Teknik Tegangan Tinggi
Click here to load reader
-
Upload
rico-afrinando -
Category
Documents
-
view
49 -
download
7
description
Transcript of Teknik Tegangan Tinggi
Breakdown in Liquid Dielectrics
3.1. CAIRAN SEBAGAI ISOLATOR
Cairan dielektrik, karena sifatnya yang melekat, muncul anggapan bahwa cairan
dielektrik akan lebih berguna sebagai bahan isolasi daripada zat padat atau gas.Ini
karena keduanya, cairan dan zat padat biasanya 103 kali lebih padat daripada gas,
hukum Paschen menjelaskan bahwa cairan dielektrik memiliki kekuatan dielektrik yang
lebih tinggi dari urutan 107 V / cm. Juga, cairan, seperti gas, mengisi volume untuk
diisolasi dan bersamaan akan menghilangkan panas secara konveksi. Minyak 10 kali
lebih efisien daripada udara atau nitrogen dalam kemampuan mentransfer panas ketika
digunakan dalam transformer. Meskipun cairan dielektrik dikatakan dapat memberikan
kekuatan dielektrik yang sangat tinggi dari urutan 10 MV / cm, dalam prakteknya
kekuatan yang diperoleh hanya dari urutan 100 kV / cm.
Cairan dielektrik terutama digunakan dalam kabel tegangan tinggi dan kapasitor,
dan untuk mengisi transformator, pemutus sirkuit dll. Cairan dielektrik juga bertindak
sebagai agen perpindahan panas di transformer dan sebagai media pendinginan
pancaran api di sirkuit pemutus. Minyak petroleum (minyak Transformer) merupakan
cairan dielektrik yang paling sering digunakan. Hidrokarbon sintetis dan hidrokarbon
terhalogenasi juga digunakan untuk aplikasi tertentu. Untuk temperatur yang sangat
tinggi, minyak silikon dan hidrokarbon terfluorinasi juga digunakan. Belakangan ini,
minyak nabati tertentu dan ester juga sedang dalam penelitian. Namun, dapat
disebutkan bahwa beberapa isomer dari diphenyls poli-diklorinasi (umumnya disebut
askerels) telah diketahui sangat beracun, dan karenanya, penggunaannya telah
diberhentikan. Dalam beberapa tahun terakhir, cairan ester sintetis dengan nama 'midel'
telah dikembangkan sebagai pengganti askerels.
Cairan dielektrik biasanya adalah campuran dari hidrokarbon dan sukar terpolarisasi.
Bila digunakan untuk tujuan insulasi listrik mereka harus dijauhkan dari tempat yang
lembab, produk hasil oksidasi dan kontaminan lainnya. Faktor yang paling penting yang
mempengaruhi kekuatan listrik dari minyak isolasi adalah keberadaan air dalam bentuk
tetesan halus tersuspensi dalam minyak. Kehadiran 0,01% air di minyak transformator
dapat mengurangi kekuatan listrik untuk 20% dari nilai minyak kering. Kekuatan
dielektrik dari minyak turun lebih tajam, jika mengandung kotoran dibanding air. Tabel
3.1 menunjukkan sifat dari beberapa dielektrik yang umum digunakan dalam peralatan
listrik.
Dari cairan isolasi ditunjukkan dalam tabel 3.1 » tranformator minyak adalah
yang termurah dan yang paling umum digunakan. Sifat listrik sari tranformator minyak
terdapat pada tabel diatas. Minyak yang digunakan dalam kapasitor mirip dengan
minyak transformator tetapi mereka mengalami tingkat pemurnian yang sangat tinggi.
Berbagai macam minyak yang digunakan dalam kabel sebagai impregnants untuk isolasi
kertas dan untuk meningkatkan kemampuan transfer panas mereka. Tabel 3.1
memberikan sifat dielektrik dari dielektrik berbagai cairan yang digunakan dalam kabel,
kapasitor dan aplikasi khusus lainnya. Dalam prakteknya, pilihan dielektrik cair untuk
aplikasi tertentu dibuat terutama atas dasar stabilitas kimia. Faktor-faktor lain seperti
penghematan ruang, biaya, penggunaan sebelumnya, dan kerentanan terhadap
pengaruh lingkungan juga dipertimbangkan.
3.1.1 Minyak Transformer.
Seperti yang telah disebutkan, minyak transformator adalah dielektrik cair yang
paling sering digunakan pada peralatan daya. Minyak transformer adalah cairan yang
hampir tak berwarna yang terdiri dari campuran hidrokarbon Yang meliputi parafin, iso-
parafin, naftalena dan aromatik. ketika dalam pemakaian, cairan dalam trafo terkena
pemanasan berkepanjangan pada suhu tinggi sekitar 950C, dan akibatnya mengalami
proses penuaan secara bertahap. Dengan berjalannya Waktu minyak menjadi lebih
gelap karena pembentukan asam dan resin, atau lumpur pada cairan. Beberapa asam
bersifat korosif terhadap bahan isolasi padat dan bagian logam dalam transformator.
Endapan lumpur pada inti transformator, pada kumparan dan di dalam saluran minyak
mengurangi sirkulasi minyak panas dan dengan demikian kemampuan transfer akan
berkurang.
3.1.2 Sifat Kelistrikan
sifat listrik yang sangat penting dalam menentukan kinerja dielektrik dari
dielektrik cair adalah :
(A) kapasitansi per satuan volume atau permitivitas relatifnya
(B) resistivitas
(C) hilangnya tangen nya (tan gama) atau faktor daya yang merupakan indikasi
kehilangan daya pada tegangan a.c
(D) kemampuan untuk menahan tegangan listrik yang tinggi.
Permitivitas dari sebagian besar minyak petroleum bervariasi antara 2,0-2,6
sementara dari askerels bervariasi antara 4,5 dan 5,0 dan dari minyak silikon antara 2,0-
73 (lihat Tabel3.1). Dalam kasus cairan non-polar, permitivitas adalah frekuensiya sendiri
tetapi dalam kasus cairan polar, seperti air, berubah sesuai frekuensi. Sebagai contoh,
permitivitas air adalah 78 pada 50 Hz dan berkurang hingga 5,0 pada 1 MHz. Resistivitas
cairan isolasi digunakan untuk aplikasi tegangan tinggi harus lebih dari 10^16 ohm-
meter dan sebagian besar cairan dalam keadaan murni menunjukkan sifatnya. Faktor
Daya dari dielektrik cair pada tegangan a.c akan menentukan kinerjanya. Faktor daya
adalah ukuran daya yang hilang dan merupakan Parameter penting dalam sistem kabel
dan kapasitor. Namun, dalam kasus transformator, hilangnya dielektrik dalam minyak
dapat diabaikan jika dibandingkan dengan kerugianr tembaga dan besi . Minyak
transformator murni dan kering akan memiliki faktor daya yang sangat rendah bervariasi
antara 1 (T4 pada 2O0C dan 10 ~ 3 pada 9O0C pada frekuensi 50 Hz. Kekuatan Dielektrik
adalah parameter yang paling penting dalam memilih dielektrik cair yang diterapkan
untuk aplikasi tertentu. Kekuatan dielektrik tergantung pada atom dan molekul sifat
cairan itu sendiri. Namun, dalam kondisi praktis kekuatan dielektrik tergantung pada
material dari elektroda, suhu, jenis penerapan tegangan, kandungan gas dalam cairan
dll, yang mengubah kekuatan dielektrik dengan mengubah sifat molekul cairan.
3.2 CAIRAN MURNI DAN CAIRAN KOMERSIAL
Cairan murni adalah murni secara kimiawi dan tidak mengandung kotoran lain,
dan secara struktur lebih sederhana. Contoh-contoh cairan murni sederhana / x-heksana
(C6H14), n-heptana (C7H16) dan parafin hidrokarbon. Dengan menggunakan cairan
murni dan sederhana, lebih mudah untuk memisahkan berbagai faktor yang
mempengaruhi konduksi dan kerusakan di dalamnya. Di sisi lain, cairan biasa yang
mengisolasi cairan seperti minyak yang bukan merupakan kimia murni, biasanya terdiri
dari campuran molekul organik kompleks yang tidak mudah ditentukan atau
direproduksi dalam serangkaian percobaan.
3.2.1 Pemurnian
Kotoran utama dalam dielektrik cair adalah debu, kelembaban, gas terlarut dan
ion pengotor. Berbagai metode digunakan untuk pemurnian adalah filtrasi (melalui filter
mekanik, filter semprot, dan filter elektrostatik), putaran, degassing dan distilasi, dan
pengolahan kimia (menambahkan bahan pertukaran ion seperti alumina, minyak bumi,
dll dan penyaringan). Partikel debu akan terisi dan mengurangi kekuatan keruskan dari
cairan dielektrik, dan mereka akan hilang dengan penyaringan. Cairan biasanya akan
berisi gas kelembaban dan dilarutkan dalam kuantitas kecil. Gas seperti oksigen dan
karbon dioksida secara signifikan mempengaruhi kekuatan kerusakan cairan, dan karena
itu perlu untuk mengontrol jumlah kandungan gas. Hal ini dilakukan dengan distilasi dan
degassing.Ion pengotor dalam cairan, seperti uap air yang mudah berdisosiasi,
menyebabkan konduktivitas yang sangat tinggi dan pemanasan cairan tergantung pada
medan listrik yang diterapkan. Air dihilangkan dengan menggunakan alat pengeringan
atau vakum pengeringan. Terkadang, cairan yang tercampur dengan asam sulfat pekat
untuk menghilangkan lilin dan residu dan dicuci dengan soda kaustik dan air suling.
umumnya digunakan siklus-tertutup sistem pemurnian cairan untuk mempersiapkan
cairan yang sesuai dengan persyaratan di atas yang ditunjukkan pada Gambar. 3.1.
Sistem ini menggambarkan siklus cairan. Cairan dari reservoir mengalir melalui kolom
distilasi di mana ion pengotor dihilangkan. Air dihilangkan dengan alat pengeringan atau
dibekukan pada suhu rendah . Gas yang terlarut dalam cairan dikeluarkan dengan
melewatkan mereka melalui menara pendinginan dan / atau dipompa keluar oleh
pompa vakum. Cairan tersebut kemudian melewati penyaringan di mana partikel debu
akan dihilangkan. Cairan tersebut dimurnikan dan digunakan dalam sel uji. Cairan yang
digunakan kemudian mengalir kembali ke Reservior tersebut. Vakum sistem akan
membantu menghilangkan kelembaban dan gas kotor lainnya.
3.2.2 Breakdown Tes
Tes kerusakan biasanya dilakukan dengan menggunakan sel uji. Untuk menguji
cairan murni, Tes yang digunakan adalah sel kecil sehingga kuantitas kecil cairan
digunakan selama pengujian. Juga, uji Sel-sel biasanya merupakan bagian integral dari
sistem pemurnian seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3.1. elektroda yang
digunakan untuk pengukuran tegangan tembus biasanya lingkaran dengan diameter 0,5
sampai 1 cm dengan jarak kesenjangan sekitar 100-200 um. Kesenjangan yang akurat
dikontrol dengan menggunakan mikrometer. Kadang-kadang sistem bidang elektroda
seragam juga digunakan. Pemisahan elektroda sangat penting dalam pengukuran
dengan cairan, dan juga kehalusan permukaan elektroda dan lapisan oksida memiliki
pengaruh yang nyata pada kekuatan kerusakan. Tegangan uji yang diperlukan untuk tes
ini biasanya rendah, dari urutan 50-100 kV, karena jarak elektroda kecil . Kekuatan
kerusakan dan konduktivitas DC diperoleh dalam cairan murni adalah sangat tinggi, dari
urutan 1 MV / cm dan 10 ~ 18 - 10 "20 mho / cm berturut-turut, konduktivitas yang
diukur pada medan listrik berturut-turut 1 kV / cm. Namun, nilai-nilai yang sesuai dalam
cairan biasa relatif rendah, seperti dapat dilihat dari Tabel 3.1.
MAKALAHTEKNIK TEGANGAN TINGGI“Breakdown in Liquid
Dielectrics”
OLEH :
DIVA SEPTIAN JONES1110952049RICO AFRINANDO1110953009RAMA DANIL FITRA1110952017
UNIVERSITAS ANDALASPADANG
2013