Studi Pendahuluan Kekuatan Dielektrik Minyak Kelapa Sebagai Alternatif Minyak Isolasi

(1)

TUGAS AKHIR

STUDI PENDAHULUAN PENGARUH SUHU TERHADAP

KEKUATAN DIELEKTRIK MINYAK KELAPA MURNI

SEBAGAI ALTERNATIF MINYAK ISOLASI

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesakan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Sumatera Utara

Oleh :

JON IMAN T. B. SARAGIH

070402075

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

Abstrak

Dalam tugas akhir ini akan dibahas mengenai pengujian tegangan tembus terhadap minyak kelapa murni (Virgin coconut oil). Hasil pengujian tegangan tembus terhadap dielektrik cair minyak kelapa murni (Virgin coconut oil), dijadikan sebagai salah satu dasar untuk menentukan kelayakan minyak kelapa murni (Virgin coconut oil) sebagai isolasi cair alternatif.

Dari hasil pengujian diperoleh bahwa, semakin tinggi suhu minyak, maka nilai kekuatan dielektriknya akan semakin menurun. Pada suhu 28,210C, kekuatan dielektriknya adalah 70,4 kV/cm. Sementara pada suhu 100 OC, adalah 47,05 kV/cm.

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur tiada terkira penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat dan karunianya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :

STUDI PENDAHULUAN KEKUATAN DIELEKTRIK MINYAK KELAPA SEBAGAI ALTERNATIF MINYAK ISOLASI

Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orangtua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, kepada Jamansur Saragih dan Murni perangin-angin, serta untuk kaka dan adik yang selalu memberikan semangat kepada penulis dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini.

Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas akhir ini, penulis juga banyak mendapat dukungan, bimbingan, maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Syahrawardi, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan tugas akhir ini.

2. Bapak Ir.Sihar P. Panjaitan, MT. selaku Dosen Wali penulis.

3. Bapak Ir.Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT.USU serta Bapak Rahmat Fauzi, ST,MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU yang banyak memberi motivasi selama penulis menjalani kuliah.

4. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, terkhusus buat Abang Marthin Luther Tarigan, yang banyak membantu penulis semenjak penulis memulai kuliah pertama kali.

(4)

6. Adik dan kakak, Jastri Saragih, Rasmahita Saragih, Rasnidawaty Saragih, Riskayani Saragih, Verry Saragih, dan Juita saragih buat segala dukungannya.

7. Para asisten Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi, khusunya Rumonda Sitepu,ST dan Setia Sianipar,ST, yang dengan kerelaan hati meluangkan waktunya untuk membantu pengambilan data tugas akhir.

8. Teman-teman stambuk 2007 yang sangat sensasional dan luar biasa, terkhusus untuk Rocky Hezkia Bangun,ST., Francisco, Ramcheys Siahaan, Harapan Singarimbun, Asyer Nababan, Jannes Pinem, Leo jahat, Leo Baik, Ivan, Ramli Situmeang,ST, Advent Girsang, Nobel Paul, Binsar Jabat, Makcoy dan yang tidak bisa disebutkan satu per satu. Terimakasih untuk semua yang telah kalian berikan kepada penulis.

9. Adik-adik junior baik stambuk 2008,2009, dan 2010, terkhusus kepada saudari Maria silalahi. Terimakasih untuk segala dukungan kalian kepada penulis.

10.Teman-teman Pemuda GKPS P.Bulan yang selalu memberikan semangat dan motivasi kepada penulis, yang penulis tidak bisa sebutkan satu persatu, terimakasih kepada semuanya.

11.Serta untuk semua yang tidak bisa disebutkan oleh penulis, saya ucapkan terimaksih sebesar-besarnya.

Penulis Sadar bahwa Tugas akhir ini masih kurang sempurna, oleh karena itu penulis mengharapakn kritik dan saran yang membangun demi memperbaiki tugas akhir ini. Akhir kata, semoga ugas akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca.

Medan, November 2011 Penulis,

(5)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR TABEL ... vii

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 1

I.3 Batasan Masalah ... 2

I.4 Metode penelitian... 2

I.5 Sistematika Penulisan... 3

BAB II MINYAK ISOLASI II.1 Umum ... 5

II.2 Jenis-jenis Minyak Isolasi ... 7

II.2.1 Minyak Isolasi Yang Berasal Dari Olahan Minyak Bumi 8 II.2.1.1 Minyak Isolasi Mineral ... 8

II.2.1.2 Minyak isolasi sintesis ... 8

II.2.2. Minyak Nabati Yang Berpotensi Sebagai Isolasi Cair.. 10

II.2.2.1 Minyak Jarak ... 10

II.2.2.2 Minyak Kelapa Murni (VCO) ... 12

II.2.2.3 Minyak Kedelai ... 13

(6)

II.3 Pengunaan Minyak Isolasi ... 16

II.5 Mekanisme Kegagalan Isolasi Cair ... 18

II.6 Kekuatan Dielektrik ... 22

BAB III PEMBURUKAN MINYAK ISOLASI III.1 Umum ... 24

III.2 Syarat-syarat Minyak Isolasi ... 24

III.3 Faktor-faktor Penyebab Pemburukan Minyak Isolasi ... 27

III.4 Pengaruh Kenaikan Suhu Terhadap Tegangan Tembus Suatu Minyak Isolasi... 29

III.5 Pengaruh Kenaikan Suhu Terhadap Viskositas Suatu Minyak Isolasi... 32

BAB IV PENGUJIAN PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP KEKUATAN DIELEKTRIK MINYAK KELAPA MURNI (VCO) IV.1 Umum ... 33

IV.2 Peralatan Pengujian ... 33

IV.3 Rangkaian Pengujian ... 34

IV.4 Prosedur Pengujian ... 34

IV.5 Data Hasil Perngujian ... 36

IV.6 Analisis Data ... 40

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ... 44

V.2 Saran ... 44

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 (a) Tumbuhan Jarak ... 11

(b) Minyak Jarak ... 11

Gambar 2.2 Minyak VCO ... 12

Gambar 2.3 Alat Ekstraksi Pelarut ... 14

Gambar 2.4 Metode Pemurnian Minyak jagung ... 15

Gambar 2.5 (a)Minyak Kelapa Sawit (CPO) ... 16

(b) Tumbuhan Kelapa Sawit ... 16

Gambar 2.6 Timbulnya Gelembung-Gelembung Baru ... 20

Gambar 2.7 Barisan Gelembung Yang Menjembatani Kedua Elektroda ... 20

Gambar 2.8 Butiran Padat yang Bergerak dan Menghubungkan Kedua Elektroda ... 21

Gambar 2.9 Bola Cair yang Memanjang/Melonjong Searah Medan Listrik ... 22

Gambar 2.10 Bola Cair memenuhi duapertiga Dari Celah Elektroda ... 23

Gambar 2.11 Medan Dielektrik Dalam Dielektrik... 23

Gambar 3.1 Pengaruh Medan Listrik Terhadap Gelembung Udara Pada Minyak Isolasi... 31

Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian Tembus Minyak ... 34

Gambar 4.2 Grafik V Rata-Rata Vs Suhu Minyak ... 42

(8)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Nilai Viskositas Kinematik Berdasarkan Kelas Minyak ... 24

Tabel 3.2 Nilai Flash Point Minimum Berdasarkan Kelas Minyak ... 24

Tabel 3.3 Nilai Pour Point Minimum Berdasarkan Kelas Minyak ... 25

Tabel 4.1 Nilai tegangan tembus minyak pada suhu ruangan... . 36

Tabel 4.1 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 100 OC ... 37

Tabel 4.2 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 90 OC ... 37

Tabel 4.3 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 80 OC ... 38

Tabel 4.4 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 70 OC ... 38

Tabel 4.5 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 60 OC ... 39

Tabel 4.6 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 50 OC ... 39

Tabel 4.7 Nilai Tegangan Tembus Pada Suhu 40 OC ... 40

(9)

Abstrak

(10)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. LATAR BELAKANG

Peralatan tegangan tinggi biasanya menggunakan isolasi cair sebagai bahan isolasi maupun sebagai bahan pendinginnya. Isolasi cair yang biasa digunakan adalah isolasi yang terbuat dari olahan minyak bumi. Tetapi sebagaimana kita tahu, bahwa minyak bumi termasuk sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharuhi, maka penggunaan bahan isolasi cair yang berasal dari minyak bumi, dapat menghabiskan persediaan minyak bumi di dunia.

Alternatif lain adalah pemanfaatan dari minyak nabati, hal ini dikarenakan minyak nabati termasuk sumber daya alam yang dapat diperbaharuhi dan bersifat terurai sempurna. Apalagi di Indonesia termasuk negara yang sangat potensial, karena Indonesia termasuk produsen penghasil minyak nabati di dunia. Salah satu minyak nabati yang bisa dimanfaatkan adalah minyak yang berasal dari buah pohon kelapa.

I.2. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

Tujuan dan manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah :

(11)

2. Menentukan kelayakan minyak kelapa murni dilihat dari tegangan tembusnya sebagai bahan isolasi cair alternatif.

3. Sebagai informasi awal dalam menetukan kelayakan minyak kelapa murni sebagai isolasi alternatif

I.3. BATASAN MASALAH

Batasan masalah yang dibahas adalah :

1. Hanya membahas mengenai kekuatan dielektrik minyak kelapa murni.

2. Tidak membahas reaksi kimia yang terjadi selama pemanasan.

I.4. METODE PENELITIAN

Metode yang digunakan dalam penulisan penelitian ini adalah:

1. Studi Literatur

Mempelajari buku referensi, buku manual, artikel dari internet, dan bahan kuliah yang mendukung dan berkaitan dengan topik tugas akhir ini.

2. Studi Bimbingan

Melakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Departemen Teknik Elektro USU mengenai masalah-masalah yang timbul selama penulisan tugas akhir berlangsung.

(12)

3. Percobaan di Laboratorium

Melakukan pengujan tegangan tembus terhadap sampel minyak isolasi dengan menggunakan peralatan yang ada pada Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU.

I.5. SISTEMATIKA PENULISAN

Penulisan Tugas akhir ini disajikan dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan dari Tugas akhir ini.

BAB II : MINYAK ISOLASI

Bab ini memberi penjelasan tentang pengertian minyak isolasi secara umum, jenis minyak isolasi, penggunaan minyak isolasi serta mekanisme kegagalan isolasi cair.

(13)

BAB III : PEMBURUKAN MINYAK ISOLASI

Bab ini menjelaskan tentang pemburukan minyak isolasi, faktor-faktor yang menyebabkan pemburukan terjadi serta pengaruh pemanasan terhadap tegangan tembus, dan viskositas dari minyak isolasi.

BAB IV : PENGUJIAN PENGARUH PERUBAHAN SUHU

TERHADAP KEKUATAN DIELEKTRIK

MINYAK KELAPA MURNI (VCO)

Bab ini berisi pengumpulan data untuk menentukan apakah minyak kelapa murni (VCO) layak dijadikan sebagai alternatif bahan isolasi cair serta untuk mendapatkan kurva karakteristik tegangan tembus minyak isolasi.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari analisa Tugas Akhir ini dan saran dari penulis.

(14)

BAB II

MINYAK ISOLASI

II.1. UMUM

Bahan isolasi cair merupakan bahan pengisi pada beberapa peralatan listrik. Bahan isolasi cair ini biasanya digunakan pada peralatan seperti transformator, pemutus beban, rheostat. Bahan isolasi cair memiliki dua fungsi yaitu sebagai isolasi antara bagian yang bertegangan dan juga sebagai pendingin. Oleh karena itu agar dapat digunakan, isolasi cair harus memiliki tegangan tembus yang tinggi sebagai salah satu syaratnya.

Adapun sifat-sifat listrik yang menentukan kerja bahan isolasi cair adalah :

1. Withstand Breakdown

Kemampuan untuk tidak mengalami ketembusan dalam kondisi tekanan listrik (electric stress) yang tinggi.

2. Permitivitas relatifnya menentukan kapasitansi listrik.

Hal ini dapat dilihat dari persamaan berikut :

D = ɛ . E ...(2.1)

dengan D = Kerapatan fluks listrik ( C/m2) ɛ = Konstanta dielektrik ( _r . ɛɛ0) E = Medan listrik ( N/C)

(15)

Dimana diketahui bahwa D = , sehingga persamaan diatas menjadi

=

ɛ

. E

...(2.2) Dengan Q = Muatan listrik (C)

Selanjutnya diketahui nilai Q = C.V, maka persamaan menjadi :

=

ɛ

. E

...(2.3) Dengan C = Kapasitansi (C/Volt)

V = Tegangan (Volt) Maka diperoleh persamaan :

C =

...(2.4) Pada minyak petroleum biasanya memiliki permitivitas relatif 2 sampai 2,5 sedangkan untuk minyak silikon 2 sampai 73 dan askarel 4,5 sampai 5,0.

3. Faktor daya

Faktor dissipasi daya dari minyak dibawah tekanan bolak-balik dan tinggi akan menentukan kerja dari bahan isolasi cair, karena dalam kondisi berbeban terdapat sejumlah rugi-rugi dielektrik. Faktor dissipasi sebagai ukuran rugi-rugi daya merupakan parameter yang penting bagi kabel dan kapasitor. Misalnya minyak transformator murni memiliki faktor dissipasi yang bervariasi antara 10-4 pada suhu 20 oC dan 10-3 pada 90 oC pada frekuensi 50 Hz.

(16)

4. Resistivitas

Suatu cairan dapat digolongkan sebagai isolasi cair bila resistivitasnya lebih besar dari 109 Ω-m. Pada sistem tegangan tinggi, resistivitas yang diperlukan untuk material isolasi adalah 1016Ω-m atau lebih.

II.2. JENIS – JENIS MINYAK ISOLASI

Berdasarkan bahan pembuatannya, minyak isolasi terbagi atas beberapa bagian, yaitu minyak isolasi dari olahan minyak bumi yang saat ini banyak digunakan, dan minyak isolasi dari minyak tumbuh-tumbuhan atau disebut minyak nabati ( minyak organik) yang saat ini banyak diteliti.

II.2.1 Minyak Isolasi Yang Berasal Dari Olahan Minyak Bumi

II.2.1.1. Minyak isolasi mineral II.2.1.2. Minyak isolasi sintesis

II.2.2. Minyak Nabati (minyak organik) Yang Memiliki Potensi Sebagai Minyak Isolasi

II.2.2.1. Minyak jarak

II.2.2.2. Minyak kelapa murni (Virgin Coconut Oil) II.2.2.3. Minyak kedelai

II.2.2.4. Minyak jagung

(17)

II.2.1. Minyak Isolasi Yang Berasal Dari Olahan Minyak Bumi II.2.1.1. Minyak Isolasi Mineral

Minyak isolasi mineral adalah minyak yang berasal dari minyak bumi yang diproses secara fraksinasi dan destilasi. Minyak bumi yang telah diproses ini, harus mengalami beberapa penambahan proses lagi untuk mendapatkan tahanan isolasi yang tinggi, stabilitas panas yang baik, serta memenuhi syarat-syarat teknis yang lain.

Minyak isolasi mineral banyak digunakan pada peralatan tegangan tinggi seperti :

- Transformator daya - Kapasitor daya - Kabel daya

- Circuit breaker (Pemutus Daya)

Dalam hal ini minyak isolasi berfungsi sebagai bahan dielektrik, bahan pendingin dan pemadam busur api.

II.2.1.2. Minyak Isolasi Sintesis

Minyak isolasi sintesis adalah minyak isolasi yang diproses secara kimia untuk mendapatkan karakteristik yang lebih baik dari minyak isolasi mineral.

Berikut ini beberapa contoh dari minyak isolasi sintesis :

a. Askarel

Askarel adalah minyak isolasi sintesis yang tidak mudah terbakar apabilaterjadi percikan api dan tidak menghasilkan gas yang mudah terbakar.

(18)

Salah satu jenis dari asrekal yang sering digunakan adalah jenis clorinated hydrokarbon.

kelebihan yang dimiliki dari minyak jenis ini adalah : - Kekuatan dielektriknya tinggi

- Sifat thermal, sifat kimia, dan sifat listriknya relatif stabil Namun kekurangan dari minyak ini adalah, apabila terjadi percikan api dapat mengahasilkan asam klorida (HCL) yang bersifat korosif pada logam.

b. Silikon cair (silicon liquids)

Silikon cair adalah minyak yang berasal dari campuran atom silikon (si) dan oksigen (02) dengan bahan organik seperti methyl dan phenyl. Minyak ini memiliki beberapa kelebihan, yaitu :

- Mempunyai ketahanan yang baik pada temperatur tinggi, yaitu berkisar 200oC.

- Permitivitasnya rendah ( 2,20 – 2,27)

- Tahan terhadap tegangan dengan frekuensi tinggi, hingga 1 Mhz

Kekurangan dari minyak ini adalah :

- Dapat menghasilkan gas yang banyak apabila terjadi percikan api, sehingga menurunkan kekuatan dielektriknya

- Harganya relatif mahal, sehingga jarang digunakan untuk transformator berdaya besar

(19)

c. Flourinasi cair (Flourinated Liquids)

Minyak ini berbahan dasar senyawa organik yang sebagian atom karbonnya telah digantikan oleh flour organik. Minyak ini memiliki kelebihan :

- Sifat kimianya yang sangat stabil dan dapat digunakan secara kontinuitas pada suhu 200oC dan bahkan lebih

- Mempunyai transfer panas yang baik daripada minyak isolasi mineral dan minyak isolasi silikon

Adapun kekurangan dari minyak ini adalah :

- Penurunan sifat-sifat dielektrik yang disebabkan oleh kandungan air

- Mempunyai sifat mudah menguap

d. Ester sintesis

Minyak ini adalah minyak yang diolah sedemikian rupa dari minyak parafin untuk memperoleh karakteristik yang lebih baik, sehingga mempunyai sifat-sifat seperti berikut :

- Mempunyai sifat thermal yang baik - Tidak mudah terbakar

- Dapat digunaka pada suhu 300oC

II.2.2. Minyak Nabati (Minyak Organik) Yang Memiliki Potensi Sebagai Minyak Isolasi

II.2.2.1. Minyak Jarak

Minyak jarak adalah minyak yang diperoleh dari ekstraksi biji tanaman jarak (Jatropha curcas). Minyak jarak memiliki warna kuning pucat

(20)

dan bau yang cukup menyengat. Agar bau tersebut dapat direduksi, minyak tidak boleh dibiarkan terbuka dalam waktu yang lama pada suhu diatas 40 0C.

(a) (b) Gambar 2.1. (a) Tumbuhan Jarak

(b) Minyak jarak

Pembuatan minyak jarak yang digunakan saat ini adalah dengan metode pemerasan. Pertama biji jarak yang sudah tua, di jemur selama 3 hari hingga kulitnya akan pecah dengan sendirinya. Untuk memisahkan bagian biji dengan kulitnya digunakan alat pemisah biji, hal ini dilakukan untuk mendapatkan biji utuh yang lebih banyak. Biji yang sudah dipisahkan dari cangkangnya kemudian diberi pemanasan pendahuluan, yaitu berupa pemanasan dengan uap pada suhu 170 oC selama 30 menit, pemanasan dengan oven pada suhu 105 oC selama 30 menit serta pemanasan dengan menyangrai biji sehingga biji cukup panas untuk dilakukan pemerasan. Pemerasan dilakukan dengan alat pemeras hidraulik. Daging biji yang telah dipanaskan, dimasukkan ke dalam kain saring, untuk selanjutkan diperas dalam alat pemeras hidraulik, untuk menghasilkan minyak jarak.

(21)

II.2.2.2. Minyak Kelapa Murni

Minyak kelapa murni atau virgin coconut oil (VCO) adalah minyak yang terbuat dari daging kelapa segar. VCO memiliki warna yang bening dan bau yang tidak menyengat.

Gambar 2.2. Minyak Kelapa Murni (VCO)

Ada dua cara untuk menghasilkan minyak kelapa murni (VCO) yaitu dengan cara pemanasan dan tanpa pemanasan.

a. Teknik pengolahan dengan pemanasan

Pengolahan dengan pemanasan merupakan cara tradisional yang sudah lama dilakukan dalam mengolah kelapa menjadi minyak. Hanya saja untuk mendapatkan minyak kelapa murni perlu sedikit perbaikan yaitu dengan pemanasan bertahap yang meliputi pemanasan krim santan dan pemanasan minyak.

b. Teknik pengolahan tanpa pemanasan

Tahapan pembuatan minyak kelapa murni menggunakan metode tanpa pemanasan diawali dengan proses pembuatan santan. Pembuatan santan

(22)

ini sama dengan proses pemanasan. Hanya saja untuk mendapatkan santan digunakan perbandingan 1kg kelapa parut dan 4-6 liter air.

Proses selanjutnya adalah mendiamkan santan selama dua jam di ember plastik transparan. Krim yang diperoleh dicampur dengan minyak pancing. Perbandingannya adalah 3 bagian krim dan 1 bagian minyak pancing. Campuran ini diaduk merata, lalu difermentasi selama 10 – 12 jam.

Setelah difermentasi, campuran tersebut terpisah menjadi 3 lapisan, yaitu lapisan atas berupa minyak kelapa murni, lapisan tengah berupa blondo (warna putih), dan lapisan bawah berupa air. Lapisan minyak paling ataslah yang diambil secara perlahan jangan sampai tercampur dengan lapisan dibawahnya. Minyak yang diperoleh tersebut dapat digunakan sebagai minyak pancing untuk proses pengolahan krim berikutnya.

Minyak yang didapat belum bening, maka perlu disaring dengan kertas saring agar menghasilkan minyak yang benar-benar bening.

II.2.2.3. Minyak Kedelai

Ada 3 metode utama untuk mengekstraksi minyak dari kacang kedelai. Prosedur-prosedur ini adalah hydraulic pressing, expeller pressing dan solvent extraction. Hydraulic pressing merupakan metode yang paling tua dengan menggunakan tekanan. Ini merupakan suatu prosedur tekanan batch yang membutuhkan pekerjaan. Dan umumnya tidak terlalu banyak digunakan pada kacang kedelai. Expeller pressing menggantikan proses hydraulic pressing untuk ekstraksi minyak. Kedua prosedur diatas tidak secara umum dipakai pada proses ekstrasi minyak dari kacang kedelai.

(23)

Ekstraksi pelarut terhadap minyak dari biji kedelai dapat dilihat dari peralatan jenis penyaring atau jenis pengendap. Ekstraktor penyaring dianggap lebih efisien daripada ekstraktor pengendap, karena mampu menangani kapasiatas produk yang besar. Salah satu penggunaan ekstraktor penyaring adalah rotary ekstraktor. Pelarut hexane dipompakan melalui lapisan bed, lalu hasil saringan turun melalui saringan mesh, atau sistem wedgewire screen bar. Kelebalan lapisan pada efisiensi perpindahan minyak. Peningkatan dari 0,02 ke 0,06 mm menurunkan 80 kali laju ekstraksi. Pada akhir siklus ekstraksi, lapisan dibiarkan mengalir dan didorong ke discharge hopper. Miscella dialirkan bolak balik untuk mengalirkan flakes/lapisan. Aliran yang berlawanan arah sangat penting untuk ekstraksi pelarut, sebagai pembantu untuk memindahkan minyak secara efisien dari sistem aliran yang paralel. Miscella menjadi kaya akan minyak yang diperoleh dari ekstraksi minyak kedelai.

(24)

II.2.2.4. Minyak Jagung

Minyak jagung kaya akan kalori yaitu sekitar 250 kalori per ons. Minyak jagung merupakan minyak goreng yang stabil (tahan terhadap ketengikan) karena adanya tokoferol yang larut dalam minyak.

Dengan proses winterisasi, minyak jagung dapat diolah menjadi minyak salad dan sebagai hasil sampingannya adalah mentega putih. Minyak salad yang ditambah garam dan flavoring agent berupa rempah-rempah akan mengahsilkan mayonnaise.

Gambar 2.4 Metode pemurnian minyak jagung secara umum.

II.2.2.5. Minyak Kelapa Sawit (CPO)

Crude Palm Oil (CPO) merupakan hasil olahan daging buah kelapa sawit melalui proses perebusan Tandan Buah Segar (TBS), perontokan, dan pengepresan. CPO ini diperoleh dari bagian mesokarp buah kelapa sawit yang

(25)

telah mengalami beberapa proses, yaitu sterilisasi, pemerasan, dan klarifikasi. Minyak ini merupakan produk level pertama yang dapat memberikan nilai tambah sekitar 30% dari nilai tandan buah segar.

(a) (b)

Gambar 2.5 (a) Minyak sawit

(b) Tumbuhan Kelapa sawit

CPO dapat digunakan sebagai bahan baku industri minyak goreng, industri sabun, dan industri margarin. Dilihat dari proporsinya, industri yang selama ini menyerap CPO paling besar adalah industri minyak goreng (79%), kemudian industri oleokimia (14%), industri sabun (4%), dan sisanya industri margarin (3%). Pemisahan CPO dan PKO dapat menghasilkan oleokimia dasar yang terdiri atas asam lemak dan gliserol.

II.3. PENGGUNAAN MINYAK ISOLASI MINERAL

Berikut ini akan diuraikan secara singkat penggunaan minyak isolasi pada beberapa peralatan tegangan tinggi, antara lain :

a. Transformator daya

Penggunaan tranformator daya dalam sistem tenaga listrik memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dengan kebutuhan dan ekonomis untuk tingkat- tingkat keperluan, misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.

(26)

Transformator memerlukan minyak isolasi sebagai bahan pengisolasian bagian-bagian dari transformator, seperti isolasi antar belitan, belitan inti, dan belitan dengan badan (casing) transformator. Disamping itu juga, minyak isolasi berfungsi sebagai bahan pendingin atau menyalurkan panas ke sirip-sirip transformator, serta sebagai pemadam busur api apabila terjadi percikan-percikan dalam belitan transformator.

b. Kapasitor daya

Kapasitar daya banyak digunakan pada peralatan-peralatan tenaga listrik, baik yang berfungsi sebagai filter, perbaikan faktor daya, maupun untuk penyearah tegangan tinggi. Pemasangan kapasitor pada sistem tegangan listrik menimbulkan daya reaktif untuk memperbaiki faktor daya dan tegangan, karenanya menambah kapasitansi sistem dan mengurangi rugi-rugi daya dan tegangan.

Penggunaan minyak isolasi pada kapasitor berfungsi sebagai bahan dielektrik, sebagai pendingin, dan sebagai pencegah terjadinya rongga udara di antara elektroda kapasitor.

c. Kabel daya

Penggunaan minyak isolasi pada kabel daya adalah sebagai bahan isolasi antar perisai konduktornya dengan isolasi terluarnya. Minyak isolasi juga berfungsi sebagai bahan pendingin pada kabel daya.

(27)

d. Pemutus tenaga ( Circuit Breaker)

Jenis pemutus tegangan yang biasa dipakai dalam sistem tenaga listrik adalah jenis pemutus udara, pemutus minyak, pemutus hampa udara, dan jenis pemutus gas elektronegatif (SF6).

Pemadaman busur api saat bekerjanya pemutus tenaga sangat penting sekali, karena busur api tersebut dapat merusak peralatan maupun komponen-komponen pemutus tenaga itu sendiri. Minyak isolasi pada pemutus tenaga berfungsi sebagai pemutus busur api tersebut.

II.4. MEKANISME KEGAGALAN ISOLASI CAIR

Jika suatu tegangan dikenakan terhadap dua elektroda yang dicelupkan kedalam cairan (isolasi) maka terlihat adanya konduksi arus yang kecil. Jika tegangan dinaikkan secara kontinyu maka pada titik kritis tertentu akan terjadi lucutan diantara kedua elektroda. Lucutan dalam zat cair ini akan terdiri dari unsur-unsur sebagai berikut :

1. Aliran listrik yang besarnya ditentukan oleh karakteristik rangkaian

2. Lintasan cahaya yang cerah dari elektroda yang satu ke elektroda yang lain.

3. Terjadi gelembung gas dan butir butir zat padat hasil dekomposisi zat cair 4. Terjadi lubang pada elektroda

Mekanisme kegagalan isolasi cair adalah mekanisme yang memerlukan suatu penyebab, seperti kondisi elektroda, keadaan dari isolasi

(28)

cair itu sendiri, serta adanya benda-benda asing (gelembung dan partikel padat) dalam isolasi cair. Beberapa teori telah dibuat untuk menjelaskan mekanisme kegagalan isolasi cair, yaitu :

1. Mekanisme Tembus Listrik Gelembung Gas

Gelembung gas timbul dikarenakan beberapa hal, yaitu :

- Permukaan elektroda yang tidak rata, sehingga terdapat rongga atau celah udara di permukaannya.

- Adanya tabrakan yang tidak rata, sehingga terdapat rongga atau celah udara di permukaannya

- Penguapan isolasi cair karena percikan bunga api pada elektroda yang tajam dan tidak teratur.

- Perubahan suhu dan tekanan pada isolasi cair

Gelembung tersebut mempunyai kuat medan listrik (Eg) yang dinyatakan dalam rumus

Eg=

E0

...(2.5)

Dimana, ɛ1 = permitivitas minyak isolasi

E0 = medan listrik dalam minyak isolasi tanpa gelembung gas

Jadi proses kegagalan terjadi apabila nilai Eg melebihi nilai dari kekuatan dielektrik gas, sehingga gas yang berada pada gelembung mengalami tembus listrik. Hal ini mennyebakan penguraian zat cair yang menimbulkan gelembung-gelembung gas yang baru ( Gambar 2.5).

(29)

A K

Gambar 2.6 Timbulnya Gelembung-gelembung Baru

Gelembung-gelembung tersebut akan mengikuti arah dari medan listrik, sehingga akan terjadi barisan gelembung gas yang akan menjembatani kedua elektroda, sehingga terjadi tembus listrik.

A K

Gambar 2.7 Barisan Gelembung Yang menjembatani kedua Elektroda

2. Mekanisme Tembus Listrik Butiran Padat

Butiran padat biasanya berasal dari udara atau debu, jika butiran padat tersebut dikenai oleh medan listrik, maka butiran terdsebut akan mengalami gaya (F) yang dinyatakan dalam rumus :

F=

grad

(30)

Dimana, ɛ1 = permitivitas minyak isolasi r = jari-jari butiran padat ɛ2 = permitivitas butiran padat E = kuat medan listrik Jika ɛ2 > ɛ1 , F searah dengan E

Jika ɛ2 < ɛ1 , F berlawanan arah dengan E

Butiran padat tersebut akan bergerak dan menghubungkan kedua elektroda. apabila butiran tersebut bersifat konduktor, maka akan terjadi tembus listrik (Gambar 2.8)

A K

Gambar 2.8 Butiran Padat yang Bergerak dan Menghubungkan kedua Elektroda

3. Mekanisme Tembus Listrik Butiran Cair

Bola cair tercipta karena adanya air dalam minyak isolasi, jadi proses tembus listrik dimulai dari bola cair yang tidak stabil karena dikenai oleh medan listrik, bola cair yang tidak stabil ini akan memanjang atau melonjong (spheroid) searah dengan medan listrik yang diberikan (Gambar 2.9)

(31)

Gambar 2.9 Bola Cair Yang Memanjang/Melonjong Searah Medan Listrik

Bola cair tersebut akan memenuhi dua pertiga dari celah elektroda sehingga terjadi lah kanal peluahan yang menyebabkan tembus listrik terjadi (Gambar 2.10)

A K

Gambar 2.10 Bola Cair Memenuhi Duapertiga Dari Celah Elektroda

II.7. KEKUATAN DIELEKTRIK

Suatu dielektrik tidak mempunyai elektron-elektron bebas, melainkan elektron-elektron yang terikat pada inti atom unsur yang membentuk dielektrik tersebut. Pada Gambar 2.11 ditunjukkan suatu bahan dielektrik yang ditempatkan di antara dua elektroda piring sejajar. Apabila kedua elektroda tersebut diberi tegangan searah V, maka timbul medan elektrik (E) di dalam dielektrik. Medan elektrik ini memberikan gaya kepada elektron-elektron agar terlepas dari ikatannya dan menjadi elektron-elektron bebas. Dengan kata lain medan elektrik merupakan beban terhadap dielektrik agar berubah sifatnya menjadi konduktor.

(32)

Elektroda Elektroda Dielektrik

Gambar 2.11 Medan Elektrik Dalam Dielektrik

Beban yang dipikul dielektrik ini disebut terpaan medan elektrik. Setiap dielektrik mempunyai batas kemampuan untuk memikul terpaan elektrik. Jika terpaan elektrik melebihi batas dan berlangsung cukup lama, maka dielektrik akan menghantarkan arus atau gagal dalam melaksanakan fungsinya sebagai isolator. Hal ini disebut sebagai tembus listrik atau “breakdown”. Jadi Kekuatan dielektrik bisa diartikan terpaan elektrik tertinggi yang dapat dipikul suatu dielektrik tanpa menyebabkan dielektrik tersebut breakdown. Jika suatu dielektrik mempunyai kekeuatan dielektrik Ek , maka terpaan elektrik yang dapat dipikulnya adalah ≤ E k .

Pada penerapan tegangan kekuatan dielektrik didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan yang menyebabkan kerusakan atau tembus listrik (V) dengan tebal isolasi (d) yang memisahkan antara elektroda. Hal ini dapat dilihat pada persamaan :

E = ...(2.5)

Dengan :

E = Kuat medan listrik yang dapat ditahan oleh dielektrik (kV/cm) V = Tegangan maksimum yang dibaca alat ukur ( kV)

(33)

BAB III

PEMBURUKAN MINYAK ISOLASI

III.1. UMUM

Kualitas minyak isolasi akan semangkin mengalami pemburukan setelah minyak isolasi digunakan dalam waktu yang lama. Hal ini terjadi karena :

- Kenaikan temperatur isolasi setelah peralatan beroperasi - Kelembapan udara di sekitar minyak isolasi

- Beban mekanis yang dipikul oleh minyak isolasi

- Korona pada bagian-bagian peralatan yang runcing yang berdekatan dengan minyak isolasi

- Tegangan lebih yang menerpa minyak isolasi

Memburuknya minyak isolasi dapat dilihat dari nilai tan δ yang semangkin besar dan tahanan isolasi yang semangkin kecil. Oleh karena itu

pengukuran tan δ dan ketahan isolasi harus rutin dilakukan, agar kondisi

buruk yang akan terjadi dapat dideteksi sedini mungkin, sehingga kerusakan fatal dapat dihindari.

III.2. SYARAT-SYARAT MINYAK ISOLASI

Menurut SPLN 49 – 1 :1982, minyak isolasi harus memiliki beberapa syarat, yaitu:

(34)

1. Kejernihan

Minyak harus bebas dari materi suspensi atau endapan. 2. Massa Jenis (Density)

Tidak boleh melebihi dari 0,859 g/cm2 pada suhu 20 oC. 3. Viskositas kinematik

Tergantung pada kelas minyak, viskositas kinematik tidak boleh melebihi batas seperti yang ditunjukan pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Nilai Viskositas Kinematik Berdasarkan Kelas Minyak

Suhu

Kelas

Minyak _{Kelas I} _{Kelas II}

20 oC -15 oC -30 oC

40 800

1800

-4. Titik nyala (Flash Point)

Titik Nyala juga bergantung pada kelas minyaknya, hal ini dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 3.2 Nilai Flash Point Minimun Berdasarkan Kelas Minyak Kelas Minyak Flash Point Minimum

Kelas I 140 oC

(35)

5. Titik tuang (Pour Point)

Titik tuang juga bergantung pada kelas minyaknya, hal ini dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 3.3 Nilai Pour Point Minimun Berdasarkan Kelas Minyak Kelas Minyak Pour Point Maksimum

Kelas I -30 oC

Kelas II -45 oC

6. Angka kenetralan (Neutralization value)

Tidak boleh melebihi dari 0,03 mg KOH/g.

7. Korosi belerang (Corrosive sulphur)

Klasifikasi strip tembaga tidak boleh di atas 2.

8. Tegangan tembus

Untuk minyak baru, tegangan tembus minyak paling tidak 30 kV. Jika nilai ini tidak terpenuhi, maka minyak perlu dilakukan perawatan. Setelah perawatan tegangan, tembus minyak sekurang-kurangnya 50 kV untuk jarak sela 2,5 mm.

(36)

9. Faktor kebocoran dielektrik ( Tan δ)

Nilai maksimal untuk Tan δ adalah 0,005.

10. Ketahanan oksidasi (Oxidation Stability)

Setelah mengalami oksidasi, minyak harus :

- Angka Kenetralan = maksimum 0,40 mg KOH/g - Total Lumpur = maksimum 0,10 % dari beratnya

III.3. FAKTOR-FAKTOR PENYEBAB PEMBURUKAN MINYAK ISOLASI

Untuk mengetahui apakah minyak isolasi sudah mengalami pemburukan atau belum adalah dengan melakukan pengujian-pengujian yang sifatnya tidak merusak. Kegagalan minyak isolasi sebagai bahan dielektrik pada peralatan tegangan tinggi, biasanya terjadi karena pemburukan dari minyak isolasi itu sendiri.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemburukan dari minyak isolasi adalah :

1. Panas

Pemanasan yang berlangsung cukup lama dan berlangsung secara terus-menerus dapat merubah struktur kimia dari minyak isolasi tersebut, sehingga merubah sifat-sifat dasarnya sebagai bahan isolasi.

(37)

2. Kemurniaan bahan isolasi

Ketidakmurniaan dari bahan dielektrik cair mempunyai pengaruh besar tehadap sifat isolasi bahan tersebut. Hal ini dapat kita lihat pada minyak transformator. Jumlah uap air yang ada pada minyak transformator akan mempengaruhi tegangan tembusnya.

Pengukuran minyak transformator yang terkontaminasi dengan material pengotor biasanya mempunyai tegangan gagal (Ebd) berkisar antara 0 – 25 kV/mm. Oleh karena itu minyak transformator yang sudah lama dipakai, harus diuji secara periodik untuk mengetahui kemampuannya. Minyak transformator yang diuji adalah minyak bagian atas, tengah, dan bawah dan diuji dengan elektroda standard dengan jarak sela 2,5 mm. Jika Ebd lebih besar daripada 20 kV ( Ebd >> 20 kV) maka minyak transformator masih dikatakan baik. Namun bila Ebd lebih kecil daripada 20 kV (Ebd << 20 kV), maka minyak transformator dikatakan sudah rusak.

3. Kontak dengan udara

Jika minyak isolasi mengalami kontak dengan udara, maka minyak isolasi akan teroksidasi. Jika hal ini terus terjadi akan menyebabkan penurunan kualitas minyak yang berdampak pada turunannya kekuatan dielektrik minyak isolasi.

(38)

4. Korona

Percikan bunga api dari korona akan meningkatkan kadar karbon pada minyak isolasi dan menimbulkan gelembung-gelembung gas yang bisa membuat minyak isolasi mengalami tembus listrik.

5. Faktor alamiah

Dalam hal ini adalah faktor umur dari minyak isolasi, biasanya semangkin lama minyak isolasi digunakan, maka kualitas dari minyak isolasi tersebut akan berangsur-angsur menurun. Sehinggha pemburukan minyak isolasi lebih mudah terjadi.

III.4. PENGARUH KENAIKAN SUHU TERHADAP TEGANGAN TEMBUS SUATU MINYAK ISOLASI

Minyak isolasi pada peralatan tegangan tinggi, seperti transformator, kapasitor daya, kabel daya, ataupun pemutus tenaga ada saatnya mengalami kenaikan suhu atau diatas suhu kerjanya. Kenaikan suhu akibat beban lebih terjadi apabila beban lebih tersebut berlangsung cukup lama. Pada keadaan hubung singkat kenaikan suhu terjadi akibat arus yang cukup besar yang mengakibatkan pemanasan pada minyak isolasi.

Keadaan suhu tertentu, kadar air yang diserap dalam minyak isolasi dapat menguap dengan membentuk gelembung udara, sehingga kadar air semangkin rendah. Kenaikan suhu ini dapat terjadi secara perlahan-lahan dan

(39)

tiba-tiba. Kenaikan suhu secara tiba-tiba dapat juga menimbulakn pemburukan, karena dapat menimbulkan gelembung-gelembung gas yang dapat menyebabkan kegagalan pada minyak isolasi.

Kegagalan gelembung atau kavitasi merupakan bentuk kegagalan pada minyak isolasi yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas di dalam minyak isolasi. Sebab-sebab timbulnya gelembung gas ini adalah :

- Permukaan elektroda yang tidak rata, sehingga terdapat rongga atau celah udara di permukaannya.

- Adanya tabrakan yang tidak rata, sehingga terdapat rongga atau celah di udara di permukaannya.

- Penguapan minyak isolasi karena adanya percikan bunga api pada elektroda yang tajam dan tidak teratur.

- Karena perubahan suhu dan tekanan pada minyak isolasi.

Kuat medan lisrik dalam gelembung gas pada minyak isolasi dinyatakan dalam persamaan berikut :

E

=

E

0...(3.1

)

Dimana, ɛ1 = permitivitas minyak isolasi

E0 = medan listrik dalam minyak isolasi tanpa gelembung gas

Bila Eb sama dengan medan batas untuk ionisasi gas, maka percikan gelembung gas akan terjadi. Hal ini mempercepat pembentukan gelembung gas yang dapat mengakibatkan kegagalan pada minyak isolasi sebagai bahan isolasi.

(40)

Akibat pengaruh medan listrik yang kuat di antara elektroda, gelembung-gelembung udara pada minyak isolasi akan memanjang searah dengan arah medan listrik (Gambar 3.1). hal ini terjadi karena, gelembung-gelembung tersebut berusaha membuat energi potensialnya minimum.

Gambar 3.1 Pengaruh medan listrik terhadap gelembung udara pada minyak isolasi

Gelembung-gelembung tersebut akan semangkin memanjang seiring dengan meningkatnya medan listrik, sehingga akan membentuk jembatan atau kanal yang menghubungkan kedua elektroda. Hal ini akan mengawali terjadinya kegagalan isolasi.

Timbulnya gelembung udara juga dipengaruhi oleh viskositas dari minyak isolasi, semangkin naik suhu maka viskositas dari minyak isolasi akan turun, sehingga menimbulkan formasi gelembung. Gelembung-gelembung tersebut akan bertambah besar seiring meningkatnya energi ikat yang diberikan dan diameter gelembung juga akan bertambah sehingga menghasilakan gelembung lainnya.

(41)

III.5. PENGARUH KENAIKAN SUHU TERHADAP VISKOSITAS MINYAK ISOLASI

Viskositas adalah kekentalan dari minyak isolasi, yang dinyatakan dengan kemampuan minyak isolasi untuk mendisipasikan panas yang terjadi pada peralatan, seperti transformator, kapasitor daya, atau pemutus tenaga (circuit breaker). Biasanya minyak isolasi yang digunakan pada peralatan tegangan tinggi adalah minyak isolasi dengan viskositas yang rendah, agar aliran atau sirkulasi minyak dapat mengisi celah udara yang ada di dalam peralatan tersebut.

Pengaruh kenaikan suhu terhadap viskositas minyak isolasi adalah semangkin suhu meningkat maka viskositas minyak isolasi akan semangkin turun. Namun kenaikan suhu ini mempunyai batas tertentu yang diijinkan, sehingga peralatan tidak mengalami gangguan. Jika viskositas turun maka pendisipasian panas akan mempercepat pemburukan minyak isolasi atau kemacetan sirkulasi minyak isolasi. Ini merupakan ciri dari minyak isolasi, jika suhu naik maka tegangan permukaan minyak isolasi akan turun, sehingga mempengaruhi viskositasnya. Hal ini akan menimbulkan formasi gelembung udara pada minyak isolasi.

(42)

BAB IV

PENGUJIAN PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP

KEKUATAN DIELEKTRIK MINYAK KELAPA MURNI (VCO)

IV.1. UMUM

Untuk mengetahui kekuatan dielektrik minyak isolasi, maka perlu dilakukan pengujian tegangan tembus terhadap minyak tersebut. Pengujian dilakukan di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU.

Minyak isolasi yang akan diuji adalah minyak dari kelapa. Metode pengujian terhadap tegangan tembus minyak kelapa murni yang dipengaruhi perubahan suhu tersebut disesuaikan dengan standar JIS.

IV.2. PERALATAN PENGUJIAN

1. Trafo Uji 220 V / 100 kV, 5 kVA, 50 Hz 2. Voltmeter AC

3. Bejana dengan Elektroda Bola standar

4. Pemanas

(43)

IV.3. RANGKAIAN PENGUJIAN

Gambar 4.1. Rangkaian Pengujian Tembus Minyak

Dimana : AT = Autotrafo

TU = Trafo Uji

PT = Trafo Ukur

V = Voltmeter AC

EB = Elektroda Bola

IV.4. PROSEDUR PENGUJIAN

1. Rangkaian dibuat seperti pada gambar 4.1. Jarak sela bola diatur 2,5 mm.

2. Minyak kelapa murni dituang kedalam ketel pemanas, hingga sampai pada suhu 100oC. Masukkan thermometer untuk mengetahui suhu minyak.

3. Setelah suhu minyak kelapa murni telah mencapai 100 oC, minyak dituang secara perlahan ke dalam bejana. Ukur kembali suhu minyak, untuk memastikan suhunya masih 100 oC.

(44)

4. Saklar utama (S1) ditutup dan AT diatur hingga tegangan sekundernya nol.

5. Naikkan tegangan input pada TU secara bertahap sampai minyak tembus listrik.

6. Catat nilai tegangan tembus pada voltmeter (V).

7. Saklar utama dan saklar sekunder (S2) dibuka.

8. Minyak kelapa murni pada bejana diaduk perlahan-lahan untuk menghilangkan gelembung udara yang timbul saat tembus listrik.

9. Minyak dibiarkan selama kurang lebih 4 – 5 menit, agar suhu minyak turun menjadi 90 oC.

10. Ulangi prosedur 4 – 8, untuk suhu 900C.

11. Ulangi prosedur 4 – 9, untuk suhu 800C,700C,600C,500C,400C,300C, dan 28,210C.

12. Setelah percobaan selesai, saklar primer dibuka.

13. Ulangi percobaan di atas sebanyak lima kali percobaan.

(45)

IV.5. DATA HASIL PENGUJIAN

Dari pengujian yang telah dilakukan, maka diperoleh data hasil pengujian tegangan tembus minyak kelapa murni sebagai berikut.

• Suhu 100oC

Pengujian Tegangan tembus (KV)

1 10,0

2 9,7

3 10,3

4 9,8

5 10,2

Rata – rata 10

Tabel 4.1 Nilai tegangan tembus pada suhu 100oC • Suhu 90oC

Pengujian Tegangan tembus (KV)

1 11,0

2 11,2

3 11,1

4 10,4

5 11,7

Rata – rata 11,08

(46)

• Suhu 80oC

Pengujian Tegangan tembus (KV)

1 12,1

2 11,9

3 12,2

4 11,9

5 12,4

Rata – rata 12,1

Tabel 4.3 Nilai tegangan tembus pada suhu 80oC

• Suhu 70oC

Pengujian Tegangan tembus (KV)

1 12,4

2 12,7

3 12,8

4 12,2

5 12,3

Rata – rata 12,48

(47)

• Suhu 60oC

Pengujian Tegangan tembus (KV)

1 13,4

2 13,6

3 13,2

4 13,7

5 13,3

Rata – rata 13,44

Tabel 4.5 Nilai tegangan tembus pada suhu 60oC

• Suhu 50oC

Pengujian Tegangan tembus (KV)

1 14,0

2 13,7

3 13,7

4 13,3

5 13,9

Rata – rata 13,72

(48)

• Suhu 40oC

Pengujian Tegangan tembus (KV)

1 14,1

2 14,0

3 14,4

4 14,2

5 14,0

Rata – rata 14,14

Tabel 4.7 Nilai tegangan tembus pada suhu 40oC

• Suhu 30oC

Pengujian Tegangan tembus (KV)

1 14,8

2 14,7

3 15,0

4 14,8

5 15,0

Rata – rata 14,86

(49)

• Suhu ruangan (28,21oC)

Pengujian Tegangan tembus (KV)

1 14,9

2 15,0

3 15,1

4 14,8

5 15,0

Rata – rata 14,96

Tabel 4.9 Nilai tegangan tembus pada suhu ruangan (28,21oC)

IV.6. ANALISIS DATA

Dari hasil data pengujian, dapat dicari nilai kekuatan dielektrik dari minyak kelapa murni, dengan rumus :

E = ... (4.1)

Dengan :

E = Kuat medan listrik yang dapat ditahan oleh dielektrik (kV/cm)

V = Tegangan maksimum yang dibaca alat ukur ( kV)

S = Jarak sela antar elektroda = 0,25 cm ฀

(50)

p = ; q = , dengan R,r = radius masing-masing elektroda

= 0,5 cm

Maka, didapat nilai p = 1,5 dan q = 1, kemudian berdasarkan tabel pada Lampiran, maka faktor efisiensi untuk f(1,5;1) = 0,850

Jadi, untuk suhu :

• 100 OC

Kekuatan dielektriknya adalah E = = 47,05 kV/cm • 90 OC

Kekuatan dielektriknya adalah E = = 52,14 kV/cm • 80 OC

Kekuatan dielektriknya adalah E = = 56,94 kV/cm • 70 OC

Kekuatan dielektriknya adalah E = = 58,72 kV/cm • 60 OC

Kekuatan dielektriknya adalah E = = 63,24 kV/cm • 50 OC

Kekuatan dielektriknya adalah E = = 64,56 kV/cm • 40 OC

(51)

• 30 OC

Kekuatan dielektriknya adalah E = = 69,92 kV/cm • 28,21OC

Kekuatan dielektriknya adalah E = = 70,4 kV/cm

Hasil data percobaan dan hasil perhitungan kekuatan dielektrik minyak kelapa murni, dapat dibuat grafik antara kekuatan dielektrik (E) dengan perubahan suhu (Gambar 4.2).

Gambar 4.2. Grafik Kekuatan Dielektrik dengan Suhu Minyak

Dari gambar grafik percobaan perubahan kekuatan dielektrik minyak kelapa murni, dapat diketahui bahwa terjadi perubahan kekuatan dielektrik apabila suhu semangkin meningkat dan menurun. Sebagai contoh pada suhu ruangan 28,21OC, kekuatan dielektriknya 70,4 kV/cm, sedangkan

O 0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 20 40 60 80 100 120

K e ku a ta n d ie le kt ri k (kV /c m)

(52)

Linear model Poly4:

f(x) = p1*x^4 + p2*x^3 + p3*x^2 + p4*x + p5 Coefficients (with 95% confidence bounds): p1 = 7.869e-007

p2 = -0.0002569 p3 = 0.02692 p4 = -1.368 p5 = 92.89

(53)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. KESIMPULAN

1. Suhu memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap kekuatan dielektrik dari minyak kelapa murni, semakin tinggi suhu maka kekuatan dielektrikya akan semakin kecil atau dengan kata lain kekuatan dielektrik berbanding terbalik dengan suhu.

2. Dari percobaan didapat kekuatan dielektrik tertinggi terjadi pada suhu ruangan 28,21oC yaitu 70,4 kV/, dan terendah terjadi pada suhu 100oC 47,05 kV/cm.

3. Dari segi kelayakan, berdasarkan SPLN 49 – 1 :1982, minyak kelapa murni belum memenuhi standar sebagai minyak isolasi baru.

V.2. SARAN

1. Untuk penelitian lebih lanjut, sebaiknya digunakan heater untuk menjaga suhu minyak agar konstan.

2. Perlunya pencarian bahan additif untuk menaikkan kekuatan dielektrik minyak kelapa murni.

(54)

3. Meningkatkan pengetahuan mengenai bahan isolasi cair dan melestarikan bahan-bahan anorganik maupun organik sebagai bahan dasar pembuatan isolasi cair.

(55)

DAFTAR PUSTAKA

1. Arismunandar, A., Teknik Tegangan Tinggi, PT. Pradnya Paramita, Jakarta. 1978

2. Budiyantoro, Eko, Analisis Tegangan Tembus Minyak Kelapa Murni (Virgin Coconut Oil) Sebagai Isolasi Cair Dengan Variasi Elektroda Uji, Skripsi, Semarang : Universitas Diponegoro. 2007, http://eprints.undip.ac.id/25689/

3. Bangun, R. H. A., Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Minyak Jarak, Skripsi, Medan : Universitas Sumatera Utara. 2011

4. L. Tobing, Bonggas, Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. 2003

5. L. Tobing, Bonggas, “ Diktat Kuliah Gejala Medan Tinggi Jurusan Teknik Elektro FT-USU”, Medan.2005

6. L. Tobing, Bonggas, Peralatan Tegangan Tinggi, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. 2003

7. Lucas, J.Ronan, High Voltage Engineering, Cyclostyled form, Srilanka. 2001

8. Latif, Melda, Pengaruh Temperatur Terhadap Kekuatan Dielektrik Minyak Nabati Sebagai Bahan Isolasi Tranformator Daya, Laporan Penelitian. Padang : Universitas Andalas. 2008, http://repository.unand.ac.id/1221/ 9. Naidu, M.S dan V. Kamaraju, High Voltage Engineering Second Edition,

(56)

10.Nasution, Zulkifli, Proses Pembuatan Minyak Jarak Sebagai Bahan Bakar Alternatif, Laporan Penelitian. Medan : Universitas Sumatera Utara. 2005. 11.Panggabean, Samuel, Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Kekuatan

Dielektrik Berbagai Minyak Isolasi Transformator (Gulf, Nynas, Shell Dialla B, dan Total), skripsi, Medan : Universitas Sumatera Utara. 2008 12.Salam, Mazen Abdel, dkk , High Voltage Engineering Theory and

Practise Second Edition, Revised, expanded, Marcel Dekker, Basel, 2000 13.Setiabudy Rudy, Material Teknik Listrik, UI Press. Jakarta. 2007

14.Timoti,Hana, Aplikasi Teknologi Membran Pada Pembuatan Virgin Coconut Oil (VCO). Laporan Penelitian. PT. Nawapanca Adhi Cipta. 2005 15.SPLN 49 – 1 : 1982, “Specification for New Insulating Oils for

Transformers and Switchgear”, Perusahaan Umum Listrik Negara. 1982 16.SPLN 49 – 2 : 1982, “Minyak Isolasi”, Perusahaan Umum Listrik Negara.

(57)

LAMPIRAN

NILAI FAKTOR EFISIENSI MEDAN η UNTUK SUSUNAN ELEKTRODA BOLA

p

q

1 1,5

0,850

2 0,563

3 0,563

4 0,449

5 0,372

6 0,318

7 0,276

8 0,244

9 0,218

10 0,197

(1)

Linear model Poly4:

f(x) = p1*x^4 + p2*x^3 + p3*x^2 + p4*x + p5 Coefficients (with 95% confidence bounds): p1 = 7.869e-007

p2 = -0.0002569 p3 = 0.02692 p4 = -1.368 p5 = 92.89

(2)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. KESIMPULAN

2. Dari percobaan didapat kekuatan dielektrik tertinggi terjadi pada suhu ruangan 28,21oC yaitu 70,4 kV/, dan terendah terjadi pada suhu 100oC 47,05 kV/cm.

3. Dari segi kelayakan, berdasarkan SPLN 49 – 1 :1982, minyak kelapa murni belum memenuhi standar sebagai minyak isolasi baru.

V.2. SARAN

1. Untuk penelitian lebih lanjut, sebaiknya digunakan heater untuk menjaga suhu minyak agar konstan.

2. Perlunya pencarian bahan additif untuk menaikkan kekuatan dielektrik minyak kelapa murni.

(3)

3. Meningkatkan pengetahuan mengenai bahan isolasi cair dan melestarikan bahan-bahan anorganik maupun organik sebagai bahan dasar pembuatan isolasi cair.

(4)

DAFTAR PUSTAKA

1. Arismunandar, A., Teknik Tegangan Tinggi, PT. Pradnya Paramita, Jakarta. 1978

3. Bangun, R. H. A., Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Kekuatan Dielektrik Minyak Jarak, Skripsi, Medan : Universitas Sumatera Utara. 2011

4. L. Tobing, Bonggas, Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. 2003

5. L. Tobing, Bonggas, “ Diktat Kuliah Gejala Medan Tinggi Jurusan Teknik Elektro FT-USU”, Medan.2005

6. L. Tobing, Bonggas, Peralatan Tegangan Tinggi, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. 2003

7. Lucas, J.Ronan, High Voltage Engineering, Cyclostyled form, Srilanka. 2001

(5)

Practise Second Edition, Revised, expanded, Marcel Dekker, Basel, 2000 13.Setiabudy Rudy, Material Teknik Listrik, UI Press. Jakarta. 2007

Transformers and Switchgear”, Perusahaan Umum Listrik Negara. 1982 16.SPLN 49 – 2 : 1982, “Minyak Isolasi”, Perusahaan Umum Listrik Negara.