PENGUJIAN TEGANGAN TEMBUS AC PADA MINYAK
SEREH DENGAN MENGGUNAKAN ELEKTRODA
JARUM-JARUM DAN TABUNG-TABUNG
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI
Oleh:
MARTHA NOVRINA LUMBAN TOBING NIM:1305052090
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN 2016
vi
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan bimbingan-Nya yang selalu menyertai penulis sehingga dapat menyelesaikan penulisan Laporan Tugas Akhir ini.
Adapun Laporan Tugas Akhir yang berjudul “Pengujian Tegangan
Tembus AC pada Minyak Sereh dengan menggunakan Elektroda Jarum-jarum dan Tabung-tabung” Ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat bagi
penulis untuk menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3, Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan.
Banyak kendala dan masalah yang dihadapi penulis dalam menyelesaikan laporan ini, namun atas bantuan dan pertolongan dari berbagai pihak, maka laporan ini dapat diselesaikan. Sudah selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T.,M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin;
3. Ir. Abdul Razak, M.T., Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi; 4. Marlon Tua P.Sibarani,S.T.,M.T. Dosen pembimbing penulis yang telah
membantu penulis dengan memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan laporan ini;
5. Ir. Isman Harianda, M.T., Dosen wali EN-6C;
6. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan;
7. Buat seluruh keluargaku terimakasih buat dukungan dan doanya terkhusus buat orangtua penulis Tumpak Lumban Tobing dan Anna Ruspita Pasaribu yang selalu mendukung secara mental maupun material, juga buat Abang dan Kakak saya Rialam H.L Tobing, Helen H.L Tobing, Sintong M.L Tobing, Dinar H.L tobing, Pinta H.L Tobing, Indah Y.L Tobing dan H. Samuel L. Tobing.
vii 8. Keluarga besar UKM MAPAGRATWA, terkhusus buat saudara penulis angkatan 23 (Bayamo, Cantigi, Napal, Kurtang, Buntuk, Cirem, Jadu dan Tumben) yang telah memberikan dukungan mental dalam penulisan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Tugas akhir ini masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki dari segi penyajian, bentuk maupun isinya. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk kesempurnaan laporan ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih , semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua yang membacanya. Tuhan Yesus memberkati.
Medan, 13 Agustus 2016 Hormat penulis,
Martha N.L Tobing Nim 1305052090
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL... i
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ... ii
LEMBAR PERSETUJUAN ... iii
LEMBAR PENGESAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... x DAFTAR GAMBAR ... xi INTISARI ... xii ABSTRACT ... xiii BAB 1. PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Batasan Masalah ... 2
1.3. Tujuan Tugas Akhir ... 2
1.4. Manfaat Tugas Akhir ... 3
1.5. Metode Penulisan ... 3
1.6. Sistematika Penulisan ... 4
BAB 2. LANDASAN TEORI ... 6
2.1 Pembangkit Tegangan Tinggi AC ... 6
2.2 Dielektrik ... 9
ix
2.2.2 Rangkaian Ekivalen Dielektrik ... 11
2.2.3 Karakteristik Dielektrik ... 13
2.3 Isolasi Cair ... 14
2.4 Teori Kegagalan Isolasi Cair ... 15
2.5 Kekuatan Kegagalan ... 16
2.6 Minyak Sereh ... 17
BAB 3.METODOLOGI PENGUJIAN... 23
3.1 Peralatan dan Bahan ... 23
3.2 Kotak UJi ... 23
3.3 Elektroda Uji ... 24
3.4 Prosedur Penelitian ... 26
3.5 Teknik Pengambilan Data ... 30
BAB 4.DATA DAN ANALISIS ... 31
4.1. Hasil Data Pengujian ... 31
4.2. Koreksi Udara... 34
4.3. Analisa Minya Sereh sebagai bahan Isolasi ... 36
4.4. Pengaruh Bentuk Elektroda... 38
4.5 Fenomena yang terjadi pada saat pengujian ... 39
4.6 Analisis Kelayakan Minyak Sereh ... 39
BAB 5. PENUTUP ... 36
5.1 Kesimpulan ... 36
5.2 Saran ... 36
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Susunan Kimia Minyak Sereh ... 18
Tabel 2.2. Hasil Penyulingan Daun Sereh... 21
Tabel 4.1 Pengujian dengan Elektroda Jarum-jarum arus (1) ... 32
Tabel 4.2 Pengujian dengan Elektroda Jarum-jarum arus (2) ... 32
Tabel 4.3 Pengujian dengan Elektroda Tabung-tabung arus (1) ... 33
Tabel 4.4 Pengujian dengan Elektroda Tabung-tabung arus (2) ... 34
Tabel 4.5 Nilai Tegangan Tembus Elektroda Jarum-jarum ... 35
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.Rangkaian Pembangkit Tegangan Tinggi AC ... 7
Gambar 2.1.Rangkaian Ekivalen suatu Dielektrik ... 11
Gambar 2.2.Rangkaian Ekivalen Dielektrik ... 12
Gambar 2.3.Komponen Arus Dielektrik ... 12
Gambar 3.1 Rangkaian Kotak Uji ... 24
Gambar 3.2 Elektroda Jarum-jarum... 25
Gambar 3.3.Elektroda Tabung-tabung ... 26
Gambar 2.1.Rangkaian Percobaan ... 28
Gambar 3.4 Panel Kontrol ... 29
Gambar 4.1 Pengujian dengan Elektroda Jarum-jarum ... 31
Gambar 4.2 Pengujian dengan Elektroda Tabung-tabung ... 33
Gambar 4.3 Tegangan Tembus Jarum-jarum ... 36
Gambar 4.4 Tegangan Tembus Tabung-tabung ... 37
xii
INTISARI
Isolasi cair pada peralatan tegangan tinggi digunakan untuk memisahkan dua atau lebih penghantar listrik yang bertegangan sehingga antara penghantar-penghantar tersebut tidak terjadi lompatan listrik atau percikan, fungsi lainnya adalah sebagai media pendingin peralatan listrik. Apabila tegangan yang diterapkan melebihi kekuatan dielektrik isolasi cair maka akan terjadi tegangan tembus yang menandakan kegagalan isolasi. Untuk melakukan pengujian tegangan tembus dipakai sampel dielektrik cair minyak sereh dengan menggunakan tegangan tinggi ac. Pengujian dilakukan dengan variasi jarak sela, dan arus dengan menggunakan sepasang elektroda jarum-jarum dan tabung-tabung. Dari hasil pengujian diperoleh bahwa seiring kenaikan jarak sela antar elektroda nilai tegangan tembus menjadi semakin besar. Sedangkan semakin kecil bidang elektroda semakin besar nilai tegangan tembus yang dihasilkan. Hasil akhirnya nilai tertinggi tegangan tembus pada minyak sereh yakni 25 kV
xiii
ABSTRACT
Liquid insulation ON High voltage equipment is used to review separate prayer Electrical Conductor or more beetween the voltage so that the conductor-conductor of electricity or not happen leap spark, is a function other exceeds the dielectric strength the liquid insulation will happened then which indicates breakdown voltage insulation failure.To review perform sample testing dielectric breakdown voltage taken by citronella oil liquid using high-voltage ac. test conducted with variations jatropha stream, and flows with a pair of electrodes using needle and needle-tubes.Testing of findings tin that withthe increase of jatropha sidelines breakdown voltage between the electrodes value gets bg.while the snall the field electrodes the big value the resulting breakdown voltage. the end result is the highest value on citronella oil breakdown voltage at 25 kV.
14
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Di dalam transformator daya yang digunakan di gardu induk, terdapat minyak trafo yang merupakan bagian penting dalam peralatan sistem tenaga yang berpengaruh pada kinerja peralatan tersebut. Minyak trafo berfungsi untuk memisahkan secara listrik kumparan primer dan kumparan sekunder agar tidak terjadi tegangan tembus (breakdown). Minyak trafo ini memiliki tingkat isolasi yang jauh lebih baik jika dibandingkan dengan udara bebas. Salah satu parameter yang dapat menunjukkan baik buruknya tingkat isolasi suatu bahan adalah tegangan tembusnya.
Selama ini minyak bumi digunakan sebagai bahan isolasi karena minyak dari bahan mineral memiliki daya serap panas yang baik dan memiliki karakteristik dielektrik yang bagus sebagai isolator, berkaitan dengan trend dunia yang menuntut suatu produk yang aman dan ramah lingkungan, maka perlu dipertimbangkan untuk mencari pengganti minyak isolasi mineral dengan minyak isolasi organik dengan alasan :
1. Minyak isolasi dari bahan mineral sangat sulit terdegradasi secara biologis, sehingga menimbulkan kontaminasi terhadap tanah dan air, sedangkan minyak organik dapat terdegradasi secara biologis dengan sempurna dan relatif tidak mencemari tanah dan air.
2. Produk minyak bumi sewaktu-waktu dapat habis dan butuh waktu yang lama untuk mendapatkannya lagi, sedangkan minyak organik persediaannya melimpah dan kecil kemungkinan untuk habis.
Bertolak dari uraian tersebut maka diperlukan pengujian minyak organik dalam hal ini dipakai minyak sereh dengan melakukan pengukuran tegangan tembusnya guna mengetahui kelayakan minyak sereh sebagai alternatif minyak
15 isolasi. Oleh karena itu penulis memberi judul “Pengujian Tegangan Tembus
AC pada Minyak Sereh dengan Menggunakan Elektroda Jarum-jarum dan Tabung-tabung”
1.2. Batasan Masalah
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis membatasi masalah-masalah yang akan di bahas. Adapun pokok pembahasan masalah yang akan di bahas dalam laporan tugas akhir ini adalah:
1. Bagaimana karakteristik minyak sereh?
2. Apa tujuan pengujian tegangana tembus AC pada minyak sereh? 3. Bagaimana prosedur pengujian yang dilakukan?
4. Analisa terbatas proses terjadinya tegangan tembus AC pada minyak serh dengan menggunakan elektroda jarum-jarum dan tabung-tabung?
1.3. Tujuan Tugas Akhir
Tujuan penulisan laporan dari pengujian dan simulasi tegangan tembus AC ini adalah:
1.3.1. Tujuan secara teknik
a. Mengetahui kelayakan minyak sereh sebagai minyak isolasi; b. Menerapkan tegangan AC pada frekuensi tegangan sumber;
c. Mengetahui pengaruh jarak sela terhadap tegangan tembus minyak sereh;
d. Mengetahui fenomena yang terjadi saat pengujian tegangan tembus minyak sereh;
e. Untuk mengaplikasikan ilmu yang telah diperoleh selama perkuliahan.
16 1.3.2. Tujuan secara akademis
Sebagian salah satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah semester VI dan juga sebagai syarat untuk menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III di Politeknik Negeri Medan
1.4. Manfaat Tugas Akhir
Laporan Tugas Akhir dari pengujian dan simulasi tengangan tembus AC pada minyak sereh ini diharapkan dapat bermanfaat untuk:
1. Mahasiswa/i yang akan membahas masalah yang sama
2. Untuk menambah wawasan, pengetahuan dan keterampilan penulis.
1.5. Metode Penulisan
Metode Penulisan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1.5.1. Metode Penyusunan Akademis a. Metode Bimbingan
Metode yang digunakan untuk penyusunan Tugas Akhir ini dengan bantuan pengarahan dari Dosen Pembimbing dalam penyusunan sistematik laporan tugas akhir dan bentuk yang baik serta koreksi dan masukan materi selama proses pembuatan dan penyusunan tugas akhir.
b. Studi Kepustakaan
Metode ini digunakan untuk memperoleh informasi yang berkaitan dengan topik Tugas Akhir yang dapat diambil dari literatur dan digunakan sebagai referensi.
1.5.2. Metode PelaksanaanProgram
Dalam pelaksanaan “Pengujian Tegangan Tembus AC pada Minyak Sereh”, penulis menerapkan beberapa metode pelaksanaan penelitian yaitu:
17 a. Pengambilan Sampel Uji
Untuk melakukan pengujian tegangan tembus AC dipakai sampel dielektrik cair minyak sereh
b. Perancangan dan Persiapan Peralatan Pengujian
Untuk melaksanakan pengujian, dibutuhkan perancangan beberapa peralatan sebagai wadah bahan sampel dan elektroda ujinya. Peralatan pengujian dipersiapkan sehingga dalam pengujian dapat terlaksana dengan baik.
c. Pelaksanaan pengujian
Langkah berikutnya dilaksanakan pengujian tegangan tembus AC menggunakan minyak sereh. Dalam pelaksanaan pengujian dibutuhkan ketelitian dan pemahaman pengerjaan sesuai dengan langkah langkah yang telah ditentukan sehingga dapat diketahui fenomena yang terjadi dalam penggujian
1.6. Sistematika Penulisan
Untuk memperoleh gambaran tentang isi dari tugas akhir ini maka akan dikemukakan sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Berisi tentang Latar Belakang, Tujuan Penulisan Tugas Akhir, Batasan Masalah, Manfaat Tugas Akhir, Metodologi dan Sistematika Penyusunan.
BAB II TEORI DASAR
Berisi tentang pendekatan teoritis baik yang bersumber dari acuan pustaka maupun analisis penulis sendiri, dan disertai pertimbangan pemilihan bahan.
BAB III PEMBAHASAN
Berisi tentang peralatan dan bahan, langkah- langkah pengujian, dan teknik pengambilan data.
18 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang data dan penjelasan yang berkaitan dengan objek setelah melaksanakan pengujian.
BAB V PENUTUP
