Bahan Isolasi Cair [PDF]

Citation preview

BAHAN ISOLASI CAIR



DISUSUN KELOMPOK 3



1. ADITYA ARI YUDHANTO 2. TARUNA RACHMAD TRI AJI



POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2014



KATA PENGANTAR



Puji syukur kami panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat dan petunjuk-Nyalah Makalah“Bahan Isolasi Cair” ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Ucapan terima kasih kami berikan kepada Bapak Ir. Zainuddin Idris, MT selaku dosen Mata Kuliah Bahan Listrik Jurusan Teknik Elektro dan juga berbagai pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu. Makalah ini bertujuan untuk memenuhi tugas mata kuliah Bahan Listrik dan memberikan pengetahuan mengenai bahan isolasi cair. Kami menyadari sepenuhnya makalah ini masih jauh dari sempurna, sehingga kami sebagai penyusun mengharapkan berbagai saran dan kritik yang bersifat membangun, agar nantinya dapat dijadikan pedoman bagi kami dalam penyusunan makalah berikutnya.



Palembang, September 2014



Penyusun



ii



DAFTAR ISI JUDUL .............................................................................................................. i KATA PENGANTAR ..................................................................................... ii DAFTAR ISI .................................................................................................... iii BAB I. PENDAHULUAN .............................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 2 1.3 Tujuan Penulisan ................................................................................. 2 1.4 Manfaat Penulisan ............................................................................... 2 1.5 Batasan Masalah .................................................................................. 2 1.6 Sistematika Pembahasan ..................................................................... 3 BAB II DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Umum .................................................................................. 4 2.2 Tingkat Ketahanan Isolasi .................................................................. 5 BAB III PEMBAHASAN 3.1 Bahan Isolasi Cair ....................................................................................... 6 3.2 Minyak Transformator ................................................................................ 7 3.3 Proses Pemurnian Minyak Transformator ................................................. 11 3.3.1 Pemanasan......................................................................................... 11 3.3.2 Penyaringan ....................................................................................... 12 3.3.3 Pemusingan ....................................................................................... 13 3.3.4 Regenerasi ......................................................................................... 14 3.4 Bahan-Bahan Isolasi Cair Lain ................................................................... 16 3.5 Mekanisme Kegagalan Isolasi Cair ............................................................ 18 BAB IV PENUTUP 4.1



Simpulan ................................................................................................ 20



4.2



Saran-saran ............................................................................................ 20



DAFTAR PUSTAKA



iii



BAB I PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Bahan listrik sangat banyak ragamnya.Bahan listrik sangat diperlukan pada kehidupan sehari-hari.Bahan listrik merupakan suatu bahan yang digunakan dalam peralatan listrik. Isolasi memiliki peranan yang sangat penting dalam sistem tenaga listrik. Isolasi sangat diperlukan untuk memisahkan dua atau lebih penghantar listrik yang bertegangan sehingga antara penghantar-penghantar tersebut tidak terjadi lompatan listrik atau percikan. Bahan isolasi akan mengalami pelepasan muatan yang merupakan bentuk kegagalan listrik apabila tegangan yang diterapkan melampaui kekuatan isolasinya. Kegagalan yang terjadi pada saat peralatan sedang beroperasi bisa menyebabkan kerusakan alat sehingga kontinuitas sistem terganggu. Bahan listrik sudah digunakan oleh masyarakat luas untuk berbagai macam aplikasi peralatan listrik dan tentunya peralatan tersebut didukung oleh keamanan peralatan serta keamanan konsumen atau pengguna. Untuk itu harus pengguna harus mengetahui bahan isolasi yang ada dan diperhatikan dalam ketepatan pemilihan bahan oleh para pengguna. Pada kemajuan teknologi tegangan tinggi, isolasi listrik memegang peranan yang sangat penting dalam teknik tegangan tinggi, Isolasi listrik sangat diperlukan untuk menunjang keandalan di dalam penyaluran tegangan listrik. Untuk itu diperlukan suatu informasi bagi pengguna agar dapat menentukan bahan-bahan isolasi yang digunakan pada peralatan listrik khususnya bahan isolasi cair yang merupakan bahan pengisi pada peralatan listrik seperti transformator, pemutus beban, rheostat.



1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan



latar



belakang



diatas



dapat



dirumuskan



beberapa



permasalahan yaitu : 1. Bagaimana pengertian dan fungsi bahan isolasi cair? 2. Bagaimana pengertian, proses pemurnian, dan mekanisme kegagalan minyak transformator? 3. Apakah jenis bahan isolasi cair lainnya? 1.3 Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penulisan laporan ini adalah : 1. Mengetahui pengertian dan fungsi bahan isolasi cair. 2. Mengetahui pengertian, proses pemurnian, dan mekanisme kegagalan minyak transformator. 3. Mengetahui jenis bahan isolasi cair lainnya. 1.4 Manfaat Penulisan Manfaat dari pembuatan laporan ini adalah:. 1. Agar kita mengetahui pengertian dan fungsi dari bahan isolasi cair. 2. mengetahui tentang minyak transformator. 3. Menambah pengetahuan mengenai Bahan Isolai Cair.



1.5 Batasan Masalah Mengingat permasalahan yang terlaluluas dalam penyusunan laporan ini, maka



dibatasi pada penekanan masalah Bahan Isolasi Cair dan Minyak



Transformator sebagai bahan pengisolasi dan pendingin.



2



1.6 Sistematika Pembahasan Adapun sistematika pembahasan yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah : BAB I : PENDAHULUAN Berisikan tentang gambaran umum isi tulisan, mulai latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, batasan masalah yang akan dibahas dan sistematika penulisan. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Dalam bab ini memaparkan kepustakaan yang berisikan



tentang



konsep dan penggunaan bahan isolasi secara umum BAB III : METODE Dalam bab ini diuraikan tempat dan waktu penelitian, sumber data dan jenis data. BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN Dalam bab ini membahas hasil penelitian yang telah dilakukan guna mengetahui cara kerja Bahan Isolasi Cair dan Minyak Transformator sebagai bahan pengisolasi dan pendingin. BAB V : PENUTUP Bab ini yang berisikan kesimpulan dari uraian pembahasan dan saran-saran yang menghubungkan dengan pembahasan sebelumnya.



3



BAB II DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Umum Bahan isolasi merupakan peralatan yang digunakan untuk memisahkan bagian-bagian yang bertegangan atau bagian-bagian yang aktif.



Bahan isolasi



dibedakan menjadi: bahan isolasi gas, bahan isolasi padat, bahan isolasi cair. Dalam pembahasan kali ini kami akan lebih menekankan pada jenis bahan isolasi cair. Pada dasarnya suatu bagian yang aktif peralatan listrik harus diisolasi sehingga mempunyai sistem keamanan dan kenyamanan. bahan isolasi cair (liquid insulation



material)



telah



digunakan



sebagai



bahan



pengisi



pada



peralatan-peralatan listrik seperti transformator, kapasitor, pemutus beban (circuit breaker). Fungsi bahan ini selain sebagai islolasi juga berfungsi sebagai pendingin bagi peralatan. Oleh karena itu bahan-bahan isolasi cair yang akan digunakan harus mempunyai tegangan tembus dan daya hantar panas yang tinggi serta sifat listrik dan sifat kimia yang dapat menunjang ketahanan isolasi tersebut. Koordinasi isolasi dapat di definisikan sebagai korelasi antara daya isolasi alat-alat dan sirkuit listrik disatu pihak, dan karakteristik alat-alat pelindungnya dilain pihak, sehingga isolasi tersebut terlindung dari bahaya-bahaya tegangan lebih.



Koordinasi



isolasi



dilakukan



dengan



menentukan kesesuaian



yang



diperlukan antara daya isolasi alat-alat listrik dan karakteristik alat-alat pelindung terhadap tegangan lebih, yang masing-masing ditentukan oleh tingkat ketahanan impuls dan tingkat perlindungan impulsnya.koordinasi isolasi mempunyai tujuan untuk perlindungan terhadap peralatan dan penghematan. Beberapa sistem yang perlu diperhatikan dalam koordinasi isolasi adalah: 1. Penentuan sifat gangguan 2. Penentuan daya isolasi peralatan seperti: isolator, bushing, dan trafo. 3. Penentuan tegangan impuls standart. 4. Karakteristik alat-alat pelindung seperti CB, Arrester.



5. Penentuan tingkat isolasi impuls dasar ( BIL ) yang disingkat Basic Impuls Insulation Level. Bil ini merupakan suatu besar tegangan yang masih mampu ditahan oleh peralatan listrik, atau kemampuan peralatan listrik menahan tegangan maksimum pada saat terjadi tegangan lebih.



2.2 Tingkat Ketahanan Isolasi (Basic Impuls Insulation Level/BIL) Ketahanan isolasi minyak dapat dipengaruhi oleh kondisi iklim, yaitu berupa suhu dan kelembaban udara disekitarnya. Oksigen yang terdapat di udara dan suhu minyak yang tinggi dapat menyebabkan oksidasi pada permukaan minyak yang cenderung meningkatkan keasaman minyak.Kadar asam yang terdapat dalam minyak adalah merupakan ukuran kerusakan (deteriorasi) bahan isolasi. Jika keasaman minyak tinggi, maka terjadi endapan pada dinding trafo maupun pada lapisan isolasi belitan sehingga mempersulit proses pendinginan. Suatu endapan dengan ketebalan 0,2 mm - 0,4 mm dapat menaikkan suhu 10 oC - 15 oC. Selain itu endapan-endapan ini akan meningkatkan



kemungkinan



terjadinya



bunga



api



antara



bagian-bagian



transformator yang terbuka. Bila dalam minyak terdapat kelembaban, maka akanterbentuk jalur-jalur yang membuka jalan terhadap terjadinya hubung singkat. Kelembaban tidak hanya menurunkan ketahanan isolasi minyak, tetapi kelembaban juga diserap oleh bahan isolasi lain seperti isolasi belitan, sehingga dapat merusak gulungan kawat tembaga transformator. Pemeliharaan minyak transformator secara berkala sangat penting untuk mencegah terjadinya kerusakan isolasi dengan konsekuensi pemadaman. Sebuah transformator yang bekerja dengan baik selama sekian tahun, dapat mengalami kerusakan



seketika



disebabkan



oleh



kegagalan



isolasi.



Pemeliharaan



yangdilakukan secara teratur pada minyak transformator merupakan cara yang paling baik untuk mempertahankan kondisi operasional sebuah transformator sehingga masa pemanfaatan menjadi relatif panjang.



5



BAB III PEMBAHASAN 3.1 Bahan Isolasi Cair Bahan isolai cair merupakan bahan pengisi pada beberapa peralatan listrik.Bahan isolasi cair ini biasanya digunakan pada peralatan seperti transformator, pemutus beban, rheostat. Bahan isolasi cair memiliki dua fungsi yaitu sebagai pemisah antara bagian yang bertegangan atau pengisolasi dan juga sebagai pendingin. Persyaratan agar bahan cair dapat digunakan sebagai bahan isolasi adalah mempunyai tegangan tembus dan daya hantar panas yang tinggi (Muhaimin, 1991). Beberapa alasan digunakannya bahan isolasi cair adalah sebagai berikut: 1. Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi menurut hukum Paschen. 2. Isolasi cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi energi. 3. Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi pelepasan muatan (discharge). Namun kekurangan utama isolasi cair adalah mudah terkontaminasi. Adapun sifat-sifat listrik yang menentukan unjuk kerja cairan sebagai isolasi adalah: 1. Withstand Breakdown Yaitu kemampuan untuk tidak mengalami ketembusan dalam kondisi tekanan listrik (electric stress ) yang tinggi. 2. Kapasitansi Listrik per unit volume yang menentukan permitivitas relatifnya. Minyak petroleum merupakan subtansi nonpolar yang efektif karena merupakan campuran cairan hidrokarbon. Minyak ini memiliki permitivitas kira-kira 2 atau 2.5 . Ketidakbergantungan permitivitas subtansi nonpolar pada frekuensi membuat bahan ini lebih banyak dipakai dibandingkan dengan



bahan yang bersifat polar. Misalnya air memiliki permitivitas



78



untuk



frekuensi 50 Hz, namun hanya memiliki permitivitas 5 untuk gelombang mikro. 3. Faktor daya Faktor 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 20oC dan 10-3 pada 90oC pada frekuensi 50 Hz. 4. Resistivitas Suatu 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. (www.elektroindonesia.com, 2009).



3.2 Minyak Transformator Minyak transformator adalah minyak mineral yang diperoleh dengan pemurnian minyak mentah. Dalam pemakaiannya, minyak ini karena pengaruh panas dari rugi-rugi didalam transformator akan timbul hidrokarbon. Selain berasal dari minyak mineral, minyak transformator dapat pula yang dapat dibuat dari bahan organik, misalnya minyak trafo piranol, silicon .Sebagai bahan isolasi, minyak transformator harus mempunyai tegangan tembus yang tinggi. Sebagian besar trafo tenaga kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena 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. Untuk itu minyak trafo harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:



7



1. Kekuatan isolasi tinggi 2. Penyalur panas yang baik memiliki berat jenis yang kecil, sehingga partikelpartikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat 3. Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan menjadi lebih baik 4. Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan 5. Tidak merusak bahan isolasi padat 6. Sifat kimia yang stabil (www.elektroindonesia.com, 2007). Sebagai bahan isolasi, minyak transfomator harus mempunyai tegangan tembus yang tinggi. Pengujian tegangan tembus minyak transformator dapat dilakukan dengan mengunakan peralatan seperti ditunjukan pada gambar 4.1.



Gambar 4.1 Alat pengujian tegangan tembus minyak transformator (Sumber: Muhaimin, 1991)



Jarak elektoda dibuat 2,5 cm, sedangkan tegangannya dapat diatur dengan menggunakan autotransformator sehingga dapat diketahui tegangan sebelum saat terjadinya kegagalan isolasi yaitu terjadinya loncatan bunga api. Loncatan bunga api dapat dilihat lewat lubang yang diberi kaca. Selain itu dapat dilihat dari voltmeter tegangan tertinggi sebelum terjadinya kegagalan isolasi (karena setelah terjadinya kegagalan isolasi voltmeter akan menunjukan harga nol). Tegangan tembus nominal minyak transformator untuk tegangan kerja tertentu dapat dilihat pada tabel 4.1.



8



Tabel 4.1 Tegangan tembus standar minyak transformator



Tegangan kerja



Tegangan tembus (kV) untuk jarak 2,5 mm



peralatan



Minyak baru



Sedang dipakai



Diatas 35 kV



40



35



6 s/d 35 kV



30



25



Dibawah 6 kV



30



20



(Sumber: Muhaimin, 1993)



Berdasarkan standar yang dikeluarkan oleh ASTM yakni dalam standar D-877 disebutkan bahwa suatu bahan isolasi harus memiliki tegangan tembus sebesar kurang lebih 30 kV untuk lebar sela elektroda 1 mm, dengan kata lain kekuatan dielektrik bahan isolasi kurang lebih 30 kV/mm. Sedangkan menurut standar ASTM D-1816 suatu bahan isolasi harus mampu menahan tegangan sebesar 28 V untuk suatu lebar sela elektroda sebesar 1,2 mm. Standar ini merupakan standar yang diterima secara internasional dan harus dipenuhi oleh suatu bahan yang dikategorikan sebagai suatu bahan isolasi. Beberapa macam faktor yang diperkirakan mempengaruhi kegagalan minyak transformator, yaitu: 1. Luas daerah elektroda 2. Jarak celah (gap spacing) 3. Pendinginan 4. Perawatan sebelum pemakaian (elektroda dan minyak) 5. Pengaruh kekuatan dielektrik dari minyak transformator yang diukur serta kondisi pengujian atau minyak transformator itu sendiri juga mempengaruhi kekuatan dielektrik minyak transformator. Ketembusan isolasi (insulation breakdown, insulation failure) disebabkan karena beberapa hal antara lain isolasi tersebut sudah lama dipakai, berkurangnya kekuatan dielektrik dan karena isolasi tersebut dikenakan tegangan lebih. Pada prinsipnya tegangan pada isolator merupakan suatu tarikan atau tekanan (stress) yang harus dilawan oleh gaya dalam isolator itu sendiri agar supaya isolator tidak tembus. Dalam struktur molekul material isolasi, electron-elektron terikat erat



9



pada molekulnya, dan ikatan ini mengadakan perlawanan terhadap tekanan yang disebabkan oleh adanya tegangan. Bila ikatan ini putus pada suatu tempat maka sifat isolasi pada tempat itu hilang. Bila pada bahan isolasi tersebut diberikan tegangan akan terjadi perpindahan elektron-elektron dari suatu molekul ke molekul lainnya sehingga timbul arus konduksi atau arus bocor. Karakteristik isolator akan berubah bila material tersebut kemasukan suatu ketidakmurnian (impurity) seperti adanya arang atau kelembaban dalam isolasi yang dapat menurunkan tegangan tembus (www.elektroindonesia.com, 2009). Ketahanan listrik transformator dapat menurun karena pengaruh asam dan dapat pula karena kandungan air. Keasaman minyak transformator dapat dinetralisir dengan menggunakan potas hidroksida (KOH). Sedangkan kandungan air di dalam minyak transformator dapat dihilangkan dengan memakai bahan higroskopis yaitu silikagel. Kegunaan minyak trafo adalah selain untuk bahan isolasi juga sebagai media pendingin antara kumparan kawat atau inti besi dengan sirip pendingin.Agar minyak trafo berfungsi dengan baik, kualitas minyak harus sesuai dengan standar kebutuhan ditunjukkan pada tabel dibawah ini. Tabel 4.2 Standard Minyak sebagai isolasi pada transformator



(Sumber: www.ums.ac.id, 2007)



Agar minyak transformator berfungsi sebagai pendingin yang baik, maka kekentalannya tidak boleh terlalu tinggi agar mudah bersirkulasi di dalam tangki sehingga



dapat



mendinginkan



transformator



dengan o



baik.



Kekentalan o



relatifminyak transformator tidak boleh lebih dari 4,2 pada suhu 20 C dan 1,8o hingga 1,85o maksimum 2o pada suhu 50oC.



10



3.3 Proses Pemurnian Minyak Transformator Minyak transformator dapat dikotori oleh uap air, fiber (misalnya : kertas, kayu, tekstil), damar dan yang lainnya. Hal ini dapat mempengaruhi kemurnian minyak transformator.Bentuk dari pengotoran dapat bermacam-macam yaitu meleleh dan mencairnya bahan-bahan yang digunakan di dalam transformator, partikel-partikel yang mengapung pada minyak, partikel-partikel yang mengendap didasar tangki, pada belitan atau pada intinya. Dengan adanya pengotoran maka tegangan tembus minyak akan menurun dan ini berarti mengurangi atau menurunnya umur pemakaian minyak. Akhir-akhir ini usaha memperlambat terjadinya penurunan dengan tegangan tembus minyak transformator untuk pemakaian pada transformator yang bertegangan kerja tinggi dan dayanya besar, ruangan yang terdapat di atas permukaan minyak diisi dengan gas murni (biasanya nitrogen). Cara lain untuk memperpanjang umur minyak transformator adalah dengan mencampurkan senyawa tertentu antara lain paraoksi diphenilamin. Senyawa tersebut dimasukkan ke dalam minyak transformator yang telah dipanasi 80 o hingga 85oC. Campuran tersebut kosentrasinya dibuat 0,1% dan selanjutnya didinginkan.



Minyak



transformator



yang sudah



diberi senyawa paraoksi



diphenilamin akan berwarna kemerah-merahan (Muhaimin, 1991). 3.3.1 Pemanasan Pada cara ini minyak transformator dipanasi hingga titik didih air pada perangkat khusus yang disebut penggodok minyak (oil boiler). Air yang ada dalam minyak akan menguap karena titik didih minyak lebih tinggi dari pada titik didih air. Cara ini dianggap sebagai cara yang paling sederhana dalam hal pemurnian minyak transformator. Dengan cara ini bahan-bahan pencemar padat, misalnya :fiber, jelaga akan tetapi tinggal di dalam minyak. Apabila pemanasan tersebut mendekati titik penguapan minyak, akan menyebabkan umur minyak berkurang. Namun hal ini dapat diatasi dengan cara memanaskan minyak di tempat yang



11



pakem atau boiler minyak hampa udara (vacum oil boiler), sehingga air akan menguap pada suhu yang relatif rendah. Alat ini dipakai dengan minyak yang dipanaskan dalam bejana udara sempit (air



tight



vessel) dimana udara



dipindahkan bersama dengan air yang menguap dari minyak.Air mendidih pada suhu rendah dalam ruang hampa oleh sebab itu menguap lebih cepat ketika minyak dididihkan dalam alat ini pada suhu yang relatif rendah. Namun demikian pencemar selain



air akan



tetap tinggal



di



dalam minyak. Sebagai



pengembangannya pemurnian minyak dengan udara pakem



seperti gambar



berikut.



Gambar 4.2 Pemurnian minyak menggunakan pemanas-pakem (Sumber: Muhaimin, 1993)



3.3.2 Penyaringan Pada metode ini digunakan kertas khusus untuk menyaring minyak yang tercemar.Untuk mempercepat waktu penyaringan, digunakan tekanan. Air yang terkandung dalam minyak transformator diserap dengan kertas higroskopis. Dengan cara ini baik air maupun patikel-partikel tercemar lainnya akan tersaring sekaligus. Filter ini sangat efesien memindahkan pengotor padat dan uap dari minyak yang merupakan kelebihan dari pada alat sentrifugal. Walaupun cara ini sederhana dan lebih mudah untuk dilakukan, keluaran yang dihasilkan lebih sedikit jika dibandingkan dengan alat sentrifugal yang menggunakan kapasitas motor penggerak yang sama. Filter press ini cocok digunakan untuk memisahkan minyak dalam circuit breaker (CB), yang biasanya tercemari oleh partikel jelaga (arang) yang kecil dan sulit dipisahkan dengan menggunakan alat sentrifugal.Untuk menambah output mesin penyaring, minyak dipanasi 40 o hingga 45oC sehingga 12



viskositas



minyak



menurun



dan



dengan



demikian



makin



memudahkan



penyaringan. Normalnya, minyak yang akan disaring



dimasukkan ke filter atau



penyaring dengan tekanan 3 hingga 5 atmosfir. Biasanya penyaring dilakukan selama 4 jam, tetapi bila minyaknya sangat kotor, penggantiannya dilakukan setiap 0,5 hinga 1 jam (Muhaimin, 1991). 3.3.3 Pemusingan Pencemaran minyak transformator misalnya fiber, karbon maupun lumpur adalah lebih berat daripada minyak transformator sehingga kotoran-kotoran tersebut suatu saat mengendap dan mudah dipisahkan secara kasar. Untuk mempercepat proses pemisahan, maka minyak dipanaskan 45 hingga 55 di dalam suatu tabung dan kemudian diputar atau dipusing dengan cepat. Karena gaya sentrifugal, maka substansi yang lebih berat akan berada di bagian pinggir bejana dan minyaknya sendiri yang relatif lebih ringan akan berada di tengah bejana. Bagian utama dari pemutar memiliki



(sentrifuge) adalah sebuah silinder yang



lempengan-lempengan



(hingga



50



buah



jumlahnya),



lempengan-lempengan tersebut dipasang pada poros tegak dan pemutar tersebut berputar bersama-sama dengan poros. Jarak antara lempengan-lempengan kira-kira



0,1



mm.



Lempengan-lempengan ini menyebabkan mnyak dapat terbawa keatas seperti terlihat pada Gambar 3.sedangkan bagian-bagian yang berat akan terlempar ke arah pinggir.



13



Gambar 4.3 Silinder Sentrifugal (Sumber: Muhaimin, 1993)



Silinder sentrifugal dapat diatur dengan 2 cara yaitu: 1.



Untuk pemisahan, yaitu jika diinginkan untuk memisahkan pencemar misalnya karbon, fiber dan lumpur yang biasanya kuantitasnya kecil. Pencemar yang telah terpisahkan akan terkumpul dikotak-lumpur (mud-box) pada silinder. Karena itu pengoperasian silinder sentrifugal harus dihentikanpada saat-saat tertentu untuk membersihkan kotak tersebut.



2.



Untuk pemurnian, yaitu jika diperlukan untuk memisahkan pencemar minyak dalam jumlah besar, khususnya air. Dalam hal ini air akan dikeluarkan secara terus melalui pipa khusus.



Dari 2 cara tersebut di atas, output proses pemisahan ternyata lebih besar yaitu kurang-lebih 25% dari output pemurnian. 3.3.4 Regenerasi Pencemaran minyak transformator seperti dijelaskan sebelumnya, tidak dapat benar-benar dikeluarkan dengan cara-cara seperti telah dijelaskan diatas. Pencemaran akan lebih dapat dihilangkan dengan pemurnian khusus yaitu regenerasi.



Cara



transformator.



ini



menggunakan



Dalam



praktek,



absorben



cara



ini



untuk banyak



regenerasi digunakan



minyak pada



pembangkit-pembangkit tenaga listrik dan gardu-gardu induk.



14



Absorben adalah substansi yang siap menyerap produk yang diakibatkan oleh pemakaian dan kelembaban pada minyak transformator. Regenerasi dengan absorben dapat lebih baik hasilnya jika dilakukan setelah minyak ditambah dengan H SO . Selanjutnya jika terjadi kelebihan asam dapat dinetralisir dengan 2



4



kalium hidroksida (KOH) dan kemudian minyaknya dicuci dengan air yang dialirkan, ditambah dengan absorben dan kemudian disaring. Terdapat 2



cara



untuk



menambahkan



absorben



ke



dalam



minyak



transformator, yaitu: Minyak dipanaskan dan dicampur dengan absorben yang didapatkan dan kemudian disaring.Cara atau metode ini disebut Metode Sentuhan (Contact Method). Minyak yang telah dipanasi dialirkan melalui lapisan tipis dari absorben yang disebut Metode Filtrasi. Filtrasi penyerap untuk regenerasi minyak transformator terdiri dari sebuah silinder yang dilas dengan sebuah kawat kasa di dasarnya, di sini penyerap dimasukkan ke dalam minyak yang kemudian dialirkan melalui kawat kasa tersebut. Lama-kelamaan kawat kasa akan tersumbat partikel-partikel halus dari absorben. Untuk membersihkan absorben yang tersaring dan sisa-sisa minyak, silinder dapat dibalikkan atau diputar 180 . Instalasi ini akan lebih efisien jika 10% sampai 20% absorben dibuang dari dasar absorber dan ditambahkan absorben baru. Dapat digunakan 2 absorber yang dikopel secara seri sehingga minyak mengalir pada awal melalui absorber yang masih baru, kemudian minyak dialirkan ke absorber yang berikutnya. Absorber yang digunakan untuk regenerasi kebanyakan produk buatan misalnya: silikagel, alumina atau tanah liat khusus. Tanah liat dalam hal ini dapat digunakan secara natural atau diaktifkan terlebih dahulu dengan asam sulfat, dengan pencucian yang seksama. Sebelum digunakan tanah liat yang sudah disenyawakan dengan asam sulfat tersebut



15



dikeringkan terlebih dahulu. Absorben yang lebih mahal misalnya: silikagel dan alumina memungkinkan digunakan untuk beberapa kali regenerasi. Penggunaan kembali absorben tanah liat yang diaktifkan tersebut adalah dengan dipanaskan untuk menghilangkan minyak yang diserap dan produk-produk lain yang terjadi selama pemakaian. Tetapi hal ini tidak banyak dilakukan karena harga tanah liat baru jauh lebih rendah dibandingkan kalau mengaktifkan kembali (reactivation). Regenerasi minyak



transformator dapat



dilakukan secara terus-menerus pada waktu



transformator sedang bekerja yaitu menggunakan thermal siphon filter yang dihubungkan pada tangki transformator seperti ditunjukkan pada gambar 4.



Gambar 4.4 Thermal siphon filter yang terhubung pada tangki transformator (Sumber:Muhaimin,1993)



Penyaringannya diisi dengan absorben yang jumlahnya ± 1% dari berat minyak di dalam tangki. Dengan demiikian maka kapasitas filter tersebut tergantung pada ukuran tangki. Karena perbedaan suhu pada bagian atas dan bawah transformator, maka terjadilah sirkulasi minyak transformator secara alami.Dengan



demikian



maka



proses



regenerasi



minyak



berlangsung



terus-menerus sehingga kualitas minyak dapat selalu dipertahankan (Muhaimin, 1991). 3.4 Bahan-Bahan Isolasi Cair Lain Jenis-jenis minyak bumi di samping minyak transformator didapat bahan isolasi lain yang mempunyai kekentalan, pemurnian serta sifat-sifat lain yang



16



berbeda. Sebagai contoh, minyak untuk kabel yang berisolasi kertas, dibuat lebih kental daripada minyak transformator. Di samping itu terdapat pula bahan isolasi kabel yang diimpregnasi dengan minyak yang kekentalannya rendah dengan pemurnian yang tinggi yaitu kabel untuk tegangan ekstra tinggi yang diisi minyak. Kapasitor-kapasitor kertas diisi dengan minyak yang sangat kental yaitu vaselin yang mempunyai titik pemadaman di antara permitivitas relatif 2,2 dan tan



30



hingga



50 C,



pada 1 kHz tidak lebih dari 0,0002.



Di samping bahan-bahan tersebut diatas, didapat pula isolasi cair sintesis yang juga digunakan pada teknik listrik. Isolasi cair isntetis yang banyak digunakan adalah cairan yang berisi Chloor (hidrokarbon seperti difenil



C H ) 10



12



dimana 3 sampai 5 atom Hidrogen diganti dengan atom Chloor. Bahan-bahan ini diantaranya adalah: Sovol, Askarel, Araclor, Pyralen, Shibanol. Sovol adalah cairan yang agak kental, tidak berwarna. Massa jenisnya jauh lebih besar dari minyak transformator yaitu 1,5



3 g/cm . Tegangan tembus Sovol



kurang lebih sama dengan minyak transformator yaitu ± 20 kV/cm, sedangkan permitivitasnya lebih tinggi. Bahan Sovol ditambahkan sedikit dengan Trichlorobenzena (C H CL 8



3



) untuk mengurangi kekentalannya diperoleh bahan 3



baru dengan nama Sovtol. Salah satu manfaat penggunaan Sovol dan Sovtol adalah karena percampuran uapnya dengan udara tidak terbakar dan tidak menyebabkan ledakan. Karena itu transformator yang diisi dengan Sovtol tidak mempunyai resiko kebakaran dan dapat dipasang di dalam ruangan jika transformator minyak biasa tidak memungkinkan dipasang. Sovol dan Sovtol tidak dapat digunakan pada bahan solasi pemutus, karena akibat adanya busur api pada waktu terjadinya pemutusan akan menghasilkan karbon. Kekurangan yang lain, bahan ini adalah beracun, karena itu jika menggunakan bahan ini harus diimbangi dengan ventilasi yang baik. Bahan lain adalah minyak Silikon. Bahan ini harganya lebih mahal daripada minyak transformator. Tetapi mempunyai kelebihan antara lain sudut kerugian



17



dielektrik kecil, higroskopisnya dapat diabaikan dan resistivitas panasnya relatif 3 g/cm , permitivitas relatifnya 2,5 tan 0,0002 pada 1000 Hz, titik nyala tidak kurang dari 145 C , titik beku lebih rendah dari -60oC



tinggi. Massa jenisnya ± 1



(Muhaimin, 1991).



3.5 Mekanisme Kegagalan Isolasi Cair Karakteristik pada isolasi minyak trafo akan berubah jika terjadi ketidakmurnian di dalamnya. Hal ini akan mempercepat terjadinya proses kegagalan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kegagalan isolasi antara lain adanya partikel padat, uap air dan gelembung gas. Teori mengenai kegagalan dalam zat cair kurang banyak diketahui dibandingkan dengan teori kegagalan gas atau zat padat. Hal tersebut disebabkan karena sampai saat ini belum didapatkan teori yang dapat menjelaskan proses kegagalan dalam zat cair yang benar-benar sesuai antara keadaan secara teoritis dengan keadaan sebenarnya. Teori kegagalan zat isolasi cair dapat dibagi menjadi empat jenis sebagai berikut : a. Teori Kegagalan Gelembung Kegagalan gelembung atau kavitasi merupakan bentuk kegagalan zat cair yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas di dalamnya. b. Teori Kegagalan Elektronik Teori ini merupakan perluasan teori kegagalan dalam gas, artinya proses kegagalan yang terjadi dalam zat cair dianggap serupa dengan yang terjadi dalam gas. Oleh karena itu supaya terjadi kegagalan diperlukan elektron awal yang dimasukkan kedalam zat cair. Elektron awal inilah yang akan memulai proses kegagalan.



18



c. Teori Kegagalan Tak Murnian Padat Kegagalan tak murnian padat adalah jenis kegagalan yang disebabkan oleh adanya butiran zat



padat (partikel) didalam isolasi cair yang akan memulai terjadi



kegagalan d. Teori Kegagalan Bola Cair Jika suatu zat isolasi mengandung sebuah bola cair dari jenis cairan lain, maka dapat terjadi kegagalan akibat ketakstabilan bola cair tersebut dalam medanlistrik. Medan listrik akan menyebabkan tetesan bola cair yang tertahan didalam minyak yang memanjang searah medan dan pada medan yang kritis tetesan ini menjadi tidak stabil. Kanal kegagalan akan menjalar dari ujung tetesan yang memanjang sehingga menghasilkan kegagalan total.



19



BAB IV PENUTUP



4.1 Simpulan Dari hasil pembahasan diatas dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1. Isolasi cair memiliki dua fungsi yaitu sebagai pengisolasi dan sebagai pendingin. Contoh isolasi cair yang lazim digunakan adalah minyak transformator. 2. Minyak transformator adalah minyak mineral yang diperoleh dengan pemurnian minyak mentah. Proses pemurnian minyak transformator dapat dilakukan dengan 4 cara, yaitu: a) Pemanasan b) Penyaringan c) Pemusingan d) Regenerasi 3. Terdapat beberapa contoh bahan isolasi cair lainnya seperti Sovol, Askarel, Araclor, Pyralen, Shibanol.



4.2 Saran Bahan isolasi cair merupakan salah satu bahan listrik yang sering digunakan oleh masyarakat. Yang perlu dilakukan oleh pemerintah dan masyarakat mulai sekarang ini adalah meningkatkan pengetahuan mengenai bahan isolasi cair dan melestarikan bahan-bahan anorganik maupun organik sebagai bahan dasar pembuat bahan isolasi cair ini.



DAFTAR PUSTAKA



Muhaimin. 1993. Bahan-Bahan Listrik Untuk Politeknik. Jakarta : PT Pradnya Paramita. 2009. Energi. Diakses darihttp://www.elektroindonesia.com. Tanggal Februari 2009



21