingkan dengan alat sentrifugal yang menggunakan kapasitas motor

penggerak yang sama. Filter press ini cocok digunakan untuk memisahkan

minyak dalam circuit breaker (CB), yang biasanya tercemari oleh partikel jelaga(arang) yang kecil dan sulit dipisahkan dengan menggunakan alat sentrifugal.

d). Regenerasi (Regeneration)

Produk-produk penuaan tidak dapat dipindahkan dari minyak dengan cara

sebelumnya. Penyaringan hanya baik untuk memindahkan bagian endapan yangmasih tersisa dalam minyak. Semua sifat sifat minyak yang tercemar dapat

dipindahkan dengan pemurnian menyeluruh yang khusus yang disebut regenerasi.

Dalam dengan menggunakan absorben untuk regenerasi minyak transformator sering dipakai di gardu induk dan pembangkit. Adsorben adalah substansi yang

partikel partikelnya dapat menyerap produk produk penuaan dan kelembaban

pada permukaannya. Hal yang sama dilakukan adsorben dalam ruang penyaring

tabung gas yang menyerap gas beracun dan membiarkan udara bersih mengalir.Regenerasi dengan adsorben dapat dilakukan lebih menyeluruh bila minyak

dicampur dengan asam sulfur.

Ada dua cara merawat minyak dengan adsorben yaitu :

o Pertama, minyak yang dipanasi dapat dicampur secara menyeluruh dengan

adsorben yang dihancurkan dan kemudian disaring.o Kedua, minyak yang dipanaskan dapat dilewatkan melalui lapisan tebal

adsorben yang disebut perkolasi.

Adsorben untuk regenerasi minyak transformator terdiri dari selinder yang dilas denganlubang pada dasarnya dimana adsorber ditempatkan dengan minyak yang dipanaskan (80-

100o C) hingga mengalir ke atas melalui adsorber. Ketika minyak mengalir ke atas, filter

tersumbat oleh partikel halus adsorber dan udara dibersihkan dari adsorber lebih cepatdan lebih menyeluruh pada awalnya. Adsorber yang digunakan untuk regenerasi minyak

transformator kebanyakan yang terbuat silica gel dan alumina atau sejenis tanah liat

khusus yang dikenal sebagai pemutih (bleaching earth), lempung cetakan (moulding

clay).

Transformator tentunya harus diistirahatkan (deenergized) ketika minyaknya akan

dimurnikan atau diregenerasi dengan salah satu metode diatas, walaupun demikian hal di

atas dapat dilaksanakan dalam keadaan berbeban jika dilakukan perlakuan khusus.Pengembangan metode regenerasi minyak transformator dalam kedaan berbeban adalah

dengan filter pemindah pemanas (thermal siphon filter) yang dihubungkan dengan tangki



minyak transformator. Filter ini diisi dengan adsorben sebanyak 1 % dari berat minyak

transformator.

Pengukuran Konduktivitas Arus Searah Minyak Tansformator

Konduktivitas minyak (k) sangat tergantung pada kuat medan, suhu dan pengotoran. Nilai konduktivitas diakibatkan oleh pergerakan ion. Pengukuran k dapat menunjukkan

tingkat kemurnian minyak transformator. Penguraian pengotor elektrolitik menghasilkan

ion positif dan negatif . Untuk satu jenis ion dengan muatan q1 denmgan rapat ion n1

maka kontribusi rapat arus yang ditimbulkan pada kuat medan E yang tidak terlalu tinggi

adalah :

S1=q1n1v1 S1=q1n1E

dimana v1 dan n1 adalah kecepatan dan mobilitas ion. Mobilitas ion akan bernilai konstan

hanya jika berlaku hukum Ohm. Jika terdapat kuat medan tertentu dalam medan

dielektrik, maka akan berlangsung mekanisme kompensasi yang menyeimbangkan

kerapatan berbagai jenis ion hingga tercapai keseimbangan antara penciptaan,rekombinasi serta kebocoran ion terhadap elektroda elektroda. Karena mobilitas ion yang

berbeda, maka mekanisme juga berlaku dengan laju yang berbeda pula sehingga nilai k merupakan fungsi waktu. Oleh karena itu dalam mengukur nilai k dianjurkan untuk

menunggu beberapa saat misalnya 1 menit hingga mekanisme transien hilang.

Susunan elektroda yang dgunakan dalam mengukur nilai k harus dilengkapi dengan

elektroda cincin pengaman untuk menghilangkan pengaruh pada bidang batas dan arusarus permukaan yang dibumikan secara langsung.

Gambar susunan elektroda untuk tegangan searah

1.Elektroda tegangan tinggi2.Elektroda ukur

3.Elektroda cincin pengaman

Medan elektrik sedapat mungkin dibuat homogen. Disamping elektroda pelat umumnyadigunakan elektroda selinder koaksial. Jika diterapkan tegangan U untuk medan homogen

seluas A dan besar sel S maka nilai k dapat dihitung dari nilai arus I sebagai berikut



k = (I.S) / U A

Arus yang terukur umumnya berkisar beberapa kiloampere. Untuk itu dapat digunakan

galvanometer kumparan putar yang peka ataupun pengukur arus dengan penguatelektronik yang jauh lebih peka.

Pengukuran Faktor Dissipasi Minyak Transformator

Rugi dielektrik dari suatu isolasi dengan kapasitansi C pada frekuensi jala jala w dapat

dihitung dengan menggunakan faktor disipasi sebagai berikut :

Pdiel = U2w C tan d

Besar rugi dielektrik dapat diukur dengan jembatan Schering

Gambar Jembatan Schering Rangkaian untuk mengukur Kapasitansi dan faktor

dissipasi dengan jembatan Schering

Kapasitansi Cx dan faktor dissipasi tan d harus diukur sebagai fungsi tegangan uji U

dengan menggunakan rangkaian di atas. Tegangan yang dibangkitkan oleh transformator tegangan tinggi T diukur dengan kapasitor CM dan alat ukur tegangan puncak SM.

Tabung uji diparalelkan dengan kapasitor standar dengan nilai kapasitansi C2 =28 pF.

Tembus jembatan serat dalam minyak Isolasi

Setiap bahan igolasi cair mengandung pengotor makroskopik berupa partikel partikelserta selulosa, kapas dan lain sebagainya. Jika partikel itu menyerap embun maka akan

bekerja gaya yang bergerak menuju daerah dengan kuat medan yang lebih tinggi dan

mengarahkannya sesuai dengan arah medan E. Muatan dengan polaritas yang berlawananakan diinduksikan pada ujung ujungnya sehingga mengarah mengikuti arah medan.

Kedaaan ini menciptakan saluran konduktif yang menjadi panas akibat rugi rugi resistif

sehingga menguapkan embun yang terkandung dalam partikel. Tembus kemudian terjadi

pada tegangan yang relatif rendah yang digambarkan sebagai tembus termal lokal pada bagian yang cacat.



Gambar Jembatan Schering

Prosedur Pengujian Tegangan Gagal Minyak Transformator dengan Berbagai Macam

Elektroda.

Berbagai macam elektroda yang digunakan untuk pengetesan ini dimaksudkan untuk

mendapatkan hasil pengujian kegagalan minyak transformator dalam keadan volumeminyak tertekan, medan seragam dan tak seragam.

a. Pemrosesan Minyak Transformator (Oil processing)

Kekuatan dielektrik dari minyak transformator sangat dipengaruhi oleh

pemrosesan dan kondisi pengujian, karean menentukan kualitas dari minyak

transformator selama pengujian. Sifat minyak akan hilang melalui uap lembab,gas, ketidakmurnian, dan pengisian kedalam tangki pengujian. Kualitas minyak

harus dicek secara periodik dengan oil cup tester, sehingga dapat diperoleh

informasi bahwa pengurangan kekuatan elektrik dari minyak transformator diabaikan jika tangki ditutup 4 hari. Jika kekuatan dielektrik minyak menurun dari

nilai awal 65 kV/25 mm sampai 55 kV/2.5 mm, atau jika lebih dari 4 hari setelah

diisi minyak, maka minyak harus diganti. b. Penerapan Tegangan

Tegangan AC dan tegangan impuls biasanya digunakan dalam pengujian.

Pengujian dengan tegangan AC dapat diperoleh dengan Steady voltage raisingmethod dan Withstand voltage method, dengan kenaikan dari 5 sampai 10 % step,

mulai 60 % dari ekspektasi breakdown voltage. Impuls voltage dibuat dengan up

and down method dari 5 sampai 10 % step dari ekspektasi breakdown voltage.

Probablitas pengujian kegagalan dapat diperoleh dalam 2 cara yaitu :

o Tegangan AC naik pada kegagalan dengan kecepatan konstan 3 kV/sec.

Prosedur ini diulang sampai 500 kali dalam interval 1 menit.



o Voltage band antara 0 sampai 100 % breakdown voltage, yang dibagai

dalam beberapa level.Tegangan Ac telah diaplikasi selama 1 menit 20 kali

tiap level tegangan, sedangkan tegangan impuls telah diaplikasi 20 kalitiap level tegangan.

Analisis Kegagalan Minyak Transformator

Beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan dielektrik minyak transformator antara

lain fenomena stabilisasi, perawatan sebelum penggunaan minyak dan elektroda,pengaruh kecepatan minyak, pengaruh kapasitansi paralel terhadap sel pengujian, dan

pengaruh daerah elektroda dan jarak celah.

1. Peralatan Percobaan

Untuk memahami analisis yang dilakukan terlebih dahulu meninjau sekilastentang prosedur dan alat percobaan yang dipakai dalam kegagalan minyak

transformator.

Ada 3 jenis elektroda yang sering digunakan dalam percobaan yaitu Elektroda

baja yang ringan dan kecil (berdiameter 10 mm), Elektroda kuningan-Bruce profildengan luas daerah yang datar dan Elektroda baja selinderis koaksial dengan jarak

celah dalam rentang yang lebar.

2. Prosedur pembersihan

Persiapan elekroda pertama tama adalah pencucian dengan trichloroethylene, penggosokan permukaan secara standar dengan 1000 grade kertas silikon karbid,

kemudian dicuci dalam campuran air panas dan larutan sabun, pengeringan dan

pemindahan debu dengan karet busa sintetis, pembilasan dengan air panas dan air suling. Elektroda dikeringkan dalam kabinet berlainan udara yang bersekat-sekat

dan akhirnya digosok dengan tissue kain tiras lensa dengan memakai acetone

setelah itu memakai trichloroethylene. Sisa sambungan elektroda dicuci dengan

air panas dan larutan sabun dan dibilas sesuai dengan prosedur diatas tiap kalisetalah pengujian.

3. Pengujian Elektrik

Semua pengujian dilakukan dengan gelombvang sinus tegangan Ac denganfrekuensi 50 Hz.Tegangan yang diberian dinaikkan secara seragam dalam semua

pengujian dengan hargarata rata 2 kV/detik. Sebuag CB dihubungkan ke sisi

primer transformator dengan tujuan untuk memutus arus gangguan, yang jika arus

gangguan dibiarkan terlalu lama akan mengakibatkan karbonisasi dan akanmelubangi elektroda.

4. Hasil Percobaan

• Stabilisasi.

Setelah pengujian berturut turut, kekuatan dielektrik rata rata minyak mencapaitingkat yang stabil. Stabiliasi ini dipengaruhi oleh berbagai macam faktor seperti



daerah elektroda, jarak celah, kualitas minya, energi yang dilepas dalam celah,

elektroda pre treatment dan waktu antara kegagalan. Stabilisasi dipengaruhi oleh

daerah elektroda. Untuk jenis elektroda baja selinderis yang besar, nilai stabilsetelah kira kira 20 kegagalan, sedang untuk elektroda kuningan dan elektroda

baja kecil, nilai menjadi stabil setelah kira kira 10 atau 5 kali kegagalan. Kualitas

minyak dalam celah dapat berubah oleh sirkulasi yang kontiyu atau oleh perubahan porositas filter. Dalam banyak hal sirkulasi kontinyu minyak dalam

celah selama pengujian dengan kecepatan 3 cm/detik meningkatkan persentase

perbedaan antara kegagalan pertama dan tingkat stabil, tanpa merubah jumlah breakdown sebelum mencapai tingkat stabil. Stabilisasi juga dapat dikaitkan

dengan pemindahan ketidak teraturan permukaan. Suatu perubahan pada porositas

penyaring minyak (dari 6 m m ke 15 m m) hanya merubah persentase perbedaan

antara nilai pertama dan nilai stabil (Plateu).

Makin kasar permukaan elektroda maka makin lama periode stabilisasi. Dari hasil

pengamatan diperoleh bahwa elektroda yang mendapat perlakuan gosokan kertas

ampelas kualitas 320 mencapai nilai stabil setelah 15 atau 20 kali kegagalan, danyang digosok dengan kertas ampelas kualitas terbaik praktis menunjukkan

tiadanya stabilisasi. Beberapa stabilisasi dikarenakan terutama oleh pemindahan

secara kasar gas yang diserap oleh permukaan elektroda selama perlakuan awal

(pretreatment).

• Kualitas Minyak

o Ketidak murnian minyak dapat diklasifikasikan kedalam empat (4)

kelompok yaitu:

o

Partikel debu atau fiber terlah ada dalam cairan. Partikel ini menurunkankekuatan dielektrik minyak dan partikel partikel ini dapat meloloskan diri

dari proses filterasi jika ukurannya sangat kecil

o Partikel yang dihasilkan oleh discharge terdahulu yang biasanya berupa

partikel karbon yang dihasilkan dari penguraian minyak atau partikel

metalik yang dipindahkan dari permukaan elektroda oleh discharge.

o Air

o Bahan tambahan (additive) yang sengaja diberikan kedalam minyak untuk

merubah sifat elektrisnya.

Perilaku ketidak murnian dan atau ketidakmurnian dengan konstanta dielektrik

yang lebih tinggi daripada cairan tertarik ke dalam daerah tekanan elektrik tinggidan bahkan membentuk suatu partikel jembatan yang memungkinkan mengarah

ke breakdown. Perubahan porositas filter minyak (dari 6 m m menjadi 15m m)menandai adanya pengurangan kekuatan dielektrik rata rata sekitar 12 % dengan

pengujian menggunakan elektroda Bruce dengan jarak celah 1.2 mm dan 4mm.

• Pengaruh Kapasitansi Eksternal.



Sumber impedansi yang terlihat pada pengujian lebar celah mencakup kapasitansi

sumber tegangan dan kapasitansi dari dari sel pengujian. Kedua komponen ini

mempengaruhi bentuk gelombang arus discharge pada saat breakdown.Komponen kedua dapa t dimodifikasi karena sel pengujian tergantung pada

daerah elektroda dan lebar celah. Modifikasi dapat dilakukan dengan menambah

secara paralel dengan sel pengujian berbagai macam nilai kapasitor.

• Pengaruh Lebar Celah dan Daerah Elektroda

Hasil pengamatan yang telah dilakukan oleh peneliti menunjukkan bahwa

pengaruh celah mendekati 80 kV/cm/dekade perubahan. Variasi rata rata tegangan breakdown dengan logaritma lebar celah dapat dinyatakan dengan hubungan

persamaan V = K d n, dimana K adalah konstanta, d adalah lebar celah dan n

adalah faktor eksponensial yang bernilai antara 0 dan 1.

Kekuatan dielektrik turun dengan naiknya luasan daerah elektroda, namun pengurangan perdekade tidak akan bernilai yang sama untuk seluruh range daerah elektroda yang diuji.

Hubungan yang tidak linier ini terjadi antara kekuatan dilektrik dan logaritma luasan

elektroda yang diamati.

Kesimpulan

Dari hasil pembahasan dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain:

1. Hasil pengujian kualitas minyak transformator tidak lepas dari sifat sifat listrik

yang dimilikinya yaitu : permitivitas, resistivitas, faktor dissipasi daya dan

kekuatan dielektrik.2. Pengujian minyak transformator dilakukan dengan menggunakan berbagai macamelektroda untuk mengetahui lebih rinci tentang kegagalan minyak transformator

dalam kondisi tertekan, medan seragam maupun tak seragam.

3. Aliran minyak terlihat penting dan mempengaruhi kegagalan minyak transformator walaupun dalam kecepatan yang hanya beberapa cm/detik.

4. Membesarnya pengaruh lebar celah terhadap kekuatan dielektrik dikarenakan

semakin cepatnya akumulasi partikel besar dalam celah yang memasuki volumetertekan melalui daerah medan seragam dan tak seragam pada pangkal elektroda.

5. Percobaan dengan elektroda kuningan dan baja ringan menunjukkan bahwa

kekuatan dielektrik tergantung pada beberapa macam faktor seperti stabilisasi,

luasan elektroda, lebar celah, kecepatan pengaliran minyak dan kapasitani dari seluji.

Daftar Pustaka

1. Arismunandar : "Teknik Tegangan Tinggi" ; Pradnya Paramita, Jakarta 1990.

2. Danikas M.G : " Breakdown of Transformer Oil "; IEEE Electtrical InsulationMagazines Vol.6 No.5, September/October 1990.



3. Edminister Joseph A :" Elektromagnetika-Schaum Series"; Erlangga Jakarta 1990.

4. Kawaguchi, Y, et. Al :" Breakdown of Transformer Oil "; IEEE Trans. On Power

App. Syst.Vol. PAS-91 No.1 p.9-19, 199725. Kind Deter :" Pengantar Teknik Eksperimental Tegangan Tinggi"; ITB Bandung

1993

6. Kind Deter :" High Voltage Insulation Technology"; Firedr. Vieweg & Sohn,1985

7. Tareev, B.M. :" Material for Electrical Engineering "; High School Publishing

House Moscow, 1995. q

Oleh : Tadjuddin

analisis kegagalan minyak pada trafo

Documents