Indonesi an  Journa of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   23 ,  No.   3 Septem ber   2021 , pp.  1281 ~ 1288   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijee cs .v 23 .i 3 . pp 1281 - 1288          1281       Journ al h om e page http: // ij eecs.i aesc or e.c om   Effect of  electri cal disch arge  on th e proper ties of n atu ra est ers   insu lating fluid s       Imran  Suta Chairul 1 , S h ar in  Ab Gh an i 2 N ur H ak im ah A Az i z 3 M oh d  Shahril   A hma d  Khi ar 4 Muhamm ad S yahrani  Joh al 5 M oh d  A iz z at  A z mi 6   1 - 4 High  Volta ge   Engi ne eri ng  R ese arc h   L abor at or y ,   Fakul ti   K ej ur ute ra an El ek tri k ,     Univer siti   Te kn i kal   Ma lay sia   Me la ka ,   Ma lay sia   5 Fakult i Te kno lo gi  Kejur u te r aa El ektrik  d an El e ktroni k,   Univer s it i Te kn ika l   Mal a y si Me la k a, Ma lay si a   6 EIC  Adv ance  S dn.   Bhd. ,   Putr aja y a ,   Ma lay si a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Ma y   9 2021   Re vised  Ju l   1 6 2021   Accepte J ul   29 2021       Vege ta b le   oi ls  have   be en  an  a lt ern at iv to  m i ner al   o il   for  oi l - imm erse tra nsform ers  due  to  conc ern   o le ss   fla m m abl e,   envi ronm ental - fri end l y ,   biode gra d abl e ,   a nd  sus ta in abl e   r esourc es  of   p et r ole um - base insula ti ng   o il.   Thi pap er  pre s ent the  eff ect  of  elec tr ical  d ischa rge (200   u to  1000   discha rge s)   und er  50   Hz  inho m ogene ous  elec tri c   fi el on   th prope rties  (a ci d ity ,   wat er   c onte nt ,   and  br eakdow volt ag e)   of  two  v arieties  of  veg et ab le - base insula t ing  oil s ;   i n at ur al  est er  (NE)   and  ii )   lo viscosity   insul at ing   flu ids   der ive d   from   n at ura est er  (NE LV ).   Result sho the   wa te r   content,  a cid i t y   and  br ea kdown  volt ag of   NE   fl uct ua te  due   to   ap pli ed   disch arg es,   while  NE LV   display   insigni fi ca nt   ch ange s.   H enc e ,   result s   ind ic a te  that   the  lo viscos i t y   insula ti ng   flu ids  der iv ed  from   n at ura este te nd   to  m ai n tain  th eir  prope rt ies   compare to   na t ura este r .     Ke yw or d s :   Break dow n vo l ta ge   Ele ct rical  d isc harges   Natu ral este r   PD I V   Viscosity   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  B Y - SA   l ic ense .     Corres pond in Aut h or :   Sh a rin A b Gh a ni   Fakult Keju ru t eraan  Elektri k   Un i ver sit i Te knik al  Mal ay sia  Mel aka   Hang T ua Jay a, 76 100 D ur ia T unggal , Me la ka,  Mal ay sia   Em a il sh arina g@utem .ed u.m y       1.   INTROD U CTION   Mi ner al   ins ula ti ng   oil  (MO is  extensi vely   us e w orl dwid f or   over   c entu ry  due  t it adequate   agein be hav i our,  go od  diele ct ric  stre ng t h,  lo visc os it y,  le ss  s us ce ptible  to   oxidati on,  e ff ect ively   go od  op e rati on  in   l ow  te m per at ure,  wi dely   ava il able  petr o le um   reso ur ces com patible   an reli able  us e in   trans form er  as  well   as   cost   ben e fit  [ 1] Y et disa dv a nta ges  of  MO   s uc as   no n - biodeg ra dab le   pr op e rtie s,  enfor cem ent  of  env i ronm ental l aws,   a nd   li m i te d rese rv e of  naphthe nic  cr ude  oil  in  f utu re   hav e   dir ect e d t o t he   qu e st f or alt ernat ive f lui ds   [2 ] ,   [ 3] .   Ex plo rati on  on  al te rn at ive  in su la ti ng   oil  to   rep la ce  e xisti ng   M ha ve  s ta rted  nea rly   f our   de cades     back  [ 4] w he re  resea rc hes  on  ve getable - ba sed  in su la ti ng  oil  as  an  al t ern at ives   to  M are   gai ning   m uch   at te ntion   [5 ] - [ 8] T date,  ve getable - b ase ins ulati ng  oil   is  bei ng  dev e lop e from   edible  oil.  For  e xam ple  cocon ut  oil,  s unfl ow e oil,  soy bean  o il ra pe seed o il an pa l m   oil  [9 ] - [ 15] Othe resea r ches  ca rr ie ou in  the   fiel of  no n - e dib le   oil.   F or  exa m ple  Pon ga mia  pinna t a   oil,  J atrop ha  curc as   oil,  Termi na li c ata ppa   oil,  kar a nj i   oil,  sesba nia  se eds  oil,  an ca stor  oil  [16 ] - [ 22] Acc ordin to  BS  EN  62770  [ 23 ] the re  are  tw cat eg ori es  of   veg et a ble - base ins ulati ng   oil:   i m ai nly  trigly cerides  nat ur a est ers  (N E a nd   2 l ow - visc os it insu la ti ng  fluids   der i ved   from   natur al   est ers  ( NE LV ).   C on t ra st  to  m ineral  oi ls,  NE  are  usual ly   char act er iz ed  by  it high  flas Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   23 , N o.   3 Se ptem ber  2 02 1 12 81   -   12 88   1282   p oi nt  (less  fla m m able),  ye hav hi gh e viscosity   and   a h ig her  pour  point.   On   t he  ot her  hand,  pr op e rtie of   t he   NE LV   are  cl os e   to  th os of   m i ner al   oils  (i.e. ,   low  flash  poin t,  low  pour  po i nt  an lo vis cosity ).   Most  of  the  stud ie reg a r din el ect rical   di sch ar ges  in  di el ect ric  li qu id  are  f oc us ed  on   m ineral  oil,  wh il only   fe we re  reg a rds  to  natu ral  est ers  a nd   s yntheti est ers  [24 ] - [ 27] Ele c tric al   discha rges  co uld   be  divi de i nto ;   i l ow ;   ii m edium ;   an i ii hi gh  e nergy   disc harges   [26] T he   discha rg e   m agn it ud e   f or  l ow  (e .g.,   coro na)  a nd  m edium   (e. g. ,   par ti al   discharge e ne rgy   disc harge   wa ar ound   2.5  nC   an 20   nC,   r especti vely W hile  arci ng  is   a   hi gh   energy  discha r ges  ty pe .   This   pap e prese nts  the  e ff ect   of  200  a nd  up  to   1000   el ect rical   di scha rg e (i.e. under  50   Hz  in hom og ene ous  el ect ric  fiel d)   on   t he  pro per ti es  (aci dity water  co nt ent  and   br ea kdow volt age of   t w ty pes  of  veg et a ble - based   ins ul at ing   oils  i ) NE  and  ii ) NE LV .       2.   RESEA R CH MET HO   Me thodo l og y   a dap te in  this s tud y i s s umm a rized i flo w chart,  as s how in  Fig ure  1.         Figure  1.  Flo w  ch a rt of m et hodo l og y a da pted  in  this  stu dy       2.1.      S amp le   prepar ati on   In  order  to   sta nd a r dize  the   w at er  c on te nt  of  oil  sam ples  to   be  le ss   t han  or  equ al   to   200  ppm   (i.e.,  th e   sti pu la te li m its  f or  wate c onte nt  of  new  na tural  est er   fl uids” ),   both   oil  sa m ples ;   i NE  a nd  ii NE LV   we re  fi rst  treat ed  via   wat er  t reatm ent  process.   T he   pro cess  was   do ne   by  bubbli ng  ni tro gen  gas   into   oil   sam ples  [ 28]   f or  30 m inu te s o r   un ti l t he wat er   con te nt li m it are fulfil le d.      2.2.      P art i al d isc ha r ge  ince p tion v olt ag e  (PDI V)   tes t   The   blo c dia gr am   fo par ti al   discharge  i ncep ti on  vo lt a ge  (PD IV)  m e asur em ent  is  as  show in     Figure  2.  T he  PD I is  de fine as  the  vo lt ag at   wh ic par t ia discharge  oc cur with  a app a re nt  charge   equa l   or  great er   tha 100  pC.   T he  P DIV  of  the   oil  sam ples  wer m easur ed   us in Om ic ro MP D60 par ti al   discharg e   m easur em ent  dev ic e.   T he  P DIV  te st  set up  was  cal ib ra te acco r ding   to  the   IEC  60270  sta ndar d.   T he   exp e rim ental   a pp a ratus   was  placed  within  Fara day  cag to  m ini m iz e   unwa nted  noise   duri ng   t he  P D I V   m easur em ents.   Af te r   the   e qu i pm ent  set up  f or  P DIV  m easur em ent  was   f ree  from   discharges,   the   pre - proce ssi ng   sam ple ( ~ 400 m l) w as  fill ed  i a test  cell  as   sh ow i Fi gur e 3 .   T he  te st ce ll  co ns ist e d of   a g la ss  vess el   with a   W ate tr eat m en t pr o cess   Measu re m en t on  ( 1 water  con ten t,    (2) ac id it y (3) bre ak d o wn  vo ltag e   PDIV  t est   Electr i cal dis ch arg es test   (20 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0  dis ch arges )   End   Start   Oil sa m p les   (1) N &  ( 2 )  NE LV   W ate co n ten   ≤ 20 0  pp m   No   Yes   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Eff ect  o f el ect ric al d isc ha r ge on t he pr opert ie s o natur al es te rs   ( Im r an  Su t an Ch airu l )   1283   tungsten   nee dl (tip  ra diu s:  μm le ng t h:  50  m m dia m et e r:  m m and   a   brass  plane   el ect rode  (d ia m e te r:  40   m m thickness:  10   m m separa te by  ve rtic al   gap   ( 50  m m ).   The  need l el ect ro de  act as  the  high  volt age  el ect ro de   wh e r eas  the   plane   e le ct ro de   act s   a the   gro unding  el ect r ode.   T he   sam ple  was   a ll ow ed   t rest  f or  15  m inu te be fore   the  first  volt ag was  a pp li e d.   The  vo lt age   wa increase fro m   at   kV /s  unti par ti al   disc harge  was  occurri ng  above  t he  th res ho l of   100  pC The   volt age  a pp li ed   was   the de crease to   0.   T he  volt age  le vel   durin pa rtia di scharge  i niti at ion s   wa recor ded.  Me as ure m ent  on  t he  s a m ple  was  re pe at ed  10  ti m es.  Af te r   the  m easur em ent  wer e   com plete d,   t he  oil  was   drai ne f r om   the  te st  cel l.  Fo ll ow i ng  this,   the   te st  cel was  c le aned ,   and   ne ne e dle  el ect erode  was  inse rted W it that,   m easur em ent  of   P DIV  on  ne oi sa m ple  was  ta ke  place.           Figure  2.  Bl oc k diag ram  f or   PD I m easur e m ent  [29]           Figure  3.  Test   cel l fo r  P DIV a nd elec tric al  d i scharges  m eas ur em ent       2. 3.       El ectric al   dischar ge tes t   Ele ct rical   discharges  (i.e. th ap plied  vo lt age  at   wh ic par ti al   disc harge  occurs  with   an  a ppare nt   charge  e qu al   or  gr eat e tha 100  pC)   we re  ap plied  a nd   c ount ed  with   serie of   200  su cce s sive  disc harges   (i.e. ,   200,  40 0,   600 800  a nd  1000  d isc harges)  on  t he  oil  sam ples ;   i NE   an ii N E LV A fter  eac series  of  disc ha rg es water c onte nt, a ci dity  an d b re akdo wn volt ag e of  oil sam ple s ar e m easur e d.     2. 4.       W ater c on t ent   Water  c on te nt  of   oil  sam ple  was  determ ined  ba sed  on  the   ox i datio of  s ulphur  dioxide   by  io din in   m et han olic  hydro xid e   so l ution.  Me as ur em ent  of  wate c on te nt  in   oil  was  done   bas ed  on  AS TM   D15 33    sta nd a rd  [30]   by  us in 89 Kar l   Fische r   c ou l om et er  (Met rohm ).   Firstl y,  hydranal - c ou lom a (10 m l wa s   inj ect e into   a el ect r olysi cel l.  Nex t ,   m syringe  fill ed  with   m of   oil  sam ple  was  weig hed  us in pr eci sio bala nc e.  T he t he  oi sam ple  was   inj ect e into   th el ect ro ly sis  c el l.  The   wighte of  oil  sam ple  we r e   keyed  i nto   th cou l om et er,  wh ere  ti trat io proces was   init ia te d.   Th wate c onte nt  of  the   oil  sam ple  sh own  on   the  dis play   m on it or  was   rec or ded.  T he  water   con te nt  m easurem ent  was  re pe at ed  th ree  ti m e f or  each   oil  sa m p l e   in or der  t e nsure  consist enc y of t he res ults.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   23 , N o.   3 Se ptem ber  2 02 1 12 81   -   12 88   1284   2. 5.       Acidit y   Acidity   or   t ota aci num ber   (TAN)  te st  is  m easur em ent  of   aci dity   that  determ ines  the  su m   of   al aci c om po un ds  prese nt  in   i ns ulati ng   oil  s a m ples.  T AN  was   m easur ed   ba sed   on  the   a m ou nt   of   pot assiu m   hydro xid e   (i m g)   require t ne utrali ze  hy drog e i ons  ( H + )   in  1   of   oil  sam ple.  T AN  is  e xpress ed  i   m KO H/ g.   In  this  w ork T A was  m easure us in c om pact  t it rator   (Mo del:  848  T it rino   plu s Me tro hm )   a ccordin to  t he  AS TM   D 97 sta nd a r [31 ] Be fore   any  m easur em ent  wan ts   to   be   c onduct ed t he  el ect rode   was  cal ib rated   first  with  th ree   buf fer  points,   pH  4,  a nd  at   room   tem pe ratur e T he  cal ibrati on  asses s m ent   was  rep eat e t wice  by  us i ng  new  bu ff e s olu ti ons.  Ne xt,  sta nd a rd iz at io s te was  c onduct ed  t e xam i ne  th e   act ual  co nce ntr at ion   of  pota ss ium   hydrox i de   in   iso pro panol   ( IPA)   with   a   m olarity  of  0.1   m ol/L  by  weigh i ng  arou nd  0.1   of   pota ssium   hydro ge ph t halat ( KH P ) a nd  a dd e d a ppr oxim at el 80   m of  disti ll ed wat er   into  sam beak e r.  T his  ste was   re peated   twic w it ne w   K HP  a nd  disti ll ed  wat er  i a   new  cl e an  bea ker.  Af te t hat,   20   m of   s olve nt  was  in serte into  a nothe beak e a nd   it aci dity   was  m e asur e as  blank   s olv e nt.  T hi ste was  re peated   two  ti m es  with  fr es 20  m of   so l v ent   into   a nothe r c le a bea ker.  F or  aci dity   m easur em ent  on  oi l   sam ple:  Firstl g of oil  sam ple w as  w ei ghte us i ng  a   syri ng e .   The n,  t he  oil  sam ple  was  p oure int a  b ea ke r   with  20  m of   so lve nt.  Af te t hat,  the  s olv e nt - oil  sam ple  m i xture  is  ti trat ed   IPA  to   ob ta in   the  T AN.  Eac sam pl e   was  te ste d f or thr ee  tim es in ord e to  ensu re  consi ste ncy of  the r es ults.     2. 6.       Br e ak d ow n voltage   Break dow vo lt age  of  oil  sa m ple  was  m ea su re acco rd i ng  t AS TM   D 1816  sta nd a r [32]   by  usi ng   OTS60PB   port able   oil  te ste ( m egg e r ).  Th e qu i pm ent  is  capab le   to   m easur br ea kdow vo lt age   up  to   60  kV.   The   el ect rode   config ur at io f or  the   te st  set up  wer e   tw s e m i - sp he re  el e ct rodes  of  t he  Verba nd  Deu t sche r   Ele ktro te c hnik er   ( V DE)   with  the  ga distanc of  m m Fir stl y,  m ini m u m   vo lum o 350  m oil  was  slow l y   poured   into   te st  cel l,  to  e nsur no  bubble   tra in   the   oil.   Th en,   t he  te m per a ture  of  the   oil  s a m ple  was  m easure pr i or   t the   te st.  The   te st  w as  co nducte within  ra ng e   tem per at ure  of  20°C  t 30° C.   A fter  t he  e le ct ro de   i m m ersed   i nto   sam ple  oil  an le ft   to  rest,   vo lt age   was  i nc reased   gr a du a ll at   rate  of  0.5   kV/s  ±  5%   unti br ea kdow occ ur s T he  volt ag at   w hich   brea kdown   occ urs  was  recor ded  a the  break dow vo lt a ge.   se tt le - dow pe rio of  m in  was  s et   betwee re pe ti ti on   te sts  to   assu re  the  res ult  obta ined   f or  the  ne xt  te st  is  no aff ect ed   by  the  pr e vious  te st.   Ba sed  on  A ST D18 16  sta nd ard,  on e   brea kdown  cy cl c ons ist of  five   in di vidual  te sts i se qu e nc e, whe re th e   m ean v al ue of the  br ea kdow n vo lt age  for fi ve  in div i dual  test s w e r deter m ined.       3.   RESU LT S   A ND D I SCUS S ION S     The  oil  sam ple s ;   i )   NE   an ii N E LV   we re  firstly   treat ed  via  water   treat m ent  pr ocess.  A the  wate r   con te nt  is  sat isfyi ng   t he  li m it   as  sta te in  sta nd a r d,   the   PDI on  both  oil  sa m ples  wer t he de te rm ined.  The   PD I V   le vels  will   be  a   re fe ren ce   f or  e xec uting  the   el ect rical   disc harge te sts.  Af t er   el ect rical   discharges   exp e rim ent  on  oil  sam ples  w ere  done,  it pro per ti es  (w at e c on te nt,  aci di ty and  break dow vo lt age )   we r e   m easur ed , pres ented  a nd  disc us se d.     3.1.      S amp le   prepar ati on   Table   sho ws  the  pro pe rtie ( water  c on te nt,  aci dity viscosi ty br ea kdown   vo lt age a nd  P DIV  of   oil  sam ples  (N and   NE LV us e d i n t his  stu dy  af te r bein g t reate d t hro ugh  water  treat m ent  te c hn i qu (i.e. , nit roge bubbli ng  in  t he   oil  sam ples).   It  can   be   see that  t he  pr operti es  of   both   NE  a nd  NE LV   sat isfyi ng   th lim i t   sti p ulate in   A STM  D68 71  st and a r [33] w her e ;   i water   c on te nt  s houl be     20 ppm ;   ii aci dity   shou l be     0.06  m KOH/ g ;   iii )   visc os it s hould  be     50  m m 2 /s ;   and  iv )   brea kdown   volt age  s hould  be     20  kV.   N ote t hat  the  visc os it of   NE LV   ( m m 2 /s)  is  lowe tha visc os it of   NE  ( 35  m m 2 /s) At  the  sam t i m e,  the  viscosi ty   of  NE LV   is   al so  cl os e   to   th os e   of   m ineral  oils,   as   acc ordin t A STM  D34 87  st and a r [34] ,   w her e   viscosity   s houl be  ≤  12  m m 2 /s .   As  for  P DIV,   it   sh ows  that  PD I of   NE LV   is  higher  tha PD I of   NE.   Si m il arly b reak do w vo lt age   of  N E LV   is  hi gh e t ha PDIV   of   NE .   O ne  reas on  of  NE LV   ha ving  higher   P DIV  a nd  higher   brea kdow vo lt age  co m pa red to  NE  is  m i gh be d ue  to  it s low v isc os it y.       Table  1.  T he   pro per ti es  of o il   sam ples after  water treatm ent   Prop erties   Un it   Natu r al este o il sa m p l es   NE   NE LV   W ate co n ten t   m g /k g   1 5 0 .20   1 4 1 .60   Acid ity   m g  KO H/g   0 .00 5 6   0 .03 0 4   Visco sity   mm 2 /s   35   8   Breakd o wn  vo ltag e   kV   2 4 .92   2 6 .66   PDIV   kV   1 5 .42   1 7 .87     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Eff ect  o f el ect ric al d isc ha r ge on t he pr opert ie s o natur al es te rs   ( Im r an  Su t an Ch airu l )   1285   3.2.      W ater c on t ent   Figure   sho ws   the  water   co nt ent  of   NE   an NE LV   sam ples  after  s ubj ect e to  el ect rical   dis charges.   It   can  be  sai t ha the  water  c onte nt  of  both   NE  a nd  NE LV   oil  sam ples  we re  un c ha ng e up  to   40 discharges.   Howe ver,  wat er  c on te nt  of  NE  sta rte t f luctuat ( dec re ased,  an i ncrea sed)  f or  the  rem ai nin dis c harges .   In it ia water   c on te nt  of  NE   is  15 0.20  ppm   bu dec rease  t 73.74  ppm   a fter  1000  el ect rical   disc harge s.  T he  reducti on  in  w a te co ntent  wit the  a pp li cat io of  disc harges   on   NE  m igh be   du t eva por at ion   of  wate traces  that  are  pr ese nt   in  the  z one  of  discha rg e occ urren ce Mo re over N co ntain  unsat ur at e f at ty   aci d,   wh e r easi ly   influ e nce  by  st resses.   O to of  that,   w he n t her e   are   inc rea se  of  el ect rical   discha rg e a ppli ed t o t he  oil  s a m ple,   it   will   allow   f r ee  rad ic al   to  c ut  the  m olecules  in  the  oi l,  know as  aut oc at al yt ic  reacti on I a dd it io n,   NE  ha su pe rio r   water   tolera nce   that   can   a bsor bs   l arg e   am ou nts   of  wate i nd ic at ing   a   high  sa turati on  li m i m aking  pr eci pitat ion   of f ree  w at e r virt ually  i m po ssibl e.   On  the   oth e ha nd,  t he   water   con te nt  of  NE L V   was   no t   af fe ct ed  by  t he  el e ct rical   disc harges,   wh e re  it   sh ows   val ue   of  water   c on te nt  in  t he  range  of  betwee 141.5 pp m   an 147.5 pp m T he  water  c onte nt  of  NE LV   is  firstly   decr e ased  to  140.7 m g/k at   200  el ect rical   disch arg es the inc reased  slo wly  wit inc rem ent   of   t he   rem ai nin el ect rical   discha rges  ( 200  t 1000  discha rg e s).  The  reu lt is  m igh be  due  t NE LV   str uctu re  that   consi st  of   m ai nly  sat ur at ed  fatt aci hydroca r bon  c hain  with  hydro ge n,   wh e re  it no easi ly   gav up  it   hydr ox yl   gro up to  a bsor water.             Figure  4.  Ef fec ts of el ect rical  d isc ha rg e s to   water c onte nt  of N E  and  NE LV  sam ples       3.3.      Acidit y   Figure   sho w the  cha ng e in  aci dity   of   N and   NE LV   af te subj ect e to  el ect rical   discharges Th e   aci dity   of  NE   was  gr a dual ly   increa se  up  t 400  disc harges,   but  decr e ases  afte rw a rds  with   the   nu m ber   of   discha rg e s.  In  con t rast,  in sig nificant  c ha nges  is  detect ed   f or   t he  aci dity   of   NE LV i nd ic at ing   that  NE LV   is  no t   m uch   aff ect e by  el ect rical   di scharges T he  diff e re nt  cha ng es  of  aci dity   m i gh be   co ntribu te to   the  sta bili ty   of  m on oester   ( NE LV c om par ed   to  t riglyc eride   ( NE).   Th ough   t he   aci dity   of  N inc rease ab ov e   0.0 m K OH / (i.e.,  the   pr esc r ibed   li m it   of  new  natu ral  est er  fluids” ),  t he  le vel  is  0.3 m K OH / (i.e. within   the   sti pula te lim it   f or  “co ntinu e us e   of  i n - serv ic nat ur al   est er  fl uid s” ).   I n c hem ic al   po int  of  view , t he   aci dity   (d e gr a da ti on  by - products  of  natu ral  est er )   are  m os tl hig m olecular  weig ht  aci ( HMA ).   HMA   is  no detrim e ntal  to  cel lulose m at erial  ( e.g.  pap e r a nd press boar d).             Figure  5.  Ef fec ts of el ect rical  d isc ha rg e s to  a ci dity  o f H VNE an d NEL s a m ples       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   23 , N o.   3 Se ptem ber  2 02 1 12 81   -   12 88   1286   3.4.      Br e ak d ow n voltage   The  diele ct ric  br ea kdow vol ta ge  of  an  i ns ul at ing   li qu i is  vital   as  it   rep re sents  the  li quid ’s  abili ty   to   withstan el ect ric  stress   with ou t   fail ure.   T he   diele ct ric  bre akdo wn  vo lt ag ser ves   to   in di cat the  pr ese nce  of  con ta m inati ng  ag ents   s uch  as  w at er,  d i rt,   cel lulosic   fibe rs, o c onduct in pa rtic le in   the   li qu id . F ig ur e  6  s how   the  brea kdown   volt age  of   NE   an NE LV Ge ner al ly the   bre akdo wn  volt ag of  N is  inc r ease  after   el ect rical   discha rg e were   ap plied.   T he  reason   is  because   wate r c onte nt  is  al s re du c ed a t   the   sim t i m e.  The  brea kd ow vo lt age   of   NE   is  init ia ll decr e ase  f ro m   24.92   kV  t 16.77  kV,  but  the gra du al ly   inc rease to   46.87  a fter   1000   discha rg e s.  On  the  ot her   ha nd,  break dow volt age  of   NE LV   is  firstly   alm os un c ha ng e d,  up   t 200  disc harges.   T he the  brea kdow volt age  f luctuat ed  (i.e.,   decr ease  from   25.47  kV   to  21 .20  kV,  bu the grad ually   increase to  30.73  at   60 discha r ges  a nd  re duced   a ga in  un ti 24.67   kV  a fter   10 00  discha r ges.  This  m igh du to  t he  pr ese nce  of  w at er  in  NE LV because   water  i on e   of  t he  l eadin ca us es  of   el ect rical   breakdo wn  beca us i t   increases   the   i on ic   c onduct iv it of  the   oil  he nce   dro ppin the  br ea kdow volt age O t op  of  that,   el e ct rical  discha rg e s c ould also  ch a nge  the m olecules structu res w here n um ber  of el ect rons  inc r eas ed.             Figure  6.  Ef fec ts of el ect rical  d isc ha rg e s to  break dow n v oltage  of N E  and  NEL sam ples       4.   CONCL US I O   In   t his  stu dy, t he e f fect  of  el ect rical   discharg es  on  tw o t ype of   ve getable - base d i nsula ti ng  oils ;   i ) N E   and   ii NE LV   w ere  in vestigat e in  te rm of   w at er  co ntent,  ac idit y,  and   br ea kdown  volt age.   The  ap plied  el ect rical   discha rg e we r from   20 t 1000  disc harge s.  It  is  f ound  th at   NE  ( c onta in  un s at ur at e fat ty   aci d)   can  a bsor bs  la rg am ou nts   of   water  i nd i cat ing   high  sat u rati on  li m i t.  Decr em ent  of   water  c onte nt  in  NE  res ul ti ng   i increm ent   of   break dow volt age   of   NE   with  t he   num ber   of  discha rg e s.   Othe t han  t ha t,  the   aci dity   of  N E   decr ease with   the   nu m ber  of   disc ha rg es w hich   al so  i nd ic at ing  the   cha nges   on   m olecules  str uc tu res   of   oil.   In  con t rast,  NE LV   is  found t be a   sta bil  oil  becau se  it pro per t ie (w at er  c on t ent,  aci dity   and  br ea kdown  vo lt age)  are  no m uch   a ff ect ed   by   the  el ect rical   disch arg es It  is  bec ause  NE LV   is  m os tly  con ta in   sat ur at e fatt chai thu s  not easi ly   to for m  f ree  ra dical  f r om  it s m olecules.       ACKN OWLE DGE MENTS     The  a uthors  ac knowle dge the  su pp or pro vide by t he  U nive rsiti  Tek ni kal  Ma la ysi a Me lak a ( UTeM )   in  f unding   the   stud y.  T he  a ut hors  al so   t hank  Mr.  M ohd  Wah y ud M Hu s sai f r om   Faculty   of   Ele ct rical   En gin eeri ng,  U TeM   f or  prov i ding  as sist ance   on  t he  prepa ra ti on   a nd  m easur em ents  of  the   m at erial us ed   in  this   stud y.       REFERE NCE   [1]   I.   Fofan a,  50  yea rs  in   th d evel opm ent   of  insulating  li quids, ”  I E EE   Elec tri cal  In sulati on  Magazi ne ,   vol.  29 ,   no .   5 pp.   13 - 25 ,   Sep .   2013 ,   doi :10. 110 9/MEI. 2013. 658 5853 .     [2]   I.   Ferná nd ez,  A.   Ortiz ,   F.  De lga d o,   C.   Ren edo ,   an S.  Pére z,  Com par at ive  ev al u at ion   of  a lterna t i ve  flu ids  for  pow er  tra nsform ers, ”  E le c tr. Powe r Sy st .   R es. ,   vol .   98 ,   p p.   58 - 69 ,   2013 ,   doi : 10. 1016 /j . ep sr.2013. 01. 007 .     [3]   M.  R y cro ft ,   Ve get ab le   o il a s ins ula ti ng   flu id  for   tra nsform ers, ”  E nergize vo l. 4, p p.   37 - 40 ,   2014 .     [4]   J.  Car ce do ,   I .   F ern ández,  A.   Ortiz,  F.   Delg ado,  C.   J.   Rene do ,   and  C .   Pesquer a ,   Aging  assess m ent   of  d ie le c tr ic  vege t abl e   o il s,”   I EE E   E lectric a I nsulati on  Magazine ,   vol .   31 ,   no .   6 ,   pp .   13 - 21,   2015 ,   do i: 10 . 1109/me i. 2015. 7303258   [5]   T.   V.  Oom m en,   Vege ta ble  oil f or  li quid - f il l ed  tr ansform ers, ”  IE EE   E le c tric al   In sulati on  Magazi ne ,   vol .   18 ,   no.   1 pp.   6 - 11 ,   2002 ,   doi: 10. 1109 /57.981322 .     [6]   CIGRE  W orking  Group A2.35, “Expe ri enc es   in  s erv ice  with   new   insula ti ng   l iqui d s,”   Cigre .   pp .   1 - 95,   2010 .     [7]   D.  Binge nh ei m e r,   K.  R app,  F.  Lu iz ,   E.  Del   Fiacco,  J.  Mak,   and   V.  Vasconc ellos,  Sus ta ina bl El e ct r ic a En erg y   usin Natur al E ste T e chnol og y , ” in  21 st I nte rnat ional   Confe renc on   E le c tric i ty   Distrib uti on  ( CIRE D) ,   2011,   pp .   6 - 9.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Eff ect  o f el ect ric al d isc ha r ge on t he pr opert ie s o natur al es te rs   ( Im r an  Su t an Ch airu l )   1287   [8]   K.  Band ara,  C .   E kana y ak e,  and   T .   K.  Sah a,  Com par ative   stud y   for   under standi ng   th beh avi our   of   n at ura este r   with  m ine ral   oi as  a   tra nsform er  ins ula ti ng   li qu id,   i 2014  IEE E   Confe renc on  E l ec tri cal   Insulat i on  and  Diel e ct ri Phe nomena  ( CE IDP) ,   2014,   p p.  792 - 7 95,  doi:  10. 11 09/ CEIDP. 2014 .6 99 5828 .     [9]   B.   S.  H .   M.   S.  Y.  Matha r age,  M.  A.  R .   M.   Fe rna ndo,   M .   A.   A.  P.  Band ara,  G.  A.  Ja y a ntha,  and  C.   S.  Ka lpage,  Perform anc of  coc onut  o il   as  an  alter na ti v tr ansform er  li quid   insula ti on , ”  IE EE   Tr ans.  Diel e ct r.  E lectr.   Insul .   vol.   20 ,   no .   3 ,   pp .   887 - 898 ,   2013 ,   doi: 10 . 1109/T D EI. 2013. 651895 8 .     [10]   A.  K.  Das,  D.  C.   Shill ,   and  S.  Ch at t erj e e,   Potenti al   of  co conut   oi as  diele ct ri li q uid  in  distri bu ti o tra nsform ers,   IEE E   Elec tric al   Insulati on  Maga zine ,   vo l. 36 ,   no.   6 ,   pp.   36 - 46,   20 20 ,   doi : 10. 1109 / MEI. 2020. 9222 633 .     [11]   BIOTEMP®,  BIOTEMP® die l e ct ri insul at ing   f lui d, ”  A BB .   pp .   1 - 11,   2011 .     [12]   E.   Cop er ,   FR flui form ulated   f or  per form ance , ”  En vi rotemp ,   p p.   1 - 8 ,   2018 .   [13]   MID EL ®eN1204,   MID EL ®  eN  1204  na tural  este tr ansform er  fl uid  (ra p ese ed) ,   M & Mate rials .   pp.   1 - 4 ,   2017 .     [14]   Ki y oshi  W ak imoto,  Fea ture of   e co - frie nd l y   t ran s form ers  using  pa lm  fat t y   a ci ester  (PF AE),   a   new  vege t abl e - b ase d   insula ti on   oi l,   Me ide n   R ev i ew ,   vol.   163 ,   pp .   39 - 45,   2015 .     [15]   J.   Tokuna g a,  M.   Nikai do ,   H.  Ko ide ,   and  T.  Hik osaka ,   P al m   fa t t y   a ci este as  biode gra d abl e   di el e ct ri flu id  in  tra nsform ers:  rev ie w, ”  I EE El e ct ri cal  Insulati on  M agazine ,   vol .   35 ,   no.   2 ,   p p.   34 - 46,   201 9 doi : 10. 1109 /ME I. 2019. 8636104 .     [16]   T.  Maripr asa th   and  V .   Ki ruba k ara n,   critical   rev ie w   on   the  cha ra cteri sti cs  o a lt e rna t ing   li q uid  d ie l ectric s   a nd   fea sibi li t y   stud y   on  pongamia  pin nat o il   as  li qu id   die l ec t ric s, ”  R e new.   Sustain .   En ergy   R ev . ,   vol .   6 5,   pp.   784 - 799,   2016 ,   doi :10. 101 6/j . rser . 2016. 07 . 036 .   [17]   H.  B.   H.   Sito rus,  R .   Seti abud y ,   S.  Bism o ,   and   A.  B ero ua l,  Jatro pha  cur c as  m et h y l   este r   oil  ob ta i ning  as  veg etabl e   insula ti ng   oi l,”  I EE Tran sac tions  on  Di ele ctri cs   an Electri ca Insul ation ,   vol .   23 ,   no .   4 ,   pp .   2021 - 2028 ,   2016 ,   doi :10. 110 9/T DEI. 2016 . 75 56474 .     [18]   N.  Beltrán ,   E .   P al a ci os,  and  G.   Bla ss ,   Potent i al  of  jatropha   cur c as  oil   as  d ie l ectric   f lui f or  po wer  tra nsform er s,”   IEE E   Elec tric al   Insulati on  Maga zine ,   vo l. 33 ,   pp.   8 - 15,   Apr.  2017 ,   doi :10. 1109 /MEI. 2017. 786667 4 .     [19]   M.  C.   Menki ti,  C.   M.   Agu,   P.   M.  Ej ik eme,  and   O .   E.  On y el u cheya,  Chemica l l y   i m prove Te rm in al i ca t appa  L .   oi l:  poss ibl r enew abl e   subs ti tute   for  conve n ti ona m ine r al  tra nsfo rm er  oil,”   J .   En vi ron.   Chem.   En g. ,   vol .   5 ,   no .   1   pp.   1107 - 1118 ,   2017 ,   doi :10. 1 01 6/j . j ece. 2017 . 01. 037 .     [20]   M.  Maha ran a,  S.   K.  Na y ak ,   and  N.  Sahoo,   Kara nji   oi as  pot en ti al  diele ct ri cs  liquid  for  tr ansfor m er, ”  I EE E   Tr ans.  Diel e ct r.   Elec tr .   Insul. ,   vol. 25 ,   n o.   5 ,   pp .   1871 - 1 879,   2018 ,   doi :1 0. 1109/T DEI . 20 18. 007230 .   [21]   S.  Ravulapa l li,  K.  Ra vindhr anat h,   and   M.  R amam oort y ,   Prepa r at ion ,   ch aracteri za t ion  and   fe asi bil ity   an aly sis  o f   m et h y este of  Sesbania   see ds  o il   (MESS O)  as  al te rn at li quid  d i el e ct ri cs  in  distribution  tra nsform ers, ”  RSC  Adv. vol.   9 ,   pp .   3311 - 3319,   2019 ,   doi : 10. 1039/C8RA0837 8A .     [22]   E.   T .   Nkouet ch a,   G.  M.  Meng ounou,   and  A.  M.  Im ano,   El a bora ti on  and  pe rform anc an alys is  of  bio - bas ed  insula ti ng   l iqui d   from   c astor  o il  for  pow er  tra n sform ers, ”  Open   Acce ss   Libr .   J . ,   vo l.  6 ,   no.   5 ,   pp.   1 - 16 ,   2019 doi: 10. 4236 /oa l i b. 1105404 .   [23]   BS   EN  62770,   Fluids  for   el e ct r ote chn ic a appl i c at ions  -   Unus ed  nat ura este rs  for   tra nsform ers  an sim il ar   elec tri c a l   equi pm ent , ”  BSI   Standards .   pp .   1 - 22,   2014 .     [24]   N.  A.  Muham ad,   B.   T .   Phung ,   a nd  T.   R.   Blackb urn,   Diss olve gas  ana l y sis  for  comm on  tra nsform er  fau lt in  so y   see d - base d   oil,”   IET  Elec tr .   Pow er  Appl. ,   vol .   5 ,   no.   1 ,   pp .   133 - 1 42,   2011 ,   doi : 10. 1049/i et - epa.201 0. 0030 .   [25]   N.  A.  Muham ad, B.   T.   Phung ,   an T.   R.   B lackbur n,   Applic ation  of  comm on  tra nsform ers  fau lt s di agnosis  m et hod s   on  biod egr ad able  o il - fi lled  tra nsf orm ers, ”  El e ct r.   Eng. ,   vo l. 94 ,   pp .   207 - 216 ,   2012 ,   doi :10. 1007/s00 202 - 012 - 0232 - z .     [26]   M.   G.  Ni asa r,  N.   Tay l or,  P.  Janus ,   X.   W ang,  H.  E din,   and  R .   C .   K ii z a,  Parti al  dis cha rge s   in  ca v i t y   embedde in   oil - impregna te pape r:   Eff e ct  of  el e ct ri ca l   and   th ermal   ag ing,”  IE EE   Tr ans.  Die lectr.   El e ct r.   Insul . ,   vo l.  22 ,   no .   2 pp.   1071 - 1079 ,   2015 doi :10. 110 9/T DEI. 2015 . 70 76808 .     [27]   A.  Reff as ,   et   a l. ,   Influe nc of   th ermal   ag ei ng   an elec tr ical  d isch arg es  on  un inhi b it ed   oli v oi pro per ties,”   IET  Sc i .   Me as.  Te chnol . ,   vol.   10 ,   no .   7 ,   pp .   711 - 718 ,   2016 ,   do i : 10. 1049 /i e t - sm t. 2016. 0045 .   [28]   J.  W ada,   G.   Ue ta ,   S.   Okab e ,   a nd  T .   Am imoto,  T ec hniqu es  t inh ibi t   tr ansform er  insulating   oil   d egr ad at ion -   Eff ective n ess  ev al ua ti on  of   the  r emoval  of  d egr a dat ion  p roduc ts  using  adsorbe nts , ”  I EE E   Tr ans.  Diel e ct r.  Elec tr.   Insul. ,   vol. 20 ,   n o.   6 ,   pp .   2307 - 2 316,   2013 ,   doi :1 0. 1109/T DEI . 20 13. 6678884 .     [29]   T.   F.  Sip ahut a r,   A.  A.  Kem m a,   N.  Patt an adech,   F.  Pratomos iwi,   Suw arn o,   and  M .   Muhr,  Eff e ct   of  te st  m et hod  a nd  nee dl pl ane   co nfigura t ion  on  p art i al   d ischa rge   inc ep ti on  vol ta g m ea surem ent   of  m ine ral  oil  b ase on  W ei bu ll  ana l y sis, ”  Procedia  Techno l. ,   vol .   11 ,   pp .   411 - 41 8,   2013 ,   doi :10. 1 016/j . pro tcy . 201 3. 12. 210 .     [30]   AS TM  D1533,  Standa rd  te st   m e thod  for   wat er  i insulating   li qu ids  b y   coul om etric  K arl  Fis che r   ti tration ,   ASTM  Inte rnational ,   pp .   1 - 5 ,   2012 doi : 10. 1520/d1533 - 20.     [31]   AS TM  D974,  Standa rd  te st   m et hod  f or   ac id   a nd  base   num ber   b y   col or - ind icat or  titration, ”  AS TM  Inte rnationa l ,     pp.   1 - 7 ,   201 4 ,   d oi: 10. 1520 /d097 4 - 21.   [32]   AS TM  D1816,  Standa rd  te st   m e thod  for   diele ct ri br ea kdown  vo l ta ge   of  insulatin li qu ids  using VDE  elec trod es, ”  ASTM  Inte rnat io nal .   pp .   1 - 5 ,   20 1 2,   doi :10. 1520 /d 1816 - 12r19.   [33]   AS TM  D6871,  Standa rd  spec if ic a ti on  for  n at ur al   (ve g etable  oil)  este f lui ds  us ed  in  el e ct r ic a appa ra tus,”   ASTM   Inte rnational .   pp .   1 - 4 ,   20 08 ,   doi : 10. 1520/d6871 - 17.   [34]   AS TM  D3487,  Standa rd   spec ifica t ion  for   m ine r al  insulating   oi l   used  in   elec tr ic a l   app aratus,”  ASTM  Int ernati onal pp.   1 - 5 ,   201 6 ,   d oi: 10. 1520 /d348 7 - 16e01.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   23 , N o.   3 Se ptem ber  2 02 1 12 81   -   12 88   1288   BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS        Imran  Su tan  C hairul   was  born  in  Kuala  Lumpur,  Mal a y s ia,  in  1 984.   He  r ec e ive d   his  BEng .   (Hons . degr ee  i Elec tri c al  Eng i nee ring   from   UT eM  in   2008   and   MEng.   d egr e in   Elec tri c al  Engi ne eri ng  fro m   Univer siti   Tenaga   Nasion al  i 2012.   He  is   c urre ntly   pursuin his  PhD   degr ee  at  UTe M ,   where   his  r ese arc is  foc used   on  vegeta bl e - ba sed  tra nsform er  die l ec tr ic  li quids.           Sh ari Ab   Ghan re ce iv ed   his   BEng.  (Hons . )   d egr ee  in  Elec tr ical   Engi n ee r ing   fr om   UTe in  2008 ,   MEng.   Degre e   in   E lectr ic a Engi ne eri ng   from   Univ ersit i   Te nag N asiona l   in   2012 ,   and  PhD   degr ee  in   Elec tri c al  E ngine er ing  from   Univer sit Te k nologi   Ma lay si a   in   2019.   Curre ntly ,   h e   is   serving  as  Seni o L ec tur er   a Fa cul t y   of   E le c tri c al  Engi n ee r ing,  Univer siti   Te knik al  Malay s ia   Me la k a.  His  r ese arc h   in te r ests  ar e   ce nt ere d   on   high  vol ta g eng ine er ing,  power  equ ipmen condi t ion  m oni tori ng,   gr ee n   e lectr i ca l   insul ation ,   d esign   of  experim ent s,  and  op ti m izati on .   To   date,  h is  out standi ng   rese arch  works   h ave  be en  pub li shed   in   W oS - SC (3)  and  Scopus  (29)  inde x ed  jo urna ls.  He  al so  has  expe r ie nc i consult a ti on  work  with   industri es  r el a ted  to  elec tr ical  i nstal lation   desig n,   tr ansform er  c ondit ion   assess m ent ,   and   par tial  d ischa rg e   anal y s is.         Nu Hakimah  Ab   A z i z   rec ei ve her   BEng .   (Ho ns.)  degr ee  in   Elec tr ic a Engi ne e ring  f rom   Univer siti   Te kn ologi   Ma lay sia ,   MEng.   degr ee  in  Elec tr ical  Pow er  Engi ne er ing  from   Univer sit y   of  S outh  Aus tra lia,   Aus tra li a ,   and   PhD   degr ee  in  Elec tr ic a Eng inee ring  from   Univer sit y   of  Str at hc l y de  Glasgo w.  She  is c urre nt l y   serv ing  as  s eni or  l ec tur er  a t   Univer siti   Te knik al  Mal a y s ia  Mela k a,,   Mal a y si a.  Her   r ese ar ch  int er ests  inc l ude  condi t ion  m onit oring ,   dia gnostic s   and   prognostic s, as  well   as  ag ei ng   of   dielectri insul a ti ons.         Mohd  Sh ahril   Ah mad  Khiar   was   born   in   Sel a ngor,   Malay si a   in   1984 .   He   received   h is   BS c .   in   Elec tri c al   &   El e ct roni cs   Enginee ring   from   Korea   Univ ersity   in   2008,   Mast er’ s   degr ee   in   El e ct ri ca l   Engi n ee ring   from   Un ive rsiti   Te n aga   Nasiona l   in   201 2,   and   PhD   deg ree   from   Univer sit y   of   So utha m pton,   UK   in   2019.   He   is   cur ren tly   serv ing   as   Senior   Lectu r er   at   Facu l t y   of   Elec tri c al   E ngine er ing,   UT eM   and   Hea d   of   High   Voltage   Engi ne eri ng   Rese arch   La bora tor y   in   U Te M,   where   he   is   al so   th e   Deput y   He ad   of   Ene rg y   and   Pow er   S y s te m s   (EPS)   Resea rch   Group .   His   r ese ar ch   i nte rests   inc lud e   high   voltage   e ngine er ing   and   insula ti on   m at eri a ls,   s ensors,   cond it ion   m onit oring   for   powe r   equ ipment,   and   asset   m ana geme nt.   Sinc e   2013,   he   has   pu bli shed   over   20   ref ereed   conf erence   and   journa l   pape rs   associate d   with   th e   tra nsfor m er   con dit ion   m onit o rin g   and   asset   m an a gement.         Muhammad   Sy ahrani  Johal   was  born  in  Malacc a ,   Mal a y s ia,  i 1984.   He  re ceive his   BEng.   (Hons . degr ee  in  El e ct r ic a Engi n ee r ing   from   UTe in   2008.   He  is  se rving  as  Te a chi ng   Engi n ee r   at  Facu lty   of   Elec tri c al  and   E le c troni c   Eng ineeri ng  Technol og y ,   UT eM.   He  is  cur ren t l y   pursuing  his  M aste d egr e at  UTe M,  wher h is  rese a rch   is  fo cuse on   vege t abl e - b ase tra nsform er  di elec tr ic  li qu ids.   H a lso  has   expe r i enc e   in   consultat ion  work   with  industr ie s r el a te to el e ct r ical insta l la t ion  d e sign.         Mohd  Aiz z at  A z mi  was  born  in   Mela k a,  Mal a y s ia   in  1993 .   H r ec e ive d   his  B En (Hons . )   degr ee  in   Elec tr i ca l   Eng ineeri ng   from   UTe M   in   2018.   Cur ren t l y ,   he   is  serv ing   as   Fac il i t y   Mana ger   at E IC   Advanc Sdn   Bh d,   Putra jay a .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.