DAFTAR ISI

Bahan listrik sangat banyak ragamnya. Bahan listrik sangat diperlukan pada kehidupan sehai-hari. Bahan listrik merupakan suatu bahan yang digunakandalam peralatan listrik. Isolasi memiliki peranan yang sangat pentingdalam sistemtenaga listrik. Isolasi sangat diperlukanuntuk memisahkan dua atau lebih penghantar listrikyang bertegangan sehingga antara penghantar-penghantar tersebut tidak terjadi lompatan listrik ataupercikan. Bahan isolasi akan mengalami pelepasanmuatan yang merupakan bentuk kegagalan listrikapabila tegangan yang diterapkan melampaui kekuatanisolasinya.

Isolasi cair mempunyai dua fungsi sebagai bahan isolasi sekaligus sebagai bahan pendingin. Titik berat pembahasan adalah minyak trafo yang mengikuti: macam, sifat, cara permurnian, dan pengujiannya. Bahan isolasi digunakan untuk memisahkan bagian-bagian yang bertegangan atau bagian-bagian yang aktif. Untuk itu sifat kelistrikkanya memegang peran sangat penting. Namun demikian sifat mekanis, sifat termal, ketahanan terhadap bahan kimia serta sifat-sifat lainnya.

A. LATAR BELAKANG

Bahan-bahan listrik sangat banyak ragamnya pada pabrikasi peralatan listrik. Untuk itu, pengetahuan tentang bahan-bahan listrik sangay diperlukan bagi seorang ahli listrik, baik pada industri maupun dibidang jasa kelistrikan. Aplikasi dari peralatan listrik tidak saja digunakan oleh para ahli tetapi masyarakat luas yang tidak selalu memahami kelistrikan . Hal ini menyangkut keamanan peralatan maupun pemakaiannya, sehubung dengan ketetapan pemilihan bahan.

Kegagalan yang terjadi pada saat peralatansedang beroperasi bisa menyebabkan kerusakan alatsehinggakontinuitas 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 keandala di dalam penyaluran tegangan listrik. Untuk itu diperlukan suatu informasi bagi pengguna agar dapa 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.

B. TUJUAN

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.

C. RUMUSAN

Berdasarkan latar belakang diatas dapat dirumuskan beberapa permasalahan yaitu :

1) Bagaimanapengertian dan fungsi bahan isolasi cair?

2) Bagaimana pengertian, proses pemurnian, dan

mekanisme kegagalan minyak transformator?

3) Apakah jenis bahan isolasi cair lainnya?

D. PERMASALAHAN

Mengingat permasalahan yang terlalu luas dalam penyusunan laporan ini, maka dibatasi pada penekanan masalah Bahan Isolasi Cair dan Minyak Transformator sebagai bahan pengisolasi dan pendingin.

PEMBAHASAN

A. PENGERTIAN

Isolator cair adalah isolator yang berbahan dasar minyak, dan terbagi berdasarkan bahan pembuatannya. Minyak isolasi berasal dari olahan minyak bumi, yang saat ini banyak digunakan dan diteliti adalah minyak isolasi yang berasal dari tumbuhan atau biasa disebut dengan minyak “Nabati” (Minyak Organik). Isolator ini biasaya digunakan pada peralatan Tranformator, pemutus tenaga. Bahan isolator cair memiliki 2 fungsi sebagai pemisah antara bagian yang bertegangan dan sebagai pendingin. Isolator ini harus memiliki tegangan tembus yang tinggi sebagai salah satu syaratnya.

B. SIFAT-SIFAT LISTRIK CAIRAN ISOLASI

· Withstand Breakdown kemampuan untuk tidak mengalami kegagalan dalam kondisi tekanan lsitrik (electric stress) yang tinggi

· Kapasitas Listrik per unit volume yang menentukan permitivitas relatifnya.

· Faktor Daya dissipasi daya dari minyak dibawah tekanan bolak balik dan tinggi akan menentukan unjuk kerjanya karena dalam kondisi berbeban terdapat sejumlah rugi dielektrik. Minyak transformator murni memiliki faktor dissipasi bervarisi antaranya 10^-4pada 20^oC dan 10^-3 pada 90^oC.

· Resistivitas suatu cairan dapat digolongkan isolasi cair jika resistivitasnya lebih besar dari 10⁹ W-m. Yang diperlukan untuk material isolasi adalah 10¹⁶ W-m atau lebih.

C. MINYAK TRANSFORMATOR

Minyak Transformator adalah minyak mentah yang diolah menjadi minyak mineral. Minyak dari bahan organik juga dapat diolah menjadi minyak transformator, misalnya minyak trafo piranol, silicon. Agar dapat dijadikan sebagai isolasi, minyak ini harus memiliki tegangan tembus yang tinggi. Terutama bagi trafo yang tenaganya berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas dan bersifat sebagai isolasi, sehingga minyak tersebut dapat berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.

Untuk minyak Transformator harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

· Tegangan tembus yang tinggi.

Tegangan tembus minyak transformator perlu diukur karena menyangkut kesanggupan minyak untuk menahan electric stress, tanpa kerusakan.

· Faktor kebocoran dielektrik yang rendah.

Daya yang hilang dalam suatu transformator disebabkan kehilangan energi menjadi panas, akibat pemecahan molekul molekul.

· Viskositas yang rendah.

Viskositas merupakan tahanan dari cairan untuk mengalir kontinu dan merata, tanpa adanya turbulensi dan gaya gaya lain.

Tabel 1.1. Kelas Minyak Transformator Standar IEC

No.	Temperatur ^oC	Kelas I IEC	Kelas II IEC
1	20	40	25
2	-15	800	-
3	-30		1800

· Titik nyala yang tinggi.

Ini menunjukkan bahwa minyak dapat dipanaskan sampai suhu tertentu sebelum uap yang timbul menjadi api yang berbahaya.

· Massa jenis yang rendah.

Massa jenis adalah perbandingan massa suatu volume cairan pada 15,56^oC dengan massa air pada volume dan suhu yang sama.

· Kestabilan kimia dan penyerapan gas yang baik.

Kestabilan ini penting terutama terhadap oksidasi, sehingga dapat dievaluasi kecenderungan minyak membentuk asam dan kotoran zat padat.

· Angka kenetralan.

Angka kenetralan dinyatakan dalam mg KOH yang dibutuhkan pada titrasi satu gram minyak.

· Korasi belerang.

Minyak transformator dalam pemakaiannya, secara kontinu atau terus menerus kontak atau terhubung langsung dengan bahan bahan logam seperti tembaga, besi yang dapat mengalami korosi.

· Resistivitas.

Resistivitas erat hubungannya dengan partikel zat yang bersifat penghantar. Resistivitas yang rendah menunjukkan bahwa minyak tersebut sudah mengalami kontaminasi oleh bahan/zat yang bersifat konduktif, seperti air, asam, dan partikel bermuatan lainnya.

1. Pengujian Minyak Transformator

Minyak Transformator harus di uji kemampuannya secara periodik (normalnya setiap 6 bulan), dan berlaku untuk minyak baru ataupun minyak yang sudah/sedang dipakai, terutama pada kekuatan tegangan tembusnya. Pengujian dilakukan dengan cara mencelupkan dua elektroda kedalam minyak yang akan di uji, biasanya berupa pelat datar, selain itu juga dapat dilakukan tes keasaman.

Cara mengambil minyak dari peralatan yang sedang/sudah beroperasi:

· Minyak diambil dari katup pengurasan.

· Minyak dapat diambil memakai 2 macam botol, pertama botol leher kecil dan lainnya dengan botol/gelas yang tertutup (dengan karton) agar tidak tembus cahaya.

· Botol harus dicuci dengan hydrocarbon solvent, kemudian, cuci dengan busa sabun yang keras, bilas dengan air murni, keringkan dalam oven sampai temperatur 105^o/110^oC, setelah pengeringan botol harus ditutup rapat, simpan dalam ruangan tertutup, kering dan bebas debu.

· Bersihkan katup pengurasan dengan hati-hati, dan biarkan minyak mengalir secukupnya, agar benda-benda yang mengedap di dasar tangki transformator dapat terbuang.

· Minyak dimasukkan de dalam botol sebagai pembersih kemudian botol diisi dengan minyak dan sediakan sedikit ruang untuk memungkinkan terjadinya pengembangan cairan.

· Pengambilan ulang harus diperhatikan batas ketinggian dari minyak trafo, jika kurang maka perlu penambahan minyak baru.

2. Pengujian tegangan tembus

Pengujian tegangan tembus terhadap minyak transformator dapat menggunakan peralatan pada gambar 1.1 dan 1.2.

Keterangan: AT = Autotrafo; TU = Trafo Uji; PT = Trafo Ukur; V = Volmeter AC; EB = Elektroda Bola.

Gambar 1.1 Peralatan Pengujian Tembus Minyak

Gambar 1.2 Bejana Uji Tegangan Tembus Isolasi Cair

Jarak elektroda dibuat 2,5 mm, sedangkan tegangannya dapat diatur dengan menggunakan auto transformator, sehingga dapat diketahui tegangan pada saat terjadinya tembus listrik. Tegangan tembus listrik akan terlihat jika ada loncatan bunga api pada sela elektroda.

Beberapa faktor yang diperkirakan akan mempengaruhi tegangan tembus minyak transformator pada saat pengujian:

· Luas permukaan elektroda.

· Jarak celah (gap spacing).

· Pendinginan.

· Perawatan sebelum pemakaian (elektroda dan minyak).

· Kekuatan dielektrik dari minyak transfomator yang diuji.

Selain untuk bahan isolasi minyak transformator juga berfungsi sebagai media pendingin antara kumparan kawat atau inti besi dengan sirip pendingin. Agar minyak tansformator berfungsi sebagai media pendingin yang baik, maka kekentalannya tidak boleh terlalu tinggi agar mudah bersikulasi di dalam tangki sehingga dapat mendinginkan transformator dengan baik.

1. Tes keasaman (Acidity Test)

Selain pengujian tegangan tembus, minyak trafo juga harus mengikuti tes keasaman, ini merupakan adanya oksidasi dalam minyak. Dikarenakan kebanyakan hasil tes oksidasi disebabkan oleh asam asli, jadi tujuan dari tes ini yaitu agar tingkat keasaman dari minyak tersebut dapat terdeteksi.

Pengendapan lumpur adalah bahan utama dari oksidasi. Endapan tersbut akan terbentuk setelah semua hasil oksidasi mengendap di dalam minyak tersebut. Dengan tes ini kita bisa melihat sejauh mana oksidasi berkembang.

Cara mudahnya yaitu dengan menggunakan metode titrasi dengan indikator warna, yang dimana akan menghasilkan tes dalam miligram potasium hidroksida (KOH) per gram minyak.

Biasanya cara yang di lakukan adalah sebagai berikut:

· Ambil sampel minyak + 10 cc.

· Tambahkan larutan penetralisirnya sampai volume menjadi 50 cc.

Jumlah Netralisasi = mg KOH/g minyak

· Tambahkan larutan KOH ke dalam campuran tadi.

· Dikocok kira kira 30 detik, apabila hasil yang didapat warna merah muda (pink) dan terang tandanya minyak tersebut dalam keadaan baik, tapi apabila hasil yang didapat berwarna lain dan agak keruh, tandanya tegangan tembus minyak tersebut sudah berkurang, sehingga minyak harus sirkulasi/filter kembali, agar kemampuan isolasinya dapat ditingkatkan.

A. ALASAN PENGGUNAAN ISOLASI CAIR

· Isolasi cair mempunyai kerapatan tingkat tinggi, dibandingkan dengan udara, kerapatan isolasi cair 1000 kali lebih baik.

· Isolasi cair juga dapat mengisi ruang kosong/celah yang nantinya akan di isolasi dan sekaligus akan menyerap dan menghilangkan panas yang timbul akibat rugi-rugi energi melalui proses konveksi.

· Isolasi ini juga cenderung memiliki kelebihan yaitu, bisa memperbaiki diri sendiri (self healing) pada saat terjadi pelepasan muatan (discharge).

B. MEKANISME KEGAGALAN ISOLASI CAIR

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 lima jenis sebagai berikut:

1. 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.

2. Teori Kegagalan Gelembung atau kavitasi merupakan bentuk kegagalanzat cair yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas didalamnya. Penyebabnya adalah:

· Permukaan elektroda yang tidak rata.

· Tejadinya tabrakan elektron sehingga terjadi produk-produk baru berupa gas.

· Penguapan cairan karena adanya lucutan pada bagian elektroda yang tidak teratur dan tajam.

· Zat cair yang mengalami perubahan suhu dan tekanan.

3. Teori Kegagalan Bola Cair adalah jika suatu zat isolasi mengandung sebuah bola cair dari jenis cairan lain, maka dapat terjadi kegagalan akibat tidak stabilnya bola cair tersebut dalam medan listrik. 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.

4. Teori Kegagalan Tak Murnian Padat adalah jenis kegagalan yang disebabkan oleh adanya butiran zat padat (partikel) didalam isolasi cair.

5. Kegagalan campuran zat cair-padat (isolasi kertas dicelup ke dalam minyak) biasanya disebabkan oleh pemburukan. Pemburukan yang menyebabkan kegagalan isolasi cair-padat yaitu:

· Pemburukan karena pelepasan dalam.

· Pemburukan elektro-kimiawi.

C. BAHAN BAHAN ISOLASI CAIR LAIN

Di samping isolasi minyak transformator, terdapat isolasi cair yang lain dari minyak bumi yang memiliki, kekentalan, pemurnian, serta, sifat lain yang berbeda. Contohnya adalah minyak untuk kabel yang berisolasi kertas yang memiliki kekentalan yang lebih daripada minyak transformator. Ada juga minyak bahan isolasi kabel yang diimpregnasi dengan miyak yang rendah kekentalannya namun dengan pemurnian yang tinggi, yaitu kabel dengan tegangan tinggi yang di isi dengan minyak.

Disamping bahan tersebut, ada juga isolasi cair sintetis yang digunakan juga pada Teknik Listrik. Isolasi cair Sintetis yang banyak/sering digunakan adalah cairan yang berisi chloor (hidrokarbon seperti difenil C₁₀H₁₂) yang dimana 3 sampai 5 atom hidrogen diganti dengan atom chloor. Bahan-bahan ini diantaranya sovol, askarel, araclor, pyralen, shibanol.

Apa itu sovol?

Sovol itu adalah cairan yang agak kental, dan tidak berwarna. Dibandingkan dengan minyak transformator masa jenisnya juga jauh lebih besar, yaitu 1,5 g/cm³. Tegangan tembus yang dimiliki sovol kurang lebih sama dengan minyak transformator, yaitu sekitar + 20 kV/cm, sedangkan permitivitasnya lebih tinggi. Untuk mengurangi kekentalan, bahan sovol ditambah sedikit dengan trichlorobenzena (C₆H₃Cl₃) dan diperoleh bahan baru dengan nama sovtol.

Kekurangan kedua bahan tersebut (sovol dan sovtol) tidak bisa digunakan menjadi bahan isolasi pada pemutus, dikarenakan adanya busur api saat terjadinya pemutusan dan akan menghasilkan karbon. Kedua bahan tersebut juga beracun, jadi jika ingin digunakan harus diimbangi terlebih dahulu dengan ventilasi yang baik.

Namun salah satu manfaatnya adalah pemcampuran uapnya dengan udara tidak tebakar dan tidak menyebabkan ledakan. Oleh karena itu transformator yang diisi dengan sovtol tidak mempunyai resiko kebakaran dan juga dapat dipasang di dalam ruangan, namun tidak dengan transformator minyak biasa.

Ada juga minyak silikon. Minyak ini harganya lebih mahal dibanding dengan minyak transformator, namun kelebihannya adalah, sudut kerugian elektrik yang kecil, higroskopisitasnya dapat diabaikan dan relistivitas panas yang tinggi. Dengan masa jenis +1 g/cm³.

PENUTUP

A. KESIMPULAN

Isolasi adalah sifat atau bahan yang dapat memisahkan secara elektris dua buah penghantar agar tidak terjadi tembus yang tidak diinginkan. Menurut macam bahan yang dipakai, bahan isolasi dapat dibagi menjadi tiga golongan : yaitu isolasi padat, cair dan gas. Kemampuan isolasi dalam menahan tegangan tembus mempunyai batas-batas tertentu sesuai dengan material penyusun dan lingkungan sekitarnya. Apabila tegangan yang diterapkan melebihi kuat medan isolasi maka akan terjadi tembus atau breakdown yang menyebabkan terjadinya aliran arus antara peralatan tegangan tinggi.

Tegangan tembus pada isolasi cair dipengaruhi beberapa hal antara lain temperatur, bentuk elektroda, sela elektroda, tingkat ketidakmurnian dan pergerakan dalam isolasi cair. Adanya ketidakmurnian sangat mempengaruhi kekuatan isolasi dalam mencegah terjadinya tembus antar dua peralatan tegangan tinggi yang diisolasi. Pengujian dilakukan dengan cara mencelupkan dua elektroda kedalam minyak yang akan di uji, biasanya berupa pelat datar, selain itu juga dapat dilakukan tes keasaman.

B. SARAN

Adapun saran yang dapat dikemukakan bagi para pembaca dan peminat dalam bidang kelistrikan, khususnya mengenai isolasi cair dan kegagalan isolasi cair dapat terus melakukan berbagai penelitian dan pengujian tegangan tembus pada media isolasi cair. Baik itu pengujian mengenai bahan isolasi maupun metode pengujian kegagalan isolasi dengan menggunakan jenis bahan isolasi yang berbeda, jenis elektroda, macam tegangan yang berbeda pula.

Fahmi khalis

Terima Kasih

ilmu-pendidikan-fahmiqhalish

Selasa, 09 Januari 2018

"Makalah Isolator Cair"

PENDAHULUAN