Post on 29-Oct-2020
iv
HALAMAN PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Dian Budhi Santoso
NIM : 20090120004
Jurusan : Teknik Elektro UMY
Menyatakan bahwa :
Semua yang ditulis dalam naskah skripsi ini merupakan hasil karya tulis
saya sendiri dan bukan menjiplak hasil karya orang lain, kecuali dasar teori yang
saya cuplik dari buku maupun referensi dari berbagai jurnal yang tercantum pada
daftar pustaka sebagai referensi saya dalam melengkapi karya tulis ini. Apabila
dikemudian hari pernyataan ini tidak benar, maka saya siap menerima sanksi dari
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta sesuai dengan peraturan yang berlaku.
Yogyakarta, 07 Juli 2013
Yang menyatakan,
Dian Budhi Santoso
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO :
�������������� ��������� ������������������
�� ����
�
���� � ��������� ������� �������� ��������� ������������������� ���
������������� ������ ��� ��
�� ����
�
������������� ����������������� ����
������
�������������������� ������������������������������������� �����
���������������������������������� � ����������� � ����
��� ����!�"�#$$� �
�
�%��������������������������� ��� ���������������� ����������������
���������������
����&�'��#�()��
�
��������� ����������������� ���� ������������������'�������������
�������������������������������� � �
��� �����&�������#�*��
�
+�� ����������������� ����������#�
,����������� �������� �� �
+���������������������� �
�!�������� � -��
�
�
�
vi
PERSEMBAHAN :
Karya tulis ini dipersembahkan untuk:
Apak Mukirman – eMak Hindun tercinta,terima kasih atas kasih sayang,motivasi, do’a dan
nasihatnya.
Ketua Jurusan saya Bapak Ir. Agus Jamal., M, Eng. Alhamdulillah selesai juga pak tugas
akhir saya.
Abangku (Eka Andhi Wijaya) yang telah memberi banyak masukan dan dukungan selama
penulisan karya tulis ini.
Adik-Adikku (Adi Bagus Wiranto,Mutia Indah Lestari & Alfia Hasanah ) semoga lebih dari
A ian. Mari kita bersama membahagiakan apak emak .
Keluarga besar di Karawang maupun di Bantul.
My Lovely (Irania Dwi WIjayanti), makasih ya cinta atas kesabaran, semangat dan
dukungannya selama ini.
Untuk adik-adikku di Ikatan Mahasiswa Muhammadiyah, tunjukkan merahmu dengan
mengamalkan semboyan “Anggun dalam Moral Unggul dalam Intelektual”.
vii
KATA PENGANTAR
AAAAssalammu’alaikum Wr.Wb.ssalammu’alaikum Wr.Wb.ssalammu’alaikum Wr.Wb.ssalammu’alaikum Wr.Wb.
Dengan mengucapkan Puji dan Syukur penulis panjatkan akan kehadirat
Allah SWT, yang telah memberikan Rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga penulis
dapat menyelesaikan penyusunan laporan skripsi dengan Judul:
“ PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP KEGAGALAN ISOLASI
(BREAKDOWN VOLTAGE) PADA MINYAK SHELL DIALA B”,
Berbagai upaya telah penulis lakukan untuk menyelesaikan skripsi ini,
tetapi karena keterbatasan kemampuan penulis, maka penulis meminta maaf yang
sebesar-besarnya karena masih banyak kekurangan-kekurangan dalam
penyusunan laporan skripsi ini, baik dalam susunan kata, kalimat maupun
sistematika pembahasannya. Penulis berharap laporan skripsi ini dapat
memberikan sumbangan yang cukup positif bagi penulis khususnya dan pembaca
sekalian pada umumnya.
Terwujudnya Laporan Skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan dorongan
berbagai pihak yang sangat besar artinya. Dan dalam kesempatan ini, penulis
menyampaikan ucapan rasa terima kasih yang sebesar - besarnya kepada yang
terhormat:
1. Bapak Prof. Dr. Bambang Cipto, MA. selaku Rektor Universitas
Muhammadiyah Yogyakarta.
2. Bapak Ir. Agus Jamal., M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadyah Yogyakarta dan sebagai Dosen Pembimbing I
viii
yang dengan sabar membimbing, memberikan ilmu dan mengarahkan
penulis selama melaksanakan penelitian tugas akhir serta telah banyak
membantu baik dari segi moril maupun materil sehingga dapat
menyelesaikan penulisan laporan ini.
3. Bapak Rahmat Adi Prasetya, S.T.,M.Eng. sebagai Dosen Pembimbing II
yang telah memberikan ilmu dan segala pengetahuannya baik formal
maupun non formal kepada penulis, semoga semua dapat bermanfaat baik
sekarang dan dikemudian hari.
4. Bapak Jazaul Ikhsan.S.T.,M.T.,Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
5. Segenap Dosen pengajar di Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Yogyakarta Terima kasih atas segala bantuan yang
selama ini telah diberikan.
6. Staff Tata Usaha Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah
Yogyakarta.
7. Pak Prasetyohadi, S.T., Pak Daryadi di Laboratorium Teknik Tegangan
Tinggi Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas Teknik
Universitas Gadjah Mada yang telah membantu dan membimbing dalam
melakukan pengujian.
8. Kedua Orang Tuaku yang telah memberikan semangat, saran dan
dukungan baik moril maupun materil kepada penulis.
9. Keluarga Besarku di Karawang dan Bantul yang telah memberikan
semangat, saran dan dukungan baik moril dan materil kepada penulis.
ix
10. Keluarga Besar Ikatan Mahasiswa Muhammadiyah Komisariat Fakultas
Teknik ( IMM FT )
11. Rekan-rekan seperjuangan Pimpinan Koordiantor Komisariat Ikatan
Mahasiswa Muhammadiyah Universitas Muhammadiyah Yogyakarta (
KorKom IMM UMY ) periode 2012-2013. Akhirnya setelah perjuangan
yang cukup melelahkan selama satu periode selesai juga amanah ini.
12. Segenap jajaran Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro ( KMTE )
13. Teman-temanku Maharsena (TE/2009) yang sudah bersedia menemani
proses pengujian, Lukmanul Hakim (TS/2009) yang telah bersedia
menunggu untuk wisuda bareng, Fajar Eka septyadi (TE/2009),
Ardiyansah (TE/2009), Adi Ardi (TE/2009), Purwadi (TE/2009),
Amrullah Arafat (TE/2009), Bayu Ramadhan (TE/2009) dll yang tidak
bisa disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dan menemani
selama kuliah di Teknik Elektro UMY. Semoga persaudaraan ini akan
terus terjalin selamanya.
14. Seluruh teman-temanku mahasiswa Teknik Elektro UMY semua angkatan
yang telah membantu selama masa kuliah. Semangat kawan, semua pasti
bisa selama ada kemauan, do’a dan kerja keras yang usngguh-sungguh.
15. Semua pihak yang telah membantu penulis yang tidak bisa disebutkan satu
persatu, Terima Kasih.
Penulis menyadari bahwa dalam pcnulisan skripsi ini masih jauh dari
sempurna, hal ini mengingat kemampuan dan pcngalaman dalam penelitian
penyusunan skripsi ini yang sangat terbatas. Untuk itu penulis sangat
x
mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk perbaikan dan
pengembangan penelitian selanjutnya. Tidak ada yang dapat penulis berikan
selain ucapan terimakasih atas seluruh bantuan yang telah diberikan.
Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memberi tambahan
ilmu bagi para pembaca. Semoga Allah SWT meridhoi kita semua, amin.
Wassalammu’alaikum Wr.Wb.Wassalammu’alaikum Wr.Wb.Wassalammu’alaikum Wr.Wb.Wassalammu’alaikum Wr.Wb.
Yogyakarta, 07 Juli 2013
Penulis
Dian Budhi Santoso
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN I .................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN II ................................................................... iii
HALAMAN PERNYATAAN ...................................................................... iv
MOTTO ........................................................................................................ v
PERSEMBAHAN ......................................................................................... vi
KATA PENGANTAR .................................................................................. vii
DAFTAR ISI ................................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xvi
DAFTAR TABEL ......................................................................................... xviii
ABSTRAK .................................................................................................... xix
BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ....................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................... 3
1.4 Manfaat Penelitian ....................................................................... 3
1.5 Batasan Masalah .......................................................................... 3
1.6 Sistematika Penulisan Laporan ................................................... 4
xii
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................ 6
2.1 Tinjauan Pustaka ......................................................................... 6
2.1.1. Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Tegangan Tembus
Pada Bahan Isolasi Cair .................................................... 6
2.1.2. Analisis Pengaruh Kenaikan Temperatur dan Umur
Minyak Transformator terhadap Degradasi Tegangan
Tembus Minyak Transformator ...................................... 6
2.1.3. Analisis Mekanisme Kegagalan Isolasi Minyak Trafo
Menggunakan Elektroda bola ........................................... 8
2.1.4. Analisis Karakteristik Breakdown Voltage pada
Dielektrik Minyak Shell Diala B pada Suhu
30oC – 130oC .................................................................. 10
2.2 Landasan Teori .......................................................................... 10
2.2.1. Trafo Tenaga .................................................................. 10
2.1.1.a. Trafo Step-Up .................................................. 12
2.1.1.a. Trafo Step-Down ............................................. 12
2.2.2. Minyak Trafo .................................................................. 16
2.2.3. Isolasi ............................................................................. 18
2.2.4. Kekuatan Dielektrik ....................................................... 19
xiii
2.2.4.a. Sifat-sifat Listrik Bahan Dielektrik ................ 20
2.2.4.b. Dielektrik Cair . ............................................... 21
2.2.5. Pengujian Tegangan Tembus Minyak Trafo .................. 22
2.2.6. Teori Kegagalan Isolasi Cair ........................................... 23
2.2.6.a. Teori Kegagalan Elektronik . .......................... 23
2.2.6.b. Teori Kegagalan karena Adanya
Gelembung Gas ............................................... 24
2.2.6.c. Teori Kegagalan Bola Cair ............................. 24
2.2.6.d. Teori Kegagalan Partikel Padat ...................... 24
2.2.7. Faktor Pengaruh Tegangan Tembus ............................... 25
BAB III. METODOLOGI PENELTIAN ................................................ 27
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................... 27
3.2 Alat dan Bahan Penelitian ......................................................... 27
3.2.1. Alat Penelitian ................................................................ 27
3.2.2. Bahan Penilitian ............................................................. 34
3.3 Data Penelitian .......................................................................... 35
3.4 Tahapan dan Prosedur Pengujian .............................................. 36
3.5 Penjelasan Pengujian ................................................................. 39
xiv
3.5.1. Pengujian dengan Perubahan Lebar Sela Bola .............. 39
3.5.1.a. Lebar Sela Bola 2.5 mm ................................ 40
3.5.1.b. Lebar Sela Bola 3 mm ................................... 41
3.5.2. Pengujian dengan Perubahan Suhu ............................... 41
3.5.3. Pengujian dengan Umur Minyak yang Berbeda ............ 42
3.5.3.a. Minyak Shell Diala B dalam kondisi Lama .. 42
3.5.3.b. Minyak Shell Diala B dalam kondisi Baru .... 42
BAB IV. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ......................... 43
4.1 Kondisi Umum .......................................................................... 43
4.2 Percobaan pada Minyak Shell Diala B dalam Kondisi Lama
dengan Jarak Sela Bola 2.5 mm ................................................ 44
4.3 Percobaan pada Minyak Shell DIala B dalam Kondisi Baru
dengan Jarak Sela Bola 2.5 mm ................................................. 46
4.4 Percobaan pada Minyak Shell Diala B dalam Kondisi Lama
dengan Jarak Sela Bola 3 mm .................................................... 48
4.5 Percobaan pada Minyak Shell Diala B dalam Kondisi Baru
dengan Jarak Sela Bola 3 mm .................................................... 50
4.6 Perbandingan Keseluruhan Pengujian ....................................... 53
xv
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... 54
5.1 KESIMPULAN ......................................................................... 54
5.2 SARAN ..................................................................................... 56
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 57
LAMPIRAN
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Trafo Tenaga .......................................................................... 12
Gambar 2.2. Rangkaian Trafo Step-Up ..................................................... 12
Gambar 2.3. Rangkaian Trafo Step-Down ................................................ 13
Gambar 2.4. Minyak Trafo/Isolasi Cair .................................................... 17
Gambar 3.1. Transformator 50 kV ............................................................ 27
Gambar 3.2. Voltmeter .............................................................................. 28
Gambar 3.3. Resistor ................................................................................. 28
Gambar 3.4. Termometer ........................................................................... 29
Gambar 3.5. Tabung Uji Dan Elektroda Bola ........................................... 29
Gambar 3.6. Gelas Ukur ............................................................................ 30
Gambar 3.7. Alat Pengukur Tegangan Gagal Minyak .............................. 31
Gambar 3.8. Grounding Stick .................................................................... 32
Gambar 3.9. Heater/pemanas ..................................................................... 33
Gambar 3.10. Minyak Isolasi .................................................................... 34
Gambar 3.11. Diagram Alur Proses Pengujian .......................................... 37
Gambar 4.1. Grafik hasil pengujian minyak shell diala B
kondisi lama dengan jarak sela bola 2.5 mm ....................... 45
xvii
Gambar 4.2. Grafik hasil pengujian minyak shell diala B
kondisi baru dengan jarak sela bola 2.5 mm ........................ 47
Gambar 4.3. Grafik hasil pengujian minyak shell diala B
kondisi lama dengan jarak sela bola 3 mm .......................... 49
Gambar 4.4. Grafik hasil pengujian minyak shell diala B
kondisi baru dengan jarak sela bola 3 mm ........................... 51
Gambar 4.5. Grafik Perbandingan keseluruhan pengujian
minyak shell diala B ............................................................. 53
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Macam macam pendingin pada transformator .......................... 18
Tabel 3.1. Spesifikasi Minyak Trafo Shell Diala B .................................... 33
Tabel 3.2. Dielectric Strength dari Minyak untuk
Tegangan Operasi ..................................................................... 38
Tabel 4.1. Data hasil pengujian minyak shell diala B
kondisi lama dengan jarak sela bola 2.5 mm ............................ 43
Tabel 4.2. Data hasil pengujian minyak shell diala B
kondisi baru dengan jarak sela bola 2.5 mm ............................. 46
Tabel 4.3. Data hasil pengujian minyak shell diala B
kondisi lama dengan jarak sela bola 3 mm ............................... 48
Tabel 4.4. Data hasil pengujian minyak shell diala B
kondisi baru dengan jarak sela bola 3 mm ................................ 50
xix
ABSTRAK
Dalam trafo tenaga terdapat komponen yang dapat membangkitkan energi
panas, yaitu inti besi dan kumparan. Apabila energi panas ini tidak diantisipasi dengan
sistem pendinginan yang tinggi maka trafo akan mencapai suhu yang sangat tinggi
sehingga merusak nilai isolasinya.
Suatu isolasi cair tidak mempunyai elektron bebas, melainkan elektron-elektron
yang terikat pada struktur molekul yang membentuk dielektrik cair tersebut. Jika suatu
tegangan pada celah elektroda bola yang di celup pada isolasi cair maka akan timbul
medan listrik. Medan listrik ini akan memberi gaya kepada elektron-elektron agar
terlepas dari ikatannya dan menjadi elektron bebas. Semakin besar medan listrik maka
akan semakin besar elektron bebas yang dihasilkan sehingga terjadi banjir elektron dan
terjadilah kegagalan isolasi secara keseluruhan, akhirnya terjadi hubung singkat karena
celah elektroda sudah penuh dengan elektron bebas/avalans.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa suhu sangat mempengaruhi tingkat
ketahanan isolasi pada minyak trafo baik dalam kondisi baru maupun kondisi lama,
semakin tinggi suhu maka ketahanan isolasi semakin baik.
Kata kunci: breakdown, avalans, suhu, tegangan tembus, kegagalan isolasi.
ABSTRACT
In power transformers are components that can generate thermal energy, which
is an iron core and coil. When the thermal energy is not anticipated with a high cooling
system then the transformer will reach very high temperatures and damage the insulation
value.
An insulating liquid has no free electrons, but the electrons are bound to the
molecular structure of the liquid dielectric is formed. If the voltage on the electrode gap
balls dipped in liquid insulation will give rise to an electric field. This electric field will
force the electrons to escape from his bonds and become free electrons. The larger the
electric field the bigger the free electrons are generated which results in a flood of
electrons and overall insulation failure occurs, eventually short circuit occurs because
the electrode gap is filled with free electrons / avalans.
The results show that the temperature greatly affect the level of insulation
resistance of transformer oil well on new or old conditions, the higher the temperature
the better the insulation resistance.
Keywords: breakdown voltage, avalans, temperature, insulation failure.