Pengujian Karakteristik Minyak Isolasi Trafo

Latar Belakang

• Didalam transformator ada dua bagian yang secara aktif membangkitkan panas yaitu tembaga (kumparan) dan besi (inti). Panas-panas itu bilamana tidak disalurkan atau diadakan pendinginan, akan menyebabkan tembaga atau besi itu mencapai suhu yang terlampau tinggi, sehingga bahan-bahan isolasi yang ada pada tembaga (kertas minyak) akan menjadi rusak.
  
• Untuk hal ini kebanyakan dilakukan dengan memasukkan inti maupun kumparan ke dalam minyak yaitu suatu jenis minyak tertentu yang dinamakan minyak isolasi (trafo).
  

Jenis minyak trafo

• Minyak trafo mineral: Minyak yang berbahan dasar dari pengolahan minyak bumi yaitu antara fraksi minyak diesel dan turbin yang mempunyai struktur kimia yang sangat kompleks.
  
• Minyak trafo sintetis (askarel): Minyak jenis ini mempunyai sifat lebih menguntungkan antara lain tidak mudah terbakar dan tidak mudah teroksidasi. Namun beracun dan dapat melukai kulit.
  

Minyak Mineral	Minyak Sintetis
Diala C, B (USA) Univolt (Esso) Nynas (Swedia) Mictrans (Jepang) Sun Ohm-MU (Korea) Petromin (Dubai) BP-Energol (UK)	Aroclor (USA) Clopen (Jerman) Phenoclor (Perancis) Pyroclor (UK) Fenclor (Itali) Pyralene (Perancis) Pyranol (USA)

Persyaratan Minyak Sebagai isolasi

• Viskositas yang rendah untuk mempermudah sirkulasi
  
• Titik nyala yang tinggi untuk mencegah terjadinya kebakaran
  
• Bebas asam untuk mencegah karat dari tembaga dan kerusakan pada isolasi belitan
  
• Tidak bersifat korosif
  
• Tahan terhadap oksidasi
  
• Mempunyai kekuatan dielektrik (tegangan tembus) yang tinggi
  
• Tidak mengandung sedimen
  

Tingkatan standar minyak trafo

No.			Standar
1.		IEC	International standard
2.		BS, ASTM, JIS, SNI	National specifications
3.		ABB, GEC-Ahlstom, Unindo	Transformer producer specifications
4.		TNB, PLN	Power distributor specifications

Pengujian minyak isolasi

Harga suatu transformator adalah mahal, tetapi memantau unjuk kerja sistem transformator melalui kondisi minyak tidak mahal dibanding dengan biaya jika transformator mengalami kegagalan (failure). Dengan demikian masa hidup transformator diharapkan lama kira-kira 40 tahun, bahkan dengan minyak trafo yang kualitasnya sangat baik diharapkan setara dengan masa hidup transformator.

Menurut studi yang dilakukan US Inspection and Insurance Companies, bahwa 10 % kegagalan transformator tenaga adalah karena deteriosasi bahan isolasi dan kegagalan internal "over load" dalam lilitan tegangan tinggi yang disebabkan bertambahnya deposit/ sludge.

Untuk itu pemantauan dan pemeliharaan kualitas minyak adalah sangat penting guna menjamin keandalan operasi peralatan listrik khususnya transformator, dan para ahli yang berwenang telah menetapkan petunjuk dalam bentuk standar uji dan spesifikasi teknik seperti IEC, ASTM, BS dll.

1. Minyak trafo baru (Unused mineral insulating oil) IEC 60296-2003
   
2. Minyak trafo pakai (Mineral oil in service) SPLN 49-1:1982 IEC 422:1982 diperbahurui menjadi IEC 422:1989
   

Ruang lingkup pengujian

Kimia	Fisika	kelistrikan
Keasaman Kadar air Ketahanan oksidasi Korosi lempengan tembaga Sedimen	Viskositas Densitas Titik nyala Tegangan antar muka Titik tuang	Tegangan tembus Tahanan jenis Faktor kebocoran dielektrik, tan delta

Batasan Minyak Isolasi Baru IEC 60296-2003

No.	Parameter uji	Batasan
1.	Fungsi
1.1	Viskositas pada 40 oC	Max. 12 cSt
1.2	Titik tuang	Max. – 40 oC
1.3	Kadar air	Max. 30 mg/kg
1.4	Tegangan tembus : - Sebelum treatment - Setelah treatment	Min. 30 kV /2.5mm Min. 70 kV /2.5mm
1.5	Densitas pada 20 oC	Max. 0,895 g/ml
1.6	Faktor kebocoran dielektrik, tan d pada 90 oC	Max. 0,0005
2.	Stabilitas
2.1	Keasaman	Max. 0,01 mg KOH/kg
2.2	Tegangan antar muka	Min. 40 dyne/m
2.3	Korosif sulfur	Tidak korosif
2.4	Kadar sulfur	Tidak disyaratkan
2.5	Aditif anti oksidan	U: Tidak terdedeksi T: Max. 0,08 % I: 0,08 % - 0,4 %.
2.6	Kadar furfural	Max. 0,1 mg/kg
3.	Unjuk kerja
3.1	Ketahanan oksidasi : - Sedimen - Keasaman - DDF at 90oC	Max. 0,8 % Max. 1,2 mg KOH/g Max. 0,500
3.2	Gassing tendency	Tidak disyaratkan
4.	Keamanan
4.1	Titik nyala	Min. 135 oC
4.2	PCA	Max. 3 %
4.3	PCB	Tidak terukur

Batasan Minyak Isolasi Bekas Pakai IEC 422:1989

No.	Parameter	Batasan
1	Tegangan tembus	50 kV untuk tegangan > 170 kV 40 kV untuk teg. 70 – 170 kV 30 kV untuk tegangan < 70 kV
2	Kadar air	< 20 mg/kg untuk > 170 kV < 30 mg/kg untuk < 170 kV
3	Angka kenetralan (keasaman)	0,5 mgKOH/g
4	Sedimen	Tidak terukur ( > 0,02% )
5	Tahanan jenis	Min. 1 G Ω.m
No.	Parameter	Batasan
6	Faktor kebocoran dielektrik Tg delta pada 90 oC	Max. 0,2 untuk tegangan > 170 kV Max. 1,0 untuk tegangan < 170 kV
7	Tegangan permukaan	Min. 15 dyne/cm
8	Kandungan gas	IEC 577 dan IEC 599
9	Titik nyala	Max. penurunan 15 oC

Masalah Masalah Hasil Pengujian

1. Teknik sampling tidak sesuai prosedur (50%)
   
2. Human error
   
3. Kesalahan analisis
   

Uji Viskositas

Viskositas adalah suatu ukuran dari besarnya perlawanan yang diberikan oleh minyak untuk mengalir, atau ukuran dari besarnya tekanan geser bagian dalam dari suatu bahan cair. Bila suhu naik maka viskositas akan turun. Uji viskositas hanya dilakukan untuk minyak isolasi baru. Metoda yang dipakai mengacu pada ISO 3104.

Uji Densitas

Densitas adalah berat masa minyak per satuan volume (kg/l) pada suhu 20 ^oC. Uji ini dilakukan hanya untuk minyak minyak isolasi baru. Metode uji densitas mengacu ke standar ISO 3675

Uji titik nyala

Titik nyala adalah adalah suhu terendah dimana uap minyak mulai menyala. Metoda ini dipakai untuk mendeteksi kontaminasi minyak yang berupa bahan bahan yang mudah menguap. Titik nyala rendah mengindikasikan terdapat kandungan yang bersifat volatile combustible. Titik nyala diuji dengan sistem Closed Cup dan mengacu pada standar ISO 2719

Uji tegangan antar muka

Metode ini mencakup pengukuran pada kondisi ketidak seimbangan tegangan antara permukaan minyak mineral yang berlawanan dengan air. Indikasinya ditunjukkan dengan adanya kontaminasi hasil dari oksidasi minyak. Pengujian mengacu pada standar ISO 6295.

Uji warna

Warna adalah banyaknya intensitas sinar yang diteruskan dan dinyatakan dengan angkan yang berdasarkan perbandingan terhadap sederetan standar warna. Bertambahnya intensitas warna menunjukkan bahwa minyak telah terkontaminasi. Metode uji yan dipakai adalah ASTM D 1500.

Uji titik tuang

Titik tuang adalah suhu terendah dimana minyak dapat mengalir pada saat didinginkan dan kondisi suhu tertentu. Sesuai standar pengujian mengacu ke standar ISO 3016.

Uji keasaman (angka kenetralan)

Keasaman (angka kenetralan) dalam minyak isolasi menunjukkan adanya kontaminan hasil oksidasi yang bersifat asam. Uji ini sangat dibutuhkan untuk suatu penggantian minyak. Pengujian mengacu ke standar IEC 296:1982 dan 296: 2003

Uji sedimen

Sedimen merupakan kontaminan pada minyak pakai dan terjadi karena proses oksidasi, pengujian mengacu ke standar IEC 422.

Uji Kadar air

Kandungan air dalam minyak isolasi berasal dari udara (atmosfir), diuji dengan metoda Karl Fisher Coulometric dan mengacu pada standar IEC 814.

Uji oksidasi

Uji ketahanan oksidasi adalah peristiwa oksidasi minyak dengan kondisi dan waktu tertentu atau ukuran baik tidaknya (ketahanan) suatu minyak trafo baru terhadap oksidasi. Dalam proses ini akan menghasilkan sedimen dan asam. Pengujian mengacu kestandar IEC 74.

Uji korosi kepingan tembaga

Uji korosi kepingan tembaga adalah suatu uji kemampuan minyak isolasi untuk mengakibatkan korosi pada kepingan tembaga dengan waktu dan suhu tertentu. Dengan adanya korosif senyawa sulfur yang merugikan akan menghasilkan deteriosasi pada logam yang besarnya tergantung pada jumlah dan tipe korosif, waktu dan suhu. Pengujian mengacu ke standar ASTM 1275 B.

Uji tegangan tembus

Tegangan tembus adalah tegangan dalam kV yang diperlukan untuk menembus lapisan minyak setebal 1 cm diantara 2 buah elektroda dan dinyatakan dalam kv/cm dalam kondisi suhu kamar. Tegangan tembus yang rendah menunjukkan adanya kontaminasi seperti air, kotoran atau partikel yang tidak dikehendaki. Metode uji yang dipakai adalah standar IEC 156.

Uji DGA (Dissolved Gas Analysis)

Metode ini mencakup ekstraksi dan pengukuran gas-gas terlarut dalam minyak isolasi. Gas-gas tersebut dihasilkan dari hasil oksidasi yang berasal dari minyak isolasi dan kertas (selulosa) seperti hidrogen, metan, etan, etilen, asetilen, karbon monoksida, karbon dioksida. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi dan gangguan (fault) yang terjadi pada operasional trafo.

Gangguan yang terjadi pada trafo yaitu :

• Thermal fault < 300 ^oC, 300 – 700 ^oC dan > 700 ^oC
  
• Electrical fault ( partial discharge, low energi discharge/ sparking & high energy discharge/ arcing ).
  

Standar acuan : ASTM 3612 & IEEE C 57

UJI FAKTOR KEBOCORAN DIELEKTRIK TAN d PADA 90 ^oC DAN TAHANAN JENIS PADA 90 ^oC

Faktor kebocoran dielektrik sangat terpengaruh oleh adanya kontaminan,dan sedimen hasil oksidasi atau koloid. Pengujian dilakukan pada suhu 90 ^oC pada minyak baru ataupun minyak pakai dan mengacu pada standar IEC 247.

Klasifikasi Minyak Isolasi Pakai

KATEGORI 1: Kondisi minyak isolasi sangat memuaskan untuk meneruskan operasi, semua parameter dibawah limit yang direkomendasikan IEC 422-1989

KATEGORI 2: Kondisi minyak isolasi perlu untuk dilakukan reconditioning ( purifier/ vacum filter). Indikasinya kadar air tinggi, tegangan tembus rendah dan parameter yang lain memuaskan

KATEGORI 3 : Kondisi minyak isolasi perlu dilakukan reclaiming, Indikasinya parameter keasaman dan faktor kebocoran dielektrik sudah tinggi.

KATEGORI 4: Kondisi minyak isolasi sudah tidak memenuhi spesifikasi sebagai minyak isolasi pakai dan tidak bisa digunakan lagi.