KARAKTERISTIK KIMIA dan FISIKA MINYAK dan KERTAS ISOLASI

Pokok bahasan
 Pendahuluan
 Karakteristik Minyak
 Sifat Fisika dan Kimia
 Thermal Stress
 Sifat Fisika & Kimia Gas
 Karakteristik Kertas
 Sifat Fisika dan Kimia
 Thermal Stress
 Sifat Fisika & Kimia Furan
Asumsi
 Minyak yang digunakan adalah minyak
mineral (liquid petrolatum) hasil destilasi dari
minyak bumi.
 Kertas yang digunakan adalah turunan
selulosa/ polisakarida
 Senyawa yang terlarut dan terdispersi dalam
minyak adalah homogen
Rumus Kimia Minyak Mineral
Rumus kimia
PCB (poly chlorinated biphenyl)
Pada Kondisi Normal (t = 25 oC, p = 1 atm)
 CH4 – C4H10
gas
 C5H12 – C17H36
cair
 C18H38 - ……….
padat
Minyak Mineral
Thermal Stress Characteristic
Model Termodinamika Halstead
 Pada model tersebut, kecepatan perubahan gas dapat dihitung
pada setiap temperatur, sehingga hubungan antara gas yang
muncul dan temperatur dapat diperoleh untuk masing-masing
gas.
 Gas yang dihasilkan sejalan dengan meningkatnya temperatur :
H2 – CH4 – C2H6 – C2H4 – C2H2
 Hidrogen (H2) dihasilkan pada temperatur rendah dan jumlahnya
terus meningkat
 Asetilen (C2H2) muncul pada temperatur yang sangat tinggi (sekira
10000C) dan terus meningkat
Pembentukan Gas akibat
Dekomposisi Minyak
 Dalam kondisi tekanan termal dan elektrik, molekul
hidrokarbon minyak mineral dapat terpecah dan membentuk
hidrogen aktif dan potongan-potongan hidrokarbon
 Potongan hidrokarbon ini dapat berkombinasi satu sama lain
membentuk gas, seperti hidrogen (H2), metana (CH4), etana
(C2H6), etilen (C2H4), asetilen (C2H2).
 Banyaknya setiap gas tergantung dari temperatur pada stressed
point di sekitarnya
 Hubungan antara temperatur fault dan karakteristik gassing
dimodelkan secara termodinamik oleh Halstead, dengan asumsi
seluruh hidrokarbon pada minyak terpecah menjadi produk dan
setiap produk setimbang satu sama lain
Pembentukan Gas H2
CH3-CH2-CH2-CH2- n
H H H H
CH2=CH-CH2-CH2-n + H2
H
C C C C n + H H
H C C C C n
H H H H
H H
H
H H H
Pembentukan Gas CH4
CH3* / *CH2-CH2-CH3-
H H H H
H
C C C C
H H H H
CH2=CH-CH2 -n + CH4
H
H
H
C C C n+H C H
n
H
H H
H
Pembentukan Gas C2H6
CH3-CH2* / *CH2-CH3H H H H
CH3-CH3 + CH2=CH2-n
H
C C n +H C C H
H C C C C n
H H H H
H H
H
H
H H
Pembentukan Gas C2H4
C2H6
C2H4 + H2
H H
H C C H
H
H C C H
+
H
H H
H H
Pembentukan Gas C2H2
C2H6
C2H2 + 2 H2
H H
H C C H
H
H C C H
+ 2
H
H H
Sifat Fisika dan Kimia Gas
 H2
 Berbentuk gas
 BM : 1,00794
 Mudah terbakar dan meledak
 MP : - 259,2 ⁰C (13,96 ⁰K)
 BP : - 252,77 ⁰C (20,39 ⁰K)
 CH4
 Berbentuk gas
 BM : 16,04
 Mudah terbakar
 MP : -182,6 ⁰C
 BP : -161,4 ⁰C
 BJ : 0,717 kg/m²
 C 2H6
 Berbentuk gas
 BM : 30,07
 Mudah terbakar
 MP : -172 ⁰C
 BP : -88 ⁰C
 BJ : 1,212 kg/m²
 C 2H4
 Berbentuk gas
 BM : 28,05
 Mudah terbakar
 MP : -169,4 ⁰C
 BP : -102,4 ⁰C
 BJ : 1,178g/L
 C 2H2
 Berbentuk gas
 BM : 26,04
 Mudah terbakar
 MP : -84 ⁰C
 BP : -80,8 ⁰C
 BJ : 1,09670 kg/m²
Sumber Oksigen (O2)
 Secara teoritis, tidak mungkin menghilangkan O2
dalam minyak trafo meskipun telah dilakukan proses
vakum. Sisa yang mungkin ada sekitar 0,25%. (Kelly J.J., Myers
S.D., Parrish R.H., A Guide to Transformer Maintenance.)
 Kebocoran pada seal.
Reaksi Oksidasi
C2H6 + O2
C2H5OH
CH3COH
CH3COOH
Reaksi oksidasi menghasilkan CH3COOH (asam
asetat) yang akan mempercepat degradasi selulosa dan
mengoksidasi logam disekelilingnya (misalnya Cu, Fe).
Logam-logam tersebut juga berfungsi sebagai
katalisator reaksi diatas.
Reaksi Thermolysis
2 CH4 + 3 O2
2 CO + 4 H2O
CH4 + O2
C + 2 H2 O
2 CO + O2
2 CO2
Reaksi Pyrolysis Oxidative
pada temperatur tinggi (700 – 1100 oC)
 CH4 + O2
 2 H 2 + O2
 2 CO + O2
 CH4 + H2O
 CO + H2O
CO + H2 + H2O
2 H 2O
2 CO2
CO + 3 H2
CO2 + H2
Kertas Trafo
+ nH2O
+ 3H2O
Proses Pembentuk HMF
(5-hydroxymethyl-2-furfural )
 Thermal Stress Characteristic : Furan + Gas Karbon
 CO
 Berbentuk gas
 BM : 28,01
 MP : -205,0 ⁰C
 BP : -191,5 ⁰C
 CO2
 Berbentuk gas
 BM : 44,01
 MP : -56,6 C
Metode Pengujian Furan
Menggunakan metode HPLC (IEC 61198)
(High Performance Liquid Chromatography)
5-hydroxymethyl-2-furfural
2-furfuraylalcohol
2-furfural
2-acetylfuran
5-Methyl-2-furfural
(5HMF)
(2FOL)
(2FAL)
(2ACF)
(5MEF)
 Furanic Degradation Characteristic
 2-Furaldehyde : C5H4O2
(Furfural)
Sifat :
Irritant, Toxic (Ingestion), Toxic (Absorption), Toxic
(Inhalation)
Melting Point: -36ºC; Boiling Point: 162ºC
BJ : 1,16 g/ml
Flash Point : 62 ⁰C
 2-Acetyl Furan[1192-62-7]
(2-furyl methyl ketone , C6H6O2)
Sifat :
Combustible, Irritant, Toxic (Ingestion), Toxic
(Absorption)
Melting Point: 29-30ºC;
Boiling Point: 173ºC
 2-Furfuryl Alcohol : C5H6O2
 Sifat : Combustible, Irritant, Skin sensitizer, Toxic
(Ingestion)
 BM : 98,10
 Melting Point : -15ºC;
 Boiling Point : 170ºC
Minyak Mineral
 Uji Sifat Fisika
 Pemerian (ASTM D 1524, IEC 60296)

Kolorimetri dan Colour Comparator.
 Berat jenis (ASTM D 1918, ISO 12185)

Specific gravity
 Viskositas (kekentalan) (ASTM D 445, ISO 3104)

Uji Rheology
 Tegangan antarpermukaan (ASTM D 971, ISO 6295)

Metode cincin du Nouy
 Sifat disipasi dielektrik (ASTM D 924, IEC 60247)

Uji relative permittivity, ddf (tan delta)
 Tegangan Tembus (ASTM D 877, ASTM D 1816, IEC
60156)

Uji tegangan tembus
 Flash Point (ASTM D 92, ISO 2719)
 Pour Point (ASTM D 97, ISO 3016)
Minyak Mineral
 Uji Sifat Kimia
 Bilangan asam (Keasaman) (ASTM D 974, IEC 62021)

Titrasi
 Korosifitas (ASTM D 1275, DIN 51353)
 Kandungan air (ASTM D 1533, IEC 60814)

Titrasi Karl Fischer
 Gassing tendency (ASTM D 2300, IEC 60628)
Kertas
 Uji Sifat Fisika
 Kekuatan Mekanik




Tensile Strength (psi)
Bursting Strength (psi)
Tear Strength (gr)
Toughness (pound)
 Kerapatan (g/cm3)
 Porositas (%)
 Keseragaman permukaan
 Kelenturan
 Tegangan Tembus
Terima kasih