Majalah Ilmiah STTR Cepu
ISSN 1693 - 7066
Perbandingan Tegangan Tembus Isolasi Minyak Transformator Diala B Dan Mesran Super Sae 40 W Menggunakan Hypot Model 04521aa Agus Darwanto 1) dan Agus Prayitno 2) 1)
Staff Pengajar Jurusan Teknik Elektro STTR Cepu Jl. Kampus Ronggolawe Blok B No.1 Mentul Cepu 58315 2) Mahasiswa S-1 Jurusan Teknik Elektro STTR Cepu Jl. Kampus Ronggolawe Blok B No.1 Mentul Cepu 58315 Abstraksi Penelitian ini dilakukan dengan membandingkan tegangan tembus isolasi minyak trafo diala b dengan mesran super SAE 40W, diharap mesran super SAE 40W bisa digunakan sebagai media pengganti isolasi minyak trafo bila suatu saat dan waktu yang sangat mendesak tidak didapatkan minyak trafo maka mesran super SAE 40W bisa dipergunakan sebagai pengganti minyak trafo. Dari hasil pengujian dapat diketahui dengan jelas kemampuan mesran super SAE 40W dalam menahan tegangan tembus sebagai salah satu faktor yang sangat menentukan pada standar persyaratan minyak trafo. Minyak pelumas ini diformulasikan dari bahan dasar yang memiliki viscosity index tinggi. Tetapi pada hasil pengujian terakhir yaitu pada setting VPS 3000 menunjukkan bahwa bahan isolator cair (Mesran Super SAE 40) tidak memenuhi standard ASTM D-877 karena nilai tegangan tembusnya masih dibawah standar yaitu kurang dari 12 KV/0.1inci oleh karena itu minyak Mesran Super SAE 40W tidak layak digunakan sebagai media pengganti minyak trafo. Kata kunci: Tegangan Tembus, Minyak Trafo Diala B, Mesran Super SAE 40W .
1.
Pendahuluan Pada sistem tenaga listrik, isolasi mempunyai peranan yang sangat penting untuk memisahkan dua atau lebih penghantar listrik yang bertegangan, sehingga antara penghantarpenghantar tersebut tidak terjadi lompatan listrik atau percikan. Minyak trafo merupakan suatu minyak dengan spesifikasi yang khas, yang digunakan sebagai bahan isolasi dan media pendingin antara kumparan kawat atau inti besi dengan sirip pendingin. Karena minyak jenis tersebut mempunyai peranan yang sangat penting, sehingga mempunyai harga jual yang cukup tinggi. Isolator minyak sintetis seperti hidrokarbon sintetis, ester, hidrokarbon aromatic khlorinat, dan sebagainya, proses pembuatannya memakai reaksi kimia yang sangat mahal dan rumit juga tidak mudah didapat unsur kimianya. Kelebihan isolator minyak sintetis adalah isolator jenis ini sederhana dalam pengoperasian peralatannya. Isolator minyak, dalam hal ini minyak transformator mempunyai unsur atau senyawa utama yaitu hidrokarbon. Senyawa hidrokarbon yang utama dari isolator minyak ini adalah senyawa hidrokarbon parafinik, senyawa hidrokarbon naftenik, dan senyawa hidrokarbon aromatik. Selain ketiga senyawa tersebut, isolator minyak masih mengandung senyawa yang disebut zat aditif (tambahan) meskipun kandungannya sangat kecil. Minyak pelumas ini jika dibandingkan dengan minyak transformator maka minyak pelumas jenis Mesran Super SAE 40 W memiliki kekentalan yang lebih tinggi dibandingkan dengan minyak trafo, hai ini sangat memberi pengaruh pada kecepatan transfer panas yang dimiliki, SimetriS
berdasarkan standar dari ASTM D-445 dan IEC 296A, besar kekentalan minyak atau viskositas kinematik yang dianjurkan adalah 16 eSt pada suhu 4000C. Viskositas kinematik minyak trafo 10/85933 eSt. Sedangkan viskositas kinematik dari minyak pelumas Mesran Super SAE 40 W adalah sekitar 145,22498 eSt. untuk minyak trafo yang berada dipasaran viskositas kinematiknya bisa mencapai sekitar 110 eSt yakni minyak trafo produksi Shell (Diala Shell HFX). Pengujian dilaksanakan terhadap bahan minyak lumas mesin jenis Mesran Super SAE 40 W produk dari Pertamina dan Minyak Trafo diala B menggunkan Alat Ukur Merek Hypot model 04521AA . Tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui pengaruh VPS (Value Per Second ) terhadap tegangan tembus pada bahan pengujian. Diharapkan dari hasil penelitian ini diketahui sifat yang dimaksud sehingga dengan mempertimbangkan faktor-faktor lain, bahan ini bisa merupakan alternatif untuk digunakan sebagai bahan isolasi dan pendingin untuk transformator. 2.
Tinjauan Pustaka Minyak trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan bersifat pula sebagai isolasi (daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. Poduk minyak trafo banyak sekali di pasaran seperti askarel, diala c, diala b, mobilet, dan lain-lain. Adapun minyak transfrormator yang di gunakan dalam penelitian ini adalah minyak transformator jenis diala B karena secara umum minyak ini banyak digunakan atau dapat dijumpai dipasaran disamping itu mutunya terjamin.
Nomor : 11, Tahun 7, September - Desember 2009
29
Majalah Ilmiah STTR Cepu
Minyak trafo harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: 1. Kekuatan isolasi tinggi 2. Penyalur panas yang baik, berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat 3. Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan 4. Tidak merusak bahan isolasi padat. Kualitas minyak harus sesuai dengan standar kebutuhan yang ditunjukan pada tabel 1. Tabel 1. Standar Minyak Sebagai Isolasi Pada Transformator
ISSN 1693 - 7066
2.
3.
4.
Merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik dalam jangkauan kilo Volt. Bejana Pengujian (Oil Test Cup). Merupakan alat yang digunakan sebagai tempat minyak trafo yang akan di uji. Transformator Step Up. Transformator yang digunakan untuk menaikan tegangan. Pengatur Tegangan (Voltage Regulator). Merupakan alat yang digunakan untuk mengatur besar kecilnya tegangan keluaran. Adapun alat ukur merek hypot model 04521 AA dapat dilihat pada gambar 1.
(Standar PLN 49-1 : 1982 Metode uji IEC 296) Sifat Minyak satuan Standar Viscositas 200C est <25 0 Titik Nyala C >130 Kadar Asam Mg KOH/g <0.40 Teg. Tembus KV/cm >120 Korosi Belerang Tidak Ada Kotoran % <0.10 Oli mesran super SAE 40W mempunyai karakteristik kandungan bahan yang dapat menahan panas sehingga dapat berfungsi sebagai pendingin yang baik. Minyak ini biasa digunakan sebagai pelumas mesin kendaraan yang mempergunakan bahan bakar bensin dan menghendaki pelumasan yang sempurna. Minyak pelumas ini mengandung detergent-dispersant additive, sehingga minyak pelumas ini dapat mengurangi pengotoran pada bagian dalam dari mesin, yang mana juga mengandung aditif: anti oksidasi, anti karat, anti aus dan anti busa. Minyak pelumas ini diformulasikan dari bahan dasar yang memiliki viscosity index tinggi. Tabel 2 . Spesfikasi Mesran Super SAE 40W Typical of Mesran Super SAE 40 W ISO Grade : 10 Specific Densenti 15 0 C : 0.8293 Viscosity kineamatic,at 4 0 cSt : 144,32 100 0 cSt 14,53 Viscosity index : 95 Colour ASTM : 2.5 Flash point 0 C : 249 Total Base Number, mg KOH/g : 5.20 3.
Pelaksanaan Peneltian Hypot Model 04521AA Merupakan suatu alat yang digunakan untuk menguji tegangan tembus pada minyak transformator. Hypot model 04521AA mempunyai komponen utama yang terdiri dari : 1. Kilo Volt Meter. SimetriS
Gambar 1 Alat Ukur Merek Hypot model 04521AA.
Standard Pengujian. Di dalam melakukan pengujian harus mengacu pada standard pengujian IEC maupun ASTM D877-67 tentang cara standard pengujian tegangan tembus isolasi cair menggunakan lempengan elektroda (Standard Method of Test for Dielectric Breakdown Voltage of Insulating Liquids Using Disk Electrodes). Standar ASTM (American Asosiasi Test And Material) 1. Jarak elektroda Jarak antar elektroda selama pengujian harus 0.100 inci (2.54 mm). ini akan ditentukan dengan standard pengaturan 0.100+0.0005 inch (2.54 + 0.013 mm) atau pelat baja yang dapat dilepaskan dengan ketipisan 0.0995 dan 0.1005 inci. Kadang-kadang (2.527 dan 2.553 mm). jarak harus di periksa kembali apa bila ada perbaikan atau pembersihan di dalam bejana. 2. Ketentuan - Minyak trafo dipakai sebagai isolator, pendingin. - Minyak trafo mempunyai kekuatan dielektrikum - 26 KV/0,1 inci untuk bahan sintetis - 23 KV/0,1 inci untuk bahan mineral - Syarat minimum pengukuran 12 KV/0,1 inci 3. Pengujian suhu. Suhu yang digunakan selama awal pengujian harus sama dengan suhu ruangan. Pengujian
Nomor : 11, Tahun 7, September - Desember 2009
30
Majalah Ilmiah STTR Cepu
4.
5.
cairan pada temperature yang lebih rendah dari pada ruangan, akan memberikan hasil yang berubah-ubah. Jangkauan tegangan yang muncul. Tegangan akan diterapkan dan ditambah dari kosong pada jangkauan 3 KV/s + 20% selama breakdown terjadi sebagai petunjuk telah dioperasikannya rangkaian, dan nilai akan terekam. Sekali-kali pelepasan muatan mungkin terjadi yang mana tidak ada hasil pada pengoperasian. Prosedur Selama pengujian ketika ingin menentukan tegangan tembus dielektrik cairan baru untuk tujuan selanjutnya, satu breakdown akan membuat pada tiap-tiap dari lima ketetapan mengisi bejana pengujian. Jika lima nilai bertemu criteria ini, rata-rata ini akan dilaporkan sebagai contoh tegangan tembus dielektrik. Jika tidak menemui criteria ini, satu breakdown dari tiap-tiap lima bejana pembantu akan dibuat, rata-rata dari lima breakdown akan dilaporkan sebagai contoh tegangan tembus dielektrik. Tidak ada breakdown yang terbuang. Pengujian secara rutin – ketika ingin menentukan tegangan tembus dielektrik pada basis rutin, satu breakdown mungkin dibuat pada tiap-tiap dua pengisian bejana pengujian. Jika tidak ada nilai di bawah spesifikasi nilai yang di ijinkan, minyak mungkin dipetimbangkan memuaskan, dan kedepannya tidak di uji sebagaimana dibutuhkan. Jika salah satu niali kurang dari pada nilai spesifikasi, breakdown akan membuat pada tiap-tiap 3 bejana pengisi pembantu, Pengujian secara rutin (cara alternative), ketika ingin menentukan tegangan tembus cairan pada basis rutin, lima breakdown mungkin membuat pada satu bejana pengisi dengan 1-min. jarak waktu diantara breakdown. Rata-rata lima breakdown akan dipertimbangkan sebagai contoh tegangan tembus dielektrik. Jika tegangan tembus tidak sama dengan criteria, isi bejana akan terbuang, akan dibutuhkan bejana kedua yang terisi, dan lima breakdown dibuat pada bejana kedua yang diisi ini. Rata-rata lima breakdown akan di pertimbangkan sebagai contoh tegangan tembus dielektrik. Criterion for statistical consistency menghitung jangkauan lima breakdown tegangan tembus maksimum tegangan tembus minimum. Jika nilai berisi lebih besar dari pada tegangan tembus berikutnya, ini mungkin terjadi penyimpangan standard lima breakdown yang berlebihan tersebut. Selanjutnya mungkin terjadi error diantara yang berlebihan itu.
SimetriS
ISSN 1693 - 7066
Peralatan pengujian. Satu unit alat ukur Merek Hypot model 04521AA.
1. 2.
Bahan yang akan diuji. Minyak pada transformator merk Diala (B). Minyak mesran super SAE 40.
4.
Pembahasan Perbandingan analisa hasil tegangan tembus pada minyak trafo diala b dan mesran super SAE 40W didasarkan pada seting vps dan hasil pengukuran tegangan tembus pada alat ukur. Data Pengukuran Tegangan Tembus Minyak Data ini dibuat berdasarkan pengukuran yang telah saya kerjakan langsung di lapangan bersama Instruktur atau pembimbing praktek. Pengujian in di dasarkan perbandingan perbedaan setting VPS yang sudah tertera pada alat uji dan dilakukan percobaan sebanyak 3 kali setiap 1 setting VPS dalam selang waktu 5 menit (berhenti 5 menit setelah diadakan percobaan pertama). Hasil Pengujian Tegangan Tembus Minyak Trafo Diala B Adapun hasil dari pengukuran tegangan tembus minyak trafo diala b berdasarkan perubahan setting pada vps dan hasil pembacaan kilo volt meter serta selang waktu pengujian selama 5 menit setiap kali pengujian sampai pada setting vps tertinggi selesai di uji dapat di dilihat pada tabel 3 Tabel 3 Pengujian Dielektrik Break Down Minyak Trafo Diala B Setting Pengujian VPS 1 500 2 3
2000
1 2 3
3000
1 2 3
Nomor : 11, Tahun 7, September - Desember 2009
Hasil Pembacaan 20 KV 18 KV 17 KV Jumlah : 55 KV Rata-rata : 18,3 KV 20 KV 18 KV 16 KV Jumlah : 54 KV Rata-rata : 18 KV 18 KV 16 KV 14 KV
Keterangan Selang waktu 5 menit
Selang waktu 5 menit
Selang waktu 5 menit
31
Majalah Ilmiah STTR Cepu
:
Untuk mengetahui grafik hasil pengukuran tegangan tembus minyak trafo diala b secara jelas dapat dilihat pada gambar 2.
30 20 10 0
Mesran Super SAE 40 W 500
:
MESRAN SUPER SAE 40 W Hasil pengukuran tegangan tembus (KV)
Jumlah 48 KV Rata-rata 16 KV
ISSN 1693 - 7066
MINYAK TRAFO DIALA B
20 18 16 14 3000
Minyak Trafo Diala B 500
Hasil pengukuran tegangan tembus (KV)
Setting VPS
Dalam pengujian minyak trafo diala b terdapat perbedaan yang tidak terlalu signifikan, sehingga besaran yang terukur masih dapat memenuhi persyaratan standar persyaratan khusus minyak trafo
Setting VPS
Gambar 2. Grafik Hasil Pengukuran Tegangan Tembus Minyak Trafo Diala B
Tabel 4 Pengujian Dielektrik Break Down Mesran Super SAE 40 W Setting VPS
Pengujian
500
1 2 3
2000
1 2 3
3000
SimetriS
1 2 3
Gambar 3. Grafik Hasil Pengukuran Tegangan Tembus Mesran Super SAE 40W
Hasil Keterangan Pembacaan 24 KV Selang waktu 5 12 KV menit 28 KV Jumlah : 64 KV Rata-rata : 21,3 KV 24.5 KV Selang waktu 5 12,5 KV menit 14 KV Jumlah : 51 KV Rata-rata : 17 KV 10 KV Selang waktu 5 6 KV menit 8 KV Jumlah : 24 KV Rata-rata : 8 KV
Hasil Pengujian Tegangan Tembus Minyak Trafo Diala B Adapun hasil pengukuran tegangan tembus mesran super SAE 40 W berdasarkan perubahan setting pada vps dan hasil pembacaan kilo volt meter serta selang waktu pengujian selama 5 menit setiap kali pengujian sampai pada setting vps tertinggi selesai di uji dapat di dilihat pada tabel 4. Untuk mengetahui grafik hasil pengukuran tegangan tembus minyak trafo diala b secara jelas dapat dilihat pada gambar 3. Dalam pengujian mesran super SAE 40 W terdapat perbedaan yang terlalu mencolok, sehingga besaran yang terukur tidak dapat memenuhi standar persyaratan khusus minyak trafo. Hasil Pembacan = Lama penunjukka n pada alat ukur Setting VPS
Keterangan : VPS = Value Per Second 1 det ik = 500 Volt Dari gambar grafik 4.1 dan 4.2 dapat kita baca sama dengan kurva hasil pengujian dielektrik breakdown Minyak trafo diala B bahwa semakin besar VPS dan semakin lama selang waktu pengukuran atau setelah dilakukan percobaan beberapa kali maka tahanan isolasi minyaknya makin mengecil di karenakan sel-sel yang terkandung dalam minyak mengalami kerusakan akan tetapi tahanan isolasinya semakin lama jauh semakin mengecil bila dibandingkan Dengan tahanan isolasi pada Minyak Trafo Diala B.
Nomor : 11, Tahun 7, September - Desember 2009
32
Majalah Ilmiah STTR Cepu
Data Perbandingan Pengujian Dielektrik Break Down Minyak Trafo Diala B dan Mesran Super SAE 40 W Adapun hasil dari pengujian tersebut dapat di bandingkan untuk mengetahui besarnya perbedaan pada minyak diala b dan mesran super SAE 40 W. Tabel 5 di ambil dari hasil rata – rata pengukuran dari setiap setting masing-masing nilai vps. Table 5. Perbandingan Pengujian Dielektrik Break Down Minyak Trafo Diala B dan Mesran Super SAE 40 W Setting VPS 500 2000 3000 Minyak Trafo 18,3 18 16 Diala B Mesran Super 21,3 17 8 SAE 40 W
ISSN 1693 - 7066
5. 1.
2.
3. Hasil dari perbandingan pengujian dielektrik breakdown minyak trafo diala b dan mesran super SAE 40W lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar grafik 4.
Minyak Trafo Diala B 3000
30 20 10 0 500
Hasil Pengukuran Tegangan Tembus (KV)
Perbandingan Pengujian Dielektrik Break Down Minyak Trafo Diala B dan Mesran Super SAE 40 W
Mesran Super SAE 40 W
Kesimpulan Minyak trafo harus mempunyai kekuatan isolasi tinggi, titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap, tidak merusak bahan isolasi padat, kemampuan pendinginan yang baik agar dapat menyalurkan panas dengan baik. Berat jenis yang kecil, sehingga partikelpartikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat. Standar pengujian tegangan tembus minyak trafo menurut standar ASTM yaitu 12 KV/0,1inci. Mesran super SAE 40W sebagai minyak pelumas mesin mempunyai kemampuan sebagai pendingin yang baik, nilai flash point dan viskostas besar. Hal ini yang membuat mesran super SAE 40W mendapatkan pertimbangan yang khusus dalam pengujian ini. Hasil pengujian tegangan tembus menunjukkan bahwa Mesran Super SAE 40W tidak memenuhi standar ASTM D-877-67. Karena pada pengujian akhir yang diambil dari rata-rata pengujian yaitu pada setting VPS 3000 nilai tegangan tembusnya masih dibawah standar ASTM D-877 (kurang dari 12KV/0,1inci). Sehingga Mesran SAE 40 W tidak layak di gunakan sebagai pengganti minyak trafo karena di samping dapat membahayakan Transformator itu sendiri dan juga Mesran Super SAE 40W ini tidak bertahan lama.
Setting VPS
Gambar 4. Grafik Perbandingan Pengujian Dielektrik Break Down Minyak Trafo Diala B dan Mesran Super SAE 40 W Dari perbandingan hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa tingkat ketembusan Mesran Super SAE 40 W semakin lama besarnya tahanan isolasinya semakin mengecil oleh sebab itu kemungkinan terjadinya tegangan tembusnya semakin besar. Akan tetapi turunnya tahanan isolasi pada Minyak Mesran ini terlalu besar sekali bila dibandingkan dengan Minyak Trafo Diala B.
SimetriS
6. Daftar Pustaka ______,2006, Panduan Operating Instruction Model 04521AA, Oil Testing Hypot, Lab. Pusdiklat Migas Cepu. ______,2006, Panduan Pengetesan Minyak Trafo.PT PLN (Persero)UJT Salatiga. htpp://www.pertamina.com/index.php” Sekilas Tentang Oli 2000. Sumanto, 1991, Teori Transformator , Andi Ofset, Yogjakarta.
Nomor : 11, Tahun 7, September - Desember 2009
33
