## KEGAGALAI{ ISOLASI MII{YAK TRAFO
Dedi Nugrohor)
r)Jurusan Teknik Elektro fflU* Tekrnlogi Irdustri Universitas  Islam Sultan Agung Semarang
AB,STRACT
- Insulation  of transfornrer oil has a role.as  an insulating material of voltage equipment in electrical  equipments, but has other uses ^sych.ry cooling *Za* or exinguish'the  arc.  purity insulating oil willdetermine the strength  of the dielectric m"ateial. on the cindition o-f purir.v  used oil will be contaminated by other  vtbitances  mixed in the oir. the  resurt oroit iiii iecome impure and degraded dielectic strength that will ultimately  reduce  the level o.f insulation  -failure. Test results show that contqmindnts affect significanrl-v lov,er levels o-f insulaiion faiturei:, isolation and purification  of used oil (no pure oil) was able to iigni.ficantly increase  the insulationfailttre  rate of new oil approach.

## ABSTRAK
Isolasi minyak tra/b memiliff  peran sebagai bahan isolasi pada bagian-bagian bertegangan  didolam peralatan-peralatan tenaga, disamping nemiliH kegunaan lain  seperti media pendingin  ataupun pemadam  busur api. Kemurnian minyak isolasi alan menentuktn kelantan bahon dielektrik. Pada kondisi minyak terpakai kemurnian  akan  terkontaminasi  oleh zcrt-zat lain vang  tercampur dalam minyak, akibalnya minyals menjadi tidak  murni dan akon mengahmi degradasi kehntan dielektrik  yang pada akhirnya alcan menunmkan  tingkat  kegagalan  isolasi. Hasil penguiian menuniukkan bahwa bahan  kontaminan mempengaruhi secara signifpan penurunan tinglat kegagalan  isolasi, don pemurnion minyak isolasi terwlcai (minyak  tak murni) mqmpu menaiklan  tingkat kegagalan isolasi  secara signifilcan  mendelmti  kondis;i miryak baru.
1. MINYAKT,RATO
Minyak trafo merupakan bahan isolasi cair, minyak ini secara luas digunakan sebagai  bahan dielektrik pada
berta gai peralatan tenaga seperti transformator, circuit breaker,  switchgear,
kabel daya, dsb. sebagai  bahan dielektrik minyak trafo dapat ber fungsi ganda.
Fungsi utama adalah  sebagai media isolasi diantara bagr an-bagi an yang rnengandung beda potensial agar tidak terjadi  lompatan listrik (/tash-over) atau percikan api (spark-over), dan fungsi
lainnya sebagai media  pendingn pada trafo, kabel daya, atau sebagai media pemadam busur api pada circuit breaker. Minyak trafo mineral tersusun atas senyawa utama hydrocarbon yang terdiri atas senyawa  hydrocarbon parafanik, senyawa hydrocarton naftenik dan senyawa hydrocarbon aromatic. selain ketiga senyawa itu masih mengandung senyawa tambahan |at aditif yang kandungannya kecil yang berguna untuk meningkatkan pengaruh oksidasi, penyerapan gas,  dan sebagainya.
' Http:l I Iurnal.unimus.ac.id
Ada beberapa alasan mengapa bahan isolasi cair secara luas digunakan pada beberapa  peralatan yaitu diantaranya bahan isolasi  cair memiliki kerapatan
1000 kali atau lebih  dibandingkan bahan
isolasi gas, sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi, bahan isolasi
cair akan mengisi celah  atau ruang yang
akan diisolasi, bahan isolasi dapat menghilangkan panas yang timbul akibat rugi-rugi energi, dan bahan isolasi cenderung akan memperbaiki sifatnya jika terjadi pelepasan  rnuatan {discharge}
Bahan  isolasi cair ideal adalah mepunyai
nilai-nilai yang tinggi untuk kekuatan dielektrik, volume resistivitas, panas i .' jenis, dan konduktivitasnya.  Disamping itu bahan isolasi harus rnemiliki nilai- nilai yang  rendah untuk faktor kerugian,
kerapatan, dan kekentalan. Bahan isolasi cair juga harus memiliki sifat tidak menimbulkan korosi, tidak rnudah
menyala, tidak beracun, dan kestabilan kimia.
Ketika bahan isolasi (bahan
dielehrik) cair tersebut  digunakan pada
peralatan listrik maka bahan  dielektrik
tersebut akan dikenai tekanan tekanan baik berupa tekanan elektrik maupun panas. Setiap  bahan dielektrik memiliki batas  kekuatan untuk memikul tekanan elektrik. Jika tekanan elektrik yang dipikul oleh bahan dielektrik meluuxpaui batas kemampuannya maka bahan dielehrik akan menghantarkan arus (tembus Ii strik/ breakdoy,n)dan
mengalami  kegagalan  sebagai isolator.
Kernampuan bahan dielektrik untuk memikul tekanan elektrik tertingg tanpa menirnbulkan tembus listrik disebut kekuatan dielektrik.
Adanya  bahan-bahan material  lain yang terkandung  dalam  bahan isolasi  cair seperti oksigen, air, endap&n,  kotoran- kotoran hasil dekomposisi  bahan padat, dapat menimbulkan degradasi kekuatan bahan dielektrik cair. Penurunan kekuatan dielektrik berdampak pada penurunan tingkat kegagalan isolasi. Pada minyak terpakai penurunan tingkat kegagalan isolasi harus dijaga agar tidak melebihi batas yang diizinkan seperti ditunjukkan dalam tabel 1 berikut.
Tabel I Spesifikasi  rninyak trafo terpakai  yang diizinkan
NO Sifat Tegangan Peralatan Betas Yang D{tnknn Metode L{i I Tegangar Tembts > 170
7A-170 <70
> 50Kv/2.5uun
> 40KV/2.5rnrrl > 30Kv/2.5rrun
IEC 156 ) Kandrtngan Air > 170 < 170
..20 rng/l
S 30 nrg/l IEC R76O 3 Factor Kebocoran Dielelrrik Semtra Tegangan < 0.2-2.0 rEC 247 & IEC 250 4 Tahanan  Jenis Senrua
Tegang;2r l0 GCIun-m
S 0.5 mgKOllrg IEC 93 &
IEC 247 5 Angka  Kenetralan Semua Tegangan TEC 296 6 Sedimen Tidak Ten*rr IEC 296 7 Titik l.Iyala Pernanasan Lrlakailulm l50c TEC 296 8 Teprangan Pemnrkaan ) l5xl0-3 Nrrr-l IEC 296 9 Kanduugan Cras > t70 Sdang Digarap IEC

## 2. KONTAMINASI  PADA

## MINTYAK TRAFO
Pada transformator, minyak trafo berguna untuk menyekat diantara bag,an-baglan yang memiliki beda potensial agar tidak menimbulkan loncatan listrik atau busur api. Disamping itu minyak  trafo berguna juga sebagai media pendingn pada inti dan  kumparan trafo akibat rugi-rugi  energi, sehingga trafo dapat beroperasi  secara  optimal
dengan efisiensi  yang tinggi. Kemurnian minyak trafo merupakan har terpenting untuk menj aga kekuaran dielektrik minyak, namun pada prakteknya kemurnian minyak isolasi akan  terganggu
oleh berbagai penyebab seperti pada proses pernapasan trafo dimana udara lembab  akan masuk  kedalam minyak
Kegagalan  lsolasi Minyak  Trafo
trafo sehingga menimbulkan  gelembungl gelembung air, pemakaian trafo pada suhu tinggi pada waktu lama dup*, menimbulkan penua ifr, berakibat warna minyak  menjadi  lebih gelap dikarenakan pembentukan asam dan resin atau endapan. Sebagian besar asam dapat mengakibatkan korosi pada bugan- bagian transformator  seperti pada bagian isolasi padat transformator  atau bagan- bagi an metal transformator.  Tumpukan tumpukan endapan  atau kotoran  pada inti, kumparan atau bagian dalam oil duck akan menurunkan sirkulasi minyak yang dapat menimbulkan  penurunan transfer panas.
Keberadaan zat-zat kontaminan seperti gelembung air, gerembung  udara, gas terlarut, endapan-endapan atau
kotoran-kotoran, debu, dan seb againya
pada minyak isolasi sudah tentu akan
mengakibatkan  degradasi  kekuatan  bahan isolasi minyak, sehingga  menimbulkan penurunan tingkat tegangan kegagalan

## isolasi . 3. PEMURNTAN MTT\TYAK TRAFO
Pemurnian minyak  trafo berfujuan untuk menghilangkan bahan-bahan
kontaminan yang terkandung didalam minyak sehingga  kekuatan dielektrik
minyak dapat  meningkat kembali Ada
berba gai teknik pemurnian minyak
seperti filterisasi, Partikel-partikel padat
seperti debu, endap&n, dan sej enisnya yllg terkandung dalam minyak dapat
tprmuati  oleh muatan listrik, hal ini akan menurunkan kekuatan dielektrik, oleh karena itu untuk memisahkan  partikel-
partikel tersebut darj minyak isolasi
digunakan teknik filterisasi . Adanya gas-
gas terlarut seperti  karbondioksida dan oksigen secara  signifikan akan
mempengaruhi kekuatan dielektrik
minyak, hal ini karena gas-gas terlarut memiliki kekuatan dielektrik yang lebih
rendah dibandingkan minyak trafo.  Untuk menghilangkan  gas-gas tersebut dapat
dilakukan dengan distilaton dan
degassing, sedangkan untuk menghilangkan kandungan air dapat
dilakukan dengan vakum pengering.

## 4. PENGUJIAN MII\-YAK  TRATO
Pengujian minyak trafo dilakukan baik untuk  kondisi baru  ataupun  terpakai . Sebelurn minyak trafo digunakan (minyak  baru), perlu dilakukan  pengujian untuk mengetahui sifat-sifat trafo (umumnya penguj i an kegagalan i sol asi), begitupula saat  minyak sedang digunakan, secara rutin dalam j angka waktu tertentu minyak perlu diuji kembali, karena  setelah dipakai minyak menjadi  terkontaminasi, oleh karena itu jika diketahui  batas kegagalan isolasi telah menurun melampaui batas. yang direkomendasikan, maka minyak trafo perlu dilakukan pemurnian kembali.
Pada penelitian ini akan dilakukan untuk minyak trafo dalam beftagai kondisi yaitu pada kondisi minyak trafo baru, minyak  terpakai,  minyak  dalam keadaan berubah sushu dan minyak yang dikontaminasi.
Pengujian dilakuan dengan peralatan  uji seperti ditunjukkan  dalam  gambar 2. Nat uji minyak  berupa elehroda bola- bola berdiameter 2,5 cffi, trafo uji tegangan tinggi dengan kapasitas tegangan max. 100kV, pengontrol
tegangan, resistor 20 MCylOO kV yang berguna untuk  membatasi arus,  kapsitor l00pf/100 kV, dan tongkat pentanahan
yang ber fungsi untuk membuang  rnuatan tegangan sisa setelah rnelakukan
penguj ian dan membuang  muatan pada
lssN 1979-7  451
saat tegangan tembus.
mengetahui seberapa jauh perubahan suhu minyak trafo terhadap kegagalan isolasi rninyak, maka dilakukan penguj ian minyak pada beberapa suhir, berbeda (dalam sarnpel pengujian diambil' tiga keadaan  temperatur  berbeda yaitu 30oC, 50t dan 70"C).  Bahan uji merupakan minyak  trafo shell Diala B dalarn kondisi baru (belum terpakai).
8I.IB€i ,EGATGATT PiflEn 220 V
Gamb ar 2. Rangkaian uji tegangan  tembus minyak  trafo

## 4.7 PENGUJIAN MINYAK TRATO BARU
Pada prakteknya minyak trafo akan mengalami tekanan panas yang diakibatkan oleh rugi-rugi energi.
sebagai  contoh  aplikasi minyak trafo pada transformator  akan memiliki suhu rninyak yang berubah-ubah seiring dengan perubahan beban.
Agar g *,, 360 -(f E Ee,B E sg,o o) C s 59,4 (u F ffi2 59 5g,g 58,6 58,4
au 70 Suhu  minyak  1oC;
Gambar 3. Grafik tegangan  tembus minyak baru terhadap suhu minyak trafo
l(APAgTOfi  t00 prt tm rv tALEt taLA, Atl? ts(tjt r pAlEt cof?noL+floH lrttrloE ?Estt{tAFEty l
Pada saat pengujian dilakukan
data - data spesif,ik yang berkaitan adalah
: Suhu udara sekitar  adalah rata-rata
30oC, volume minyak trafo uji adalah
140 ml, lebar sela elektroda 5 rnm, dan
diameter  bola-bola 2,5 mm. Hasil
penguj ian ditunj ukkan dalam grafik
dibawah ini . Penguj ian tegangan  tembus
dilakukan untuk kondisi minyak trafo
baru , dengan demikian kondisi minyak trafo masih terj aga kemurniannya dan belum terkontaminasi. Hasil pengujian ditunjukkan dalam gambar 3 Dari hasil
pengujian terlihat  bahwa  pada suhu
berteda, perbedaan tingkat tegangan
tembus untuk kondisi suhu  berbeda relatif
Hasil penguj ian pada gambar 4 menunjukkan terjadinya penurunan
tegangan tembus  pada minyak terpakai dibandingkan  kondisi  minyak trafo baru.
Sebagai contoh  pada suhu minyak 30oC, 5l
kecil, hal ini disebabkan minyak masih terj aga kemurniannya,  sehingga belurn tercampur dengan bahan-bahan
kontaminan,  dengan demikian kenaikan suhu rninyak berdampak relatif kecil terhadap tegangan  tembusnya.

## 4.2 PENGUJIAN MINYAK TRAFO TERPAKAI
Pengujian  selanjutnya  dilakukan untuk kondisi  minyak terpakai, dirnana sampel minyak diambil langsung dari transformator yang sedang beroperasi.
Mekanisme dan data spesifik sarna dengan pengujian sebelumnya, kecuali kondisi  minyak trafonya.
Gambar 4. Grafik tegangan  tembus minyak terpakai terhadap suhu minyak
untuk minyak baru tegangan ternbus mmencapai 59 kV, sedangkan  kondisi terpakai pada suhu yang  sama turun secara signifikan  mencapai 24,2 kV. Penurunan ini disebabkan kekuatan
3oo a EBf E gm c ((, 7x (o Ezo F- 15
70 Suhu mirryak (0C)
dielektrik minyak mengalami degradasi akibat adanya  bahan-bahan kontaminan yang tercarnpur  dalam minyak sehingga minyak menjadi tidak murni lag
Berdasarkan grafik penguj ian diatas terlihat bahwa semakin panas suhu temperatur akan mengakibatkan  semakin
naikknya nilai tegangan tembus, hal ini berarti semakin naik temperatur maka semakin tinggi kekuatan dielektrik minyak isolasi. Pada grafik terlihat pada pengujian dengan suhu minyak 30oC,
tegangan tembus adalah ZZ,gSlZ kV dan pada  suhu minyak T}oc,tegangan tembus naik mencapai 59,3404'C.  pada suhu rendah biasanya rninyak akan
mengandung kelembaban yang lebih tinggi jika dibandingkan pada suhu yang lebih  tingg,, karena unsur-unsur kelembaban atau gelembung air akan turut menguap, dan ini akan menaikkan
tsSN 7g7g_7  451.
kekuatan dielektrik bahan isolasi minyak itu sendiri Berdasarkan hasil pengujian ini terlihat j elas bahwa bahan-bahan kontaminan  secara signifikan akan mempengaruhi perubahan tegangan tembus untuk setiap  perubahan suhu minyak.

## 4,3 PENGUJIAN MII{YAK YANG TELATI DIMURNIKAN KEMBALI
Pengujian  berikutnya dilakukan untuk  kondisi minyak terpakai yang dimurnikan kembali melalui teknik filterisasi , degassing, dan pengeringan. Hasil minyak yang telah dimurnikan digunakan untuk bahan pengujian. Mekanisme pengujian  sama dengan penguj ian sebelumnya. Hasil-hasil penguj ian ditunjukkan dalam gambar 5 dibawah ini.
Gambar 5. Grafrk  tegangan  tembus minyak yang dimurnikan  terhadap suhu minyak
62 .Y ;60 = -c] C b58 C (q P56 G' ct) 8s4 52 70 Suhu mirryak  (oC)
Hasil pengujian  menunjukkan bahwa pemurnian minyak  terpakai secara
signifikan akan meningkatkan  kembali kekuatan bahan  dielektrik minyak.
Sebagai contoh pada suhu 30"C, sebelum dimurnikan,  tegangan tembus minyak
adalah 22,95 kV, dan setelah dimurnikan meningkat menjadi 53oC, mendekati
kondisi  minyak baru 59oC pada suhu yang sama. Meningkatnya kekuatan
bahan dielektrik ini disebabkan bahan- bahan kontaminan dalam minyak telah dihilangkan sehingga minyak menjadi murni kembali,
Berdasarkan gambar 6 tersebut dapat diamati,  bahwa tegangan gagal isolator minyak cenderung menurun
seiring dengan bertambahnya  jumlah
4.4

## PENGARUH
BAHAN TERIIADAP

## KONTAMTNAN KEGAGALAN  ISOLASI
Pada pengujian terakhir akan diuji pengaruh jumlah bahan kontaminan terhadap tegangan tembus minyak trafo Pada pengujian ini suhu minyak 29oC,,
lebar sela bola  5 cffi, volurne minyak 140 ml, dan diameter bola 2,5 cm.. Bahan kontaminan padat dengan berat I grarn dicampurkan munyak isokasi tersebut, untuk dilakukan pengujian. Selanjutnya pengujian dilakukan kernbali untuk setiap kenaikan I gram bahan kontaminan. Hasil pengujian  ditunjukkan dalarn
gamb ar 6 dibawah ini.
n25 i ; :f €n t (t, c S15 I- (I, c, 8l F10 45 Berat bahan kontaminan  (gram)
Gambar 6 grafik tegangan  tembus minyak terhaadap berat bahan  kontaminan
bahan  kontaminan. Penurunan tegangan gagal ini disebabkan karena paftikel- partikel memiliki permitivitas  yang lebih besar dari permitivitas zat cair, suatu
gaya akan terj adi pada partikel mengarahkannya ke daerah
Media Elektrika,  Vol. 3 No. 2, Desember 20i.0
memiliki tekanan erektrik maksimum diantara  kedua elektroda.
Perbandingan beberapa kondisi minyak (minyak baru, terpakai dan dimurnikan) terhadap kondisi tegangan tembus untuk berbagai nilai suhu minyak di tunjukkan  dalam gambar 7 diatas. Terlihat  bahwa  pada minyak terpakai terj adi penurunan tingkat tegangan tembus secara signifikan, dan setelah minyak  dimurnikan  kembali, tegangan tembus  kenaikan mendekati kondisi minyak baru.

## 5. KESIMPULAN
Bahan-bahan  kontaminan seperti debu, gelembung air, oksigeil, gas-gas terlarut, lumpur, endap&r,  dan sebagainya yang terkandung dalarn minyak trafo akan  mengakibatkan  degradasi kekuatan I le
yang yang 70 t -)< ;60 = -o E50 .E f40 (J) S30 OJ F 20 10 suhu l.rlrrn (oc)
Gamb ar 7 grafik perbandingan  beberapa kondisi  minyak isolasi
Semakin  banyak partikel ( kontaminan ) yang diberikan maka tegangan gagal yangdihasilkan semakin kecil, har ini diakibatkan  butiran-butiran partikel tersebut akan sej aj ar diantara kedua elektroda sebagai j embatan yang mengawali  terjadinya tegangan gagal isolator. Karen a partikel yang  digunakan dalam pengujian tersebut lembab maka gaya ini makin  kuat karena permitivitas
air tinggi . Partikel yang lain akan tertarik ke daerah yang bertekanan tinggi hingga
paftikel partikel tersebut  bertautan satu
dengan lainnya karena  adanya medan.
Hal  ini menyebabkan terbentuknya jembatan hubung singkat antarakedua elehroda sehingga mengakibatkan tegangan  gagal.
Kegagalan  lsolasi  Minyak  Trafo
bahan  dielektrik dan menyebabkan
penurunan tingkat kegagalan isolasi secara signifikan. Pemurnian minyak
i solasi bertuj uan untuk menghil angkan
zat-zat kontaminan yang terkandung dalam minyak sehingga kekuatan dielehik akan meningkat kembali dan
akan menyebabkan naiknya tingkat kegagalan isolasi mendekati kondisi
minyak baru. Penambahan bahan
kontaminan akan menyebabkan
penurunan  secara signifikan terhadap tegangan tembus minyak. Pengujian minyak terpakai secara berkala dan memurnikannya kembali bila diketahui kondisi minyak  telah melampaui batas
yang diizinkan, merupakan tindakan terbaik  untuk menj aga kualitas minyak isolasi agar dapat befungsi  dengan  baik.

## DAFTAR  PUSTAKA
tl I Bonggas L Tobiog,  (2003),"  I)asqr
Te loik Perryp$ian  T-egangan T'inggi", PT. Grarnedia fustaka Utama Jakarta.
12) Danikas M G ( 1990) ," Breakdou,rt o.f Transforrnator Oil  ", IEEE
El ectrical Insulation Magazines Vol.
6 No.5
t3l Kawaguchi, Y,  et  Ai, (1972),
" Bre qlalou, n of Tratt^sfornrutor Oi l ", IEEE Trans. OnPower App. Syst.
Vol. Pas-9 I No. I p9-19.
t4l Maidu,  M.S.,(1995), L( High Yoltage Ertgitrcerind', Tata McCrraw-Hill,
New Delhi.
t5l Malik, I{.H., Al-Arainy, A.A5
Qureshi, M.I., ( 1997), " Electrical Insulation in Power Systen?s",
Marcel  Dekker Inc. New  York.
t6l Syamsir Abduh,(2003) "TeoFi
Kegagalqn [solasi ", Penerbit Universitas Trisakti Jakarta.