## DESAIN ALAT PENGUKUR KEASAMAN DAN TEGANGAN TEMBUS MINYAK TRANSFORMATOR
Fahrul 1 , Beatris Anjelina Ari 2 , Miranty 1
1 Teknik Listrik dan Instalasi, Politeknik Industri Logam Morowali
2 Departemen Warehouse, PT. IRNC Coresponding Author: fahrul@pilm.ac.id
Abstrak: Transformator  sangat  berperan  penting  dalam  menyalurkan  listrik  perusahaan  besar  salah  satunya departemen feronikel. Pada prinsipnya nilai dari tegangan tembus pada minyak trafo akan menurun seiring dengan pembebanan pada trafo itu sendiri. Penurunan tegangan tembus minyak trafo biasanya disebabkan oleh adanya kandungan air di dalam minyak trafo akibat adanya uap udara yang masuk kemudian terkena panas di dalam trafo. Alat pengukur tegangan tembus minyak transformator yang dirancang digunakan untuk mengetahui kualitas dari minyak  tersebut,  apakah  masih  layak  digunakan  atau  tidak  sebelum  terjadi  kerusakan  yang  diakibatkan  oleh minyak transformator itu sendiri. Didapatkan bahwa tegangan keluaran berbanding lurus terhadap perubahan nilai PWM  dan  tegangan  tembus  terjadi  pada  keseluruhan  sampel  minyak  transformator  pada  jarak  4  mm  pada elektroda.
Kata Kunci: Tegangan Tembus, Minyak Transformator, PWM
Abstract : Transformers play an important role in distributing electricity to large companies, one of which is the ferronickel department. In principle, the value of the breakdown voltage in transformer oil will decrease along with the load on the transformer itself. The decrease in transformer oil breakdown voltage is usually caused by the presence of water content in the transformer oil due to air vapor entering and then being exposed to heat inside the transformer. The transformer oil breakdown voltage measuring tool is designed to be used to determine the quality of the oil, whether it is still suitable for use or not before damage occurs caused by the transformer oil itself. It is found that the output voltage is directly proportional to changes in the PWM value and Breakdown voltage occurs throughout the transformer oil sample at a distance of 4 mm from the electrode Keywords: Breakdown Voltage, Transformer Oil, PWM

## A. PENDAHULUAN
Transformator adalah perangkat listrik yang dapat mengalihkan dan mengubah energi listrik dari satu rangkaian ke rangkaian lainnya menggunakan prinsip medan magnet. Penggunaan transformator sangat luas, baik dalam industri tenaga maupun elektronika. Dalam sistem tenaga listrik, transformator berfungsi untuk mengatur tegangan, entah meningkatkannya atau menurunkannya, sehingga daya yang ditransmisikan dari sumber tidak mengalami kehilangan signifikan akibat kerugian daya yang terjadi [1].
Salah  satu  cara  paling  sederhana  untuk  mengevaluasi  kualitas  minyak  trafo  adalah  melihat warnanya. Minyak trafo yang berkualitas baik biasanya memiliki warna yang sangat jernih. Sebaliknya, minyak trafo yang sudah tidak baik akan terlihat keruh atau gelap, dan mungkin mengandung endapan atau sedimen. Saat baru, minyak trafo selalu memiliki warna yang jernih. Namun, ketika trafo mulai beroperasi dan dipanaskan, minyaknya dapat terkontaminasi oleh udara, air, debu, partikel dari isolasi kertas, karbon, dan lainnya. Kontaminasi ini dapat menyebabkan perubahan warna pada minyak trafo. Warna minyak trafo sering kali dapat menjadi indikator kondisi tegangan tembus (BDV) dan tingkat keasaman minyak trafo. Minyak yang sudah tidak baik (dengan warna keruh) dapat mengindikasikan bahwa nilai BDV dan tingkat keasaman minyak trafo juga tidak optimal.
[2] dalam penelitiannya merancang alat yang dapat memberikan informasi mengenai batasan suatu minyak  pendingin  transformator  yang  masih  layak  maupun  tidak  untuk  digunakan.  Informasi  dari penerapan  alat  ini  ditunjukkan  oleh  LCD  yang  dapat  memberikan  informasi  secara  otomatis. Penelitiannya  menggunakan  CDI  ( Capacitor  Discharge  Ignition )  DC  5TL-H5540-00  JW  untuk menghasilkan tegangan AC.
Penelitian yang dilakukan [3] menghasilkan alat ukur pH dan suhu tanah berbasis mikrokontroler arduino, yang dapat merekomendasikan beberapa jenis sayuran yang cocok ditanam.
Penelitian  yang dilakukan [4] dalam  mendeteksi pH dengan  menggunakan sensor pH-E4502C dengan sampel air tambak dan menampilkan hasil pembacaan secara realtime ditampilkan pada sebuah LCD.
Pada penelitian yang telah dilakukan oleh [5] menerapkan sensor pH pada elektrolizer dengan hasil yang didapatkan sensor pH tersebut dapat membaca range pH dari 1-10.
Berdasarkan hasil pengamatan di departemen feronickel , salah satu penyebab menurunnya kinerja transformator  yaitu  kadar  keasaman  (pH)  tinggi  dikarenakan  adanya  kontaminasi  antara  minyak transformator  dengan  kertas  isolasi  transformator  serta  partikel-partikel  lainnya,  dan  tegangan tembusnya menurun seiring dengan pembebanan pada transformator. Inspeksi rutin yang dilakukan di departemen untuk transformator difokuskan pada pengecekan suhu transformator (dalam hal ini, bagian yang diukur suhunya yaitu pada bagian bushing ), suhu ruangan, suhu oli dan tekanan air pendingin.

## B. METODE PENELITIAN
Minyak transformator adalah cairan isolasi yang digunakan untuk memisahkan dan mendinginkan bagian-bagian  dalam  transformator.  Sebagai  bahan  isolasi,  minyak  ini  harus  memiliki  kemampuan untuk  menahan  tegangan  tembus  dan  juga  mampu  menghilangkan  panas  yang  dihasilkan.  Dengan kedua  sifat  ini,  minyak  tersebut  diharapkan  dapat  melindungi  transformator  dari  gangguan  dan mencegah kegagalan dalam isolasi listriknya.
Gambar 1. Skema Alat Ukur Tegangan Tembus
Sensor pH menggunakan 5 volt DC sebagai tegangan input yang selanjutnya sensor tersebut akan membaca nilai pH dari minyak transformator. Hasil dari pembacaan sensor tersebut akan ditampilkan pada LCD. Adapun program untuk sensor pH dalam  mengukur  minyak transformator  menggunakan software ARDUINO IDE
Gambar 2. Skema Alat Ukur Keasaman
Alat pengukur tegangan tembus disupplai dengan tegangan 24 volt DC melalui inverter sehingga menghasilkan  tegangan output AC.  Tegangan output ini  digunakan  untuk  menyuplai Flyback dan dilakukan  hubung  singkat  antara  anoda  dan gounding nya  yang  telah  dihubungkan  pada  anoda  dan katoda elektroda yang telah dipasang pada wadah uji. Flyback dapat menghasilkan tegangan 25-30 kV sehingga hubung singkat dimanfaatkan untuk menghasilkan tegangan tembus dan akan diredam oleh minyak  transformator  untuk  mengetahui  kualitas  dari  minyak  transformator  tersebut.  Dalam pengambilan  data,  PWM  dari  inverter  diatur  untuk  menghasilkan  tegangan  yang  bervariasi menggunakan potensiometer dan mengatur jarak elektroda untuk mengetahui tegangan dapat tembus di jarak berapa.
Pada pembuatan alat pengukur tegangan tembus, inverter yang digunakan merupakan inverter 1 fasa yang telah dimodifikasi dari literatur yang telah didapatkan. Adapun rangkaian inverter sebagai berikut.
Gambar 2 . Rangkaian Skematik Inverter
Pembuatan  skema  rangkaian  menggunakan software DipTrace . Pada  rangkaian  2.1  untuk membangkitkan sinyal frekuensi mengguakan arduino uno, sedangkan PWM ( Pulse Width Modulation ) didapatkan dari keluaran arduino uno yang mendapat input analog potensiometer sehinigga PWM dapat diatur.  Tegangan input arduino  uno  menggunakan  9v  melalui  output  IC  LM7809  dan  5v  untuk potensiometer yang diambil dari output IC LM7805. Output dari sinyal PMW dan frekuensi kemudian digabungkan pada gerbang AND menggunakan IC 74LS08 dan outputnya masuk ke IC IR2111 yang dapat mengatur dua MOSFET sekaligus.
Sebelum sinyal masuk ke gate MOSFET, sinyal masuk ke optocoupler TLP 250 melalui resistor 470Ω. Optocoupler digunakan  untuk  menjaga  kontak  langsung  antara  rangkaian driver MOSFET dengan MOSFET itu sendiri. Adapun resistor 10Ω dan 10KΩ yang dihubung paralel sebagai pengaman dan untuk meminimalisir munculnya riak pada sinyal yang akan dikirim ke MOSFET. Pada inverter ini digunakan 2 buah MOSFET sebagai sinyal high dan low dihubung secara seri. Kaki drain MOSFET high dihubungkan  pada  sumber  300v  dari AC  regulator.  Kaki source MOSFET  untuk  sinyal high dihubungkan pada kaki drain MOSFET low dan dihubungkan pada salah satu sisi primer flyback. Pada kaki source MOSFET  sinyal  low  dihubung  pada grounding dan  salah  satu  sisi  primer flyback , sedangkan  pada  sisi  sekunder flyback akan  dihubung  singkat  melalui  elektroda  yang  dipasang  pada wadah minyak transformator.

## C. HASIL PENELITIAN

## 1. Pengujian Tegangan Tembus
Digunakan 3 (tiga) jenis sampel pada penelitian ini. Yaitu minyak transformator dengan kondisi keruh,  yang  telah  digunakan  pada  transformator.  Kemudian  minyak  trannsformator  dengan  kondisi bening tetapi juga telah digunakan pada transformator. Dan yang terakhir adalah minyak tranformator dengan  kondisi  baru  dan  belum  digunakan  pada  tranformator.  Pengujian  dilakukan  dengan  jarak elektroda yang bervariasi. Data yang didapatkan disajikan sebagai berikut:
Tabel 1. Pengukuran tegangan tembus dengan jarak elektroda bervariasi
No. Jarak Elektroda Sampel Input Voltage PWM (%) Breakdown Voltage /1cm (kV) Keterangan 1. 10 mm Keruh 24 29,79 8,937 Tembus Bening 100 - Tidak Tembus Baru 100 - Tidak Tembus 2. 8 mm Keruh 24 15,93 4,799 Tembus Bening 100 - Tidak Tembus Baru 100 - Tidak Tembus 3. 6 mm Keruh 24 14,42 4,326 Tembus Bening 100 - Tidak Tembus Baru 100 - Tidak Tembus 4. 5 mm Keruh 24 16,81 5,043 Tembus Bening 100 - Tidak Tembus Baru 100 - Tidak Tembus 5. 4 mm Keruh 24 13,63 4,089 Tembus Bening 21,54 6,462 Tembus Baru 97,42 29,226 Tembus 6. 2 mm Keruh 24 7,79 2,337 Tembus Bening 8,76 2,628 Tembus Baru 9,09 2,727 Tembus
Ketiga minyak trafo yang diuji pada rancangan alat ini yang merupakan sampel minyak trafo yang diambil dari pabrik tempat penulis magang namun, minyak tersebut belum dilakukan pengujian pada alat megger sehingga tidak dapat dilakukan pengkalibrasian alat. Pengukuran tegangan output flyback tidak dapat dilakukan dikarenakan keterbatasan alat uji yang tersedia.
Karena keterbatasan alat uji yang tersedia, sehingga nilai tegangan keluaran tidak dapat dilakukan pengukuran. Nilai tegangan PWM 100% diambil acuan dari nilai tegangan kerja flyback yaitu 25-30 kV.

## 2. Pengujian Keasaman Minyak Transformator
Proses  pengujian  dilakukan  dengan  menggunakan  dua  jenis  sampel  berbeda  yaitu,  minyak transformator dan air. Sampel air digunakan untuk menentukan tingkat keakurasian sensor pH dalam membaca nilai pH suatu larutan dengan bantuan kertas lakmus dan pH meter untuk membanadingkan hasil pembacaan sensor. Sedangkan minyak transformator digunakan untuk mengetahui apakah sensor pH dapat membaca nilai dan status pH larutan tersebut dengan baik.
(a) (b)
Gambar 3. Alat Pengukur Keasaman yang telah dirancang.
Dari  ketiga  pengujian  sampel  minyak  transformator,  didapatkan  bahwa  ketiga  sampel  tersebut dikategorikan  bersifat  asam.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  sensor  pH  dapat  membaca  nilai  pH  dari minyak transformator yang diuji dan berhasil menampilkan informasi yang diperlukan pada LCD.
Gambar 4 . Pengujian Keasaman Minyak Transformator
Pada sampel pertama, minyak bekas dan jernih nilai pH dari pembacaan sensor yaitu 5.01, pada sampel kedua, minyak baru terbaca nilai pH 6.02, sedangkan sampel ketiga menampilkan nilai pH 5.34. Minyak transformator baru ummemiliki nilai pH  yang lebih tinggi dibandingkan  minyak  yang telah digunakan atau bekas karena minyak transformator baru tidak mengalami kontaminasi dengan partikel atau  zat  yang  membuat  minyak  transformator  menjadi  asam  mengalami  perubahan  warna.  Namun karena  pembersihan  wadah  uji  tidak  dilakukan  dengan  baik,  sehingga  sampel  minyak  sedikit terkontaminasi dengan sampel minyak lainnya.

## D. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, didapatkan beberapa poin penting, yaitu:
1. Telah dibuat sebuah alat yang dapat mengukur tegangan tembus maupun pH pada minyak tranformator, baik yang telah digunakan, maupun belum pernah digunakan.
2. Didapatkan pada alat yang dirancang, tegangan tembus pada minyak transformator baru mulai terjadi pada jarak antara kedua elektroda sejauh 4 mm.

## E. DAFTAR PUSTAKA
[1]  Politeknik  Industri  Logam  Morowali  dan  Politeknik  Manufaktur  Bandung,  “Modul  Ajar Transformator”, Morowali 2018.
[2] : Suhada, M, Ramdan, D, Harahap, U. (2019). Rancang bangun sistem uji tegangan tembus kualitas minyak  pendingin  transformator  menggunakan  rangkaian  capacitor  discharge  ignition  (cdi).  JESCE (Journal of Electrical and System Control Engineering). 3 (1): 53-64.
[3] PLN. “Analisa dan Penaksiran Kondisi Kesehatan Trafo Distribusi”, 2012.
[4]  Saputra,  Galih  &  Endra,  Robby.  (2020). Analisis  Cara  Kerja  Sensor  Ph-E4502c  Menggunakan Mikrokontroler  Arduino  Uno  Untuk  Merancang  Alat  Pengendalian  Ph  Air  Pada  Tambak. 10.13140/RG.2.2.32110.84809.
[5] Desmira, D. A., & Pratama, R. (2018). PENERAPAN SENSOR pH PADA AREA ELEKTROLIZER DI PT. SULFINDO ADIUSAHA. Jurnal PROSISKO Vol , 5 (1).