Analisis Pengaruh Viskositas Terhadap Tegangan Tembus dan Arus Bocor Berbagai Minyak Isolasi Komersil

(1)

ANALISIS PENGARUH VISKOSITAS TERHADAP TEGANGAN TEMBUS DAN ARUS BOCOR BERBAGAI MINYAK ISOLASI

KOMERSIL

Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh :

LATERSIA MAKARONA 130402060

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

ABSTRAK

Minyak transformator merupakan isolasi cair yang digunakan sebagai

isolasi dan pendingin transformator. Tegangan tembus dan arus bocor dari isolasi

cair dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti viskositas, temperatur, kontaminan,

kejernihan dan lain-lain. Pada penelitian ini dilakukan pengukuran pengaruh

viskositas terhadap tegangan tembus dan arus bocor berbagai minyak isolasi

komersil. Pengujian untuk tegangan tembus dilakukan dengan menggunakan

metode ASTM D-887 dan pengukuran arus bocor menggunakan elektroda plat

dengan jarak sela 3 mm. Dari hasil pengukuran diperoleh nilai rata-rata tegangan

tembus minyak isolasi Idemitsu; Isovoltine II; Dielectra; Electrol; Diala B; dan

Nynas yang paling tinggi terdapat pada tingkat viskositas 24 Cst yaitu sebesar

kV; 39.1kV; 55.28 kV; 47 kV; 42.52 kV; 45.4 kV . Sedangkan

tegangan tembus paling rendah terdapat pada tingkat kekentalan 18 Cst

yaitu sebesar 29.86 kV; 31.5 kV; 37 kV; 31.86 kV; 30.3 kV; 33.08 kV.

Arus bocor minyak isolasi terbesar terjadi pada tingkat viskositas 18 Cst

dan tegangan kerja 40 kV kenaikan arus bocor minyak isolasi Idemitsu,

Isovoltine II, Dielectra, Electrol, Diala B dan Nynas yaitu, 1.19 µA; 1.6

µA; 1.34 µA; 1.58 µA; 1.86 µA; 1.34 µA sedangkan arus bocor paling

rendah terjadi saat viskositas 24 Cst dan tegangan kerja 10 kV minyak

isolasi Idemitsu, Isovoltine II, Dielectra, Electrol, Diala B dan Nynas

yaitu, 0.39 µA; 0.38 µA; 0.34 µA; 0.28 µA; 0.41 µA; 0.34 µA . Dari

hasil pengujian diperoleh bahwa semua minyak isolasi masih dalam

keadaan standar SPLN 49-1-1982.

(3)

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur saya ucapkan atas kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi ini dengan baik. Skripsi ini merupakan bagian kurikulum yang harus

diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana

Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera

Utara. Adapun judul Skripsi ini adalah :

“ANALISIS PENGARUH VISKOSITAS TERHADAP TEGANGAN TEMBUS DAN ARUS BOCOR BERBAGAI MINYAK ISOLASI KOMERSIL”.

Penulis mengetahui bahwa suksesnya pengerjaan Skripsi ini adalah berkat

dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin

mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada yang telah membantu

saya dalam menyelesaikan Skripsi ini :

1. Bapak Ir. Hendra Zulkarnain selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak

meluangkan waktu dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan

skripsi ini.

2. Bapak Dr. Ir. Fahmi, ST,. M.Sc,. IPM selaku Ketua Departemen Teknik

Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Muhammad Safril S.T, M.T, selaku dosen penguji yang banyak

memberikan masukan dan arahan selama proses pengerjaan skripsi ini.

5. Bapak Ir. Syahrawardi selaku dosen penguji yang banyak memberikan

masukan dan arahan selama proses pengerjaan skripsi ini serta selaku

Kepala Laboratorium Tegangan Tinggi yang telah mengijinkan penulis

untuk mengambil data di Laboratorium Tegangan Tinggi FT-USU.

6. Keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahku Budiman

Sitepu, Ibuku Sorma Siregar, Saudara/i Bang Budisantoso, Kak Okdivina.

7. Seluruh Dosen Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara yang telah banyak mengajari, membimbing dan

(4)

8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,

Universitas Sumatera Utara.

9. Assisten Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi TA. 2015/2016 dan TA.

2016/2017 yaitu Bang Andika, Bang Gomgom, Kak Ellyani, Rizka, salim,

Robbyo, Samuel, Andre banyak memberi semangat dan masukan dalam

pengerjaan skripsi.

10. Assisten Laboratorium Farmasi Fisik TA. 2016/2017 yaitu kak Yuni dan

Kak Anisa yang telah membantu saya dalam pengujian pengukuran

viskositas minyak isolasi.

11. Sahabat-sahabat saya Andi, Rizki, Frido, Ando, Alex C, Ribel, Alfredno,

Adi, Siddiq, Faisal dan kawan-kawan cempaka yang selalu memberi

semangat selama pengerjaan Skripsi ini.

12. Sahabat-sahabat stambuk 2013 yang telah banyak memberikan masukan,

doa dan semangat selama pengerjaan Skripsi ini.

13. Guru SD, SMP, SMA saya yang telah membing saya sebelum masuk ke

perguruan tinggi.

14. Bg Marthin tarigan, Kak Nur, Bg Arthur, Bg Agus ginting, Bg sunarno,

Bapak Usman Serta untuk semua yang telah mendukung penyelesaian

skripsi ini yang tidak dapat disebutkan penulis satu persatu.

15. Penulis menyadari bahwa Skripsi ini jauh dari sempurna, oleh karena itu

penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bertujuan

untuk menyempurnakan dan memperkaya kajian Skripsi ini.

16. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga Skripsi ini dapat

bermanfaat bagi penulis maupun bagi para pembaca.

Medan, Juli 2017

Penulis,

Latersia Makarona

(5)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR TABEL ... xi

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang... 1

Rumusan Masalah ... 1

Batasan Masalah ... 2

Tujuan Penelitian ... 2

Manfaat Penelitian ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Isolasi ... 3

Dielektrik Cair ... 4

Viskositas ... 5

Pengertian Tegangan Tembus ... 6

Teori Kegagalan Dielektrik Cair ... 8

Faktor-Faktor Pemburukan Minyak Isolasi... 10

Arus Bocor Minyak Isolasi ... 12

Minyak Trafo Sebagai Bahan Isolasi ... 13

Pengaruh Temperatur Minyak Isolasi Terhadap Viskositas Berbagai Minyak Isolasi ... 16

Pengaruh Viskositas Minyak Isolasi Terhadap Tegangan Tembus Berbagai Minyak Isolasi ... 17

BAB III METODOLOGI PENELITIAN Umum ... 19

Waktu dan Tempat Penelitian ... 19

Alat dan Bahan ... 20

(6)

Rangkaian Pengujian Tegangan Tembus... 25

Rangkaian Pengujian Arus Bocor ... 26

Prosedur Penelitian ... 26

Prosedur Penelitian Viskositas Minyak Isolasi ... 26

Prosedur Penelitian Tegangan Tembus Minyak Isolasi ... 27

Prosedur Penelitian Arus Bocor Viskositas Minyak Isolasi ... 28

3.6 Diagram Alir Pengujian ... 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Data Hasil Pengujian Minyak Isolasi ... 31

Perhitungan Temperatur Dari Pengujian Tegangan Viskositas Minyak Isolasi komersil ... 31

Peritungan Nilai Rata-rata Pengujian Tegangan Tembus Dari Pengujian Tegangan Tembus Minyak Isolasi Berbagai Tingkat Viskositas ... 33

Perhitungan Besar Arus Bocor Dari Pengujian Arus Bocor Minyak isolasi Komersil Berbagai tingkat Viskositas ... 35

Analisis Grafik Temperatur Berbagai Minyak Isolasi Dengan Variasi Berbagai Tingkat Viskositas ... 40

Analisis Grafik Tegangan Tembus Berbagai Minyak Isolasi Dengan Variasi Berbagai Tingkat Viskositas ... 41

Analisis Grafik Arus Bocor Berbagai Minyak Isolasi Dengan Variasi Berbagai Tingkat Viskositas ... 42

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ... 46

Saran ... 47

(7)

Daftar Gambar

Gambar 2.1 Medan elektrik dalam dielektrik ...7

Gambar 2.2 Arah medan listrik dalam gelembung udara pada minyak isolasi. ....18

Gambar 3.1 Thermometer Raksa ...20

Gambar 3.2 Hotplate and magnetic stirrer ...20

Gambar 3.3 viskositas meter Brookfield ...21

Gambar 3.4 Piknometer ...21

Gambar 3.5 Neraca elektrik...22

Gambar 3.6 Trafo uji ...22

Gambar 3.7 Bejana uji dan elektroda standar ...23

Gambar 3.8 Bejana uji ...23

Gambar 3.9 Elektroda pengujian ...24

Gambar 3.10 Votlmeter Digital ...24

Gambar 3.11 Tahanan ...25

Gambar 3.12 Rangkaian pengujian tegangan tembus minyak isolasi ...25

Gambar 3.13 Rangkaian pengujian arus bocor minyak isolasi ...26

Gambar 3.14 Diagram Alir Pengujian Pengaruh Viskositas Terhadap Tegangan Tembus Dan Arus Bocor Minyak Isolasi...34

Gambar 4.1 Kurva Persentase Penurunan Temperatur Minyak Isolasi ...40

Gambar 4.2 Kurva Karakteristrik Hubungan Tegangan Tembus Berbagai Minyak Isolasi Pada Berbagai Tingkat Viskositas ...41

Gambar 4.3 Kurva Karakteristrik Hubungan Arus Bocor Berbagai Minyak Isolasi Pada Tingkat Viskositas 18 Cst ...42

(8)

Daftar Tabel

Tabel 2.1 Spesifikasi minyak isolasi baru ... 15

Tabel 4.1 Temperatur Berbagai Tingkat Viskositas Kinematik Minyak Isolasi Komersil ... 32

Tabel 4.2 Persentase Penurunan Temperatur Berbagai Tingkat Viskositas Kinematik Minyak Isolasi Komersil ... 33

Tabel 4.3 Hasil Tegangan Tembus Minyak Isolasi Pada Berbagai Tingkat Viskositas ... 34

Tabel 4.4 Persentase Kenaikan Tegangan Tembus Berbagai Tingkat Viskositas Kinematik Minyak Isolasi Komersil ... 35

Tabel 4.5 Arus bocor Minyak Isolasi komersil pada viskositas 18 Cst ... 36

Tabel 4.9 Persentase Arus bocor Minyak Isolasi komersil pada viskositas 18 Cst ... 38