i ABSTRAK
Penyaringan adalah proses pemisahan dari campuran heterogen yang mengandung cairan dan partikel-partikel padat dengan menggunakan media saring (filter) yang hanya meloloskan cairan dan menahan partikel-partikel padat.Pada tugas akhir ini akan menganalisa pengaruh dari penyaringan minyak terhadap karakteristik dari peluahan sebagian yang terjadi pada isolasi gabungan minyak-LDPE.Dengan menggunakan sistem elektroda jarum-bidang datar dalam media minyak transformator Nytro Libra Nynas, Osiloskop Digital TDS 210 dan PC maka akan diperoleh keterangan mengenai pengaruh peluahan sebagian terhadap waktu tembus akibat dari pemvariasian tegangan.
Setelah dilakukan pengukuran, bahwa rata-rata waktu tembus isolasi gabungan minyak-LDPE melalui proses penyaringan minyak dengan pemvariasian tegangan, pada tegangan 30 kV dan resistor 375 ohm adalah 3017.5 detik.Pada tegangan 32 kV dan resistor 375 ohm adalah 1318 detik. Dan pada tegangan 34 kV dan resistor 375 ohm adalah 29.875 detik.Sedangkan rata-rata waktu tembus isolasi gabungan minyak-LDPE tanpa proses penyaringan dengan pemvariasian tegangan ,pada tegangan 30 kV dan resistor 375 ohm adalah 2508.75 detik.Pada tegangan 32 kV dan resistor 375 ohm adalah 987.375 detik.Dan pada tegangan 34 kV dan resistor 375 ohm adalah 21.875 detik. Jadi dapat disimpulkan pengaruh penyaringan minyak terhadap waktu tembus bahan isolasi gabungan minyak-LDPE dengan menggunakan variasi tegangan adalah waktu tembus menjadi lebih lama.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar belakang
Energi listrik menjadi kebutuhan yang penting dalam kehidupan manusia saat ini,
karena hampir semua aktifitas manusia dipermudah dengan menggunakan peralatan listrik. Umumnya, kegagalan alat-alat listrik ketika digunakan disebabkan oleh kegagalan isolasi
dalam menjalankan fungsinya sebagai isolator. Isolator adalah suatu bahan yang berfungsi untuk mengisolasi konduktor yang mempunyai beda potensial dalam suatu rangkaian listrik.Bahan ini mempunyai sifat untuk dapat memisahkan secara elektris dua buah
penghantar atau lebih yang berdekatan sehingga tidak terjadi kebocoran arus.Dengan demikian ,bahan isolasi harus mempunyai kekuatan dielektrik yang baik.
Banyak jenis bahan isolasi yang telah digunakan ,diantaranya tahun 1893 di London telah digunakan kabel transmisi bawah tanah dengan isolasi kertas.Kemudian tahun 1911
penggunaan kabel isolasi kertas yang diserapi minyak digunakan di Jerman dan sekitar tahun 1917 penggunaan kabel yang terisi minyak (oil filled cable) digunakan di Italia.Oil filled cable telah digunakan dalam sistem transmisi bawah tanah lebih dari setengah abad. Namun oil filled cable mempunyai kelemahan diantaranya rugi-rugi dielektrik yang tinggi, ketahanan terhadap api yang rendah dan perlu biaya mahal dalam pembuatan.
Pada peralatan listrik tegangan tinggi saat ini, material polimer telah banyak digunakan sebagai material isolasi. Material polimer memiliki tegangan tembus yang tinggi,kekuatan dielektrik tinggi, ringan dan mudah dalam proses pembuatan.[1] Selain itu,
lebih baik daripada bahan keramik atau gelas, dan kedap air (hidrophobik). Tetapi material polimer juga memiliki kekurangan, antara lain: kekuatan mekanis kurang bagus, kurang
tahan terhadap perubahan cuaca, dan bahan mentah relatif mahal.[2]
Kualitas isolasi yang baik mutlak diperlukan untuk menjamin keandalan dan kualitas penyaluran daya listrik ke konsumen ,tetapi pada kenyataannya kegagalan atau gangguan
listrik sering terjadi yang menyebabkan berkurangnya keandalan penyaluran daya listrik.Salah satu penyebabnya adalah kejadian peluahan sebagian (partial discharge) pada
rongga (void) dalam material isolasi yang dapat mengawali terjadinya kegagalan isolasi (breakdown).
Beberapa faktor yang berpengaruh pada performansi kabel polimer adalah cacat
(defect). Cacat itu dapat timbul dalam bentuk rongga (void), ketidakmurnian (impurities),dan tonjolan (protrusion) pada permukaan (interface) antara lapisan semikonduktor dan isolasi
polimer. Akibat adanya stress listrik yang terus menerus maka akan terjadi peluahan, penuaan (aging) isolasi polimer dan pada cacat ini akan timbul dan tumbuh pemohonan
listrik (Electrical treeing) 4 . Jika electrical treeing ini menjembatani isolasi, maka kegagalan
isolasi akan terjadi.
Pada tugas akhir ini, penulis mencoba untuk mengamati pengaruh penyaringan minyak terhadap lamanya waktu suatu isolasi menahan tegangan terhadap karakteristik
peluahan sebagian dan besarnya muatan yang dideteksi selama pengukuran. Sehingga pengukuran peluahan sebagian dilakukan dengan sistem pengukuran yang mendeteksi arus
1.2.Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini meliputi:
1. Menganalisa pengaruh penyaringan minyak terhadap lamanya waktu tembus dari gabungan bahan minyak-polimer akibat peluahan sebagian.
2. Menganalisa pengaruh penyaringan minyak terhadap jumlah muatan peluahan
sebagian dari gabungan bahan minyak-polimer pada tegangan 30 KV, 32 KV ,dan 34 KV pada frekuensi 50 Hz.
3. Membandingkan lamanya waktu tembus dari gabungan bahan minyak-polimer akibat peluahan sebagian antara yang melalui proses penyaringan minyak dengan yang tidak melalui proses penyaringan minyak.
1.3.Pembatasan Masalah
Asumsi-asumsi yang diambil untuk membatasi masalah:
1. Sampel polimer yang digunakan adalah jenis LDPE dalam bentuk film dengan ketebalan 40 µm.
2. Sampel cair yang digunakan adalah minyak transformator Nytro Libra Nynas yang disaring.
3. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan elektroda jarum – bidang datar.
4. Tegangan yang diterapkan adalah tegangan AC (50Hz), dengan tegangan kerja 30
kVpp, 32 kVpp dan 34 kVpp (V incepsi agar peluahan sebagian (PD) terjaga selalu ada) 5. Membahas pengaruh peluahan sebagian dan lamanya waktu penerapan tegangan
6. Tidak membahas secara detail alat dan komponen atau media yang digunakan dalam sistem pengukuran.
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari penelitian:
1. Mengetahui pengaruh penyaringan minyak terhadap lamanya waktu ketahanan bahan isolasi LDPE dalam media minyak transfromator akibat peluahan sebagian .
2. Memahami karakteristik dan jumlah peluahan sebagian dalam bahan isolasi LDPE pada media minyak transformator.
1.5 Sistematika Penulisan
Laporan Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut :
BAB I Pendahuluan
Berisi tentang latar belakang, tujuan, pembatasan masalah, tujuan
penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II Dasar Teori
Memuat dasar teori tentang isolasi polimer khusunya LDPE ,teori
peluahan sebagian (partial discharge) ,dan teori tentang minyak transformator Nytro Libra Nynas.
Membahas bagaimana proses atau langkah-langkah pengukuran dan pengolahan data hasil pengukuran, serta perangkat komponen dan
software yang digunakan dalam sistem pengukuran pulsa peluahan sebagian dan persiapan sampel.
BAB IV Hasil Pengukuran dan Analisa
Menyajikan data-data hasil pengukuran percobaan peluahan sebagian
pada polimer LDPE dan analisis hasil percobaan.
BAB V Penutup
PENGARUH PENYARINGAN MINYAK TERHADAP TEMBUS
PADA GABUNGAN BAHAN MINYAK-LDPE YANG DISEBABKAN
OLEH PELUAHAN SEBAGIAN DENGAN PANJANG CELAH 0.5 mm
TUGAS AKHIR
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Strata-1
Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Oleh :
IRFANDO ADRIYAN BP : 0810952048
Pembimbing :
EKA PUTRA WALDI, M. Eng NIP : 19721220 199803 1 003
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
iv DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ………..………i
KATA PENGANTAR ………..………ii
DAFTAR ISI ……….………iv
DAFTAR GAMBAR ………vii DAFTAR TABEL ……….ix
BAB I PENDAHULUAN ………..1
1.1. Latar belakang ………..1
1.2. Tujuan Penelitian ………..3
1.3. Pembatasan masalah ………..3
1.4. Manfaat Penelitian ………..4
1.5. Sistematika Penulisan ………..4
BAB II DASAR TEORI ………..6
2.1. Isolasi Polimer ...6
2.2. Bahan Polimer ...………..7
2.3. Struktur Polimer ………...7
2.4. Polietilena ……….……….8
2.5. Polietilen Kerapatan Rendah (LDPE) ……….…………11
2.6. Peluahan Sebagian (Partial Discharge) Di Dalam Bahan Isolasi …….13
2.7. Mekanisme Kegagalan Isolasi Zat Cair ...16
2.7.1 Kegagalan Elektronik Pada Zat Cair ...16
2.7.2 Kegagalan Gelembung atau Kavitasi Pada Zat Cair ...18
v
2.7.4 Kegagalan Butiran Padat Dalam Zat Cair ...21
2.7.5 Kegagalan Campuran Zat Cair-Padat ...22
2.8. Nytro Libra Nynas Oil ...23
2.9. Pendeteksian dan Pengukuran Peluahan Sebagian...………26
2.10. Peluahan Sebagian (PD) Pada Void…..………...27
2.10.1 Pembangkitan Ion ………...27
2.10.1.1 Ionisasi Karena Benturan (Collision) Elektron………...29
2.11.1.2 Ionisasi Karena Cahaya (Fotoionisasi)………31
2.11.1.3 Ionisasi Karena Panas (Ionisasi Thermal) ………..32
2.10.2 Rekombinasi ………...33
2.11. Penyaringan (Filtrasi) ……….……….40
BAB III METODOLOGI PENELITIAN DAN SISTEM PENGOLAHAN DATA 3.1Metodologi ………42
3.2Rancangan dan sistem pengolahan data ………44
3.3 Peralatan dan Bahan ………45
3.3.1.Trafo Tegangan Tinggi ………46
3.3.2.Resistor Proteksi ………46
3.3.3.Elektroda Jarum – Bidang Datar ………47 3.3.4.Resistor Pengukuran (RM) ………48 3.3.5.Osiloskop TDS 2000 ………48 3.3.6.Kabel Koaksial dan Konektor ………48
3.3.7.Personal Computer (PC) ………49
vi
3.4.1. Waktu Penelitian ………....49
3.4.2. Tempat Penelitian ………50
BAB IV HASIL PENGUKURAN DAN ANALISA ………51
4.1.Besar Tegangan Permulaan Partial Discharge ...…………51
4.2.Pengaruh PD Terhadap Waktu Tembus Bahan Isolasi ………52 4.3.Jumlah Muatan PD Sebagai Fungsi Tegangan ………59
4.4.Pengaruh Dari Penyaringan MinyakTerhadap Waktu Tembus Isolasi…63 BAB V PENUTUP ………67
5.1. Kesimpulan ………67
DAFTAR PUSTAKA ...68
