Potensi Karet Alam dan Minyak Kelapa Sawit Sebagai Bahan Isolasi Listrik Tegangan Tinggi Terbarukan

3. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA

3. 1 Karet Alam

Gambar 5 memperlihatkan karakteristik partial discharge (PD) untuk sampel campuran karet alam dan polimer LLDPE (sampel A, B, C, dan D). Terlihat bahwa sampel C memiliki total PD tertinggi dibanding sampel lain, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4 (a), sedangkan besar (magnitude) PD untuk semua sampel hampir sama seperti diperlihatkan di Gambar 4(b). Gambar 6 memperlihatkan besar muatan listrik (electrical charge) PD untuk keempat jenis sampel. Terlihat bahwa sampel B memiliki muatan PD terbesar disbanding sampel lainnya. Tapi secara keseluruhan, nilai muatan listrik PD ini masih relatif rendah untuk menyebabkan tembus total (electrical breakdown) pada bahan isolasi tersebut.

Gambar 7 memperlihatkan tren jumlah PD dan besar (magnitude) PD untuk sampel berasaskan karet alam dan polimer LLDPE ditambah dengan serat tandan buah kosong (EFB) dari buah kelapa sawit seperti tercantum dalam Tabel 3 (Sampel E, F, G, dan H). Gambar 7 memperlihatkan jumlah total PD untuk semua sampel uji. Terlihat bahwa jumlah negatif PD lebih besar dari positif PD. Sampel G memiliki jumlah PD terendah sedangkan sampel H memiliki besar PD (magnitude) terendah dibandingkan sampel lainnya.

Gambar 5 Karakteristik partial discharge (PD) untuk setiap sampel: (a) jumlah PD, (b) besar PD [2].

Gambar 6 Nilai maksimum muatan partial discharge (PD untuk setiap sampel [2].

Gambar 7 Jumlah partial discharge (PD)

dan Nilai maksimum muatan PD untuk sampel E, F, G, H seperti dalam Tabel 3 [6].

Gambar 8 Nilai maksimum muatan partial discharge (PD) untuk setiap jenis sampel [6]. 

Gambar 8 memperlihatkan jumlah partial discharge (PD) untuk sampel berasaskan karet alam dan nanofiller seperti dinyatakan dalam Tabel 2. Terlihat bahwa aktivitas PD sampel uji tanpa filler menurun dengan bertambahnya komposisi karet alam seperti ditunjukkan pada sampel A5 dibanding sampel yg mengandung nanofiller. Terlihat juga bahwa sampel dengan nanofiller MMT memiliki jumlah PD total terendah (Sampel B1 dan B2) dibanding sampel dengan nanofiller titania (Sampel C1 dan C2).

 

Gambar 9 Jumlah partial discharge (PD) untuk setiap jenis sampel

dengan nanofiller yg berbeda seperti dalam Tabel 2 [7]. 

Gambar 10 Jumlah partial discharge (PD) untuk setiap jenis sampel dengan filler yg berbeda [8]. 

Gambar 11 Grafik kekuatan dan modulus tarik sampel berbasis karet alam [7]. 

Gambar 11 memperlihatkan mikrograf SEM (scanning electron microscopy) sampel berasakan karet alam pada kondisi sebelum dan setelah tes partial discharge (PD). Pada dasarnya komponen dasar pada kedua sampel tersebar secara homogen seperti terlihat pada Gambar 11 (a) dan (b). Pada sampel uji yg mengandung 2 wt% nanofiller MMT (sampel B1), hanya terdapat sedikit gumpalan (agglomeration) seperti dapat dilihat paga Gambar 11 (b). Terlihat bahwa interaksi yang kuat antara nanofiller dan matriks polimer ketika sampel uji mendapat tegangan uji yg tinggi (7kVrms) selama satu jam pengujian penuaan. Struktur permukaan sampel uji menjadi berpori-pori dan terdegradasi seperti diperlihatkan pada Gambar 11 (c) dan (d).

 

Gambar 12 Mikrograf SEM sampel berasakan karet alam pada kondisi sebelum

dan setelah tes partial discharge (PD) [7]. 

3.2 Minyak kelapa sawit

Gambar 13 (a) memperlihatkan viskositas kinetik sampel minyak pada suhu 40oC. Terlihat bahwa sampel PFAE memiliki nilai viskositas tertinggi disbanding sampel lainnya. Nilai viskositas sampel PFAE memenuhi nilai standar viskositas yang ditetapkan untuk digunakan sebabagai minyak transformer (<12 cSt). Nilai viskositas yang rendah memudahkan transfer panas (heat transfer) yang disebabkan tegangan listrik pada transformer. Gambar 13 (b) memperlihatkan nilai titik nyala (flash point) untuk semua sampel minyak. Terlihat bahwa sampel minyak RBDPO dan FR3 memiliki nilai titik nyala yang tinggi disbanding sampel PFAE, dengan nilai sekitar 300oC. Berdasarkan standard ASTM (American Society for Testing and Materials), nilai titik nyala yg ditetapkan untuk minyak transformer adalah di atas 140oC. Titik nyala yang tinggi menyebabkan minyak isolasi transformer menjadi stabil terhadapa pengaruh panas yang disebabkan tekanan tegangan listrik.

Gambar 14 memperlihat sifat-sifat listrik sampel minyak dari hasil pengujian yang dilakukan. Gambar 14 (a) menunjukkan nilai tegangan tembus (breakdown voltage) sampel minyak. Terlihat bahwa sampel PFAE memiliki teganga tembus tertinggi disbanding sampel lainnya (49.45 kV). Tegangan tembus standar minyak transforme adalah di atas 30 kV. Tegangan tembus yang tinggi memberikan kemampuan minyak transformer terhindar dari tembus elektrik disebabkan beban lebih (overload). 

Gambar 13 Sifat-sifat fisik sampel minyak [5].  

Gambar 14 Sifat-sifat listrik sampel minyak [5].

Gambar 14 (b) memperlihat nilai faktor disipasi (dissipation factor) sampel minyak. Terlihat bahwa sampel RBDPO memiliki nilai faktor disipasi terendah disbanding sampel lainnya. Nilai faktor disipasi standar yang ditetapkan untuk minyak transformer adalah di bawah 0.0005.  Semakin tinggi nilai faktor disipasi menunjukkan degradasi minyak isolasi semakin tinggi.

Gambar 15 memperlihatkan sifat-sifat listrik lebih lanjut dari pengujian sampel minyak berasaskan minyak kelapa sawit. Gambar 15 (a) memperlihatkan besar rata-rata muatan listrik partial discharge (average PD charge) minyak sampel pada tegangan pengujian 5, 10, 15, dan 20 kV. Terlihat bahwa sampel minyak FR3 memiliki tren PD aktivitas yang rendah dibanding sampel minyak lainnya. Gambar 15 (b) memperlihatkan tegangan tembus (breakdown voltage) sampel minyak setelah pengujian penuaan listrik selama 0, 1, 3, dan 5 jam dengan tegangan yang diterapkan sebesar 10 kVrms. Terlihat bahwa tegangan tembus sampel PFAE paling tinggi dan relatif stabil disbanding sampel lain untuk setiap penuaan listrik (0, 1, 3, dan 5 jam).

Gambar 15 Sifat-sifat listrik sampel minyak [5].  

Gambar 16 Grafik faktor disipasi sampel minyak setelah tes penuaan listrik [5].  

Gambar 16 memperlihatkan grafik faktor dsisipasi sampel minyak setelah tes penuaan listrik selam 0, 1, 3, dan 5 jam. Terlihat bahwa semua sampel memiliki tren nilai disipasi yang meningkat sebanding dengan lamanya tes penuaan listrik yang dilakukan. Samper minyak RBDPO memiliki nila disipasi terendah dibandingkan dengan sampel lainnya.

Gambar 17 memperlihatkan analisa pola NQP (N = jumlah partial discharge, Q = besar muatan listrik, P = derajat fasa berlakunya partial discharge) sampel minyak pada tegangan 10 kVrms. Terlihat bahwa sampel FR3 dan RBDPO memiliki nilai PD yang rendah dibandingkan sampel PFAE. Dari analisa pola NQP ini juga menunjukan pola khas (typical pattern) untuk setiap sampel minyak.

Gambar 17 Analisa pola NQP sampel minyak pada tegangan 10 kVrms [5].  

5. PENUTUP

Penilitian potensi karet alam dan minyak kelapa sawit sebagai isolasi tegangan tinggi terbarukan telah menunjukkan hasil yang positif. Dari hasil awal yang diperoleh, isolasi berasaskan karet alam dan minyak sawit memiliki pontensi besar untuk dilanjutkan. Penelitian lanjut berupa pembuatan prototip isolasi kabel untuk karet alam dan pengujian pada actual transformer untuk minyak sawit sangat diperlukan. Diharapkan hasil penelitian ini juga dapat menjadi nilai tambah untuk produksi karet alam dan minyak kelapa sawit Indonesia terutama dalam menghadapi masyarakat ekonomi ASEAN (MEA) dan perdagangan bebas dunia. Akhirnya, melalui penelitian awal ini diharapkan dapat mendukung upaya hilirisasi produk karet alam dan minyak kelapa sawit Indonesia sebagai upaya meningkatkan kesejahtraan petani karet alam dan kelapa sawit di Indonesia.

 

DAFTAR PUSTAKA

Diambil dari sumber-sumber luar dan internal, antara lain:

1. Kementrian Perindustrian Republik Indonesia, Statistik Industri-(http://www.kemenperin.go.id/statistik/peran.php?ekspor=1&sort=2015)
2. Aulia, Yanuar Z. Arief, Zulkurnain Abddul Malek, Mohamed Afendi Mohamed Piah, Hadi Nur, “Partial Discharge Characteristics of Natural Rubber-LDPE Blendes”, Asian Conference on Electrical Discharge (ACED), Paper A59, 2010.
3. Britis Standard/IEC 60270: “High Voltage Test Techniques – Partial Discharge Measurements”, 2000.
4. Britis Standard/IEC 60156: “Insulating liquids – Determination of the breakdown voltage at power frequency – Test Method”, 1995.
5. Noor Amalina Zakaria, Yanuar Z. Arief1, Mohd Fikri Mohd Taib, Zuraimy Adzis, Mohd Hafizi Ahmad, Nor Asiah Muhamad, Muhammad Abu Bakar Sidik, Noor Khairin Mohd, Lim Wen Huei, and Yeong Shoot Kian, “Experimental Investigation on Palm-Based Oil as Alternative for Biodegradable Power Transformer Oil Application in Malaysia”, Proceeding of International UNIMAS STEM Engineering Conference  2016, Kuching, Sawarak, Malaysia, 26-27 October 2016.
6. Aulia, Yanuar Z. Arief, Zulkurnain Abddul Malek, Mohamed Afendi Mohamed Piah, Hadi Nur, “The Effect of EFB Loading to Partial Discharge Characteristics of LDPE-NR-TiO2 Based Composite as Insulation Material”, Asian Conference on Electrical Discharge (ACED), Paper A41, 2010.
7. Mohd Zul Hilmey Makmud, Yanuar Z. Arief, Mat Uzir Wahid, “Partial discharge characteristics with morphological analysis and tensile properties of linear low-density polyethylene-natural rubber blends”, International Journal on Electrical Engineering and Informatics, 3 (4), pp. 431-440, 2011.
8. Yanuar Z. Arief, Mohd Izrai Ismail, Mohd Zul Hilmey Makmud, Zuraimy Adzis, Nor Asiah Muhamad, Partial discharge characteristics of natural rubber blends with inorganic nanofiller as electrical insulating material, Applied Mechanics and Materials, 284-287, pp. 188-192, 2013.