ISOLASI CAIR

HASBULLAH, MT

ISOLASI CAIRIsolasi cair memiliki dua fungsi yaitu sebagai pemisah antara bagian yang bertegangan dan juga sebagai pendingin sehingga banyak digunakan pada peralatan seperti transformator, pemutus tenaga, switch gear.

Karakteristik Isolasi CairPada dasarnya dielektrik cair harus memiliki sifat dielektrik yang baik, mempunyai karakteristik perpindahan panas yang bagus dan memiliki struktur kimia yang stabil saat pengoperasian.Berikut adalah beberapa karakteristik Isolasi Cair :

Karakteristik Isolasi CairA. Sifat ListrikSifat-sifat listrik yang sangat penting dalam menentukan kinerja dielektrik dari dielektrik cair adalah :Withstand Breakdown kemampuan untuk tidak mengalami ketembusan dalam kondisi tekanan listrik (electric stress) yang tinggi.Resistivitas : suatu cairan dapat digolongkan sebagai isolasi cair bila resistivitasnya lebih besar dari 109 ohm-meter.

Karakteristik Isolasi Cair B. Karakteristik Perpindahan PanasPada peralatan yang terisi oleh isolasi cair (transformer, kabel, circuit breaker, dll) perpindahan panas biasanya dipengaruhi oleh konveksi. faktor utama yang mengontrol perpindahan panas adalah konduktivitas termal dan viskositas.

Karakteristik Isolasi CairC. Kestabilan KimiawiPada penggunaannya, isolasi cair yang terkena tekanan termal dan listrik karena adanya material seperti O2, air, serat dan hasil-hasil dari pemisahan bahan isolasi padat. Hal tersebut bisa mempengaruhi kestabilan dari rantai kimia dari isolasi cair.

Contoh Bahan Isolasi CairMinyak Trafo, adalah minyak mineral yang diperoleh dengan pemurnan minyak mentahBahan isolasi cair sintesis yang berisi chloor (hidrocarbon seperti difenil C10H12), Bahan-bahan ini antara lain : sovol, askarel, aracrol, pyralen , shibanol.Minyak silikon, bahan isolasi cair yg lebih mahal dari minyak trafo

Mekanisme Kegagalan Isolasi CairAlasan mengapa isolasi cair digunakan :Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi menurut hukum Paschen. Isolasi cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi energi.

Mekanisme Kegagalan Isolasi Cair3. Ketiga isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi pelepasan muatan (discharge). Namun kekurangan utama isolasi cair adalah mudah terkontaminasi.

Faktor yang mempengaruhi Kegagalan Isolasi CairTerdapat beberapa macam faktor yang diperkirakan mempengaruhi kegagalan isolasi cair (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

Faktor-Faktor yg mempengaruhi mekanisme kegagalan Isolasi CairPartikel Ketidak murnian memegang peranan penting dalam kegagalan isolasi. Partikel debu 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 carian e 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 bertekanan tinggi 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.

AirAir 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 yang tertahan 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 lubang atau 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 yang ada dalam gelembung melebihi kekuatan uap yang menghasilakn lebih banyak uap dan gelembung sehingga membentuk jembatan pada seluruh celah yang menyebabkan terjadinya pelepasan secara sempurna.

Faktor DayaFaktor dissipasi daya dari minyak dibawah tekanan bolak balik dan tinggi akan menentukan unjuk kerjanya karena dalam kondisi berbeban terdapat sejumlah rugi 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 pada 90oC pada frekuensi 50 Hz.

ResistivitasSuatu cairan dapat digolongkan sebagai isolasi cair bila resitivitasnya lebih besar dari 109 W-m. Pada sistem tegangan tinggi resistivitas yang diperlukan untuk material isolasi adalah 1016 W-m atau lebih. (W=ohm)

Pengujian Isolasi CairPengujian Isolasi biasanya dilakukan di laboratorium Tegangan Tinggi milik Teknik dengan menggunakan tegangan tinggi AC dan DC. Langkah-langkah pengujian dibagi menjadi 3 (tiga) tahap yaitu tahap persiapan, tahap pengujian dan tahap akhir pengujianBeberapa pengujian diantranya :Pengujian kualitas minyak trafo, pengujian elektroda, korona dll.

Contoh PengujianPengujian Kualitas Minyak Trafo meliputi :Pengujian kekuatan elektrik minyak TrafoKekuatan 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 mmBejana 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.

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.

Pengujian Titik Nyala (flash point)

Temperatur ini adalah temperatur campuran antara uap dari minyak dan udara yang 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 boleh lebih kecil dari 135 oC, sedangkan suhu minyak bekas tidak boleh kurang dari 130 oC. Untuk mengetahui titik nyala minyak transformator dapat ditentukan dengan menggunakan alat Close up tester.

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.

Metode Pemurnian Minyak Trafo Mendidihkan (boiling)Alat Sentrifugal (Centrifuge reclaiming) Penyaringan (Filtering) Regenerasi (Regeneration)

*