HALAMAN PERNYATAAN. Yang bertanda tangan di bawah ini : NIM : : Teknik Elektro UMY

Transkripsi

1

2

3

4

5 HALAMAN PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Dian Budhi Santoso NIM : 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 iv

6 MOTTO DAN PERSEMBAHAN MOTTO : v

7 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. vi

8 KATA PENGANTAR Assalammu 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 vii

9 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. viii

10 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 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 ix

11 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. Yogyakarta, 07 Juli 2013 Penulis Dian Budhi Santoso x

12 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 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah Sistematika Penulisan Laporan... 4 xi

13 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Pustaka Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Tegangan Tembus Pada Bahan Isolasi Cair Analisis Pengaruh Kenaikan Temperatur dan Umur Minyak Transformator terhadap Degradasi Tegangan Tembus Minyak Transformator Analisis Mekanisme Kegagalan Isolasi Minyak Trafo Menggunakan Elektroda bola Analisis Karakteristik Breakdown Voltage pada Dielektrik Minyak Shell Diala B pada Suhu 30 o C 130 o C Landasan Teori Trafo Tenaga a. Trafo Step-Up a. Trafo Step-Down Minyak Trafo Isolasi Kekuatan Dielektrik xii

14 2.2.4.a. Sifat-sifat Listrik Bahan Dielektrik b. Dielektrik Cair Pengujian Tegangan Tembus Minyak Trafo Teori Kegagalan Isolasi Cair a. Teori Kegagalan Elektronik b. Teori Kegagalan karena Adanya Gelembung Gas c. Teori Kegagalan Bola Cair d. Teori Kegagalan Partikel Padat Faktor Pengaruh Tegangan Tembus BAB III. METODOLOGI PENELTIAN Waktu dan Tempat Penelitian Alat dan Bahan Penelitian Alat Penelitian Bahan Penilitian Data Penelitian Tahapan dan Prosedur Pengujian Penjelasan Pengujian xiii

15 Pengujian dengan Perubahan Lebar Sela Bola a. Lebar Sela Bola 2.5 mm b. Lebar Sela Bola 3 mm Pengujian dengan Perubahan Suhu Pengujian dengan Umur Minyak yang Berbeda a. Minyak Shell Diala B dalam kondisi Lama b. Minyak Shell Diala B dalam kondisi Baru BAB IV. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN Kondisi Umum Percobaan pada Minyak Shell Diala B dalam Kondisi Lama dengan Jarak Sela Bola 2.5 mm Percobaan pada Minyak Shell DIala B dalam Kondisi Baru dengan Jarak Sela Bola 2.5 mm Percobaan pada Minyak Shell Diala B dalam Kondisi Lama dengan Jarak Sela Bola 3 mm Percobaan pada Minyak Shell Diala B dalam Kondisi Baru dengan Jarak Sela Bola 3 mm Perbandingan Keseluruhan Pengujian xiv

16 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xv

17 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Trafo Tenaga Gambar 2.2. Rangkaian Trafo Step-Up Gambar 2.3. Rangkaian Trafo Step-Down Gambar 2.4. Minyak Trafo/Isolasi Cair Gambar 3.1. Transformator 50 kv Gambar 3.2. Voltmeter Gambar 3.3. Resistor Gambar 3.4. Termometer Gambar 3.5. Tabung Uji Dan Elektroda Bola Gambar 3.6. Gelas Ukur Gambar 3.7. Alat Pengukur Tegangan Gagal Minyak Gambar 3.8. Grounding Stick Gambar 3.9. Heater/pemanas Gambar Minyak Isolasi Gambar Diagram Alur Proses Pengujian Gambar 4.1. Grafik hasil pengujian minyak shell diala B kondisi lama dengan jarak sela bola 2.5 mm xvi

18 Gambar 4.2. Grafik hasil pengujian minyak shell diala B kondisi baru dengan jarak sela bola 2.5 mm Gambar 4.3. Grafik hasil pengujian minyak shell diala B kondisi lama dengan jarak sela bola 3 mm Gambar 4.4. Grafik hasil pengujian minyak shell diala B kondisi baru dengan jarak sela bola 3 mm Gambar 4.5. Grafik Perbandingan keseluruhan pengujian minyak shell diala B xvii

19 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Macam macam pendingin pada transformator Tabel 3.1. Spesifikasi Minyak Trafo Shell Diala B Tabel 3.2. Dielectric Strength dari Minyak untuk Tegangan Operasi Tabel 4.1. Data hasil pengujian minyak shell diala B kondisi lama dengan jarak sela bola 2.5 mm Tabel 4.2. Data hasil pengujian minyak shell diala B kondisi baru dengan jarak sela bola 2.5 mm Tabel 4.3. Data hasil pengujian minyak shell diala B kondisi lama dengan jarak sela bola 3 mm Tabel 4.4. Data hasil pengujian minyak shell diala B kondisi baru dengan jarak sela bola 3 mm xviii

20 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. xix