Bab Iii.docx

BAB III

METODE PENELITIAN A. Rancangan Penelitian

Alur rancangan penelitian ini dapat digambarkan sebagai berikut :

Persiapan

Pengambilan Sampel Minyak Transformator

Pengujian Kimia dan Fisika

Pengujian Sifat Elektrik

Pengujian Sifat Kimiawi

Pengujian Sifat Fisis

Pengujian Sifat Elektris

Kadar Air dan Kadar Asam

Viskositas, Flash Point, Warna dan Berat Jenis

Tegangan Tembus

Evaluasi Kekuatan Isolasi Minyak Transformator

selesai

Gambar 5. Bagan rancangan penelitian

46

Penelitian ini dimaksudkan untuk melakukan

pengukuran dan

pengujian terhadap sampel minyak transformator yang telah dipakai selama waktu operasi tertentu dengan pembebanan yang berbeda dengan mengambil salah satu jenis minyak transformator tertentu yang banyak digunakan oleh PT.PLN, yaitu minyak mineral Diala B (shell oil ). Tahapan penelitian ini adalah: 1.

Pengukuran sifat-sifat fisik meliputi : uji viskositas, uji titik nyala (flash point) , berat jenis dan pengamatan warna .

2. Pengujian sifat kimia yang akan diketahui adalah kadar air, dan kadar asam. 3. Pengujian sifat listrik yang akan diketahui adalah

tegangan tembus

(VBD). Pada penelitian ini digunakan 3 (tiga) metode yaitu : 1. Studi Literatur Studi literatur dilaksanakan pada tahap awal pelaksanaan penelitian ini. Studi literatur dilakukan dengan mengumpulkan literatur-literatur yang berhubungan dengan permasalahan dan pembahasan pada penelitian ini. 2. Metode Eksperimen / Pengujian Pengukuran dan pengujian dilakukan terhadap beberapa sifat-sifat fisik, sifat kimia, dan sifat elektrik dengan menggunakan metode pengujian dan pengukuran standar IEC, ASTM dan SPLN. Kegiatan eksperimen

47

atau pengujian

dilakukan di laboratorium dan pelaksanaanya setelah

studi literatur.. 3. Metode Analisis Metode Analisis ini

dilakukan pada tahap akhir penelitian

Pelaksanaannya setelah diperoleh data-data hasil pengujian

ini. di

laboratorium. Hasil pengukuran dan pengujian dari sampel, kemudian dibandingkan dengan spesifikasi standar yang telah ditetapkan berdasarkan literatur-literatur .

B.

Lokasi Dan Waktu Penelitian

Kegiatan penelitian ini dilaksanakan sejak tanggal 17 mei 2010 sampai dengan tanggal 10 Juli 2010 pada beberapa lokasi. Pengambilan sampel minyak pada penelitian ini dilaksanakan di wilayah kerja PT. PLN (Persero) Wilayah VII Suluteggo khususnya pada beberapa transformator gardu distribusi

wilayah PT. PLN wilayah

Gorontalo. Pengujian karakteristik dielektrik dilakukan di Workshop pemeliharaan listrik kontrol unit PLTGU Sektor Tello dan pengujian karakteristik fisika dan kimia sampel minyak transformator dilakukan di Laboratorium Kimia Lingkungan Unit I Sektor Tello, Makassar.

48

C. Alat dan Bahan

Peralatan dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Pengukuran Tegangan tembus a. Bahan Sampel minyak transformator. b. Alat

Gambar 6. Alat pengujian tegangan tembus (oil tester) type SKN-1060, Sanmi Kogyo Co. LTD, Japan

2. Pengamatan Warna a. Bahan Sampel minyak transformator b. Alat

49

Gamba 7. Alat pengujian / pengamatan warna ( Petroleum oils comparator) merk Lovibond

3. Pengukuran Berat jenis a. Bahan Sampel minyak transformator b. Alat 1) Gelas ukur skala 100 ml 2) Hidrometer skala 0,7 – 1, 0

Gambar 8. Alat pengujian berat jenis

50

4. Pengukuran Viskositas a. Bahan Sampel minyak transformator b. Alat 1) Viskometer Engler yang dilengkapi dengan heater atau pemanas 2) Stop Watch 3) Thermometer 4) Labu ukur 200 ml

Gambar 9. Alat pengujian viskositas (Engler Viskosity)

5. Pengukuran Flash point a. Bahan Sampel minyak transformator

51

b. Alat 1) Close cup 2) Thermometer 3) LPG dan selang karet. 4) Heater 5) Korek api

Gambar 10. Alat pengujian flash point (pesky martin close cup)

6. Pengujian Kadar Air a. Bahan 1) Minyak sampel 2) Reagent A 3) Reagent B b. Alat TBN Content meter “Kittiwake”

52

Gambar 11. Alat pengujian kadar air (TBN Content meter “Kittiwake”)

7. Pengujian Kadar Asam (TAN) a. Bahan 1) Sampel minyak trafo 2) Reagent D 3) Reagent F

b. Alat TAN Content meter

53

Gambar 12. Alat pengujian kadar asam (TAN Content meter)

D. Sampel Pengujian Pada penelitian ini, sampel yang digunakan berjumlah 11 macam yang yang terdiri dari minyak baru dan minyak bekas dengan umur dan pola pembebanan yang berbeda, seperti yang terlihat pada gambar 12 dibawah ini :

Gambar 13. Sampel minyak transformator yang di gunakan

54

Data beberapa sampel minyak

transformator yang digunakan pada

pengujian ini adalah sebagai berikut : Tabel 3. Data sampel minyak transformator yang digunakan

NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

KODE SAMPEL

NAMA

DAYA

JML

LOKASI

(KVA)

FASA

-

-

MEREK -

A

Minyak Baru

B

UNISAN

160

3

starlite

C

Kel. Buliide

100

3

D

Jln. Selayar

100

E

Beringin

F

Ratarata Beban (%)

Umur Trafo (Tahun)

-

-

74.5

1

Trafindo

62

1

3

Unindo

77.5

5

200

3

Trafindo

93.5

5

Jln. Taman Surya

50

3

Kaltra

90.5

13

G

Raden Saleh

200

3

Unindo

89

13

H

Buliide

50

3

Nico

69

25

I

Jl. Pancawardana

160

3

Unindo

71.5

26

J

P. Hidayat

200

3

Unindo

92

26

K

Jln. Jeruk

160

3

starlite

79

29

Pemberian nama sampel diurut berdasarkan abjad dari A – K, untuk mempermudah dalam mengerjakan pengujian dan menganalisis hasilnya, dimana pengurutan ini berdasarkan umur transformator . Data lengkap kondisi dari setiap sampel dapat dilihat pada lampiran 1. Sampel minyak transformator ini diambil pada saat onload masing-masing kurang lebih 1 (satu) liter untuk setiap transformator, dan pengambilannya mengikuti jadwal pemeliharaan pada PT. PLN Cabang Gorontalo. Prosedur Pengambilan Sampel Berikut ini adalah prosedur pengambilan sampel minyak transformator : a. Pengambilan sampel dilakukan

pada saat cuaca cerah dimana

kelembaban udara kurang dari 75 %.

55

b. Temperatur minyak harus sama atau mendekati temperatur lingkungan c. Minyak sampel diambil dari bagian bawah transformator. d. Saluran

pengambilan

transformator

harus

sampel

pada

dibersihkan

tempat

sebelum

keluarnya

minyak

pengambilan

sampel

dilakukan. e. Tempat penyimpanan sampel dibilas dengan minyak sampel sebelum sampel yang sebenarnya dimasukkan. f. Mencatat informasi-informasi penting yang berkaitan dengan sampel minyak seperti nomor sampel, jenis minyak, tanggal pengambilan sampel, kapasitas transformator, level tegangan transformator, merek transformator, dan lain-lain. g. Menutup

dan

menyegel

sampel,

kemudian

segera

dikirim

ke

laboratorium untuk dilakukan pengujian. Setelah sampel diambil dengan prosedur yang benar, sampel harus dihindarkan dari pengaruh-pengaruh lingkungan yang dapat mengubah komposisi-komposisi didalam sampel minyak . Sampel harus ditutup dengan rapat sehingga udara luar tidak masuk ke dalam sampel. Sampel juga harus dihindarkan dari sinar matahari karena sebagian komposisi minyak sensitif terhadap sinar matahari.

56

E. Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data yang digunakan pada

penelitian ini

adalah : a. Pengukuran dan pengujian dilakukan terhadap beberapa sifat-sifat fisik, sifat kimia, dan sifat elektrik dengan menggunakan metode pengujian dan pengukuran berdasarkan standar IEC, ASTM dan SPLN. b. Melakukan pengamatan dan observasi data-data primer dari alat-alat ukur laboratorium dan instalasi pengujian tegangan tinggi. c.

Hasil pengukuran dan pengujian dari sampel, kemudian dibandingkan dengan spesifikasi standar yang telah ditetapkan.

F. Tahapan Pengujian

1. Pengujian Sifat Elektrik (Tegangan Tembus) Kekuatan listrik merupakan karakteristik penting dalam material isolasi. Jika

kekuatan listrik rendah minyak transformator dikatakan

memiliki mutu yang jelek. Hal ini sering terjadi jika air dan pengotor ada dalam minyak transformator. Pengujian tegangan tembus ini dilakukan dengan menggunakan instrument pengukuran Oil tester, type SKN-1060, Sanmi Kogyo, Co.Ltd, Japan. Rangkaian pengujian seperti terlihat pada gambar 14.

57

C1

Vm

U(t)

Cm U2

R2

Rm

C2

kV

Um

Gambar 14. Rangkaian instrumen pengujian tegangan tembus Pengujian ini dilakukan di workshop pemeliharaan listrik kontrol unit PLTGU Sektor Tello, dengan mengacu pada standar IEC 156. Prosedur pengujian tegangan tembus adalah sebagai berikut: a. Mengatur Jarak elektroda yaitu 2.5 mm b. Membersihkan bejana dan elektroda agar benar -benar kering dan bersih. Setiap sebelum pengujian, bejana dan elektroda

dicuci

dengan minyak transformator yang akan diuji. c.

Memasukkan sampel minyak yang akan diuji tegangan tembusnya kedalam sel uji / bejana sebanyak 200 ml.

d. Tekan tombol ON, kemudian memasukkan / menaikkan tegangan uji dengan memutar regulator. e. Bila tegangan tembusnya telah tercapai (ditandai dengan terjadinya percikan api di antara elektroda), catat besarnya tegangan tembus yang tertera pada display.

58

f.

Mengulangi pengukuran sebanyak 6 kali dengan selang waktu 5 menit, untuk mengeliminir kesalahan.

g. Hasil pengukuran yang diambil adalah nilai rata-rata dari 5 kali pengujian. Pengujian pertama tidak diperhitungkan. h. Pengukuran semua sampel dilaksanakan sama sesuai poin a – g. Untuk minyak mineral harus didiamkan selama 5 menit setiap pengujian selesai dilakukan untuk pengujian selanjutnya dan untuk minyak nabati harus didiamkan selama 15 menit setiap selesai sebuah pengujian. 2. Pengujian Sifat –Sifat Fisik a. Pengujian / pengamatan warna Pemeriksaan warna dilakukan dengan menggunakan standar ASTM D 1500. Metode ini digunakan untuk pemeriksaan visual pada minyak mineral transformator yang telah terpakai. Warna dari sampel

minyak

diukur dengan membandingkan secara visual dengan 16 warna standar yang telah diberi nomor seri berturut-turut mulai dari 0,5 sampai dengan 8,0 dengan kenaikan skala 0,5, seperti terlihat pada gambar 14.

Gambar 15 Skala warna standar ASTM D 1500

59

Indikasi skala warna-warna minyak transformator ini memiliki arti atau kualitas masing-masing, yang lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel 4. Indikator warna minyak transformator SKALA 0 0.5 1

WARNA Jernih Kuning pucat Kuning Muda

1.5 - 2.0

Kuning terang

2.5 3.0-5.0 5.0 - 7.0 7.5 - 8.0

Kuning sawo Kuning sawo Coklat kehitaman Hitam

ARTI / KUALITAS Minyak baru Bagus Bagus minyak trafo yang terpakai pada umumnya Jelek Amat jelek Sangat jelek Tidak bisa digunakan

Prosedur pemeriksaan warna adalah sebagai berikut : 1) Memasukkan sampel yang akan diperiksa warnanya kedalam tabung bening sehingga bisa terlihat warna dari luar dengan jelas. 2) Menempatkan tabung yang telah berisi sampel kedalam comparator. 3) Mengamati warna pada ke 3 celah berderet horizontal melalui titik pengamatan. 4) Menyesuaikan warna pada celah kiri dan kanan terhadap celah tengah (posisi sampel) dengan cara mengatur / memutar tombol kiri atau kanan secara bergantian. 5) Setelah diperoleh warna yang sama atau warna yang paling mendekati, kemudian membaca skala pada tombol. 6) Mencatat penunjukan skala tersebut.

60

b. Pengujian Berat Jenis 1) Tuang sampel minyak trafo sebanyak 90 mL pada tabung ukur. 2) Masukan alat ukur Hidrometer, ke dalam tabung ukur tersebut. 3) Tekan hygrometer hingga ke dasar tabung ukur, lalu lepas secara perlahan. 4) Baca skala yang terdapat pada hydrometer, skala yang terbaca merupakan berat jenis dari minyak trafo yang sedang diamati. c. Pengujian Viskositas. Viskositas minyak adalah suatu hal yang sangat penting karena minyak transformator yang baik akan memiliki viskositas yang rendah, sehingga dapat bersirkulasi dengan baik dan akhirnya pendinginan inti dan belitan trasformator dapat berlangsung dengan baik pula. Pengujian viskositas ini dilakukan dengan membandingkan antara kecepatan aliran air murni dengan zat cair yang diukur pada volume,dan tekanan yang sama pada temperature 300C. Prosedur

pengujian

viskositas

minyak

transformator

dengan

menggunakan metode Engler yaitu : 1) Memasukkan sampel kedalam viscometer yang telah ditutup lubang alirannya sampai tanda batas yang ada pada alat. 2) Memanaskan alat sampai temperature yang dikehendaki. Pada pengujian ini digunakan temperature 300C.

61

3) Membaca thermometer pada minyak dan thermometer yang ada di luar atau pada media pemanas (yang dipakai Glyserin atau silicon oil) sampai sama pada temperature 300C 4) Melepaskan penutup aliran dan secara bersamaan on-kan stop watch, tampung minyak pada labu ukur sebanyak 200 mL. 5) Jika minyak telah mencapai garis yang telah tertera pada labu ukur (200 mL), stop watch di off-kan. 6) mencatat waktu aliran yang dibutuhkan (dalam second). 7) Waktu aliran yang diperoleh dibandingkan dengan waktu alir air sebagai standar, dengan menggunakan rumus : VE = toil / tair Dimana : VE = Viskositas (Engler) toil = Waktu alir dari hasil pengujian tair = Waktu alir air murni ( 51,5 detik) 8) Nilai Engler yang diperoleh di konversi lagi ke satuan centistokes dengan menggunakan table konversi yang dapat dilihat pada lampiran 2, karena satuan untuk viskositas yang digunakan pada standar BS 148 / 1959 dan JISc 2320/1978 adalah centistokes (cSt) pada 30 0C.

d. Pengujian Flash Point Pengujian ini menggunakan alat close cup tester dengan metode Pensky-Martens. Prinsip pengukuran adalah uap dari minyak yang dipanaskan akan terbakar pada suhu tertentu. Suhu ini akan menunjukkan

62

titik nyala (flash point) dari minyak yang di uji. Titik nyala dari minyak yang baru tidak boleh lebih kecil dari 135 oC, sedangkan suhu minyak bekas tidak boleh kurang dari 130 oC. Untuk mengetahui titik nyala minyak transformator dapat ditentukan dengan menggunakan alat Close up tester. Adapun prosedur pengujian flash point ini adalah sebagai berikut : 1) Menyiapkan alat pengujian flash point / close cup tester. 2) Memasukkan sampel minyak ke dalam tabung close cup tester sebanyak 70 mL. 3) Menghubungkan heater dan selang gas (elpiji) pada tabung close cup tester. 4) Memasang thermometer pada bagian atas tabung 5) Menutup tabung dengan rapat, kemudian mengatur panas dari heater. 6) Setelah

beberapa menit, dan thermometer menunjukkan angka

1000C, putar-putarlah tangkai pembuka tutup spuyer tabung . 7) Pada saat titik nyala (flash point) tercapai, spuyer tabung close cup akan menyemprotkan bunga api, berarti titik flash point telah tercapai. 8) Membaca dan mencatat penunjukkan thermometer .

3. Pengujian Sifat -Sifat Kimia a. Pengujian Kadar Air Beberapa peralatan yang dapat mendeteksi kandungan air adalah : 1. Sensor Moisture , alat ini dipakai untuk mengetahu seberapa kering minyak dari kadungan air, yang nilainya dapat diamati secara on line.

63

2. Water in oil Electronic Test, alat ini bekerja secara mandiri , dipakai untuk mengukur TBN, TAN, dan zat yang tidak dapat dilarutkan, biasanya dipakai pada pusat pengujian minyak dan laboratorium Pembagkit tenaga listrik. 3. DIGI WATER in oil kit. Ini adalah alat yang paling banyak dipakai di dunia, dan merupakan alat penguji kandungan air yang terfavorit untuk dipakai di lapangan dan di dalam ruang uji . Pada penelitian ini, Pengujian kadar air

dilakukan dengan

menggunakan Digi Water in Oil Kit. Alat ini digunakan berdasarkan ASTM D4928 IP 386 yang dapat membaca kadar air pada minyak dengan skala 0 – 2,5 % atau 0,000 – 6,000 ppm .Nilai maksimum kadar air yang diperbolehkan dalam minyak transformator adalah sebesar 30 ppm atau 0,05 % sesuai dengan standar ASTM D-1533. Prosedur pengujian kadar air pada minyak transformator dengan menggunakan Digi Water yaitu : 1) Ambil reagent A sebanyak 20 ml atau tuang reagent A ke dalam content meter sampai batas bawah alat tersebut. 2) Ambil reagent B dengan pipet, teteskan sebanyak 15 kali kedalam content meter . 3) Ambil sampel minyak sebanyak 5 ml , tuang pada wadah yang telah disediakan, dan masukkan bersama wadahnya ke dalam tabung alat pengujian .

64

4) Tutup alat tersebut, tekan tombol menu, tunggu sampai muncul pilihan range kadar air. Pada pengujian ini dipilih range 0,00 – 0,02 %. 5) Ikuti instruksi yang ada pada alat tersebut dengan cara memilih OK. 6) Setelah muncul instruksi untuk mengocok, kocok sampel hingga muncul hasilnya. 7) Baca kandungan kadar air yang tercantum pada alat tersebut.

b. Pengujian Kadar Asam Alat ukur yang biasa dipakai untuk mengukur kadar asam pada minyak antara lain : 1. TAN electronic test. Alat ini bekerja secara mandiri, atau sebagai bagaian dari perangkat elektronik yang kompleks. TAN console (istilah untuk alat yang bekerja secara bersama dalam satu system elektronik) bekerja dengan tingkat keakuratan yang sangat tinggi dan hasil pengukurannya dapat langsung di tampilkan pada computer personal (PC) 2. TAN drop Test Kit. Alat ini dipakai dengan menggunakan metode Titrasi, yaitu dengan cara meneterskan asam Futty ke dalam minyak uji yang disertai dengan reagen untuk mengetahui nilai dari kandungan asam. Pengujian kadar asam pada penelitian ini menggunakan salah satu alat diatas, yaitu TAN Drop Test Kit, dimana alat ini bekerja berdasarkan standar uji yang mengacu pada standar ASTM D 664 / IP 177, SAE ARP 5088 (modimikasi IP 136) dan ASTM D-974, yang dapat membaca kladar

65

asam 0 – 6 mg KOH atau 0,2 TAN. Pengujian ini

di lakukan pada

laboratorium kimia lingkungan PLTGU Sektor Tello Makassar . Adapun prosedur pengujian kadar asam dengan menggunakan TAN Drop Test Kit adalah sebagai berikut : 1) Mengambil reagent D sebanyak 10 ml atau menuangkan reagent D pada tabung TAN sampai batas yang telah ditentukan 2) mengambil dengan pipet sampel minyak sebanyak 1 ml dan memasukkan kedalam tabung alat TAN. 3) menutup alat tersebut dan kocok-kocok, kemudian mengambil reagent F dengan menggunakan pipet ukuran 1 ml. 4) Teteskan / titrasi dengan reagent F tiap 0,05 ml , tutup alatnya lalu kocok. Jika belum berwarna hijau, tetesi lagi dengan reagent F. Warna yang menjadi refrensi pada pengujian ini adalah warna pada kotak kedua (green) seperti yang terlihat pada gambar 15 berikut.

Gambar 16 . warna referensi untuk pengujian kadar asam minyak 5) Setelah berwarna hijau, baca tabel pengujian TAN (tabel 4) mendapatkan hasilnya.

untuk

66

Tabel 5. Tabel Standar pengujian TAN Syringe reading (ml) 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00

TAN (mg.KOH) 0.00 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 0.90 1.05 1.20 1.35 1.50 1.65 1.80 1.95 2.10 2.25 2.40 2.55 2.70 2.85 3.00

6) Tabel kolom 1, adalah pembacaan pipet yang tersisa. 7) Tabel pada kolom 2, merupakan angka / hasil TAN. Pengujian sifat-sifat kimia diatas (pengujian kadar air dan pengujian kadar asam), keduanya menggunakan alat uji produk kittiwake. Kittiwake ini merupakan salah satu alat untuk pengujian minyak, dimana alat ini memiliki kelebihan antara lain :

67

1) Cepat dalam pengujian 2) Tingkat akurasi hasil lebih baik 3) Portabel 4) Harga yang Ekonomis