BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bahan listrik merupakan suatu bahan yang digunakan dalam peralatan listrik

yang sangat banyak jenisnya serta sangat berguna pada kehidupan sehari-hari. Oleh

karena itu pengetahuan mengenai bahan-bahan listrik sangat diperlukan oleh

seseorang, baik itu seseorang yang berkecimpung dibidang jasa kelistrikkan maupun

masyarakat luas. Isolasi memiliki peranan yang sangat penting dalam sistem tenaga

listrik. Isolasi sangat diperlukan untuk memisahkan dua atau lebih penghantar listrik

yang bertegangan sehingga antara penghantar-penghantar tersebut tidak terjadi

lompatan listrik atau percikan. Bahan isolasi akan mengalami pelepasan muatan yang

merupakan bentuk kegagalan listrik apabila tegangan yang diterapkan melampaui

kekuatan isolasinya. Kegagalan yang terjadi pada saat peralatan sedang beroperasi

bisa menyebabkan kerusakan alat sehingga kontinuitas 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 keandalan di dalam penyaluran tegangan listrik.

Untuk itu diperlukan suatu informasi bagi pengguna agar dapat 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. Dalam hal ini bahan isolasi cair berfungsi sebagai pengisolasi dan sekaligus

sebagai pendingin.

1

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan beberapa

permasalahan, antara lain :

1. Bagaimana pengertian dan fungsi bahan isolasi cair?

2. Bagaimana pengertian, proses pemurnian, dan mekanisme kegagalan minyak

transformator?

3. Apakah jenis bahan isolasi cair lainnya?

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan laporan ini, antara lain :

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.

1.4 Ruang Lingkup Materi

Bahan isolasi cair digunakan sebagai bahan pengisi pada beberapa peralatan

listrik, misalnya transformator, pemutus beban dan rheostat. Dalam hal ini kita akan

membahas secara mendalam mengenai bahan isolasi cair yang berfungsi sebagai

pengisolasi sekaligus sebagai pendingin yang terdapat pada minyak transformator,

proses pemurnian minyak transformator (yang terdiri dari proses pemanasan,

penyaringan, pemusingan, serta regenerasi), serta bahan isolasi cair lain yang dapat

kita temui pada kehidupan sehari-hari.

2

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Bahan Isolasi

Bahan isolasi merupakan peralatan yang digunakan untuk memisahkan bagian-

bagian yang bertegangan atau bagian-bagian yang aktif. Bahan isolasi dibedakan

menjadi: bahan isolasi gas, bahan isolasi padat, bahan isolasi cair. Pada dasarnya

suatu bagian yang aktif peralatan listrik harus diisolasi sehingga mempunyai sistem

keamanan dan kenyamanan. bahan isolasi cair (liquid insulation material) telah

digunakan sebagai bahan pengisi pada peralatan-peralatan listrik seperti

transformator, kapasitor, pemutus beban (circuit breaker). Fungsi bahan ini selain

sebagai islolasi juga berfungsi sebagai pendingin bagi peralatan. Oleh karena itu

bahan-bahan isolasi cair yang akan digunakan harus mempunyai tegangan tembus

dan daya hantar panas yang tinggi serta sifat listrik dan sifat kimia yang dapat

menunjang ketahanan isolasi tersebut. Koordinasi isolasi dapat di definisikan sebagai

korelasi antara daya isolasi alat-alat dan sirkuit listrik disatu pihak, dan karakteristik

alat-alat pelindungnya dilain pihak, sehingga isolasi tersebut terlindung dari bahaya-

bahaya tegangan lebih. Koordinasi isolasi dilakukan dengan menentukan kesesuaian

yang diperlukan antara daya isolasi alat-alat listrik dan karakteristik alat-alat

pelindung terhadap tegangan lebih, yang masing-masing ditentukan oleh tingkat

ketahanan impuls dan tingkat perlindungan impulsnya.koordinasi isolasi mempunyai

tujuan untuk perlindungan terhadap peralatan dan penghematan. Beberapa sistem

yang perlu diperhatikan dalam koordinasi isolasi adalah:

1. Penentuan sifat gangguan

2. Penentuan daya isolasi petralatan seperti: isolator, bushing, dan trafo.

3. Penentuan tegangan impuls standart.

4. Karakteristik alat-alat pelindung seperti CB, Arrester.

5. Penentuan tingkat isolasi impuls dasar ( BIL ) yang disingkat Basic Impuls

Insulation Level. Bil ini merupakan suatu besar tegangan yang masih mampu

3

ditahan oleh peralatan listrik, atau kemampuan peralatan listrik menahan

tegangan maksimum pada saat terjadi tegangan lebih.

2.2 Tingkat Ketahanan Isolasi (Basic Impuls Insulation Level/BIL)

Ketahanan isolasi minyak dapat dipengaruhi oleh kondisi iklim, yaitu berupa

suhu dan kelembaban udara disekitarnya. Oksigen yang terdapat di udara dan suhu

minyak yang tinggi dapat menyebabkan oksidasi pada permukaan minyak yang

cenderung meningkatkan keasaman minyak. Kadar asam yang terdapat dalam minyak

adalah merupakan ukuran kerusakan (deteriorasi) bahan isolasi. Jika keasaman

minyak tinggi, maka terjadi endapan pada dinding trafo maupun pada lapisan isolasi

belitan sehingga mempersulit proses pendinginan. Suatu endapan dengan ketebalan

0,2 mm - 0,4 mm dapat menaikkan suhu 10o C – 15o C. Selain itu endapan-endapan

ini akan meningkatkan kemungkinan terjadinya bunga api antara bagian-bagian

transformator yang terbuka. Bila dalam minyak terdapat kelembaban, maka akan

terbentuk jalur-jalur yang membuka jalan terhadap terjadinya hubung singkat.

Kelembaban tidak hanya menurunkan ketahanan isolasi minyak, tetapi kelembaban

juga diserap oleh bahan isolasi lain seperti isolasi belitan, sehingga dapat merusak

gulungan kawat tembaga transformator. Pemeliharaan minyak transformator secara

berkala sangat penting untuk mencegah terjadinya kerusakan isolasi dengan

konsekuensi pemadaman. Sebuah transformator yang bekerja dengan baik selama

sekian tahun, dapat mengalami kerusakan seketika disebabkan oleh kegagalan isolasi.

Pemeliharaan yang dilakukan secara teratur pada minyak transformator merupakan

cara yang paling baik untuk mempertahankan kondisi operasional sebuah

transformator sehingga masa pemanfaatan menjadi relatif panjang.

4

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Bahan Isolasi Cair

Bahan isolai 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

pemisah antara bagian yang bertegangan atau pengisolasi dan juga sebagai pendingin.

Persyaratan agar bahan cair dapat digunakan sebagai bahan isolasi adalah mempunyai

tegangan tembus dan daya hantar panas yang tinggi.

Adapun beberapa alasan digunakannya bahan isolasi cair pada peralatan listrik

adalah sebagai berikut:

1. Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan

isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi menurut

hukum Paschen.

2. Isolasi cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara

serentak melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat

rugi energi.

3. Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi

pelepasan muatan (discharge). Namun kekurangan utama isolasi cair adalah

mudah terkontaminasi.

Adapun sifat-sifat listrik yang menentukan kemampuan dari suatu cairan

sebagai isolasi adalah:

1. Withstand Breakdown

Withstand Breakdown merupakan kemampuan dari suatu bahan isolasi

untuk tidak mengalami ketembusan dalam kondisi tekanan listrik (electric

stress ) yang tinggi.

5

2. Kapasitansi Listrik per-Unit Volume

Kapasitansi listrik per-unit volume merupakan suatu sifat listrik yang

menentukan permitivitas relative dari suatu cairan bahan isolasi. Minyak

petroleum merupakan subtansi nonpolar yang efektif karena merupakan

campuran cairan hidrokarbon. Minyak ini memiliki permitivitas kira-kira 2

atau 2.5 . Ketidakbergantungan permitivitas subtansi nonpolar pada frekuensi

membuat bahan ini lebih banyak dipakai dibandingkan dengan bahan yang

bersifat polar. Misalnya air memiliki permitivitas 78 untuk frekuensi 50 Hz,

namun hanya memiliki permitivitas 5 untuk gelombang mikro.

3. Faktor daya

Faktor dissipasi daya dari minyak dibawah tekanan bolak balik dan

tinggi akan menentukan unjuk kerjanya karena dalam kondisi berbeban

terdapat sejumlah rugi-rugi dielektrik. Faktor dissipasi sebagai ukuran rugi-

rugi daya merupakan parameter yang penting bagi kabel dan kapasitor.

Minyak transformator murni memiliki faktor dissipasi yang bervariasi antara

10-4 pada 20o C dan 10-3 pada 90o C pada frekuensi 50 Hz.

4. Resistivitas

Suatu cairan dapat digolongkan sebagai isolasi cair bila resitivitasnya

lebih besar dari 109 W-m. Pada sistem tegangan tinggi resistivitas yang

diperlukan untuk material isolasi adalah 1016 W-m atau lebih.

6

3.2 Minyak Transformator

Minyak transformator adalah minyak yang diperoleh dengan pemurnian minyak

mentah. Dalam pemakaiannya, minyak ini karena pengaruh panas dari rugi-rugi di

dalam transformator akan timbul hodrikarbon. Selain berasal dari minyak mineral,

minyak transformator dapat berasal dari bahan organik, misalnya: minyak trafo

piranol, silikon. Sebagai bahan isolasi minyak transformator hrus mempunyai

tegangan tembus yang tinggi. Tegangan tembus merupakan kemampuan dari bahan

isolasi untuk menahan muatan yang lewat.

Sebagian besar dari transformator tenaga memiliki kumparan-kumparan yang

intinya direndam dalam minyak transformator, terutama pada transformator-

transformator tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak transformator

mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan juga berfungsi pula

sebagai isolasi (memiliki daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai

media pendingin dan isolasi.

Selain berasal dari minyak mineral, minyak transformator dapat pula dibuat dari

bahan organik, misalnya: minyak  trafo piranol, silikon. Sebagai bahan isolasi,

minyak transformator harus mempunyai tegangan tembus yang tinggi.

Minyak transformator harus memenuhi persyaratan, yaitu:

1. kekuatan isolasi tinggi

2. penyalur panas yang baik, berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel

dalam minyak dapat mengendap dengan cepat

3. viskositas yang rendah, agar lebih mudah bersirkulasi dan memiliki

kemampuan pendinginan menjadi lebih baik

4. titik nyala yang tinggi dan tidak mudah

5. tidak merusak bahan isolasi padat

6. sifat kimia yang stabil

Kegunaan minyak trafo adalah selain untuk bahan isolasi juga sebagai media

pendingin antara kumparan kawat atau inti besi dengan sirip pendingin. Agar minyak

7

trafo berfungsi dengan baik, kualitas minyak harus sesuai dengan standar kebutuhan,

ditunjukkan pada tabel 1.

Tabel 3.1. Spesifikasi Minyak Isolasi Baru.

Untuk minyak isolasi pakai berlaku untuk transformator berkapasitas > 1 MVA atau

bertegangan >30 kV sifatnya seperti ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 3.2. Spesifikasi Minyak Isolasi Pakai.

8

Sebagai bahan isolasi, minyak transformator harus mempunyai tegangan

tembus yang tinggi. Pengujian tegangan tembus pada minyak transformator dapat

dilakukan dengan menggunakan peralatan seperti yang ditunjukkan pada gambar

berikut.

Gambar 3.1 Alat pengujian tegangan tembus minyak transformator

Jarak elektroda dibuat 2,5 cm, sedangkan tegangannya dapat diatur dengan

menggunakan auto transformator sehingga dapat diketahui tengan sebelum saat

terjadinya kegagalan isolasi yaitu terjadinya loncatan bunga api. Loncatan bunga api

dapat dilihat lewat lubang yang diberi kaca. Selain itu dapat dilihat dari voltmeter

tegangan tertinggi sebelum terjadinya kegagalan isolasi (karena setelah terjadinya

kegagalan isolasi voltmeter akan menunjukkan harga nol).

Tegangan tembus nominal minyak transformator untuk tegangan kerja tertentu

dapat dilihat pada table berikut:

Tabel 3.3 Tegangan tembus standar transformator

Tegangan Kerja

Peralatan

Tegangan tembus (kV) untuk jarak 2,5 mm

Minyak baru Sedang dipakai

Di atas 35 kV 40 35

6 s/d 35 kV 30 25

Di bawah 6 kv 30 20

9

Dengan demikian dapat diketahui apakah minyak transformator ketahanan listriknya

memenuhi persyaratan yang berlaku. Ketahanan listrik minyak transformator dapat

menurun karena pengaruh asam dan dapat pula karena kandungan air.

Berdasarkan standar yang dikeluarkan oleh ASTM yakni dalam standar D-877

disebutkan bahwa suatu bahan isolasi harus memiliki tegangan tembus sebesar

kurang lebih 30 kV untuk lebar sela elektroda 1 mm, dengan kata lain kekuatan

dielektrik bahan isolasi kurang lebih 30 kV/mm. Sedangkan menurut standar ASTM

D-1816 suatu bahan isolasi harus mampu menahan tegangan sebesar 28 V untuk

suatu lebar sela elektroda sebesar 1,2 mm. Standar ini merupakan standar yang

diterima secara internasional dan harus dipenuhi oleh suatu bahan yang dikategorikan

sebagai suatu bahan isolasi.

Beberapa macam faktor yang diperkirakan mempengaruhi kegagalan minyak

transformator, yaitu:

1. Luas daerah elektroda

2. Jarak celah (gap spacing)

3. Pendinginan

4. Perawatan sebelum pemakaian (elektroda dan minyak)

5. Pengaruh kekuatan dielektrik dari minyak transformator yang diukur serta

kondisi pengujian atau minyak transformator itu sendiri juga mempengaruhi

kekuatan dielektrik minyak transformator.

Ketembusan isolasi (insulation breakdown, insulation failure) disebabkan

karena beberapa hal antara lain isolasi tersebut sudah lama dipakai, berkurangnya

kekuatan dielektrik dan karena isolasi tersebut dikenakan tegangan lebih. Pada

prinsipnya tegangan pada isolator merupakan suatu tarikan atau tekanan (stress) yang

harus dilawan oleh gaya dalam isolator itu sendiri agar supaya isolator tidak tembus.

Dalam struktur molekul material isolasi, electron-elektron terikat erat pada

molekulnya, dan ikatan ini mengadakan perlawanan terhadap tekanan yang

disebabkan oleh adanya tegangan. Bila ikatan ini putus pada suatu tempat maka sifat

10

isolasi pada tempat itu hilang. Bila pada bahan isolasi tersebut diberikan tegangan

akan terjadi perpindahan elektron-elektron dari suatu molekul ke molekul lainnya

sehingga timbul arus konduksi atau arus bocor. Karakteristik isolator akan berubah

bila material tersebut kemasukan suatu ketidakmurnian (impurity) seperti adanya

arang atau kelembaban dalam isolasi yang dapat menurunkan tegangan tembus.

Ketahanan listrik transformator dapat menurun karena pengaruh asam dan dapat

pula karena kandungan air. Keasaman minyak transformator dapat dinetralisir dengan

menggunakan potas hidroksida (KOH). Sedangkan kandungan air di dalam minyak

transformator dapat dihilangkan dengan memakai bahan higroskopis yaitu silikagel.

Kegunaan minyak trafo adalah selain untuk bahan isolasi juga sebagai

media pendingin antara kumparan kawat atau inti besi dengan sirip

pendingin. Agar minyak trafo berfungsi dengan baik, kualitas minyak

harus sesuai dengan standar kebutuhan ditunjukkan pada tabel

dibawah ini.

Tabel 3.4 Standard Minyak sebagai isolasi pada transformator

Agar minyak transformator berfungsi sebagai pendingin yang baik, maka

kekentalannya tidak boleh terlalu tinggi agar mudah bersirkulasi di dalam tangki

sehingga dapat mendinginkan transformator dengan baik. Kekentalan relative minyak

transformator tidak boleh lebih dari 4,2o pada suhu 20o C dan 1,8o hingga 1,85o

maksimum 2o pada suhu 50o C.

11

3.3 Proses Pemurnian Minyak Transformator

Minyak transformator dapat dikotori oleh uap air, fiber (misalnya: Kertas, kayu,

tekstil), dammar dsb. Hal ini dapat memengaruhi 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 di dasar 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 85o C. Campuran tersebut kosentrasinya dibuat 0,1% dan

selanjutnya didinginkan. Minyak transformator yang sudah diberi senyawa paraoksi

diphenilamin akan berwarna kemerah-merahan.

3.3.1 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

12

dapat diatasi dengan cara memanaskan minyak di tempat yang pakem atau boiler

minyak hampa udara (vacum oil boiler), sehingga air akan menguap

pada suhu yang relatif rendah. Alat ini dipakai dengan minyak yang

dipanaskan dalam bejana udara sempit (air tight vessel) dimana udara

dipindahkan bersama dengan air yang menguap dari minyak. Air

mendidih pada suhu rendah dalam ruang hampa oleh sebab itu

menguap lebih cepat ketika minyak dididihkan dalam alat ini pada

suhu yang relatif rendah. Namun demikian pencemar selain air akan

tetap tinggal di dalam minyak. Sebagai pengembangannya pemurnian

minyak dengan udara pakem seperti gambar berikut.

Gambar 3.2 Pemurnian minyak menggunakan pemanas-pakem

3.3.2 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.

Filter ini sangat efesien memindahkan pengotor padat dan uap dari

minyak yang merupakan kelebihan dari pada alat sentrifugal.

Walaupun cara ini sederhana dan lebih mudah untuk dilakukan,

13

keluaran yang dihasilkan lebih sedikit jika dibandingkan dengan alat

sentrifugal yang menggunakan kapasitas motor penggerak yang sama.

Filter press ini cocok digunakan untuk memisahkan minyak dalam

circuit breaker (CB), yang biasanya tercemari oleh partikel jelaga

(arang) yang kecil dan sulit dipisahkan dengan menggunakan alat

sentrifugal.Untuk menambah output mesin penyaring, minyak dipanasi

40o hingga 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.

3.3.3 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 45o hingga 55o di 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), lempenganlempengan

tersebut dipasang pada poros tegak dan pemutar tersebut berputar

bersama-sama dengan poros.

Jarak antara lempengan-lempengan kira-kira 0,1 mm.

Lempengan-lempengan menyebabkan minyak dapat terbawa keatas

seperti terlihat pada Gambar 3.3 sedangkan bagian-bagian yang berat

akan terlempar ke arah pinggir.

14

Gambar 3.3 Silinder Sentrifugal

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 dihentikan

pada 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.

3.3.4 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 pembangkitpembangkit tenaga listrik dan gardu-gardu

induk.

15

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 H2SO4 .

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:

1. Minyak dipanaskan dan dicampur dengan absorben yang didapatkan

kemudian disaring. Cara atau metode ini disebut Metode Sentuhan (Contact

Method).

2. Minyak yang telah dipanasi dialirkan melalui lapisan tipis dari absorben

yang disebut Metode Filtrasi.

Filtrasi penyerap untuk regenerasi minyak transformator terdiri dari sebuah

silinder yang dilas dengan sebuah kawat kasa di dasarnya, di sini penyerap

dimasukkan ke dalam minyak yang kemudian dialirkan melalui kawat kasa tersebut.

Lama-kelamaan kawat kasa akan tersumbat partikel-partikel halus dari

absorben. Untuk membersihkan absorben yang tersaring dan sisa-sisa

minyak, silinder dapat dibalikkan atau diputar 180o. Instalasi ini akan

lebih efisien jika 10% sampai 20% absorben dibuang dari dasar

absorber dan ditambahkan absorben baru.

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

16

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 3.4.

Gambar 3.4 Thermal siphon filter yang terhubung pada tangki transformator

Penyaringannya diisi dengan absorben yang jumlahnya ± 1% dari berat minyak

di dalam tangki. Dengan demiikian maka kapasitas filter tersebut tergantung pada

ukuran tangki. Karena perbedaan suhu pada bagian atas dan bawah transformator,

maka terjadilah sirkulasi minyak transformator secara alami. Dengan demikian maka

proses regenerasi minyak berlangsung terus-menerus sehingga kualitas minyak dapat

selalu dipertahankan.

17

3.4 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

daripada 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 30o C hingga 50o C, 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

18

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 relative tinggi. Massa jenisnya ± 1 g/cm3 , permitivitas

relatifnya 2,5; tan ∂ 0,0002 pada 1000 Hz, titik nyala tidak kurang dari

145o C , titik beku lebih rendah dari -60o C.

3.5 Mekanisme Kegagalan Isolasi Cair

Karakteristik pada isolasi minyak trafo akan berubah jika terjadi

ketidakmurnian di dalamnya. Hal ini akan mempercepat terjadinya proses kegagalan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kegagalan isolasi antara lain adanya partikel padat,

uap air dan gelembung gas. 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 empat jenis sebagai

berikut :1. Teori Kegagalan Gelembung

Kegagalan gelembung atau kavitasi merupakan bentuk kegagalan zat cair

yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas di dalamnya.

2. Teori Kegagalan Elektronik

19

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.

3. 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.

4. 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. 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.

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dari hasil pembahasan diatas dapat disimpulkan beberapa hal sebagai

berikut:

20

1. Isolasi cair memiliki dua fungsi yaitu sebagai pengisolasi dan sebagai

pendingin. Contoh isolasi cair yang lazim digunakan adalah minyak

transformator.

2. Minyak transformator adalah minyak mineral yang diperoleh dengan

pemurnian minyak mentah. Proses pemurnian minyak transformator dapat

dilakukan dengan 4 cara, yaitu:

a) Pemanasan

b) Penyaringan

c) Pemusingan

d) Regenerasi

3. Terdapat beberapa contoh bahan isolasi cair lainnya seperti Sovol, Askarel,

Araclor, Pyralen, Shibanol.

4.2 Saran

Bahan isolasi cair merupakan salah satu bahan listrik yang sering digunakan

oleh masyarakat. Yang perlu dilakukan oleh pemerintah dan masyarakat mulai

sekarang ini adalah meningkatkan pengetahuan mengenai bahan isolasi cair dan

melestarikan bahan-bahan anorganik maupun organik sebagai bahan dasar pembuat

bahan isolasi cair ini.

DAFTAR PUSTAKA

1. Muhaimin. 1993. Bahan-Bahan Listrik Untuk Politeknik. Jakarta : PT Pradnya

Paramita.

2. ….,2009. Energi. Terdapat di http://www.elektroindonesia.com. (diakses

tanggal 27 Maret 2011)

21

3. …., 2009. Pengertian Bahan Isolasi Cair. Terdapat di

http://www.alpensteel.com (diakses tanggal 27 Maret 2011).

4. …., 2008. Mekanisme kegagalan isolasi cair. Terdapat di

http://komunitasteknik.blogspot.com (diakses tanggal 27 Maret 2011).

5. …., 2009. Minyak Tranformator. Terdapat di http://www.alpensteel.com

(diakses tanggal 27 Maret 2011).

6. …., 2009. Bahan Isolasi. Terdapat di http://www.wikipedia.com. (diakses

tanggal 27 Maret 2011).

LAMPIRAN

22