skripsi - thesis.umy.ac.idthesis.umy.ac.id/datapublik/t28222.pdf · vii kata pengantar...

iv

HALAMAN PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Dian Budhi Santoso

NIM : 20090120004

Jurusan : Teknik Elektro UMY

Menyatakan bahwa :

Semua yang ditulis dalam naskah skripsi ini merupakan hasil karya tulis

saya sendiri dan bukan menjiplak hasil karya orang lain, kecuali dasar teori yang

saya cuplik dari buku maupun referensi dari berbagai jurnal yang tercantum pada

daftar pustaka sebagai referensi saya dalam melengkapi karya tulis ini. Apabila

dikemudian hari pernyataan ini tidak benar, maka saya siap menerima sanksi dari

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta sesuai dengan peraturan yang berlaku.

Yogyakarta, 07 Juli 2013

Yang menyatakan,

Dian Budhi Santoso

v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO :

��

��

�

��

��

��

�

��

��

��

��

�� !�"�#$$� �

�

�%��

��

��&�'��#�()��

�

�� '��

��

�� &��#�*��

�

+�� #�

,��

+��

�!�� -��

�

�

�

vi

PERSEMBAHAN :

Karya tulis ini dipersembahkan untuk:

Apak Mukirman – eMak Hindun tercinta,terima kasih atas kasih sayang,motivasi, do’a dan

nasihatnya.

Ketua Jurusan saya Bapak Ir. Agus Jamal., M, Eng. Alhamdulillah selesai juga pak tugas

akhir saya.

Abangku (Eka Andhi Wijaya) yang telah memberi banyak masukan dan dukungan selama

penulisan karya tulis ini.

Adik-Adikku (Adi Bagus Wiranto,Mutia Indah Lestari & Alfia Hasanah ) semoga lebih dari

A ian. Mari kita bersama membahagiakan apak emak .

Keluarga besar di Karawang maupun di Bantul.

My Lovely (Irania Dwi WIjayanti), makasih ya cinta atas kesabaran, semangat dan

dukungannya selama ini.

Untuk adik-adikku di Ikatan Mahasiswa Muhammadiyah, tunjukkan merahmu dengan

mengamalkan semboyan “Anggun dalam Moral Unggul dalam Intelektual”.

vii

KATA PENGANTAR

AAAAssalammu’alaikum Wr.Wb.ssalammu’alaikum Wr.Wb.ssalammu’alaikum Wr.Wb.ssalammu’alaikum Wr.Wb.

Dengan mengucapkan Puji dan Syukur penulis panjatkan akan kehadirat

Allah SWT, yang telah memberikan Rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga penulis

dapat menyelesaikan penyusunan laporan skripsi dengan Judul:

“ PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP KEGAGALAN ISOLASI

(BREAKDOWN VOLTAGE) PADA MINYAK SHELL DIALA B”,

Berbagai upaya telah penulis lakukan untuk menyelesaikan skripsi ini,

tetapi karena keterbatasan kemampuan penulis, maka penulis meminta maaf yang

sebesar-besarnya karena masih banyak kekurangan-kekurangan dalam

penyusunan laporan skripsi ini, baik dalam susunan kata, kalimat maupun

sistematika pembahasannya. Penulis berharap laporan skripsi ini dapat

memberikan sumbangan yang cukup positif bagi penulis khususnya dan pembaca

sekalian pada umumnya.

Terwujudnya Laporan Skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan dorongan

berbagai pihak yang sangat besar artinya. Dan dalam kesempatan ini, penulis

menyampaikan ucapan rasa terima kasih yang sebesar - besarnya kepada yang

terhormat:

1. Bapak Prof. Dr. Bambang Cipto, MA. selaku Rektor Universitas

Muhammadiyah Yogyakarta.

2. Bapak Ir. Agus Jamal., M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadyah Yogyakarta dan sebagai Dosen Pembimbing I

viii

yang dengan sabar membimbing, memberikan ilmu dan mengarahkan

penulis selama melaksanakan penelitian tugas akhir serta telah banyak

membantu baik dari segi moril maupun materil sehingga dapat

menyelesaikan penulisan laporan ini.

3. Bapak Rahmat Adi Prasetya, S.T.,M.Eng. sebagai Dosen Pembimbing II

yang telah memberikan ilmu dan segala pengetahuannya baik formal

maupun non formal kepada penulis, semoga semua dapat bermanfaat baik

sekarang dan dikemudian hari.

4. Bapak Jazaul Ikhsan.S.T.,M.T.,Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

5. Segenap Dosen pengajar di Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Yogyakarta Terima kasih atas segala bantuan yang

selama ini telah diberikan.

6. Staff Tata Usaha Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah

Yogyakarta.

7. Pak Prasetyohadi, S.T., Pak Daryadi di Laboratorium Teknik Tegangan

Tinggi Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas Teknik

Universitas Gadjah Mada yang telah membantu dan membimbing dalam

melakukan pengujian.

8. Kedua Orang Tuaku yang telah memberikan semangat, saran dan

dukungan baik moril maupun materil kepada penulis.

9. Keluarga Besarku di Karawang dan Bantul yang telah memberikan

semangat, saran dan dukungan baik moril dan materil kepada penulis.

ix

10. Keluarga Besar Ikatan Mahasiswa Muhammadiyah Komisariat Fakultas

Teknik ( IMM FT )

11. Rekan-rekan seperjuangan Pimpinan Koordiantor Komisariat Ikatan

Mahasiswa Muhammadiyah Universitas Muhammadiyah Yogyakarta (

KorKom IMM UMY ) periode 2012-2013. Akhirnya setelah perjuangan

yang cukup melelahkan selama satu periode selesai juga amanah ini.

12. Segenap jajaran Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro ( KMTE )

13. Teman-temanku Maharsena (TE/2009) yang sudah bersedia menemani

proses pengujian, Lukmanul Hakim (TS/2009) yang telah bersedia

menunggu untuk wisuda bareng, Fajar Eka septyadi (TE/2009),

Ardiyansah (TE/2009), Adi Ardi (TE/2009), Purwadi (TE/2009),

Amrullah Arafat (TE/2009), Bayu Ramadhan (TE/2009) dll yang tidak

bisa disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dan menemani

selama kuliah di Teknik Elektro UMY. Semoga persaudaraan ini akan

terus terjalin selamanya.

14. Seluruh teman-temanku mahasiswa Teknik Elektro UMY semua angkatan

yang telah membantu selama masa kuliah. Semangat kawan, semua pasti

bisa selama ada kemauan, do’a dan kerja keras yang usngguh-sungguh.

15. Semua pihak yang telah membantu penulis yang tidak bisa disebutkan satu

persatu, Terima Kasih.

Penulis menyadari bahwa dalam pcnulisan skripsi ini masih jauh dari

sempurna, hal ini mengingat kemampuan dan pcngalaman dalam penelitian

penyusunan skripsi ini yang sangat terbatas. Untuk itu penulis sangat

x

mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk perbaikan dan

pengembangan penelitian selanjutnya. Tidak ada yang dapat penulis berikan

selain ucapan terimakasih atas seluruh bantuan yang telah diberikan.

Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memberi tambahan

ilmu bagi para pembaca. Semoga Allah SWT meridhoi kita semua, amin.

Wassalammu’alaikum Wr.Wb.Wassalammu’alaikum Wr.Wb.Wassalammu’alaikum Wr.Wb.Wassalammu’alaikum Wr.Wb.

Yogyakarta, 07 Juli 2013

Penulis

Dian Budhi Santoso

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN I .................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN II ................................................................... iii

HALAMAN PERNYATAAN ...................................................................... iv

MOTTO ........................................................................................................ v

PERSEMBAHAN ......................................................................................... vi

KATA PENGANTAR .................................................................................. vii

DAFTAR ISI ................................................................................................. xi

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xvi

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xviii

ABSTRAK .................................................................................................... xix

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

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

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

1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................... 3

1.4 Manfaat Penelitian ....................................................................... 3

1.5 Batasan Masalah .......................................................................... 3

1.6 Sistematika Penulisan Laporan ................................................... 4

xii

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................ 6

2.1 Tinjauan Pustaka ......................................................................... 6

2.1.1. Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Tegangan Tembus

Pada Bahan Isolasi Cair .................................................... 6

2.1.2. Analisis Pengaruh Kenaikan Temperatur dan Umur

Minyak Transformator terhadap Degradasi Tegangan

Tembus Minyak Transformator ...................................... 6

2.1.3. Analisis Mekanisme Kegagalan Isolasi Minyak Trafo

Menggunakan Elektroda bola ........................................... 8

2.1.4. Analisis Karakteristik Breakdown Voltage pada

Dielektrik Minyak Shell Diala B pada Suhu

30oC – 130oC .................................................................. 10

2.2 Landasan Teori .......................................................................... 10

2.2.1. Trafo Tenaga .................................................................. 10

2.1.1.a. Trafo Step-Up .................................................. 12

2.1.1.a. Trafo Step-Down ............................................. 12

2.2.2. Minyak Trafo .................................................................. 16

2.2.3. Isolasi ............................................................................. 18

2.2.4. Kekuatan Dielektrik ....................................................... 19

xiii

2.2.4.a. Sifat-sifat Listrik Bahan Dielektrik ................ 20

2.2.4.b. Dielektrik Cair . ............................................... 21

2.2.5. Pengujian Tegangan Tembus Minyak Trafo .................. 22

2.2.6. Teori Kegagalan Isolasi Cair ........................................... 23

2.2.6.a. Teori Kegagalan Elektronik . .......................... 23

2.2.6.b. Teori Kegagalan karena Adanya

Gelembung Gas ............................................... 24

2.2.6.c. Teori Kegagalan Bola Cair ............................. 24

2.2.6.d. Teori Kegagalan Partikel Padat ...................... 24

2.2.7. Faktor Pengaruh Tegangan Tembus ............................... 25

BAB III. METODOLOGI PENELTIAN ................................................ 27

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................... 27

3.2 Alat dan Bahan Penelitian ......................................................... 27

3.2.1. Alat Penelitian ................................................................ 27

3.2.2. Bahan Penilitian ............................................................. 34

3.3 Data Penelitian .......................................................................... 35

3.4 Tahapan dan Prosedur Pengujian .............................................. 36

3.5 Penjelasan Pengujian ................................................................. 39

xiv

3.5.1. Pengujian dengan Perubahan Lebar Sela Bola .............. 39

3.5.1.a. Lebar Sela Bola 2.5 mm ................................ 40

3.5.1.b. Lebar Sela Bola 3 mm ................................... 41

3.5.2. Pengujian dengan Perubahan Suhu ............................... 41

3.5.3. Pengujian dengan Umur Minyak yang Berbeda ............ 42

3.5.3.a. Minyak Shell Diala B dalam kondisi Lama .. 42

3.5.3.b. Minyak Shell Diala B dalam kondisi Baru .... 42

BAB IV. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ......................... 43

4.1 Kondisi Umum .......................................................................... 43

4.2 Percobaan pada Minyak Shell Diala B dalam Kondisi Lama

dengan Jarak Sela Bola 2.5 mm ................................................ 44

4.3 Percobaan pada Minyak Shell DIala B dalam Kondisi Baru

dengan Jarak Sela Bola 2.5 mm ................................................. 46

4.4 Percobaan pada Minyak Shell Diala B dalam Kondisi Lama

dengan Jarak Sela Bola 3 mm .................................................... 48

4.5 Percobaan pada Minyak Shell Diala B dalam Kondisi Baru

dengan Jarak Sela Bola 3 mm .................................................... 50

4.6 Perbandingan Keseluruhan Pengujian ....................................... 53

xv

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... 54

5.1 KESIMPULAN ......................................................................... 54

5.2 SARAN ..................................................................................... 56

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 57

LAMPIRAN

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Trafo Tenaga .......................................................................... 12

Gambar 2.2. Rangkaian Trafo Step-Up ..................................................... 12

Gambar 2.3. Rangkaian Trafo Step-Down ................................................ 13

Gambar 2.4. Minyak Trafo/Isolasi Cair .................................................... 17

Gambar 3.1. Transformator 50 kV ............................................................ 27

Gambar 3.2. Voltmeter .............................................................................. 28

Gambar 3.3. Resistor ................................................................................. 28

Gambar 3.4. Termometer ........................................................................... 29

Gambar 3.5. Tabung Uji Dan Elektroda Bola ........................................... 29

Gambar 3.6. Gelas Ukur ............................................................................ 30

Gambar 3.7. Alat Pengukur Tegangan Gagal Minyak .............................. 31

Gambar 3.8. Grounding Stick .................................................................... 32

Gambar 3.9. Heater/pemanas ..................................................................... 33

Gambar 3.10. Minyak Isolasi .................................................................... 34

Gambar 3.11. Diagram Alur Proses Pengujian .......................................... 37

Gambar 4.1. Grafik hasil pengujian minyak shell diala B

kondisi lama dengan jarak sela bola 2.5 mm ....................... 45

xvii


kondisi baru dengan jarak sela bola 2.5 mm ........................ 47


kondisi lama dengan jarak sela bola 3 mm .......................... 49


kondisi baru dengan jarak sela bola 3 mm ........................... 51

Gambar 4.5. Grafik Perbandingan keseluruhan pengujian

minyak shell diala B ............................................................. 53

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Macam macam pendingin pada transformator .......................... 18

Tabel 3.1. Spesifikasi Minyak Trafo Shell Diala B .................................... 33

Tabel 3.2. Dielectric Strength dari Minyak untuk

Tegangan Operasi ..................................................................... 38

Tabel 4.1. Data hasil pengujian minyak shell diala B

kondisi lama dengan jarak sela bola 2.5 mm ............................ 43


kondisi baru dengan jarak sela bola 2.5 mm ............................. 46


kondisi lama dengan jarak sela bola 3 mm ............................... 48


kondisi baru dengan jarak sela bola 3 mm ................................ 50

xix

ABSTRAK

Dalam trafo tenaga terdapat komponen yang dapat membangkitkan energi

panas, yaitu inti besi dan kumparan. Apabila energi panas ini tidak diantisipasi dengan

sistem pendinginan yang tinggi maka trafo akan mencapai suhu yang sangat tinggi

sehingga merusak nilai isolasinya.

Suatu isolasi cair tidak mempunyai elektron bebas, melainkan elektron-elektron

yang terikat pada struktur molekul yang membentuk dielektrik cair tersebut. Jika suatu

tegangan pada celah elektroda bola yang di celup pada isolasi cair maka akan timbul

medan listrik. Medan listrik ini akan memberi gaya kepada elektron-elektron agar

terlepas dari ikatannya dan menjadi elektron bebas. Semakin besar medan listrik maka

akan semakin besar elektron bebas yang dihasilkan sehingga terjadi banjir elektron dan

terjadilah kegagalan isolasi secara keseluruhan, akhirnya terjadi hubung singkat karena

celah elektroda sudah penuh dengan elektron bebas/avalans.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa suhu sangat mempengaruhi tingkat

ketahanan isolasi pada minyak trafo baik dalam kondisi baru maupun kondisi lama,

semakin tinggi suhu maka ketahanan isolasi semakin baik.

Kata kunci: breakdown, avalans, suhu, tegangan tembus, kegagalan isolasi.

ABSTRACT

In power transformers are components that can generate thermal energy, which

is an iron core and coil. When the thermal energy is not anticipated with a high cooling

system then the transformer will reach very high temperatures and damage the insulation

value.

An insulating liquid has no free electrons, but the electrons are bound to the

molecular structure of the liquid dielectric is formed. If the voltage on the electrode gap

balls dipped in liquid insulation will give rise to an electric field. This electric field will

force the electrons to escape from his bonds and become free electrons. The larger the

electric field the bigger the free electrons are generated which results in a flood of

electrons and overall insulation failure occurs, eventually short circuit occurs because

the electrode gap is filled with free electrons / avalans.

The results show that the temperature greatly affect the level of insulation

resistance of transformer oil well on new or old conditions, the higher the temperature

the better the insulation resistance.

Keywords: breakdown voltage, avalans, temperature, insulation failure.

skripsi - thesis.umy.ac.idthesis.umy.ac.id/datapublik/t28222.pdf · vii kata pengantar...

Documents