Analisa Tegangan Tembus Minyak Nabati Dengan Perlakuan Pemanasan Berulang Ika Novia Anggraini1*, Diana1, M. Khairul Amri Rosa1 1
Program Studi Teknik Elektro, Universitas Bengkulu, *Email:
[email protected]
ABSTRACT This paper reports the effects of repeated heating on samples of virgin coconut oil (VCO), crude palm oil (CPO) and used transformer oil. Experiments results shows that the repeated heating reduces their water density and viscosity, but increases their breakdown voltage. In addition, breakdown voltage of CPO is higher than VCO but close to that of used transformer oil. Moreover, The breakdown voltages of CPO and transformer oil satisfy the standards IEC 60296 and SPLN 49-1 : 1982 Keywords: CPO, breakdown voltage, VCO, viscosity
ABSTRAK Tulisan ini melaporkan pengaruh pemanasan berulang pada sampel minyak kelapa murni (VCO), minyak sawit (CPO) dan minyak trafo bekas. Hasil uji coba menunjukkan bahwa pemanasan berulang mengurangi kadar uap air menguap, mengurangi nilai, dan menaikkan tegangan tembus ketiga sampel tersebut. Tegangan tembus CPO lebih tinggi dibanding VCO, serta sebanding dengan sampel minyak trafo bekas. Selain itu, tegangan tembus CPO dan minyak trafo bekas memenuhi standar IEC 60296 dan SPLN 49-1 : 1982 Kata kunci: CPO, tegangan tembus, VCO, viskositas
1. PENDAHULUAN Dalam dunia kelistrikan, minyak isolasi banyak digunakan pada peralatan tegangan tinggi seperti transformator daya yang berfungsi sebagai pemisah antara penghantar-penghantar yang bertegangan dan sebagai media pendingin [1]. Minyak isolasi biasanya terbuat dari minyak bumi yang merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui, sehingga apabila dipakai secara terusmenerus dan dalam jangka panjang lama-kelamaan minyak tersebut bisa saja habis. Sekarang telah banyak dilakukan penelitian untuk mencari alternatif dari isolasi cair salah satunya adalah minyak berbahan dasar nabati seperti minyak kelapa murni (VCO) dan minyak sawit (CPO). Dari suatu penelitian yang mengkaji tegangan tembus VCO dengan berbagai variasi jarak sela 62
elektroda, didapatkan bahwa tegangan tembus VCO mencapai 29.17 kV/2.5 mm [2]. Angka ini hampir mendekati standar IEC 156 yaitu sebesar 30 kV/2.5 mm. Temperatur memiliki pengaruh terhadap karakteristik tegangan tembus minyak nabati, dimana kenaikan temperatur dapat meningkatkan tegangan tembus minyak nabati dengan nilai kenaikan yang tidak tetap [3]. Pada penelitian lainnya didapat suatu kesimpulan bahwa bila ditinjau dari sisi tegangan tembus maka minyak sawit mentah yang dipanaskan terlebih dahulu dengan temperatur 190ͼC selama satu jam sudah memenuhi persyaratan sebagai minyak transformator sedangkan yang tidak dipanaskan belum memenuhi persyaratan. Dengan pemanasan selama satu jam terlebih dahulu, dapat meningkatkan tegangan tembus sebesar 74.41% [4]. Pada penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan persentase kadar air, nilai viskositas, serta nilai tegangan tembus yang terkandung dalam sampel VCO, CPO serta minyak trafo bekas dengan melakukan pemanasan berulang pada sampel.
2. TINJAUAN PUSTAKA A. Jenis Minyak Isolasi 1. Minyak isolasi mineral Minyak isolasi mineral adalah minyak isolasi yang bahan dasarnya berasal dari minyak bumi yang diproses dengan cara destilasi. Minyak isolasi hasil destilasi ini harus mengalami beberapa proses lagi agar diperoleh tahanan isolasi yang tinggi, stabilitas panas yang baik, mempunyai karakteristik panas yang stabil, dan memenuhi syarat-syarat teknis yang lain. Minyak isolasi mineral banyak digunakan pada transformator daya, kabel, pemutus daya (CB) dan kapasitor. 2. Minyak isolasi sintesis Minyak isolasi sintetis adalah minyak isolasi yang diolah dengan proses kimia untuk mendapatkan karakteristik yang lebih baik. Sifat – sifat penting dari minyak isolasi sintetis bila dibandingkan dengan minyak isolasi mineral adalah memiliki kekuatan dielektriknya di atas 40 kV. Berat jenisnya adalah 1.56 dan jika dicampur dengan air, minyak isolasi berada di bawah permukaan air sehingga mempermudah dalam proses pemurnian dan pemisahan kadar air dalam minyak. Pada
ISSN: 2089-2020
TABEL 1 KARAKTERISTIK VCO
TABEL 2 KARAKTERISTIK CPO
Parameter
Kondisi
Parameter
Kondisi
Warna Berat Jenis Bau dan rasa Air dan kotoran Asam lemak bebas Asam lemak jenuh Asam Laurat Asam Miristat Asam Kaprat Asam Palmitat Asam Kaprilat Asam Kaproat Asam lemak tidak jenuh Asam Oleat Asam Palmitoleat
Kuning kecoklatan 0.91-0.93 gr/cm3 Normal 0.2 % 0.2 %
Warna Berat jenis Bau dan rasa Air dan kotoran Indeks bias 40ºC Bilangan Iod Titik leleh Asam laurat Asam miristat Asam palmitat Asam palmitoleat Asam stearate Asam oleat Asam linoleiat Asam linolenat Asam arakidenat
Bening 0.9 gr/cm3 Normal 0.296 % 1.4565 - 1.4585 48- 56 25 - 50º C 0.1 - 1.0 % 0.9 - 1.5 % 41.8 - 45.8 % 0.1 - 0.3 % 4.2 - 5.1 % 37.3 - 40.8 % 9.1 - 11.0 % 0.0 - 0.6 % 0.2 - 0.7 %
43.0 – 53.0 % 16.0 – 21.0 % 4.5 – 8.0 % 7.5 – 10.0 % 5.0 – 10.0 % 0.4 – 0.6 % 1.0 – 2.5 % 2.0 – 4.0 %
kondisi pemakaian yang sama dengan minyak mineral, uap lembab akan menyebabkan oksidasi yang berlebih serta penurunan kekuatan dielektrik lebih cepat pada minyak sintetis bila dibandingkan dengan minyak mineral. 3. Minyak isolasi dari bahan olahan nabati Beberapa jenis minyak isolasi dari bahan olahan nabati antara lain: minyak jarak, VCO, CPO, minyak kedelai dan minyak jagung. Minyak Kelapa Murni (VCO) VCO adalah minyak yang dibuat dari bahan kelapa segar, diproses dengan pemanasan terkendali atau tanpa pemanasan sama sekali, tanpa bahan kimia. Berdasarkan tingkat ketidak jenuhannya yang dinyatakan dengan bilangan Iod (iodine value), maka VCO dapat dimasukkan ke dalam golongan non drying oils, karena bilangan iod minyak tersebut berkisar antara 7.5-10.5. Tabel 1 menyajikan karakteristik dari VCO. Minyak Kelapa Sawit (CPO) Crude Palm Oil (CPO) merupakan hasil olahan dari daging buah kelapa sawit melalui proses perebusan Tandan Buah Segar (TBS), perontokan, dan pengepresan. CPO ini diperoleh dari bagian mesokarp buah kelapa sawit yang telah mengalami beberapa proses yaitu sterilisasi, pengepresan, dan klarifikasi. Proses pembuatan CPO dimulai dengan mensterilkan tandan dengan memberikan steam/uap air ke dalam mesin sterlizier setelah itu buah dipisahkan dari tandan dengan menggunakan alat pemipil (striper), buah yang telah dipisahkan dari tandan ini kemudian dihancurkan untuk selanjutnya diekstraksi dengan menggunakan alat pengempa sehingga dihasilkan minyak kelapa sawit. Namun minyak ini masih banyak pengotornya, oleh sebab itu minyak tersebut harus dilakukan penjernihan dengan cara disaring getar untuk menghilangkan serabut, selanjutnya dipanaskan hingga
suhu 90 – 100º C, setelah itu baru diendapkan sehingga dihasilkanlah CPO yang baik. Secara umum, minyak sawit mempunyai komposisi asam lemak jenuh dan tidak jenuh dengan proporsi yang seimbang. Komposisi asam lemak minyak sawit sebagaimana disajikan pada Tabel 2 menyebabkan minyak sawit bersifat semi-solid, dengan titik leleh berkisar antara 33 ºC sampai 39 ºC. Karakteritik leleh yang demikian ini menyebabkan minyak sawit bisa digunakan untuk berbagai formulasi dalam bentuk alaminya tanpa perlu proses hidrogenisasi. B. Parameter Fisis Pada Bahan Isolasi Cair 1. Kerapatan (Density) Densitas merupakan perbandingan massa dan volume material tertentu. Densitas isolasi cair (minyak dan oli) lebih kecil dibandingkan dengan air, oleh karena itu adanya air dalam minyak akan mudah terpisah. 2. Kekentalan (Viscosity) Viskositas adalah besaran yang menggambarkan kekuatan aliran zat cair. Dalam fungsinya sebagai media pendingin, maka viskositas bahan isolasi cair merupakan faktor penting dalam aliran konversi untuk memindahkan panas. Viskositas tergantung pada temperatur cairan. Nilai viskositas dinamis adalah sebagai berikut:
K
2r 2 g ( U U1 ) gv
(1)
Viskositas kinematik adalah ukuran kekentalan atau tahanan dalam untuk mengalir oleh masa jenisnya sendiri dengan satuan cSt (centistoke), dinyatakan dalam Persamaan 2:
V
K U1
(2)
63
Jurnal Amplifier Vol. 5 No. 2, Nopember 2015
Keterangan : Ș = Viskositas dinamis (poise) ȡ = Massa jenis bola ukur (g/cm3) r = Jari-jari bola ukur (cm) ȡ1 = Massa jenis minyak isolasi (g/cm3) g = Gaya grafitasi V = Viskositas kinematik (St) v = Kecepatan bola ukur (cm/s) 1 St = 100 cSt 3. Tegangan Tembus (Breakdown Voltage) Medan listrik memberi gaya kepada elektron agar terlepas dari ikatannya dan menjadi elektron bebas. Dengan kata lain, medan listrik merupakan suatu beban yang menekan dielektrik agar berubah sifat menjadi konduktor. Beban dari dielektrik dapat disebut sebagai terpaan medan listrik. Jika terpaan listrik melebihi batas kekuatan dielektrik dan berlangsung cukup lama, maka dielektrik akan menghantar arus atau berubah fungsinya sebagai bahan isolasi. Dalam hal ini, dielektrik mengalami kegagalan isolasi. Tegangan yang menyebabkan dielektrik tersebut mengalami kegagalan disebut tegangan tembus (breakdown voltage). Besarnya tegangan tembus pada dielektrik sama dengan atau lebih besar dari kekuatan dielektriknya [5]. C. Pengujian Minyak Isolasi Oksidasi dan kontaminan adalah hal yang dapat menurunkan kualitas minyak yang berarti dapat menurunkan kemampuannya sebagai isolasi. Oksidasi pada minyak isolasi trafo juga akan ikut andil dalam penurunan kualitas isolasi trafo. Pada saat minyak isolasi mengalami oksidasi, maka minyak akan menghasilkan asam. Asam ini apabila bercampur dengan air dan suhu yang tinggi akan mengakibatkan proses hydrolisis pada isolasi. Proses hydrolisis ini akan menurunkan kualitas isolasi. Pada Tabel 3 dan Tabel 4 disajikan spesifikasi minyak isolasi baru yang digunakan untuk standarisasi dari pengujian minyak isolasi. Untuk mengetahui ada tidaknya kontaminan dilakukan pengujian oil quality test. Pengujian kualitas minyak isolasi melingkupi beberapa pengujian yang metodanya mengacu pada standar IEC 60422. Pengujian tersebut dapat dilakukan untuk minyak isolasi baru dan juga untuk minyak isolasi bekas. Kualitas dari minyak isolasi baru berbeda dengan isolasi bekas, oleh karena itu untuk isolasi bekas biasanya dilakukan purifikasi atau pemurnian kembali untuk mengurangi kandungan seperti endapan karbon yang terbentuk selama pengoperasian transformator yang dapat menyebabkan gagalnya suatu isolasi.
64
TABEL 3 SPESIFIKASI MINYAK ISOLASI BARU STANDAR IEC 60296 [6] No 1 2 3 4 5 6 7 8
Sifat Minyak Isolasi Massa Jenis Viskositas (40°C) Titik Nyala Titik Tuang Angka Keasaman Korosi Belerang Tegangan Tembus Faktor Kebocoran Dielektrik
Satuan g/cm3 cSt °C °C mgKOH/g kV/2.5 mm
Standar -30 < 0.01 Tidak korosif
-
TABEL 4 SPESIFIKASI MINYAK ISOLASI BARU STANDAR SPLN 49-1: 1982 [7] No 1 2 3
4 5 6 7 8
9
Sifat Kejernihan Massa jenis Viskositas 20oC Kinematik -15oC Kinematik -30oC Titik nyala Titik tuang Angka kenetralan Korosi belerang
Satuan g/cm3 cSt cSt cSt o C o C MgKOH/g
Kelas 1 jernih .985 -30 < 0.03
-
Tidak korosif
Tegangan tembus KV/2.5mm a. sebelum diolah b. setelah diolah Faktor kebocoran .05 dielektrik
Kelas 2 Jernih .985 - 40 < 0.03
Metode uji IEC 296 IEC 296 IEC 296 IEC 296 A IEC 296 IEC 296 IEC 296
.05
IEC 156 dan 296 IEC 250
D. Pengaruh Pemanasan Terhadap Viskositas Minyak Isolasi Viskositas minyak isolasi dinyatakan dengan kemampuan daya alirnya atau kemampuan untuk mendisipasikan panas yang terjadi pada peralatan. Seperti pada transformator, kapasitor daya, kabel daya dan pemutus tenaga digunakan minyak isolasi yang mempunyai viskositas yang rendah, agar aliran atau sirkulasi minyak dapat mengisi celah atau rongga udara yang ada pada peralatan tersebut. Pengaruh pemanasan terhadap viskositas minyak isolasi adalah dengan naiknya temperatur maka viskositas minyak isolasi akan turun. Tetapi kenaikan temperatur ini mempunyai batas tertentu yang diizinkan, sehingga peralatan tidak mengalami gangguan. Jika viskositas turun, pendisipasian panas secara konveksi alamiah akan mempercepat pemburukan minyak isolasi atau kemacetan minyak isolasi yang digunakan. Ini merupakan ciri minyak isolasi, jika temperatur naik maka tegangan permukaan (kapilaritas) minyak isolasi akan turun yang akan mempengaruhi
ISSN: 2089-2020
viskositasnya, sehingga dapat menimbulkan formasi gelembung. Pada saat temperatur minyak isolasi mengalami kenaikan, maka konduktifitas minyak isolasi juga akan mengalami kenaikan karena mobilitas ion-ion akan lebih besar dicapai oleh partike-partikel pada minyak isolasi hasil dari penurunan viskositas minyak isolasi tersebut. E. Pengaruh Pemanasan Terhadap Tegangan Tembus Minyak Isolasi Minyak isolasi pada peralatan tegangan tinggi ada kalanya mengalami kenaikan temperatur di atas temperatur kerjanya. Kenaikan temperatur akibat beban lebih terjadi apabila beban lebih tersebut berlangsung cukup lama. Pada keadaan hubung singkat kenaikan temperatur terjadi akibat arus yang cukup besar yang mengakibatkan pemanasan pada minyak isolasi. Pada keadaan temperatur tertentu kadar air diserap dalam minyak isolasi dapat menguap dengan membentuk gelembung udara, sehingga kadar air semakin rendah. Kenaikan temperatur ini dapat terjadi secara perlahan-lahan dan secara tiba-tiba. Kenaikan temperatur secara tiba-tiba dapat juga menimbulkan pemburukan, karena dapat menimbulkan gelembunggelembung gas yang dapat menyebabkan kegagalan pada minyak isolasi. Kegagalan gelembung atau kavitasi merupakan bentuk kegagalan pada minyak isolasi yang disebabkan oleh adanya gembung gas di dalam minyak isolasi. Adapun penyebab timbulnya gelembung gas ini adalah permukaan elektroda yang tidak rata, sehingga terdapat rongga atau celah udara di permukaannya, adanya tabrakan yang tidak rata sehingga terdapat rongga atau celah udara, penguapan minyak isolasi karena adanya percikan bunga api pada elektroda yang tajam dan tidak teratur dan karena perubahan suhu dan tekanan pada minyak isolasi. Karena pengaruh medan yang kuat di antara kedua elektroda, gelembung udara yang ada dalam minyak isolasi tersebut berubah menjadi memanjang searah dengan medan listrik. Hal ini disebabkan karena gelembung-gelembung tersebut berusaha membuat energi potensialnya minimum. Gelembung-gelembung yang memanjang tersebut kemudian akan saling menyambung dan membentuk jembatan yang akhirnya akan mengawali terjadinya kegagalan.
3. METODE PENELITIAN Pengujian yang dilakukan adalah pengujian kadar air, viskositas dan pengujian tegangan tembus. Sedangkan sampel yang digunakan adalah VCO, CPO dan minyak trafo bekas. Pengujian dilakukan dengan 6 kali pemanasan. Suhu untuk setiap pemanasannya mencapai 60o C selama ± 10 menit .
Gambar 1. Metode Viskometer Bola Jatuh
A. Pengujian Kadar Air Alat yang digunakan: 1. Timbangan Analitik 2. Cawan Porselen 3. Oven Elektrik 4. Desikator 5. Tang Penjepit 6. Pipet Tetes Prosedur Pengujian: Pengujian kadar air ini mengacu pada standar SNI 3741:2013. Metode yang digunakan pada pengujian ini yaitu metode hot plate. Prosedur pengujian yaitu sampel minyak dipanaskan dengan temperatur 103 oC selama tiga jam menggunakan cawan porselen. Sebelum sampel minyak dipanaskan, cawan yang digunakan sebagai wadah sampel disterilkan terlebih dahulu dengan cara dipanaskan untuk menghilangkan kadar air yang menempel pada cawan. Selanjutnya cawan yang masih kosong ditimbang untuk mengetahui massanya dan cawan yang telah berisi sampel minyak juga ditimbang untuk mengetahui massa dari sampel minyak. B. Pengujian Viskositas Pengujian viskositas dilakukan dengan metode viskometer bola jatuh (Gambar 1). Alat yang digunakan : 1. Viskometer 2. Stopwatch 3. Thermometer 4. Bejana Ukur 5. Timbangan 6. Bejana Pemanas 7. Bola/kelereng Prosedur Pengujian: Prosedur pengujian viskositas ini menggunakan metode viskometer bola jatuh (Gambar 1). Tahap awal, sampel minyak dipanaskan hingga mencapai temperatur uji 40oC (standar IEC 60296). Sebelum dipanaskan, massa jenis sampel minyak, massa jenis bola dan jari-jari bola, serta panjang tabung yang digunakan untuk pengujian diukur. Selanjutnya sampel minyak yang telah 65
Jurnal Amplifier Vol. 5 No. 2, Nopember 2015
(a)
(b) Gambar 2. Rangkaian pengujian tegangan tembus: (a) rangkaian pengujian, (b) rangkaian ekivalen pengujian
Gambar 3. Diagram Alir Tahapan Penelitian
dipanaskan tadi serta bola/kelereng dimasukkan ke dalam tabung uji sampai sampel minyak penuh atau menutupi permukaan tabung. Tahapan berikutnya tabung diputar hingga 180o sampai bola/kelereng jatuh ke dasar tabung. Waktu yang diperlukan bola untuk mencapai dasar tabung dihitung menggunakan stopwatch. Proses ini diulangi hingga tiga kali, hal ini dilakukan untuk mengambil nilai rata-rata waktu yang dibutuhkan bola untuk mencapai dasar tabung yang selanjutnya akan dipergunakan untuk perhitungan viskositas. Peralatan yang digunakan pada metode viskometer bola jatuh terdiri dari tabung gelas sebagai tempat minyak serta bola ukur yang digunakan sebagai pengukur viskositas minyak nabati. Hal yang pertama dilakukan adalah menghitung massa jenis sampel minyak nabati yang digunakan, selanjutnya panjang tabung, massa bola, serta waktu tempuh bola hingga mencapai dasar tabung juga diukur guna menghitung kecepatan bola jatuh. Kecepatan bola jatuh tersebut selanjutnya akan digunakan untuk perhitungan viskositas.
bola dengan jarak celah 2.5 mm. Rangkaian pengujian tegangan tembus minyak dapat dilihat pada Gambar 2. Prosedur Pengujian: Sebelum melaksanakan pengujian, sampel VCO, CPO dan minyak trafo dipanaskan terlebih dahulu hingga temperatur uji sebesar 40ºC. Penentuan temperatur tersebut berdasarkan temperatur spesifikasi minyak isolasi SPLN 49 1982: 30 kV/2.5 mm. Sampel minyak dimasukkan ke dalam bejana uji sebanyak 400 ml, kemudian didiamkan selama ±5 menit untuk menghilangkan gelembung udara pada sampel yang timbul pada saat penuangan sampel ke bejana uji. Bejana yang digunakan harus dalam kondisi tertutup agar tidak terkontaminasi oleh debu. Selanjutnya bejana yang telah berisi sampel tadi disusun pada alat uji tegangan tembus. Kemudian diterapkan beda potensial pada kedua elektroda sampai terjadinya kegagalan isolasi atau bisa dikatakan terjadinya tegangan tembus pada sampel minyak. Diagram alir penelitian diperlihatkan pada Gambar 3.
C. Pengujian Tegangan Tembus Alat yang digunakan: 1. Liquid Dielectric Test Sets Megger OTS80AF dengan jarak elektroda 2.5 mm. 2. Thermometer 3. Gelas Ukur 4. Bejana Pemanas Rangkaian Pengujian diperlihatkan oleh Gambar 2. Pengujian tegangan tembus dilakukan menurut standar IEC 60156-95, menggunakan elektroda setengah
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
66
A. Pengujian Pemanasan Berulang Berdasarkan Tabel 5 pemanasan awal dilakukan sebanyak enam kali dengan temperatur awal sebesar 32.2º C serta temperatur akhir sebesar 60º C. Proses pemanasan dilakukan dengan cara memanaskan sampel minyak dengan menggunakan bejana pemanas sampai temperatur 60ºC. Setelah mencapai temperatur yang ditentukan selanjutnya sampel minyak didinginkan
ISSN: 2089-2020
TABEL 5 TEMPERATUR PEMANASAN BERULANG Pemanasan 1 kali 2 kali 3 kali
4 kali
5 kali
6 kali
Suhu VCO (oC)
Suhu CPO (oC)
TABEL 6 PERSENTASE KADAR AIR YANG MENGUAP
Suhu Minyak Trafo (oC)
Awal
Akhir
Awal
Akhir
Awal
Akhir
32.2 32.2 37 32.2 37 37 32.2 37 37 37 32.2 37 37 37 37 32.2 37 37 37 37 37
60
32.2 37 37 32.2 37 37 32.2 37 37 37 32.2 37 37 37 37 32.2 37 37 37 37 37
60
32.2 37 37 32.2 37 37 32.2 37 37 37 32.2 37 37 37 37 32.2 37 37 37 37 37
60
60 60
60
60
60
60 60
60
60
60
60 60
DENGAN PERLAKUAN PEMANASAN BERULANG
No Pemanasan 1 2 3 4 5 6
1x 2x 3x 4x 5x 6x
60
Kadar Air yang Menguap (%) VCO CPO Minyak Trafo 0.1395 0.1253 0.1294 0.1375 0.1204 0.1247 0.1344 0.1143 0.1204 0.1291 0.1038 0.1148 0.1276 0.0961 0.1071 0.1224 0.0942 0.1032 TABEL 7 NILAI VISKOSITAS
DENGAN PERLAKUAN PEMANASAN BERULANG
60
60
kembali sampai temperatur 37º C. Proses pendinginan ini dilakukan dengan cara sampel minyak yang telah melalui proses pemanasan didiamkan hingga sampel minyak kembali dingin dengan waktu ±30 menit. Sedangkan proses pemanasan dari temperatur awal hingga mencapai temperatur akhir dibutuhkan waktu ±10 menit untuk satu kali pemanasan, akan tetapi untuk pemanasan yang kedua hanya dibutuhkan waktu ±5 menit. Hal ini dikarenakan pada saat proses pendinginan, temeperatur minyak yang telah dingin melebihi temperatur awal sehingga proses pemanasan untuk yang kedua lebih cepat. B. Pengaruh Pemanasan Berulang Terhadap Persentase Kadar Air Dari hasil penelitian yang diperoleh pada Tabel 6 menunjukkan bahwa untuk ketiga sampel menunjukkan persentase kadar air yang menguap akibat dipanaskan secara berulang akan semakin kecil seiring dengan meningkatnya intensitas pemanasan yang dikondisikan pada sampel minyak. Hal ini terjadi karena pada saat dipanaskan terjadi proses penguapan sehingga menyebabkan kadar air yang terkandung dalam sampel minyak menjadi berkurang. Air memiliki titik didih lebih rendah daripada minyak sehingga ketika sampel minyak dipanaskan air lebih dulu menguap dibandingkan minyak. Ketika diukur berat sampel sebelum dipanaskan dan berat sampel setelah dipanaskan, didapat selisih yang menandakan kadar air yang menguap.
No Pemanasan 1 2 3 4 5 6
1x 2x 3x 4x 5x 6x
Nilai Viskositas (cSt) VCO CPO Minyak Trafo 12.93 10.98 10.26 12.59 8.69 8.92 12.41 8.37 8.81 12.11 8.04 8.34 11.18 7.78 8.12 10.02 6.99 7.72
Gambar 4. Persentase kadar air yang menguap dengan perlakuan pemanasan berulang
Berdasarkan Gambar 4, persentase kadar air yang menguap untuk ketiga sampel minyak mengalami penurunan. Dimulai dari satu kali pemanasan yang menghasilkan kadar air yang menguap masih tinggi sampai enam kali pemanasan menghasilkan kadar air yang menguap semakin rendah. Di antara ketiga sampel, terlihat bahwa persentase kadar air yang menguap untuk CPO paling sedikit dibanding VCO dan minyak trafo, hal ini menunjukkan kandungan kadar air sampel CPO paling sedikit. C. Pengaruh Pemanasan Berulang Terhadap Viskositas Berdasarkan Tabel 7, nilai viskositas yang diperoleh mengalami penurunan seiring meningkatnya intensitas pemanasan. Penurunan nilai viskositas ini 67
Jurnal Amplifier Vol. 5 No. 2, Nopember 2015
TABEL 8 NILAI TEGANGAN TEMBUS DENGAN PERLAKUAN PEMANASAN BERULANG
No Pemanasan
Gambar 5. Nilai Viskositas dengan Perlakuan Pemanasan Berulang
disebabkan karena adanya proses pemuaian pada saat minyak dipanaskan sehingga membuat kondisi fisik sampel minyak menjadi lebih cair bila dibandingkan dengan kondisi sebelum dipanaskan. Berdasarkan Gambar 5, nilai viskositas dari sampel CPO lebih rendah dibanding sampel VCO, dan hampir sebanding dengan minyak trafo bekas. Nilai viskositas yang rendah menunjukkan sampel tersebut lebih cair. Dari data yang didapat untuk pengujian viskositas maka dapat ditarik kesimpulan sementara bahwa nilai viskositas sampel CPO dan sampel minyak trafo bekas telah memenuhi persyaratan standar IEC 60296 karena tidak melebihi standar yakni di bawah 12 cSt baik pada pemanasan satu kali hingga pemanasan enam kali. Selain temperatur, viskositas minyak juga dipengaruhi oleh tekanan serta jumlah gas yang terlarut dalam minyak tersebut. Kenaikan temperatur akan menurunkan viskositas minyak dan dengan bertambahnya gas yang terlarut dalam minyak maka viskositas minyak juga akan turun. Isolasi cair yang baik harus memiliki nilai viskositas yang rendah sehingga kemungkinan isolasi cair terkontaminasi akan kecil, selain itu jika viskositas isolasi cair rendah maka proses sirkulasi isolasi cair pada peralatan listrik akan berlangsung dengan baik sehingga akhirnya pendinginan inti dan belitan trasformator dapat berlangsung dengan sempurna. D. Pengaruh Pemanasan Berulang Terhadap Tegangan Tembus Prosedur pengujian tegangan tembus ini mengacu pada standar IEC 60156-95. Berdasarkan dari data yang diperoleh (Tabel 8), nilai tegangan tembus sampel semakin tinggi seiring dengan semakin tinggi intensitas sampel minyak dipanaskan. Hal ini dapat disimpulkan bahwa pemanasan berulang mempengaruhi tegangan tembus pada sampel minyak. Pemanasan berulang menyebabkan kadar air pada sampel berkurang dan lebih cair sehingga tegangan tembusnya akan semakin tinggi. 68
1 2 3 4 5 6
1x 2x 3x 4x 5x 6x
Tegangan Tembus (kV) VCO CPO Minyak Trafo 17.1 29.9 31.8 17.3 30.8 32.3 18.2 36.2 35.6 19.7 39.4 38.3 20.5 42.7 42.7 21.2 46.3 46.4
Gambar 6. Nilai Tegangan Tembus Pemanasan Berulang
dengan
Perlakuan
Dari ketiga sampel, VCO memiliki tegangan tembus paling rendah dibanding kedua sampel lainnya. Penyebab dari rendahnya tegangan tembus sampel VCO tersebut antara lain dikarenakan masih terdapat endapan atau sisa ampas pada saat pembuatan sampel minyak walaupun telah dilakukan dua kali penyaringan. Partikel-partikel yang terkandung dalam minyak tersebut sangat mempengaruhi tegangan tembus, karena partikel tersebut lama-kelamaan akan bersatu dan membentuk suatu jembatan yang dapat mempercepat terjadinya tegangan tembus pada isolasi minyak. Tegangan tembus minyak trafo dan CPO melebihi 30 kV, nilai ini memenuhi standar dari spesifikasi minyak isolasi dari SPLN 49-1-1982 dan IEC 60296. Selain itu dengan semakin sering dipanaskan mengakibatkan tegangan tembus semakin tinggi.
PENUTUP A. Kesimpulan 1. Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan dengan enam kali pemanasan, nilai persentase kadar air yang menguap dari minyak VCO, CPO dan minyak trafo bekas menunjukkan bahwa semakin sering dipanaskan maka kadar air uap yang menguap semakin kecil. Dari ketiga sampel tersebut kadar air yang menguap paling sedikit adalah minyak CPO yaitu 0.1253% - 0.0942%
ISSN: 2089-2020
2. Nilai viskositas semakin menurun dengan seringnya dilakukan pemanasan. Dari ketiga sampel nilai viskositas minyak CPO paling kecil 10.98 cSt – 6.99 cSt. Nilai ini telah memenuhi standar SPLN 49-11982 dan IEC 60296. 3. Tegangan tembus ketiga sampel minyak semakin meningkat dengan seringnya dilakukan pemanasan. Minyak VCO memiliki tegangan tembus sebesar 17.1 Kv - 21.2 kV, minyak CPO sebesar 29.9 kV hingga 46.3 kV dan minyak trafo sebesar 31.8 kV hingga 46.4 kV. Nilai ini telah memenuhi standar SPLN 49-1-1982 dan IEC 60296. B. Saran 1. Untuk penelitian lebih lanjut, sebaiknya sampel minyak yang akan digunakan harus dipastikan benarbenar bersih tidak ada endapan agar data yang didapat mempunyai nilai yang mendekati standar. 2. Diperlukan pengujian untuk parameter yang lainya agar dapat mengetahui apakah sampel minyak tersebut sudah layak menjadi alternatif isolasi cair atau belum layak.
REFERENSI [1] Pangabean, Samuel, “Pengaruh Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Berbagai Minyak Isolasi Transformator”, USU: Medan, 2008. [2] Budiyantoro, E., S. Syakur dan M. Facta, “Analisis Tegangan Tembus Minyak Kelapa Murni (Virgin Coconut Oil) Sebagai Isolasi Cair Dengan Variasi Elektroda Uji”, Universitas Diponegoro, Semarang. [3] Saha, K., Tapan dan Prithwiraj Purkait, “Investigations of Temperature Effect on the Dielectric Response Measurements of Transformer Oil – Paper Insulation System”, Australia, 2008. [4] Bintang, Giovanni dkk, “Pengaruh Suhu dan Jarak Sela Udara Terhadap Kegagalan Media Isolasi Udara”, FT UGM, 2011. [5] Umiati, Ngurah Ayu Ketut, “Pengujian Kekuatan Dielektrik Minyak Sawit dan Minyak Castrol Menggunakan Elektroda Bola-Bola dengan Variasi Jarak Antar Eektroda”, Universitas Diponegoro : Semarang, 2009. [6] IEC Publication 156, “Insulatting Liquid – Determination of the Breakdown Voltage at Power Frequency Test Method”, 1995. [7] SPLN 49-1, “Minyak Isolasi”, Perusahaan Umum Listrik Negara, 1982.
69
