Penggunaan minyak metil ester bunga matahari dan minyak metil ester minyak sawit sebagai ester alami dapat dilakukan dengan mempertimbangkan perbedaan sifat-sifat keduanya, yang bergantung pada komposisi asam lemak. Minyak metil ester bunga matahari memiliki kandungan asam lemak tak jenuh yang lebih tinggi dibandingkan dengan minyak metil ester minyak sawit, sehingga memiliki stabilitas oksidasi yang lebih rendah tetapi juga viskositas yang lebih rendah.
Penuaan termal pada suhu 120°C selama 28 hari dan 140°C selama 14 hari, serta penuaan termal pada suhu 150°C selama 1344 jam, dapat memengaruhi laju degradasi dan perubahan sifat-sifat cairan isolasi dan kertas isolasi, dengan suhu dan durasi yang lebih tinggi meningkatkan laju degradasi. Pengujian campuran minyak metil ester dan minyak mineral dengan persentase minyak mineral yang relatif rendah serta minyak metil ester murni, minyak mineral murni, dan minyak GTL murni, dapat memengaruhi karakteristik campuran minyak karena perbedaan sifat-sifat listrik, termal, dan fisikokimia antara minyak mineral dan ester alami, dengan kandungan minyak mineral yang lebih tinggi dapat menurunkan sifat-sifat tersebut pada campuran minyak.
Fungsi
Cairan isolasi transformator adalah cairan yang digunakan untuk mengisolasi bagian-bagian listrik yang bertegangan tinggi dari bagian-bagian yang bertegangan rendah pada transformator. Cairan isolasi transformator juga berfungsi sebagai pendingin dan pelindung api. Minyak mineral adalah cairan isolasi transformator yang paling umum digunakan, karena memiliki sifat-sifat listrik, termal, dan fisikokimia yang baik. Namun, minyak mineral juga memiliki beberapa kelemahan, seperti mudah terbakar, beracun, dan tidak ramah lingkungan.
Keunggulan
Ester alami adalah salah satu alternatif yang sedang dikembangkan untuk menggantikan minyak mineral sebagai cairan isolasi transformator. Ester alami adalah cairan yang berasal dari sumber nabati, seperti minyak sawit, minyak bunga matahari, minyak kedelai, dan minyak jarak. Ester alami memiliki keunggulan seperti tidak beracun, biodegradable, dan memiliki sifat keamanan api yang lebih baik daripada minyak mineral. Ester alami juga dapat meningkatkan umur kertas isolasi, yang merupakan komponen penting dalam transformator.
Kelemahan
Namun, ester alami juga memiliki beberapa kelemahan, seperti stabilitas oksidasi yang lebih rendah dan viskositas yang lebih tinggi daripada minyak mineral. Stabilitas oksidasi yang rendah berarti ester alami lebih mudah terdegradasi oleh oksigen, panas, dan kelembaban, yang dapat mengurangi sifat-sifat listrik dan termalnya. Viskositas yang tinggi berarti ester alami lebih kental dan lebih sulit mengalir, yang dapat mengganggu proses pendinginan dan sirkulasi cairan.
Salah satu tantangan dari penggunaan ester alami adalah proses retro-filling, yaitu mengganti minyak mineral yang ada di dalam transformator dengan ester alami. Selama proses ini, sebagian minyak mineral masih tersisa di dalam tangki transformator, membentuk campuran antara minyak mineral dan ester alami. Karakteristik campuran ini mungkin berbeda dari ester alami murni, dan dapat mempengaruhi kinerja dan umur transformator.
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk menguji karakteristik campuran ester alami dan minyak mineral di bawah penuaan termal. Ester alami yang digunakan dalam penelitian ini adalah ester metil, yang merupakan jenis ester alami yang paling banyak diproduksi dan digunakan. Minyak mineral yang digunakan adalah minyak mineral segar dan minyak mineral tua, yang mewakili kondisi minyak sebelum dan sesudah digunakan dalam transformator.
Hasil penelitian beberapa menunjukkan bahwa karakteristik fisik dan kimia campuran ester metil dan minyak mineral dipengaruhi secara signifikan oleh peningkatan kandungan minyak mineral dan suhu penuaan termal. Namun, tegangan tembus campuran ester metil dan minyak mineral meningkat setelah penuaan termal, tetapi pada suhu yang lebih tinggi, tegangan tembus menurun seiring dengan peningkatan kandungan minyak mineral.
Hasil penelitian memberikan kontribusi untuk memahami perilaku campuran ester alami dan minyak mineral sebagai cairan isolasi transformator, dan memberikan rekomendasi untuk penggunaan dan pemeliharaan campuran tersebut. Penelitian ini juga membuka peluang untuk penelitian lebih lanjut tentang jenis-jenis ester alami lainnya, dan pengaruh faktor-faktor lain seperti kelembaban, kertas isolasi, dan kawat tembaga terhadap campuran ester alami dan minyak mineral.
Selain ester metil, ada juga jenis-jenis ester alami lain yang dapat digunakan sebagai cairan isolasi transformator, seperti ester etil, ester propil, dan ester butil. Ester-ester ini memiliki sifat-sifat yang berbeda-beda, tergantung pada rantai karbon dan gugus fungsionalnya. Ester etil, misalnya, memiliki viskositas yang lebih rendah daripada ester metil, tetapi juga memiliki stabilitas oksidasi yang lebih rendah. Ester propil dan ester butil memiliki viskositas dan stabilitas oksidasi yang lebih tinggi daripada ester metil, tetapi juga memiliki titik nyala dan titik bakar yang lebih rendah.
Alat Ukur dan Jenis Pengujian
Untuk menguji sifat-sifat ester alami sebagai cairan isolasi transformator, diperlukan beberapa teknologi dan alat yang sesuai dengan standar internasional. Beberapa teknologi dan alat yang digunakan dalam penelitian-penelitian sebelumnya adalah sebagai berikut:
Teknologi ultrasonikasi, yaitu teknologi yang menggunakan gelombang ultrasonik untuk mencampur minyak mineral dan ester alami secara homogen. Teknologi ini dapat meningkatkan kualitas campuran minyak, dan mengurangi waktu dan energi yang dibutuhkan untuk pencampuran.
Alat pengukur tegangan tembus, yaitu alat yang digunakan untuk mengukur nilai tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh cairan isolasi sebelum terjadi loncatan listrik. Alat ini harus mengikuti standar IEC 60156-95, yang menetapkan jenis elektroda, jarak elektroda, laju kenaikan tegangan, dan kondisi lingkungan yang harus dipenuhi.
Alat pengukur tangen delta, yaitu alat yang digunakan untuk mengukur nilai tangen delta atau faktor daya dari cairan isolasi. Nilai tangen delta menunjukkan seberapa besar rugi-rugi dielektrik yang terjadi pada cairan isolasi akibat adanya arus bocor dan arus muatan. Alat ini harus mengikuti standar IEC 60247, yang menetapkan frekuensi, tegangan, suhu, dan kondisi lingkungan yang harus dipenuhi.
Alat pengukur derajat polimerisasi, yaitu alat yang digunakan untuk mengukur nilai derajat polimerisasi atau derajat polimerisasi dari kertas isolasi. Nilai derajat polimerisasi menunjukkan seberapa besar degradasi yang terjadi pada kertas isolasi akibat penuaan termal. Alat ini harus mengikuti standar IEC 60450, yang menetapkan metode, prosedur, dan kondisi lingkungan yang harus dipenuhi.
Hasil yang Telah Diperoleh
Penggunaan minyak metil ester bunga matahari dan minyak metil ester minyak sawit sebagai ester alami dapat dilakukan dengan mempertimbangkan perbedaan sifat-sifat keduanya, yang bergantung pada komposisi asam lemak. Minyak metil ester bunga matahari memiliki kandungan asam lemak tak jenuh yang lebih tinggi dibandingkan dengan minyak metil ester minyak sawit, sehingga memiliki stabilitas oksidasi yang lebih rendah tetapi juga viskositas yang lebih rendah. Penuaan termal pada suhu 120°C selama 28 hari dan 140°C selama 14 hari, serta penuaan termal pada suhu 150°C selama 1344 jam, dapat memengaruhi laju degradasi dan perubahan sifat-sifat cairan isolasi dan kertas isolasi, dengan suhu dan durasi yang lebih tinggi meningkatkan laju degradasi. Pengujian campuran minyak metil ester dan minyak mineral dengan persentase minyak mineral yang relatif rendah serta minyak metil ester murni, minyak mineral murni, dan minyak GTL murni, dapat memengaruhi karakteristik campuran minyak karena perbedaan sifat-sifat listrik, termal, dan fisikokimia antara minyak mineral dan ester alami, dengan kandungan minyak mineral yang lebih tinggi dapat menurunkan sifat-sifat tersebut pada campuran minyak.Dari perbandingan di atas, dapat disimpulkan bahwa penggunaan ester alami sebagai cairan isolasi transformator memiliki potensi yang besar untuk meningkatkan kinerja dan keandalan transformator, serta mengurangi dampak lingkungan dan biaya operasional. Ester alami memiliki keunggulan seperti tidak beracun, biodegradable, dan memiliki sifat keamanan api yang lebih baik daripada minyak mineral. Ester alami juga dapat meningkatkan umur kertas isolasi, yang merupakan komponen penting dalam transformator.
Tantangan
Namun, penggunaan ester alami sebagai cairan isolasi transformator juga memiliki tantangan yang harus diatasi, seperti stabilitas oksidasi yang lebih rendah dan viskositas yang lebih tinggi daripada minyak mineral. Stabilitas oksidasi yang rendah berarti ester alami lebih mudah terdegradasi oleh oksigen, panas, dan kelembaban, yang dapat mengurangi sifat-sifat listrik dan termalnya. Viskositas yang tinggi berarti ester alami lebih kental dan lebih sulit mengalir, yang dapat mengganggu proses pendinginan dan sirkulasi cairan.
Salah satu tantangan dari penggunaan ester alami adalah proses retro-filling, yaitu mengganti minyak mineral yang ada di dalam transformator dengan ester alami. Selama proses ini, sebagian minyak mineral masih tersisa di dalam tangki transformator, membentuk campuran antara minyak mineral dan ester alami. Karakteristik campuran ini mungkin berbeda dari ester alami murni, dan dapat mempengaruhi kinerja dan umur transformator.
Oleh karena itu, penting untuk mempelajari pengaruh penuaan termal terhadap campuran ester alami dan minyak mineral, karena penuaan termal adalah salah satu penyebab utama degradasi isolasi transformator. Penuaan termal dapat mengubah sifat-sifat listrik, fisik, dan kimia dari cairan isolasi, dan dapat menyebabkan kegagalan atau gangguan pada transformator.
Kajian ke Depan
Untuk penelitian mendatang, ada beberapa saran dan rekomendasi yang dapat diberikan, seperti Menggunakan jenis-jenis ester alami lain yang belum banyak diteliti, seperti ester etil, ester propil, dan ester butil, yang memiliki sifat-sifat yang berbeda-beda, tergantung pada rantai karbon dan gugus fungsionalnya. Hal ini dapat memberikan variasi dan pembanding untuk ester alami yang sudah ada, dan menemukan ester alami yang paling optimal untuk digunakan sebagai cairan isolasi transformator.
Berikutnya adalah menggunakan teknologi dan alat yang lebih canggih dan akurat untuk menguji sifat-sifat ester alami dan campurannya dengan minyak mineral, seperti spektroskopi inframerah, kromatografi gas, dan analisis termogravimetri. Hal ini dapat memberikan informasi yang lebih detail dan mendalam tentang komposisi, struktur, dan perubahan kimia dari ester alami dan campurannya dengan minyak mineral.
Yang terakhir adalah menggunakan model matematika dan simulasi komputer untuk memprediksi dan menganalisis perilaku ester alami dan campurannya dengan minyak mineral di bawah kondisi operasional yang berbeda-beda, seperti tegangan, suhu, kelembaban, dan frekuensi. Hal ini dapat memberikan gambaran yang lebih komprehensif dan realistis tentang kinerja dan keandalan ester alami dan campurannya dengan minyak mineral sebagai cairan isolasi transformator.
Ikuti tulisan menarik Aulia lainnya di sini.
