analisis pengaruh kenaikan temperatur terhadap …

18
ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP TEGANGAN TEMBUS DAN NILAI HARAPAN HIDUP ISOLASIPADAT DAN CAIR TRANSFORMATOR Ahmad Yanuar Hidayat, Iwa Garniwa M.K Teknik Elektro,Fakultas Teknik Universitas Indonesia Skripsi ini membahas tentang pengaruh suhu terhadap degradasi isolasi dan perkiraan nilai harapan hidup isolasi padat dan cair transformator. Hasil pengujian menunjukkan bahwa temperatur berbanding terbalik dengan tegangan tembus dan temperatur akan memperkecil nilai harapan hidup isolasi.Tegangan tembus isolasi paling rendah secara berurutan dari variasi jarak 0 cm hingga 1,5 cm terdapat pada temperatur 140 0 C yakni sebesar 13,87 kV, 21,07 kV, 32,52 kV, dan 39,78 kV. Sementara paling tinggi saat temperatur minyak 95 0 C sebesar 15,47 kV, 23,38 kV, 35,42 kV, dan 41,12 kV. Nilai harapan hidup transformator pada suhu 95 0 C, 108 0 C, 123 0 C, dan 140 0 C masing – masing adalah 99,9973 %, 99,9892 %, 99,9518 %, dan 99,7707%. Kata kunci : Temperatur, Degradasi Isolasi, Tegangan Tembus, Nilai Harapan Hidup Isolasi The following thesis is discussing the effect of temperature to insulation degradation and life expectancy of transformer’s liquid and solid insulation. The test result shows that the temperature will be inversely equivalent to breakdown voltage and will reduce the life expectancy of transformer’s insulation. The lowest breakdown voltage occurs at temperature of 140 0 C which values from 0 cm to 1,5 cm respectively are 13,87kV, 21,07kV, 32,52kV, dan 39,78kV. Whilethe highest occurs at 95 0 C which values from 0 cm to 1,5 cm respectively are 15,47kV, 23,38kV, 35,42kV, and 41,12kV. Life expectancy values of transformer’s insulation at temperature of 95 0 C, 108 0 C, 123 0 C, and 140 0 C respectively are99,9973%, 99,9892%, 99,9518%, dan 99,7707% Keyword: temperature, insulation degradation, breakdown volatage, transformer’s insulation life expectancy 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Dalam sistem transmisi maupun distribusi, terdapat berbagai alat yang sangat penting dalam penyaluran tenaga listrik. Salah satu alat tersebut adalah transformator Sebagai selayaknya sebuah alat listrik yang bekerja hampir dua puluh empat jam terus menerus, transformator akan mempunyai suatu batasan nilai usia efektif. Usia transformator yang diharapkan adalah sekitar 20–30 tahun dengan penggunaan sesuai kondisi–kondisi tertentu diantaranya adalah suhu lingkungan maupun pembebanan pada transformator sendiri yang dimana kondisi–kondisi tersebut akan berpengaruh terhadap usia transformator sendiri. Pada Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Upload: others

Post on 27-Oct-2021

10 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP TEGANGAN TEMBUS DAN NILAI HARAPAN HIDUP ISOLASIPADAT

DAN CAIR TRANSFORMATOR

Ahmad Yanuar Hidayat, Iwa Garniwa M.K Teknik Elektro,Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Skripsi ini membahas tentang pengaruh suhu terhadap degradasi isolasi dan perkiraan nilai harapan hidup isolasi padat dan cair transformator. Hasil pengujian menunjukkan bahwa temperatur berbanding terbalik dengan tegangan tembus dan temperatur akan memperkecil nilai harapan hidup isolasi.Tegangan tembus isolasi paling rendah secara berurutan dari variasi jarak 0 cm hingga 1,5 cm terdapat pada temperatur 140 0C yakni sebesar 13,87 kV, 21,07 kV, 32,52 kV, dan 39,78 kV. Sementara paling tinggi saat temperatur minyak 95 0C sebesar 15,47 kV, 23,38 kV, 35,42 kV, dan 41,12 kV. Nilai harapan hidup transformator pada suhu 95 0C, 1080C, 1230C, dan 140 0C masing – masing adalah 99,9973 %, 99,9892 %, 99,9518 %, dan 99,7707%.

Kata kunci : Temperatur, Degradasi Isolasi, Tegangan Tembus, Nilai Harapan Hidup Isolasi

The following thesis is discussing the effect of temperature to insulation degradation and life expectancy of transformer’s liquid and solid insulation. The test result shows that the temperature will be inversely equivalent to breakdown voltage and will reduce the life expectancy of transformer’s insulation. The lowest breakdown voltage occurs at temperature of 1400C which values from 0 cm to 1,5 cm respectively are 13,87kV, 21,07kV, 32,52kV, dan 39,78kV. Whilethe highest occurs at 950C which values from 0 cm to 1,5 cm respectively are 15,47kV, 23,38kV, 35,42kV, and 41,12kV. Life expectancy values of transformer’s insulation at temperature of 950C, 1080C, 1230C, and 1400C respectively are99,9973%, 99,9892%, 99,9518%, dan 99,7707%

Keyword: temperature, insulation degradation, breakdown volatage, transformer’s insulation life expectancy

1. Pendahuluan

1.1. Latar Belakang

Dalam sistem transmisi maupun distribusi, terdapat berbagai alat yang sangat penting

dalam penyaluran tenaga listrik. Salah satu alat tersebut adalah transformator Sebagai

selayaknya sebuah alat listrik yang bekerja hampir dua puluh empat jam terus menerus,

transformator akan mempunyai suatu batasan nilai usia efektif. Usia transformator yang

diharapkan adalah sekitar 20–30 tahun dengan penggunaan sesuai kondisi–kondisi tertentu

diantaranya adalah suhu lingkungan maupun pembebanan pada transformator sendiri yang

dimana kondisi–kondisi tersebut akan berpengaruh terhadap usia transformator sendiri. Pada

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 2: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

praktik yang terdapat dilapangan, operasi yang dilakukan pada transformator sering tidak

memenuhi kondisi – kondisi yang sudah disebutkan. Akibatnya adalah usia pakai dari

transformator sendiri akan mengalami penurunan yang berakibat transformator menjadi

tidak layak untuk dipakai. Hal ini secara teori tentu akan berpengaruh pada banyak hal

diantaranya adalah kualitas daya yang disuplai pada pelanggan, resiko kegagalan

transformator sendiri, hingga adanya resiko kerugian materi yang dialami oleh negara akibat

meningkatnya rugi–rugi pada transformator. Dengan penulisan ini, penulis berharap bahwa

suatu saat nantinya penulisan ini dapat membantu dalam pengkajian usia isolasi

transformator dan keterkaitan dengan keputusan–keputusan tentang penggantian

transformator sendiri secara efektif dan efisien.

1.2. Tujuan Penelitian

Harapan penulis dalam skripsi ini adalah:

1. Mensimulasikan kegagalan isolasi pada transformator

2. Mengetahui hubungan antara kenaikan suhu dengan tegangan tembus isolasi

3. Mengetahui hubungan antara kenaikan suhu dengan nilai harapan hidup isolasi

2. Dasar Teori

2.1. Definisi Transformator

Transformator merupakan suatu divais yang berguna mengubah level tegangan

AC dari suatu nilai ke nilai yang lain berdasarkan prinsip elektromagnetik pada

frekuensi tetap. Dalam praktiknya transformator merupakan divais yang sangat penting

mengingat sistem transmisi maupun distribusi menggunakan level tegangan yang

berbeda – beda.

2.2. Isolasi Listrik

2.2.1. Isolasi Gas

Diantaranya adalah udara dan SF6.Udara merupakan bahan isolasi yang

mudah didapatkan, mempunyai tegangan tembus yang cukup besar yaitu 30 KV/

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 3: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

cm.SF6 merupakan gas terberat yang mempunyai massa jenis 6,139 kg/m3 yaitu

sekitar 5 kali berat udara pada suhu 00C dan tekanan 1 atm.

2.2.2. Isolasi Minyak

Diantaranya adalah minyak trafo seperti minyak mineral maupun sintetis.

Selain itu juga dapat digunakan sovol, askarel, araclor, pyralen, shibanol.

2.2.3. Isolasi Padat

Diantaranya adalah kaca, sitol, porselain, hingga epoxy resin yang sering

digunakan dalam aplikasi sehari-hari.

2.3. Kegagalan Isolasi

2.3.1. Teori Kegagalan Elektronik

Teori ini mengasumsikan proses kegagalan dalam zat cair diperlukan

elektron awal yang akan memulai proses kegagalan sehingga nantinya elektro ini

akan membuat suatu jalur yang akan memicu terjadinya kegagalan isolasi

2.3.2. Teori kegagalan gelembung gas Kegagalan ini disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas

didalam isolasi cair Karena pengaruh medan yang kuat diantara elektroda

maka gelembung-gelembung gas yang terbentuk tersebut akan saling

sambung-menyambung membentuk jembatan yang akan mengawali terjadinya

kegagalan.

2.3.3. Teori kegagalan bola cair

Air dan uap air terdapat pada minyak, terutama pada minyak yang

telah lama digunakan. Jika terdapat medan listrik, maka molekul uap air

terpolarisasi membentuk suatu dipol. Jika jumlah molekul molekul uap air ini

banyak, maka akan tersusun semacam jembatan bertahanan lebih rendah

dibanding isolasi cair itu sendiri sehingga terbentuk suatu kanal peluahan.

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 4: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

Kanal ini akan merambat dan memanjangsampai menghasilkan tembusan

listrik.

2.3.4. Teori kegagalan tak murnian padat

Partikel debu atau serat selulosa yang ada seringkali ikut tercampur

dengan minyak, selain itu partikel padat ini pun dapat terbentuk ketika terjadi

tegangan tembus. Pada saat diberi medan listrik, partikel–partikel ini akan

terpolarisasi dan membentuk jembatan yang menyebabkan terjadinya

kegagalan.

3. Metode Pengujian

Hipotesis awal adalah berangkat dari pemikiran bahwa pada pembebanan transformator

akan mengalir arus pada kumparannya yang nantinya arus tersebut akan mengahsilkan panas.

Secara teori semakin besar pembebanan maka akan semakin tinggi arus yang mengalir pada

kumparan dan semakin tinggi suhu transformator. Penambahan nilai temperatur akan

berakibat pada percepatan peningkatan degradasi isolasi dan mempercepat terjadinya usia

transformator sendiri.

Dari sinilah nantinya zat isolasi akan dipanaskan sesuai dengan asumsi pembebanan pada

transformator dan akan dilihat kecenderungannya terhadap nilai tegangan tembus dan nilai

harapan hidup isolasi sendiri.

Berikut adalah temperatur pengujian yang dilakukan berdasarkan asumsi pembebanan yang

diambil dari jurnal jurnal hasil penelitian M.A. Taghikani dan A. Golami yang berjudul

Estimation of Hottest Spot Temperature in Power Transformer Windings with NDOF and

DOF Cooling tahun 2007

Tabel 3. 1 Hubungan Pembebanan Terhadap Temperatur Hotspot

Pembebanan (p.u) Temp. Hot Spot (0C)

0,8 95

0,9 108

1 123

1,1 140

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 5: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

Nantinya akan dibuat sebuah simulator kegagalan antara kumparan dengan tangki

transformator dengan kondisi yang sudah diatur sedemikian rupa sehingga akan dapat terlihat

pengaruh temperatur terhadap tegangan tembus. Selain itu akan divariasikan jarak antara

kedua elektroda untuk melihat pengaruhnya juga.

Berikut adalah alat – alat yang digunakan dalam pengujian

1. Satu buah transformator penguji 100 kV/10 kVA (TEO 100/10)

2. Satu buah support insulator

3. Satu buah measuring capacitor 100 kV, 100 pF

4. Satu buah grounding Switch

5. Satu buah set unit pengendali DMI 551 dan OT 275

6. Satu buah Loyang logam

7. Set kawat konduktor dengan isolasi email

8. Set alat pemanas portabel

9. Satu termometer optik

10. Minyak Diala S2-ZU-1

11. Satu buah Multimeter

Berikut adalah rangkaian pengujian yang digunakan

 

Gambar 3. 1 Rangkaian Pengujian

Sementara berikut adalah konfigurasi bejana uji yang terdiri dari konduktor yang sudah

memiliki isolasi berupa enamel dan bejana konduktor logam

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 6: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

 

Gambar 3. 2 Konfigurasi Bejana Uji

Diharapkan akan terjadi lompatan antara konduktor dengan dasar bejana yang dimana

akan dituang minyak yang sudah dipanaskan terlebih dahulu sesuai dengan asumsi

temperatur sebelumnya

3.1. Perhitungan Nilai Harapan Hidup Isolasi Transformator

Dalam perhitungan nilai harapan hidup isolasi dikenal istilah FAA (aging

acceleration factor) atau faktor percepatan penuaan. Faktor ini memakai temperatur

hotspot sebagai parameter nilainya. Berikut adalah tabel nilai FAA dari temperatur

pengujian yaitu 950C, 1080C, 1230C, dan 1400C yang diambil dari IEEE Guide for

Loading Mineral Oil Immersed Transformers tahun 1995

Tabel 3. 2 Hubungan Temperatur Dengan FAA

Temperatur (0C) FAA

95 0.2026

108 0.8142

123 3.6172

140 17.1994

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 7: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

Setelah mendapat nilai FAA sesuai temperatur pengujian, maka tahap berikutnya

adalah mencari FEQA ( equivalent aging factor ) atau faktor penuaan ekivalen dari

transformator pada selang waktu tertentu. Nilai FEQA didapat dari persamaan berikut

F!"# =  !!!!

!!!! ∆!!

∆!!!!!!

(3.1)

Dimana : n = interval waktu

N = total interval waktu

∆!! = interval waktu (jam)

Dengan asumsi nilai FAA tidak berubah pada interval waktu, maka dapat

disimpulkan FAA = FEQA. Setelah mendapat nilai FEQA , dapat dihitung nilai persentase

pengurangan harapan hidup isolasi dengan persamaan

%  loss  of  life =   !!"#  .    !  .    !""!"#$%&  

(3.2)

Dimana : t = periode waktu

normal = nilai harapan hidup normal

Nilai periode waktu diasumsikan selama 24 jam dan nilai harapan hidup normal

transformator diasumsikan adalah 180.000 jam.

Sehingga nilai harapan hidup isolasi tranformator didapat menggunakan persamaan

%  !"#$ = 100%−%  !"##  !"  !"#$ (3.3)

4. Hasil pengujian dan analisis

4.1. Hasil Pengujian

4.1.1. Jarak 0 cm

Berikut adalah tabel hasil pengujian beserta grafik pada setiap variasi

temperatur dan jarak antara kedua elektroda sebesar 0 cm

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 8: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

Tabel 4. 1Hasil Pengujian pada Jarak 0 cm

percobaan 95 0C 1080C 123 0C 1400C

Vbd1 (kV) 15.4 17.11 15.50 13.26

Vbd2 (kV) 13.6 15.36 13.69 16.41

Vbd3 (kV) 17.4 13.10 13.78 11.94

rata-rata 15.47 15.19 14.32 13.87

 

Gambar 4. 1Grafik Vbd vs Temperatur Pada Jarak 0 cm

Grafik hasil pengujian tegangan tembus terhadap temperatur pada variasi

jarak 0 cm menunjukkan adanya korelasi yang cukup kuat antara kedua parameter

tersebut. Hal ini terlihat pada nilai R2 yang bernilai 0,969. Nilai R2 yang tinggi

menunjukkan bahwa temperatur mempengaruhi tegangan tembus isolasi dengan

hubungan terbalik. Bila diambil persamaan yang dapat menunjukkan hubngan

antara tegangan tembus sebagai fungsi dari temperatur maka hasilanya adalah

! ! = 2×10!!!! − 0,041! + 19,33

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 9: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

4.1.2. Jarak 0,5 cm

Berikut adalah tabel hasil pengujian beserta grafik pada setiap variasi

temperatur dan jarak antara kedua elektroda sebesar 0,5 cm

Tabel 4. 2Hasil Pengujian pada Jarak 0,5 cm

percobaan 95 0C 1080C 123 0C 1400C

Vbd1 (kV) 23.18 24.84 22.83 21.97

Vbd2 (kV) 24.19 21.76 21.28 21.58

Vbd3 (kV) 22.76 22.02 21.64 19.67

rata - rata 23.38 22.87 21.92 21.07

 

Gambar 4. 2Grafik Vbd vs Temperatur Pada Jarak 0,5 cm

Grafik hasil pengujian tegangan tembus terhadap temperatur pada variasi

jarak 0,5 cm menunjukkan adanya korelasi yang cukup kuat antara kedua

parameter tersebut. Hal ini terlihat pada nilai R2 yang bernilai 0,993. Nilai R2

yang tinggi menunjukkan bahwa temperatur mempengaruhi tegangan tembus

isolasi dengan hubungan terbalik. Bila diambil persamaan yang dapat

menunjukkan hubngan antara tegangan tembus sebagai fungsi dari temperatur

maka hasilanya adalah

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 10: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

! ! = −0,052! + 28,43

4.1.3. Jarak 1 cm

Berikut adalah tabel hasil pengujian beserta grafik pada setiap variasi

temperatur dan jarak antara kedua elektroda sebesar 1 cm

Tabel 4. 3Hasil Pengujian pada Jarak 1 cm

percobaan 95 0C 1080C 123 0C 1400C

Vbd1 (kV) 36.26 35.46 33.56 32.52

Vbd2 (kV) 34.58 34.76 34.43 33.75

Vbd3 (kV) 35.24 33.95 32.72 31.66

rata - rata 35.42 34.72 33.56 32.52

 

Gambar 4. 3Grafik Vbd vs Temperatur Pada Jarak 1 cm

Grafik hasil pengujian tegangan tembus terhadap temperatur pada variasi

jarak 1 cm menunjukkan adanya korelasi yang cukup kuat antara kedua parameter

tersebut. Hal ini terlihat pada nilai R2 yang bernilai 0,996. Nilai R2 yang tinggi

menunjukkan bahwa temperatur mempengaruhi tegangan tembus isolasi dengan

hubungan terbalik. Bila diambil persamaan yang dapat menunjukkan hubngan

antara tegangan tembus sebagai fungsi dari temperatur maka hasilanya adalah

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 11: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

! ! = −6×10!!!! − 0,051! + 40,87

4.1.4. Jarak 1,5 cm

Berikut adalah tabel hasil pengujian beserta grafik pada setiap variasi

temperatur dan jarak antara kedua elektroda sebesar 1,5 cm

Tabel 4. 4Hasil Pengujian pada Jarak 1,5 cm

percobaan 95 0C 1080C 123 0C 1400C

Vbd1 (kV) 41.42 41.05 41.05 41.26

Vbd2 (kV) 42.03 40.06 39.01 38.84

Vbd3 (kV) 39.90 41.42 40.58 39.24

rata - rata 41.12 40.84 40.21 39.78

 

Gambar 4. 4Grafik Vbd vs Temperatur Pada Jarak 1,5 cm

Grafik hasil pengujian tegangan tembus terhadap temperatur pada variasi

jarak 1,5 cm menunjukkan adanya korelasi yang cukup kuat antara kedua

parameter tersebut. Hal ini terlihat pada nilai R2 yang bernilai 0,985. Nilai R2

yang tinggi menunjukkan bahwa temperatur mempengaruhi tegangan tembus

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 12: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

isolasi dengan hubungan terbalik. Bila diambil persamaan yang dapat

menunjukkan hubngan antara tegangan tembus sebagai fungsi dari temperatur

maka hasilanya adalah

! ! = −2×10!!!! − 0,026! + 43,86

4.2. Analisis 4.2.1. Analisis Hubungan Temperatur dan Tegangan Tembus

Dari semua data menunjukkan tren yang sama yaitu tegangan tembus yang

semakin menurun seiring dengan kenaikkan suhu. Ada beberapa faktor yang

dapat menjadi penyebab turunnya tegangan tembus seiring dengan kenaikkan

temperatur yaitu resistansi yang semakin menurun, degradasi material, dan

timbulnya zat – zat yang mempengaruhi kualitas isolasi.

Resistansi merupakan salah satu parameter yang dapat digunkan sebagai

penanda bagus atau tidaknya kualitas bahan isolasi tersebut. Dalam pengujian,

dilakukan variasi parameter temperatur untuk melihat hubungan dengan tegangan

tembus. Kenaikan temperatur berbanding terbalik dengan nilai tegangan tembus.

Hal ini menunjukkan adanya perubahan nilai resistansi dimana semakin tinggi

nilai temperatur akan mengakibatkan penurunan nilai resistansi.

Resistansi yang semakin rendah dapat disebabkan oleh berkurangnya nilai

viskositas dari minyak. Semakin tinggi temperatur, molekul – molekul minyak

akan mengalami pemuaian dan bergerak lebih cepat. Semakin cepat molekul –

molekul minyak bergerak maka resiko terjadinya loncatan muatan akan

bertambah besar. Demikian juga pada isolasi padat. Molekul – molekul

penyusunnya akan bergerak semakin cepat sehingga resiko terjadinya loncatan

muatan juga bertambah. Dengan kata lain dapat terlihat bahwa zat isolasi yang

mengalami peningkatan temperatur akan mengalami penurunan resistansi

Bahan yang mengalami kondisi terekspos pada temperatur tinggi akan

mengalami penurunan sifat – sifat kimia sehingga dapat dikatakan bahan sudah

mengalami degradasi atau penurunan kualitas. Bahan isolasi padat maupun cair

akan mengalami perubahan sifat kimia. Contoh yang dapat terjadi adalah

penipisan bahan isolasi padat maupun pemecahan molekul minyak.

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 13: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

Sebab lain terjadinya penurunan tegangan tembus adalah timbulnya residu

atau zat buangan hasil perubahan kimia zat isolasi yang mendapat temperatur

tinggi. Zat- zat isolasi yang dipanaskan secara terus menerus akan mengalami

pemecahan molekul. Molekul – molekul yang pecah tersebut akan menghasilkan

zat residu. Pada umumnya zat buangan dapat berupa padatan karbon atau gas.

Kedua zat tersebut memiliki resistansi yang lebih rendah dari zat isolasi. Semakin

sering zat isolasi diberi temperatur yang tinggi maka akan semakin banyak zat

residu yang terbentuk sehingga resiko terjadinya loncatan akan meningkat. Oleh

karena itu, nilai tegangan tembus yang dibutuhkan untuk terjadinya loncatan akan

semakin rendah. Hal ini dapat terlihat pada timbulnya zat – zat lain pada minyak

seperti partikulat karbon dan gelembung – gelembung gas setelah terjadinya

loncatan

4.2.2. Analisis Hubungan Jarak dengan Tegangan Tembus

Secara teori kenaikan tegangan akan sebanding dengan jarak elektroda.

Kenaikan tegangan tembus akan naik sesuai dengan kelipatan penambahan jarak.

Sesuai dengan persamaan berikut dapat terlihat hubungan antara tegangan tembus

dengan jarak elektroda

!!" = !  !!

dimana d = jarak elektroda

A = konstanta

n = konstanta; bernilai kurang dari 1

Persamaan diatas menunjukkan bahwa tegangan sebanding dengan jarak.

Meskipun tidak menunjukkan hubungan dengan linear, tapi data menunjukkan

kenaikkan seiring dengan penambahan jarak. Ada beberapa faktor yang

menyebabkan terjadinya peningkatan nilai tegangan tembus terhadap jarak

diantaranya yaitu peningkatan resistansi

Persamaan umum resistansi adalah sebagai berikut

! =  !   !!

Dimana: ρ = massa jenis kawat (Ω/m)

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 14: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

l = panjang (m)

A = luas penampang (m2)

Dengan mengasumsikan bahwa variabel lain konstan, maka variabel jarak

akan berbanding lurus dengan panjang. Sehingga peningkatan jarak elektroda

akan menyebabkan peningkatan nilai resistansi yang menyebabkan peningkatan

nilai tegangan tembus. Meskipun tidak sama persis dengan teori akan tetapi data –

data menunjukkan bahwa hasil pengujian sesuai dengan teori.

4.2.3. Perhitungan dan Analisis Nilai Harapan Hidup Isolasi Transformator

Berikut adalah tabel nilai FAA dari temperatur pengujian yaitu 950C, 1080C,

1230C, dan 1400C yang diambil dari IEEE Guide for Loading Mineral Oil Immersed

Transformers tahun 1995

Temperatur (0C) FAA

95 0.2026

108 0.8142

123 3.6172

140 17.1994

Sesuai dengan asumsi bahwa tidak ada perubahan nilai FAA, maka nilai

FEQA akan sama dengan nilai FAA .

Nilai persentase pengurangan hidup isolasi untuk masing – masing

temperatur adalah

Temperatur 95 0C

%  !"##  !"  !"#$ =  0,2026  .    24  .    100

180.000

%  !"##  !"  !"#$ =  0,0027  %

Dari hasil perhitungan persentase pengurangan harapan hidup dapat

dihitung nilai harapan hidup isolasi

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 15: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

Temperatur 95 0C

%  !"#$ = 100%−%  !"##  !"  !"#$

%  !"#$ = 100%− 0,0027  %  

= 99,9973  %

Dengan cara yang sama dilakukan pada ketiga variasi suhu yang lain

sehingga didapatkan tabel dan grafik berikut

Temperatur (0C) Nilai Harapan Hidup (%)

95 99.9973

108 99.9892

123 99.9518

140 99.7707

 

Gambar 4. 5Grafik Grafik Temperatur vs Nilai Harapan Hidup Isolasi

99.75  

99.8  

99.85  

99.9  

99.95  

100  

90   100   110   120   130   140  

Nilai  H

arap

an  Hidup

 (%)  

Temperatur  (0C)  

Grafik  Nilai  Harapan  Hidup  vs  Temperatur  

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 16: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

Dari grafik diatas dapat dianalisis hubungan antara grafik – grafik

hubungan antara temperatur dengan tegangan tembus dimana tegangan tembus

dapat menjadi parameter rusaknya sebuah isolasi. Berikut adalah grafik hubungan

antara temperatur terhadap tegangan tembus pada jarak 0 cm

Analisis hubungan antara temperatur terhadap tegangan tembus dan

temperatur terhadap nilai harapan hidup isolasi dapat mengambil satu contoh dari

variasi jarak dikarenakan tren grafik – grafik lain yang hampir sama.

Perbandingan kedua grafik menunjukkan adanya penurunan akan tetapi

keduanya memiliki tren yang berbeda. Pada grafik temperatur terhadap nilai

harapan hidup isolasi tren yang terlihat adalah tren kuadratik yang pada data 4

menunjukkan penurunan nilai yang signifikan. Sementara pada grafik temperatur

terhadap tegangan tembus pada jarak 0 cm, tren penurunan yang dihasilkan

cenderung bersifat linear.

Hal ini menunjukkan ternyata selain faktor temperatur ada faktor – faktor

lain yang dapat mempengaruhi kegagalan isolasi. Penuaan atau terjadinya

degradasi isoalsi secara umum tidak hanya merupakan fungsi temperatur saja

akan tetapi juga fungsi kelembaban dan kadar oksigen dalam isolasi. Pemilihan

13.6  13.8  14  

14.2  14.4  14.6  14.8  15  

15.2  15.4  15.6  15.8  

90   100   110   120   130   140  

Vbd  (kV)  

Temperatur  (°C)  

Grafik  Tegangan  Tembus    vs  Temperatur  (0  cm)  

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 17: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

temperatur sebagai salah satu parameter utama juga mempunyai alasan yaitu

dengan teknologi yang dimiliki dalam pengolahan dan perawatan minyak

transformator, kontribusi faktor kelembaban dan kadar oksigen menjadi

berkurang dengan signifikan. Sehingga temperatur bias dianggap sebagai faktor

yang dominan dalam degradasi isolasi.

Selain itu efek kumulatif dari temperatur pada pemakaian dalam jangka

waktu yang tidak sebentar juga akan mempengaruhi degradasi isolasi sendiri. Hal

inilah yang menjadi sebab mengapa tren dari grafik percobaan dan perhitungan

mengalami perbedaan tren.

5. Kesimpulan

1. Temperatur isolasi akan berbanding terbalik dengan tegangan tembus. Semakin tinggi

temperatur suatu isolasi maka tegangan tembusnya akan semakin kecil

2. Tegangan tembus tiap isolasi yang paling rendah secara berurutan dari variasi jarak 0 cm

hingga 1,5 cm terdapat pada temperatur bernilai 140 0C yakni sebesar 13,87 kV, 21,07

kV, 32,52 kV, dan 39,78 kV. Sementara yang paling tinggi saat temperatur minyak

berada pada saat temperatur bernilai 95 0C yakni sebesar 15,47 kV, 23,38 kV, 35,42 kV,

dan 41, 12

3. Nilai harapan hidup isolasi transformator akan berbanding terbalik dengan kenaikan

temperatur. Semakin tinggi temperatur maka akan semakin menurunkan nilai harapan

hidup isolasi

4. Nilai harapan hidup transformator pada suhu 95 0C, 108 0C, 123 0C, dan 140 0C masing –

masing adalah 99,9973 %, 99,9892 %, 99,9518 %, dan 99,7707 %

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013

Page 18: ANALISIS PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP …

Daftar Pustaka

1. Chapman, Stephen J.2002.Electric Machinery and Power System Fundamentals.United

States : Mc Graw-Hill

2. IEEE Guide for Loading Mineral-Oil-Immersed Power Transformers Rated in Excess of

100 MVA (650C Winding Rise).1991

3. Arismunandar,A. 1994.Teknik Tegangan Tinggi, Pradnya Paramita,Jakarta

4. Transformer Overloading and Assessment of Loss-of-Life for Liquid-Filled

Transformers.2011.P.K. Sen, et.al.

Analisis Pengaruh..., Ahmad Yanuar Hidayat, FT UI, 2013