Seminar dan Sidang Tugas Akhir Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
UJI TEGANGAN TEMBUS MINYAK TRANSFORMATOR TERDESTILASI PADA TRANSFORMATOR DAYA MENGGUNAKAN TEGANGAN IMPULS DI PT. BAMBANG DJAJA Nama : Fakhrudin Azhar NRP : 2209 100 043 Pembimbing : 1. Dr. Eng. I Made Yulistya Negara, ST.,MSc. 2. Dr. Dimas Anton Asfani., S.T., M.T.
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 1
DAFTAR ISI
PENDAHULUAN TEORI PENUNJANG LANGKAH – LANGKAH PENGUJIAN ANALISIS KESIMPULAN
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 2
LATAR BELAKANG Isolasi cair merupakan bagian penting dalam peralatan sistem tenaga terutama pada transformator. Peralatan tegangan tinggi biasanya menggunakan bahan isolasi cair sebagai media isolasi maupun sebagai pendingin peralatan tegangan tinggi. Isolasi cair yang banyak digunakan yaitu minyak transformator. Sifat alami yang tidak dapat dihindari saat pengoperasian peralatan listrik tegangan tinggi adalah bahwa peralatan-peralatan tersebut sering terkena tegangan impuls, baik impuls petir maupun impuls kontak atau switching.
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 3
PERMASALAHAN Pengaruh kekotoran dan kemurnian minyak dalam pengujian tegangan tembus menggunakan tegangan impuls. Perbedaan nilai tegangan tembus pada pengujian menggunakan tegangan impuls dan tegangan AC.
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 4
TUJUAN
Membandingkan kualitas isolasi 3 sampel minyak transformator yang digunakan di PT.Bambang Djaja. Membandingkan perbedaan pada pengujian tegangan tembus menggunakan tegangan impuls dan tegangan AC.
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 5
DAFTAR ISI
PENDAHULUAN TEORI PENUNJANG LANGKAH - LANGKAH PENGUJIAN ANALISIS KESIMPULAN
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 6
TEORI PENUNJANG Teori Kegagalan Isolasi Cair • Kegagalan Elektronik 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. • Teori Kegagalan Gelembung Kegagalan gelembung atau kavitasi merupakan bentuk kegagalan zat cair yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas.
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 7
TEORI PENUNJANG Teori Kegagalan Isolasi Cair • Teori Kegagalan Bola Cair Jika suatu zat isolasi mengandung sebuah bola cair dari jenis cairan lain, maka dapat terjadi kegagalan akibat ketakstabilan bola cair tersebut dalam medan listrik. • Teori Kegagalan Tak Murnian Padat Kegagalan tak murnian padat adalah jenis kegagalan yang disebabkan oleh adanya butiran zat padat (partikel) didalam isolasi cair yang akan memulai terjadi kegagalan .
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 8
TEORI PENUNJANG Kegagalan pada Isolasi Cair
• Bahan isolasi berfungsi untuk memisahkan bagian bagian yang mempunyai beda tegangan agar diantara bagian bagian tersebut tidak terjadi lompatan listrik (flash-over) atau percikan (spark-over). • Setiap bahan isolasi mempunyai batas kemampuan. Kegagalan dapat terjadi ketika isolasi bekerja di atas batas kemampuan.
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 9
TEORI PENUNJANG Bahan isolasi cair • Merupakan bahan isolasi yang baik, membutuhkan wadah kedap air dan harga lebih mahal. • Memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi • Bahan isolasi cair mempunyai kekurangan yaitu mudah terkontaminasi. • Kekuatan dielektrik berkurang akibat penuaan dan kontaminasi
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 10
TEORI PENUNJANG Isolasi Minyak Transformator Kualitas sebuah isolasi minyak dapat dilihat dengan beberapa pengujian, diantaranya: 1. Pengujian tegangan tembus IEC 60156 IEC 60247 2. Pengujian tangen delta IEC 60814 3. Pengujian kadar air IEC 60270 4. Pengujian Partial discharge
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 12
DAFTAR ISI
PENDAHULUAN TEORI PENUNJANG LANGKAH - LANGKAH PENGUJIAN ANALISIS KESIMPULAN
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 13
LANGKAH – LANGKAH PENGUJIAN Peralatan yang digunakan dalam pengujian impuls: • Regulator Tegangan • Transformator Tegangan Tinggi • Resistor Tegangan Tinggi • Kapasitor Tegangan Tinggi • Elektroda Tegangan Tinggi (Spark Gap)
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 14
LANGKAH – LANGKAH PENGUJIAN Peralatan yang digunakan dalam pengujian impuls: • Digital Measuring Instrument (DMI) • Operating Terminal (OT) • Peralatan Grounding • Dioda Tegangan Tinggi • Resistor Pengaman
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 15
LANGKAH – LANGKAH PENGUJIAN Peralatan yang digunakan dalam pengujian impuls: • Cawan Uji dan Elektroda • Sampel Minyak Transformator
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 16
LANGKAH – LANGKAH PENGUJIAN Mulai
Menyiapkan alat uji
Memasukkan minyak trafo ke cawan uji dan tunggu 5 menit
Menaikkan tegangan pada control panel dan men-trigger sebanyak 3x trigger
Tembus
tidak
ya Menurunkan tegangan pada control panel dan men-trigger sebanyak 3x trigger
tidak
Tembus
Mencatat hasil yang didapat
Selesai
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 18
DAFTAR ISI
PENDAHULUAN TEORI PENUNJANG LANGKAH - LANGKAH PENGUJIAN ANALISIS KESIMPULAN
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 19
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Tabel 1. Hasil pengujian tegangan tembus menggunakan tegangan impuls dengan sampel minyak transformator repair Uji ke
Um (kV)
Ud (kV)
Status
1
35.78
35.27Tembus
2
34.76
Tidak Tembus
3
39.24
Tidak Tembus
4
40.21
5
39.42
Tidak Tembus
6
44.96
Tidak Tembus
7
47.13
8
47.1
9
49.71
10
49.6
11
50.6
12
50.18
Tidak Tembus
13
53.43
Tidak Tembus
14
54.28
40.025Tembus
45.67Tembus Tidak Tembus 48.35Tembus Tidak Tembus 48.3Tembus
52.68Tembus
Keterangan : Um: Nilai puncak tegangan impuls 1,2/50 µs Ud: Tegangan potong impuls
Jurusan Teknik Elektro-ITS
• Dari 14 kali percobaan tegangan tembus dengan nilai rata-rata 46,09 kV mendapatkan 6 kali percobaan dengan tegangan tembus rata-rata 45,05 kV Page 20
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS
Grafik tegangan impuls
Grafik tegangan impuls terpotong
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 21
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Tabel 2. Hasil pengujian tegangan tembus menggunakan tegangan impuls dengan sampel minyak transformator mentah
Uji ke
Um (kV)
Ud (kV)
Status
1
85.67
85.12Tembus
2
85.5
3
86.33
4
87.17
5
88.95
6
88.23
7
89.16
87.48Tembus
8
89.1
87.89Tembus
9
88.12
10
90.34
88.17 Tembus
11
90.3
88.23Tembus
Tidak Tembus 84.62Tembus Tidak Tembus 88.06Tembus Tidak Tembus
Tidak Tembus
Keterangan : Um: Nilai puncak tegangan impuls 1,2/50 µs Ud: Tegangan potong impuls
Jurusan Teknik Elektro-ITS
• Dari 11 kali percobaan tegangan tembus dengan nilai rata-rata 88,57 kV mendapatkan 7 kali percobaan dengan tegangan tembus rata-rata 87,08 kV Page 22
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS
Grafik tegangan impuls
Grafik tegangan impuls terpotong
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 23
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Tabel 3. Hasil pengujian tegangan tembus menggunakan tegangan impuls dengan sampel minyak transformator terdestilasi Uji ke
Um (kV)
Ud (kV)
Status
1
81.19
78.43Tembus
2
81
Tidak Tembus
3
83.17
Tidak Tembus
4
84.76
Tidak Tembus
5
87.16
Tidak Tembus
6
89.11
7
89
Tidak Tembus
8
89.9
Tidak Tembus
9
91.24
Tidak Tembus
10
92.42
90.67Tembus
11
92.2
91.04Tembus
12
91.17
13
92.96
88.53Tembus
Tidak Tembus 90.89Tembus
Keterangan : Um: Nilai puncak tegangan impuls 1,2/50 µs Ud: Tegangan potong impuls
Jurusan Teknik Elektro-ITS
• Dari 13 kali percobaan tegangan tembus dengan nilai rata-rata 89,62 kV mendapatkan 5 kali percobaan dengan tegangan tembus rata-rata 87,91 kV Page 24
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS
Grafik tegangan impuls
Grafik tegangan impuls terpotong
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 25
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Tabel 4. Hasil pengujian tegangan tembus menggunakan tegangan AC dengan sampel minyak transformator terdestilasi
Pengujian
Tegangan (kV) 1
65.22
2
40.1
3
47
4
44.9
5
53.8
6
48.7
• Dari 6 kali percobaan tegangan tembus dengan nilai rata-rata 49.95 kV
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 26
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Tabel 5. Hasil pengujian tegangan tembus menggunakan tegangan AC dengan sampel minyak transformator mentah
Pengujian
Tegangan (kV) 1
17.3
2
21.8
3
25
4
25.2
5
19.8
6
22.7
• Dari 6 kali percobaan tegangan tembus dengan nilai rata-rata 21.97 kV
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 27
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Tabel 6. Hasil pengujian tegangan tembus menggunakan tegangan AC dengan sampel minyak transformator repair
Pengujian
Tegangan (kV) 1
15.6
2
13.8
3
13
4
16.7
5
18.7
6
20.5
• Dari 6 kali percobaan tegangan tembus dengan nilai rata-rata 16.38 kV
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 28
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Tabel 7. Perbedaan rata-rata tegangan tembus pada pengujian tegangan impuls dan tegangan AC
Rata-rata No. Jenis Sampel Minyak
Tegangan Impuls (kV)
Tegangan AC (kV)
1 Minyak Repair
45.05
16.38
2 Minyak Mentah
87.08
21.97
3 Minyak Terdestilasi
87.91
49.95
• Pada pengujian tegangan impuls, rata-rata tegangan tembus pada minyak mentah dan terdestilasi menunjukkan kesamaan yaitu 87 kV. Ini menunjukkan bahwa kedua sampel tersebut layak digunakan sebagai media isolasi cair pada transformator. • Sedangkan perbedaan rata-rata tegangan tembus pada minyak kotor sangat rendah dibandingkan dengan minyak mentah dan minyak terdestilasi.
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 29
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Tabel 8. Hasil Tes Sedimen Content untuk minyak repair
No. Parameter 1 Sediment Content
Hasil
Unit
68.555 mg/L
Metode Pengujian ASTM 473 - 02
• Hal ini disebabkan karena teori kegagalan elektronik dan teori kegagalan tak murnian padat yang menjelaskan bahwa kegagalan terjadi karena elektron dan partikel zat yang terkandung dalam minyak transformator. • Hal ini dibuktikan pula dengan pengujian sediment content pada tabel 8, dimana terdapat kandungan endapan partikel sebesar 68,55 mg/L pada minyak transformator repair dari PT.Bambang Djaja.
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 30
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Tabel 7. Perbedaan rata-rata tegangan tembus pada pengujian tegangan impuls dan tegangan AC
Rata-rata No. Jenis Sampel Minyak
Tegangan Impuls (kV)
Tegangan AC (kV)
1 Minyak Repair
45.05
16.38
2 Minyak Mentah
87.08
21.97
3 Minyak Terdestilasi
87.91
49.95
• Pada pengujian tegangan AC, terlihat jelas perbedaan rata-rata tegangan yang disebabkan karena pengujian tegangan AC sangat tergantung pada kemurnian minyak dan zat yang terkandung dalam minyak transformator sehingga minyak terdestilasi lebih tinggi rata-rata tegangan tembus yang dihasilkan.
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 31
DAFTAR ISI
PENDAHULUAN TEORI PENUNJANG LANGKAH - LANGKAH PENGUJIAN ANALISIS KESIMPULAN
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 32
KESIMPULAN •
Nilai rata-rata tegangan tembus menggunakan pengujian tegangan impuls pada minyak terdestilasi dan minyak mentah mendekati sama. Pengujian impuls sendiri selain digunakan untuk mengetahui besarnya tegangan lebih yang terjadi di isolasi cair pada peralatan, juga pengujian impuls tidak tergantung pada elektron yang ada di media isolasi.
•
Perbedaan rata-rata tegangan tembus menggunakan tegangan impuls yang terjadi pada minyak repair terjadi akibat besarnya endapan partikel yang terkandung dalam minyak tersebut sehingga menyebabkan kegagalan isolasi.
•
Pada pengujian tegangan tembus menggunakan tegangan AC, nilai rata-rata dari minyak terdestilasi lebih besar daripada minyak mentah dan repair. Hal ini disebabkan karena pengujian tegangan AC tergantung dari kemurnian minyak serta elektron yang dapat menyebabkan kegagalan pada isolasi cair.
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 33
SEKIAN dan
TERIMA KASIH
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Page 34