DAFTAR ISI
Bahan Isolasi Cair
Bahan isolasi cair digunakan sebagai bahan pengisi pada beberapa peralatan listrik misalnya tranformator, pemutus beban, rheostat. Dalam hal ini bahan isolasi cair berfungsi sebagai bahan pengisolasi sekaligus sebagai pendingin. Karena itu persyaratan untuk bahan cair yang dapat digunakan untuk isolasi antara lain : mempunyai tenaga tembus dan daya hantar panas yang tinggi.1. Minyak Transformator
Minyak transformator adalah minyak mineral yang diperolah dengan permurnian minyak mentah. Dalam pemakaiannya, minyak ini karena pengaruh dari rugi-rugi di dalam transformator akan timbul hidrokarbon.Selain berasal dari minyak meniral, minyak transformator dapat pula yang dapat membuat dari bahan organik, misalnya : minyak trafo, piranol, silikon.
Sebagai bahan isolasi minyak tranformator harus mempunyia tegangan tembus yang tinggi. Pengujian tegangan tembus minyak tranformator dapat dilakukan dengan menggunakan peralatan seperti ditunjukan pada gambar berikut
 |
| Aalat pengujian tegangan tembus minyak transformator |
Tegangan tembus nominal minyak transformator untuk tegangan kerja tertentu dapat dilihat pada table berikut
Table Tegangan tembus standart minyak transformator
Dengan demikian dapat diketahui apakah minyak transformator ketahanan listriknya memenuhi persyaratan yang berlaku. Ketahan listrik minyak transformator dapat menurun karenja pengaruh asam dan dapat pula karena kandungan air.
Keasaman minyak transformator dapat dinetralisir dengan menggunakan pontashidroksida (KOH). Sedang kan kandungan air didalam minyak transfoprmator dapat dihilangkan dengan memakai bahan higroskopis yaitu silikagel.
Agar minyak tranfor,mator berfungi sebagai pendingin yang baik, maka kekentalannya tidak boleh terlalu tinggi agar mudah bersirkulasi didalam tangki sehingga dapat mendinginkan transformator dengan lebih baik.kekentalan relative minyak transformator tidak boleh lebih dari 4,20 pada suhu 200 C dan 1,8 0 hingga 1,850 maksimum 20 C pada suhu 500 .
Bedanya dengan minyak lincir,minyak transformator kekentalan nya akan naik jka makin lama digunakan sedangkan minyak peliocin sebalik nya Seperti terelihat pada GB 3-2,pada viskosimeter terdapat 2 bejana yairtu bjana 1dan bejana 2
Minyak yang akan di uji dituangkan ke dalam bejana 2 sehingga permukkaan nya mencapai garis atau tanda ke 3 di bagian dalam bejana. Pada dasar bejana tersebut terdapat lubang yang besarnya dapat diatur dengan menggunakan jarum penyumbat 3. Bejana luar 1 diisi dengan air yang dipanasi dengan pemanas yang berbentuk cicin dan diaduk dengan pengaduk 5 sehingga panas nya merata.
Suhu minyak tidak boleh berubah secara mendadak selama pengujian, karena air mempunyai kapasitas panas tinggi. Sebelum pengukuran, viskosimeter harus dicuci dengan bensin dan kemudian dikeringkan. Jarum 3 dipasangkan pada posisi ujungny a menutup tepat lubang di dasar bejana 2.
Tepat dibawah lubang dipasangkan tabung pengukuran 6 (dengan tanda 200ml pada lehernya). Kemudian bejana 2 diisi minyak, air pada bejana 1 dipanasi dengan pemanas 7. Pada saat thermometer 4 terbac a suhu yang dikehendaki, minyak dialihkan ke dalam tabung 6 sehingga mencapai 200ml. waktu yang diperlukan untuk mengisi tabung 6 hingga 200ml kemudian dibagi dengan konstanta Viskosimeter disebut viskositas relative dengan satuan derajat.
Konstanta visikosimeter adalah sama dengan waktu yang di perlukan oleh air destilasi volume 200 ml keluar dari viskosimeter pada suhu 200 C. pada prakteknya, besarnya waktu tersebut berkisaar antara 50 hingga 52 detik. Pengaturan suhu air jika tidak Ada gas yang dipengaruhi dapaat dilakukan dengan menambahkan air panas atau dingin ke dalam bejana 1.
Minyak trasformator sebagai pendingin perlu diperhatikan kekentalannya tidak terlalu tinggi dan titik nyala cukup tinggi. Titik nyala untuk minyak transformator tidak boleh lebih rendah dari 1350 C untuk minyak yang sedang digunakan. Titik nyala yang dapat diukur dengan alat seperti ditunjukkan pada gambar diatas.
Cara pengujian titik nyala adalah sebagai berikut: Minyak yang akan diuji dituangkan kedalam cangkir sehingga permukaan nya setinggi tanda 1 dipasang dfan pemanasan dimulai. Minyak kemudian diaduk secara terus-menerus dengan mengaduk 6.
Suhu dbuat naik 2 derajat setiap menit. Mulai suhu 100o C pengujian titik nyala dilakukan setiap kenaikan 1 derajat dengan cara menghentikan pencampuran yaitu memutar kepala sekrup 3 sehingga menggerakkan tutup 1.
Nyala dari pembakar 4 didekatkan ke per;mukaan minyak sehingga suhu pada permukaan munyak naik dan uapnya terbakar oleh nyala api tersebut. Tekanan yang tebaca pada baromrter hubungannya dengan kenaikan suhu adalah :
T = 0,0345(760-p); p adalah tekanan barometris dalam mmHg.
Sebelum digunakan peralatan harus benar-benar dan kering. Sebab jika pada alat tersebut tedapat sisa bensin pembersih, akan menyebabkan titik nyala minyak menurun. Seperti halnya pada bahan isolasi padat, pada minyak transformator juga tejasi sudur kerugian dielektrik tan harga tan akan mempenagarui besarnya rugi daya. Pengetesan tan minyak transformator dapat di lakukan dgn alat seperti di tunjukan pada Gb diatas.
Peralatan pengetesaaan tan pada Gb 3-4 mendapatkan rekomendasi dari CIGRE (Cconfernce International des Gerendes Reaux Electrique) untuk pengetesan tan di gunakan araus bolak balik dgn ferekuensi 40 hingga 60 Hz.tegangan yg harus di gunakan harus sinusoida. Pengukuran di gunakan pada tegangan tembus 0,5 hingga 1kV /mm pada suhu 900 C dan di mulai pada saat elektroda suhunya +0,50 C.
Dari suhu pengukuran yg di kehendaki . Untuk pengukuran resitansi dgn alat yang sama ,di gunakan arus searah(umumnya 500V).arus yg menglir di catat setelah arus searah di berikan selama 1 menit, setelah itu di catat lagi setelah polaritasnya di balik selama 1 menit. Tetapi sebelum pengukuran dgn polaritas yang di balik tersebut, elektroda dihubungsikatan selama kurang lebih 5 menit. Resistivitas dari minyak adalah hasil rata-rata dari kedua macam pengukuran.
2. 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 80o 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).
2.1 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 di atasi dgn cara memanaskan miyak di tempat yang pekam, sehinga air akan menguap pada suhu yang relatif lebih rendah. Namun demikian pencemar selain air akan tetap tinggal di dalam minyak.
Sebagai pengembaganya permurnian minyak dengan udara pekam
2.2 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. Untuk menambah output mesin penyaring, minyak dipanasi 40ohingga 45oC sehingga 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
2.4 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 450 hingga 550 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 (sentrifuge) adalah sebuah silinder yang memiliki 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.
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.
2.4 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 ini menggunakan absorben untuk regenerasi minyak transformator. Dalam praktek, cara ini banyak digunakan pada pembangkit- pembangkit tenaga listrik dan gardu-gardu induk. 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 S2 HO4 . Selanjutnya jika terjadi kelebihan asam dapat dinetralisir dengan 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.
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 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. dibawah ini
 |
| Thermal siphon filter yang terhubung pada tangki transformator |
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 berbeda. Sebagai contoh, minyak untuk kabel yang berisolasi kertas, dibuat lebih kental dari pada 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 300hingga500C, permitivitas relatif 2,2 dan tan 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 C10H12 )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 g/cm3. Tegangan tembus Sovol kurang lebih sama dengan minyak transformator yaitu ± 20 kV/cm, sedangkan permitivitasnya lebih tinggi.
Bahan Sovol ditambahkan sedikit dengan Trichlorobenzena ( C8H3CL3) untuk mengurangi kekentalannya diperoleh bahan 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 dielektrik kecil, higroskopisnya dapat diabaikan dan resistivitas panasnya relatif tinggi. Massa jenisnya ± 1 g/cm3, permitivitas relatifnya 2,5 tan 0,0002 pada 1000 Hz, titik nyala tidak kurang dari 1450C , titik beku lebih rendah dari -600C