I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica E ng ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   1 2 ,   No .   1 Octo b er   201 8 ,   p p .   2 9 6 ~ 3 0 2   I SS N:  2502 - 4752 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 1 2 .i 1 . p p 296 - 3 0 2           296       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Study o Br ea kdo w n Volta g e of Ve g etables  oil w ith  SiO2  Na no pa rticle  Ad d itive       M uh a mm a B in  Ya hy a ,   F a t i n A m ira h B inti  A m irra zli     F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g Un iv e rsiti   T e k n o lo g i   M A R A ,   4 0 4 5 0   S h a h   A la m ,   S e lan g o r,   M a lay sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 9 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   J u n   2 0 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Ju l   3 ,   2 0 1 8       T h is  p a p e in v e stig a te th e   su it a b il it y   o f   v e g e t a b le  o il to   re p lac e   m in e ra o il   b a se d   o n   it A b re a k d o w n   v o lt a g e ,   p a rti a d isc h a rg e   a n d   v isc o sity .   T h e   p u r p o se   o f   t h e   stu d y   is  to   a n a ly z e   th e   e ff e c o f   th e   n a n o f lu i d c o n tain i n g   S iO2   n a n o p a rti c le  in   v e g e tab les   o il s;  n a m e l y ,   Co c o n u o il   a n d   P a lm   o il .   n a n o f lu i d   is  a   f lu id   c o n tain i n g   n a n o p a rt icle s.  Ho w e v e r,   th e   p re c ise   e ffe c ts  o n   th e   e lec tri c a p ro p e rti e is  stil l   u n c e rtain .   F o d e c a d e s,  tran sf o rm e rs  u s e   p e tro leu m - b a se d   m in e ra o il   b e c a u se   o f   it g o o d   d iele c t ric  p ro p e rti e a n d   c o o li n g   c a p a b il it y .   Co c o n u o il   ( CO)  a n d   P a lm   o il   ( P O)  a re   t h o u g h t o   b e       su it a b le  a lt e rn a ti v e to   re p lac e   m in e ra o il   a tran sf o r m e o il   a th e y   a r e   su sta in a b le  a n d   a v a il a b le  in   p len ty   a n a tu ra re so u rc e s.    It  w a o b tain e d   in   th is  stu d y   th a th e   b re a k d o w n   v o lt a g e o f   th e se   r a w   o il h a v e   fu lf il led   th e   sta n d a rd   sp e c if ica ti o n o f   g o o d   i n su latin g   li q u id .   H o w e v e r,   th e   a d d it i o n   o f   S iO2   d i d   n o im p ro v e   th e   A C   b re a k d o w n   v o lt a g e   a n d   v isc o sit y   o f   c o c o n u o il   a n d   p a lm   o il   a d if f e r e n te m p e ra tu re s.  Ho w e v e r,   th e   a d d it i o n   o f   S iO2   g a v e   p o siti v e   re su lt in   th e   v a lu e o p a rti a d isc h a rg e in   w h ich   th e   p re se n c e   o f   th e   n a n o p a rti c les   h a g re a tl y   re d u c e d   t h e   m e a n   v o lu m e   o f   p a rti a d isc h a rg e f o b o th   c o c o n u t   o il   a n d   p a lm   o il .   K ey w o r d s :   AC   b r ea k d o w n   v o lta ge   C ar b o n   d io x id e   C o co n u t o il   P alm   o il   P ar tial d is ch ar g e   SiO 2   T r an s f o r m er   o il   Vis co s it y   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mu h a m m ad   B in   Ya h y a ,   Facu lt y   o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   Un i v er s iti T ek n o lo g i M A R A ,   4 0 4 5 0   Sh ah   A la m ,   Sela n g o r ,   Ma la y s ia.   E m ail:  f ar ah li9 4 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     I n   an   elec tr ical  p o w er   s y s te m ,   tr an s f o r m er   is   o n o f   t h i m p o r tan t p ar ts   in   t h s y s te m .   T r an s f o r m er   i s   an   elec tr ical  d ev ice,   h a v i n g   n o   m o v in g   p ar t,  w h ic h   tr an s f er   elec tr ical  p o w er   f r o m   o n ci r cu it  to   an o th er   b y   elec tr o m ag n etic  i n d u ctio n   [ 1 ] .   T h er a r tw o   t y p e s   o f   co o lin g   m et h o d s   o f   p o w er   tr an s f o r m er s d r y - t y p a n d   o il - t y p co o li n g   m et h o d s .   Dr y - t y p tr an s f o r m er s   u s air   o r   g as  as  co o lan m ed i u m   an d   g en er all y   u s ed   f o r   in d o o r   ap p licatio n .   W h ile,   o il - t y p tr an s f o r m er   u s o il  as  co o lan m ed i u m   ca lled   tr an s f o r m e r   o il  o r   in s u latio n   o il a n d   u s u all y   b ein g   u s ed   f o r   o u td o o r   ap p licatio n .     T r an s f o r m er   o il  is   o il  th at  is   s tab le  at  h ig h   te m p er atu r an d   h as  ex ce llen elec tr ical  p r o p er ties .     Hen ce   it   is   u s ed   to   b c o o lan to   ex tr ac h ea f r o m   th co r an d   th e   w i n d in g s   o f   t h tr an s f o r m er .     T h in s u lati n g   o il  f ill s   u p   p o r es  i n   f ib r o u s   i n s u lat io n   a n d   al s o   th g ap s   b et w ee n   th e   co il  co n d u cto r s   a n d   th e   s p ac in g   b et w ee n   th w in d i n g .   T h i m p o r tan p r o p er ties   o f   th tr a n s f o r m er   o il  s u c h   as  d ielec tr ic  s tr en g t h ,     f las h   p o in t,  v is co s it y ,   an d   p o u r   p o in t n ee d   to   b co n s id er ed   [ 2 ] .     T o   ass u r th at  p ar ticu lar   o il  is   ac ce p tab le  f o r   u s in   t r an s f o r m er ,   th v al u m ea s u r ed   f o r   its   r elev an c h ar ac ter is tic s   ar co m p ar ed   w it h   s ta n d ar d   s p ec if ic atio n   o r   g u id d ev elo p ed   b y   g r o u p   m ad u p   o f   ex p e r ts   i n   tr a n s f o r m er   a n d   tr an s f o r m er   m ater ial s .   T h m e asu r e m en t   is   b ased   o n   th s ta n d ar d   p u b lis h ed   b y   I n ter n atio n al  E lectr o tec h n ica l   C o m m i s s io n   ( I E C ) .   Mo s t l y ,   th m ea s u r e m en t s   r e f er   to   I E C   6 0 2 9 6 f lu id s   f o r   elec tr o tech n ical  ap p licatio n s     u n u s ed   m in er al  i n s u lat in g   o ils   f o r   tr an s f o r m er s   a n d   s w itc h g e ar .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752     S tu d o f B r ea k d o w n   V o lta g o f V eg eta b les o il w ith   S iO2   N a n o p a r ticle  A d d itive  ( Mu h a mm a d   B in   Ya h ya )   297   Fo r   d ec ad es,  tr an s f o r m er   u s p etr o leu m   b ased   m in er al   o il  b ec au s o f   it s   g o o d   d ielec tr ic  p r o p er ties   an d   co o lin g   ca p ab ilit y .   Ho w e v er ,   m i n er al  o il  is   n o n - b io d eg r ad ab le,   an d   ca n n o b ch a n g ed   to   h ar m le s s   n atu r al   s tate   b y   th ac tio n   o f   b ac ter ia,   an d   m a y   th er e f o r d am ag e   t h e n v ir o n m e n t.  T h u s ag o f   in s u lati n g   o il   in   t h tr an s f o r m er   r eq u ir es  l ar g v o l u m e   o f   o il.  A   t y p ical  u n i m o u n ted   o n   p o le  d is tr i b u tio n   s y s te m   r ated   at  2 5 k VA   co n tai n s   ab o u 2 0   g allo n s   o r   7 5 . 7   liter s   o f   o il  [ 2 ] .   A l m o s all  co u n tr y   i n   th w o r l d   u s ed   m in er al  o il  as  i n s u lati n g   o il  i n   t h tr an s f o r m er .   He n ce ,   b y   s u b s tit u ti n g   t h m i n er al  o il  w it h   v eg et ab les  o il,  w h ich   i s   b io d eg r ad ab le  an d   s af to   en v i r o n m e n t,  th u s a g o f   m i n er al  o il c an   b d ec r ea s ed .   On o f   t h v e g etab le  o il  th at  c an   p o ten tiall y   s u b s tit u te  t h m in er al  o il  is   co co n u o il.  C o co n u o il  i s   a   p r o d u ct  f r o m   co co n u tr ee .   T h co co n u tr ee   ( C o co s   n u cif er a)   is   m e m b er   o f   t h e   f a m il y   A r ec ac ea e     ( p alm   f a m il y ) .   C o co n u o il  i s   ex ten s i v el y   u s ed   f o r   ed ib le  an d   in d u s tr ial  p u r p o s e.   R ec en co m p eti t io n   w it h   p al m   o il  f o r   lan d   in   Ma lay s ia  h as  r esu lt  in   d ec lin o f   th to tal  ar ea   u n d er   co co n u cu lti v atio n .     Hen ce ,   cr u d co co n u o il  i s   m o s tl y   o b tain ed   f r o m   I n d o n e s ia,   P h ilip p in es  a n d   I n d ia  [ 3 ] .   T h co co n u o il  is   s u g g e s ted   b ec au s it i s   b io d eg r ad ab le  an d   e n v ir o n m en ta l f r i en d l y .     An o th er   p o ten tial  v eg etab le  o il  is   p al m   o il.  T h o il  p alm   tr ee   ( E laeis  g u i n ee n s i s )   is   n ati v to   W est   Af r ica  an d   w a s   i m p o r ted   in to   So u th   E ast  A s ia  i n   th m id   1 9 th   ce n tu r y   [ 4 ] .   Ma lay s ia  is   th s ec o n d   lar g est   p r o d u ce r   an d   ex p o r ter   o f   p al m   o il   in   2 0 0 6   [ 5 ] .   A b u n d a n ce   o f   p al m   o il  tr ee s   in   M ala y s ia   n o w ad a y s ,     m ak p al m   o il  is   ea s il y   o b tain ed .   T h alter n ativ to   u s p alm   o il  is   b ec au s o f   it s   s u s tai n a b ilit y .   T o   m ak s u r e   th s u s tai n ab le  d ev elo p m e n t   i n   o il  p al m   p la n tatio n   a n d   p r o d u ctio n ,   Ma la y s ia  h as  b ee n   a n   ac ti v m e m b er   o f   R o u n d tab le  o n   Su s tai n ab le  P alm   Oil ( R SP O) .       Ma n y   s tu d ies  h av b ee n   d o n to   co n v er co co n u o il  an d   p alm   o il  as  tr an s f o r m er   o il.  Fro m   th e   s tu d ie s ,   it  s h o w s   t h at  co co n u o il  an d   p al m   o il   h a s   g o o d   p o ten tial  to   b ec o m liq u i d   i n s u lat in g   m ater ial  in   tr an s f o r m er s .   S u w ar n o   et.   al  h as  d is co v er ed   th at  r e f in ed   c o co n u o il  an d   r e f in ed ,   b leac h ed   an d   d eo d o r ized   p al m   o il  m a y   b u s ed   as a lter n ativ f o r   in s u lato r   o il d u to   it s   h i g h er   b r ea k d o w n   v o lta g e.   W h ile,   A . A . H.   Z a id et.   al  h a s   co m p ar ed   t h elec tr ical  p er f o r m a n ce   o f   co co n u o il,  v ir g in   co co n u t   o il  a n d   p alm   o il  o n   t h p o w er   tr an s f o r m er .   Am o n g s t h o il s ,   v ir g in   co co n u o il  h a s   t h e   m o s p o ten tia p r o p er ties   b e ca u s it  h as  h i g h   b r ea k d o w n   v o ltag e,   lo w   m o is t u r c o n ten t a n d   lo w   v i s co s it y   [ 6 ] - [ 9 ] .     I n   co n tr ast,  th er ar v er y   f e w   p ap er s   in v e s ti g ate  th v e g e tab le  o ils   w it h   n a n o p ar ticle  ad d itiv e.   I n   cu r r en y ea r s ,   s o m e   r esear ch er s   h a v e   ad d ed   n an o p ar ticle  ad d itiv e   w it h   m i n er al  o il  to   in v es t ig ate  t h e   ef f ec t   o n   th o ils   p ar a m e ter s   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .   Na n o p ar ticle  is   p ar ticle  b et w ee n   1   an d   1 0 0   n an o m eter s   ( n m )   i n   s ize.     Nan o f l u id s   ar p o ten tiall y   u s e d   in   m a n y   ap p licatio n s   in   h ea tr an s f er ,   i n cl u d in g   m icr o ele ctr o n ics,  f u e ce ll s ,   p h ar m ac e u tical  p r o ce s s es,  h y b r id - p o w er ed   en g i n es  a n d   o th er s .   Nan o f l u id s   ar g o o d   in   t h er m al  co n d u cti v it y   an d   th co n v ec t iv h ea tr an s f er   co ef f icie n co m p ar ed   to   th b ase  f lu id s   [ 1 2 ] .   T h er ar also   co n d u cted   s tu d ie s   o n   th v eg e tab le  in s u la tio n   o il d is p er s in g   w it h   Fe 3 O 4   n an o p ar ticle  [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .   T h er ar m an y   t y p o f   n a n o p ar ticles .   On o f   t h n a n o p ar ticle  is   s il ico n   d io x id o r   n am el y   s ilic a   w it h   c h e m ical  f o r m u la  SiO 2 .   H.   J in   et  al.   h av d o n r esea r ch   o n   th AC   b r ea k d o w n   v o lt ag an d   v is co s it y   o f   m i n er al  o il  b ased   SiO 2   n a n o f lu id s   [ 1 5 ] .   T h r esu lts   g i v i m p r o v e m e n o n   th AC   b r e a k d o w n   v o ltag o f   m i n er al  o il.  T h b r ea k d o w n   v o ltag i n cr ea s es  w it h   p ar ticle  co n ce n tr atio n .   I n s tead   o f   u s i n g   m i n er al  o il  as  in   th ab o v p ap er ,   th u s a g o f   v eg etab le  o il i s   s u g g ested .   T h is   s tu d y   w as  co n d u cted   t o   in v e s ti g ate  t h ef f ec o f   S iO 2   n a n o p ar ticle  o n   th v e g etab les  o il.    T h b r ea k d o w n   v o lta g tes ts   an d   v is co s it y   test s   o n   co co n u t   o il  an d   p al m   o il  w it h   an d   w it h o u ad d iti v w er p er f o r m ed   at  t w o   d if f er en t e m p er atu r es.   B esid es,  p ar tial   d is ch ar g m ea s u r e m en o f   t h s a m p le s   w i ll  b e   r ec o r d e d .   A ll  test s   w ill  b p er f o r m ed   at  3 0 o C   an d   4 0 o C   to   b co m p ar ed   w it h   th I E C   Sta n d ar d .   A th e n d   o f   th s t u d y ,   th r elatio n s h ip   b etw ee n   A C   b r ea k d o w n   v o lta g an d   v is co s i t y   w ill  b o b tain ed .   T h ef f ec o f   SiO 2   n an o p ar ticle  o n   th AC   b r ea k d o w n   v o lta g e,   v i s co s it y   a n d   p ar tial d i s ch ar g o f   co co n u t o il  an d   p al m   o il  w ill b e   d is cu s s ed .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D     T h is   s ec tio n   ex p lai n s   t h e x p er i m en s et u p   f o r   b r ea k d o w n   v o lta g tes u s i n g   s ta n d ar d   m u s h r o o m   elec tr o d ar r an g e m en t.  T h ap p ar atu s   r eq u ir ed   f o r   m ea s u r e m en o f   liq u id   b r ea k d o w n ,   d escr ip tio n   o f   eq u ip m e n u s ed   f o r   b r ea k d o w n   test   an d   ex p er i m e n tal  p r o ce d u r f o r   co n d u ctin g   th liq u id   b r ea k d o w n   v o lta g e   ar d is cu s s ed .     2 . 1 .     T est  Sa m ple s   T h s a m p les  u s ed   i n   t h is   s tu d y   ar b ased   o n   co co n u o il  ( C O)   an d   p al m   o il  ( P O)   o b tain ed   f r o m   r ea d ily   av ai lab le  co o k in g   o il s   in   th e   m ar k et.   T h Si O n an o p ar ticle  w as  p u r ch ased   f r o m   s i g m a - ald r ich .     T h p ar ticle  s ize  i s   le s s   t h a n   5 0 n m   w it h   d en s it y   1 . 0 8 7 g / m l   at  2 5 o C .   Fo r   ea ch   t y p e   o f   o il s ,   t h SiO n an o p ar ticles  w ill  b ad d ed   at  d if f er e n v o lu m p er ce n ta g o f   0 . 1 %,  0 2 %,  0 . 3 %,  0 . 4 an d   0 . 5 %.    Firstl y ,   t h e   SiO n an o p ar ticles  w er w eig h ed   b ased   o n   f o r m u la  in   E q u atio n   ( 1 ) .   T a b le  1   s h o w   t h w eig h o f   SiO 2   b ased   o n   th v o l u m p er ce n ta g e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 1 2 ,   No .   1 Octo b er   201 8     2 9 6     302   298     (    )       (    )     (      )         (    )                           ( 1 )     W h er e;   W ( n m )     W eig h t   o f   n a n o p ar ticles ( g )   ρ ( n m )   Den s it y   o f   n a n o p ar ticle  ( g /cm 3 )   V( o il)   Vo lu m o f   o il ( m l)   P VF( n m )   Vo lu m p er ce n ta g o f   n an o p ar ticles ( %)       T ab le  1 .   W eig h t o f   SiO 2   B ase d   o n   th Vo lu m P er ce n tag e   P V F nm   ( %)   V o i l ( ml )   ρ nm ( g / c m)   W nm ( g )   0 . 1   5 0 0   1 . 0 8 7   0 . 5 4 3 5   0 . 2   5 0 0   1 . 0 8 7   1 . 0 8 7 0   0 . 3   5 0 0   1 . 0 8 7   1 . 6 3 0 5   0 . 4   5 0 0   1 . 0 8 7   2 . 1 7 4 0   0 . 5   5 0 0   1 . 0 8 7   2 . 7 1 7 5       T h e   m i x tu r e s   w er s tirr ed   w ith   m a g n e tic  s tir  at  6 0 o C .   T h en   ea ch   m ix t u r s a m p le  w a s   p u in to   u ltra s o n ic  clea n er   tr ea t m e n ( Fig u r 1 )   at  6 0 o C   f o r   1 8 0   to   3 0 0   m i n u tes  u n til  ea ch   m i x t u r s a m p le  b ec a m e   h o m o g en eo u s   an d   n o   s ed i m e n tatio n   co u ld   b o b s er v ed   in s id th n a n o f l u id s .           Fig u r 1 .   Ultr aso n ic  clea n er   tr ea t m e n t       2 . 2   AC  B re a k do w n Vo lt a g e   T est   T h e   A C   B r ea k d o w n   Vo ltag g iv e s   th v a lu o f   elec tr ical  p o ten tial  at  w h ich   t h o il  w il s to p   th e   f u n ctio n   o f   i n s u lati n g   an d   w ill   ev e n tu a ll y   co llap s e.   A   h i g h er   v alu e   o f   b r ea k d o w n   v o ltag e   is   r eq u ir ed   to   en s u r e   th s a f et y   o f   tr an s f o r m er .   Hen ce   in   th i s   s tu d y ,   A C   b r ea k d o w n   v o lta g o f   co co n u o il  an d   p al m   o il  w er to   b e   d eter m in ed .   T h test   w a s   co n d u cted   ac co r d in g   to   I E C   6 0 1 5 6   test   m et h o d   s tan d ar d ,   w h ich   u s p air   o f   s p h er ical  elec tr o d w it h   g ap   o f   2 . 5 m m .   T h o il  s a m p le s   s h o u ld   i m m er s ed   th s p h er ical  e lectr o d b ef o r th test   w a s   co n d u cted   as  s h o w n   in   Fig u r 2 .   Fo r   ea ch   s am p l e,   6   k o f   A C   v o ltag w as   ap p lied   d u r in g   th e   s tar tin g   o f   t h test ,   w i th   v o lt ag r is r ate  o f   1   k o v er   1 0   s ec o n d s   in ter v al.           Fig u r 2 .   Sp h er ical  elec tr o d w it h   2 . 5 m m   g ap   i m m er s ed   w it h   v e g etab le  o il       T h e   A C   b r ea k d o w n   v o ltag test   w as  r ep ea ted   3   ti m es  f o r   ea ch   s a m p le.   T h test   s a m p le  was  allo w ed   to   r est  f o r   o n m i n u te  a f ter   t h p r ev io u s   b r ea k d o w n   test   t o   allo w   b r ea k d o w n   by - p r o d u cts  to   clea r   t h g ap .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752     S tu d o f B r ea k d o w n   V o lta g o f V eg eta b les o il w ith   S iO2   N a n o p a r ticle  A d d itive  ( Mu h a mm a d   B in   Ya h ya )   299   E ac h   s a m p le  w ill  b test ed   at  t w o   d if f er e n te m p er at u r es   w h ic h   w er 3 0 o C   an d   4 0 o C .   Fo r   ea ch   s a m p le,     th test   w a s   s tar ted   at  4 0 o C   an d   th s a m p le  w as  allo w ed   to   co o d o w n   to   3 0 o C   b ef o r s er ies  o f   test s   w as   p er f o r m   at  t h lo w er ed   te m p er atu r e.     2 . 3   M ea s uring   P a rt ia l D is cha rg e   P ar tial  d is ch ar g ( P D)   m ea s u r e m en t   is   o n o f   t h m o s i m p o r tan n o n - d estr u cti n g   m eth o d s   f o r   th e   d etec tio n   o f   i n s u latio n   d ef ec t s   in   elec tr ical  p o w er   eq u ip m e n t.  T h P m ea s u r e m e n w a s   d o n ac co r d in g   to   th I E C   Sta n d ar d   6 0 2 7 0   th at  d escr ib es  th P m ea s u r in g   c ir cu it,  t h e   m ea s u r in g   i n s tr u m e n ts ,   t h ca l ib r atio n   an d   th e   m ea s u r in g   p r o ce d u r es  [ 1 6 ] .   T h m o s i m p o r tan P q u an tit y   i s   t h ap p ar en c h ar g o f   P p u ls e.     I is   th at  c h ar g w h ic h ,   i f   i n j ec ted   w it h i n   v er y   s h o r ti m b et w ee n   t h ter m i n al s   o f   th te s o b j ec t,     w o u ld   ap p ea r   o n   th P d etec to r .     I n   th i s   s t u d y ,   Hig h   Vo lt  p ar ti al  d is ch ar g d etec to r ,   t y p I C C o m p ac ( Fi g u r 3 )   av aila b le  in   t h Hig h   Vo lta g L ab o r ato r y ,   Uit m   S h a h   A la m ,   w as  u s ed .   T h P m ea s u r e m e n w as   tak e n   co n cu r r en tl y   d u r i n g   th A C   b r ea k d o w n   v o lta g tes ts   u n til t h b r ea k d o w n   o cc u r r e d .           Fig u r 3 .   Hig h   Vo lt p ar tial d is ch ar g d etec to r ,   t y p I C C o m p ac t       2 . 4   Vis co s it y   T est   Vis co s it y   is   o n o f   th i m p o r tan p ar am e ter s   to   b d ete r m in ed   f o r   tr an s f o r m er   o il.  Vis co s it y   in f lu e n ce s   t h b r ea k d o w n   v o lt ag a n d   t h e   t h er m al  p r o p er ties   o f   th e   o il.  He n ce ,   it   i s   i m p o r tan ce   to   in v es tig ate   th e f f ec o f   SiO 2   n a n o p ar ticle  in   t h v e g etab le  o ils .   Fo r   t h is   v i s co s it y   tes t,  in   Fig u r 4 ,   Fan n   Vis co m eter   3 5 SA   m o d el  w as  u s ed   w it h   w ater   b ath   to   e n s u r th o il  te m p er at u r r e m ai n s   co n s ta n at   4 0 o C .   T h test   w as   co n d u cted   ac co r d in g   to   I E C   2 9 6   s tan d ar d .           Fig u r e   4 .   Fan n   V is co m eter   3 5 S A   w it h   w ater   b ath       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S     3 . 1 .     Ac  B re a k do w n Vo lt a g T est   T h e   A C   b r ea k d o w n   v o ltag e   test   f o r   tr an s f o r m er   o il  w a s   p er f o r m ed   to   f in d   o u t   th e   m a x i m u m   w it h s tan d   v o lta g o f   t h e   o il  s a m p les.  T h m ea n   b r ea k d o w n   v o ltag e   v a lu e   w as   o b tain ed   f r o m   t h r ep ea ted   te s t   f r o m   t h b r ea k d o w n   v o lta g t est  co n d u cted .   Fi g u r 5   s h o w   th r es u lts   o f   b r ea k d o w n   v o lta g test s   o f   co co n u t   o il  an d   p alm   o il  at  3 0 o C   an d   40 o C   w it h o u a n y     ad d itiv e.   As  ca n   b n o ticed ,   co co n u o il  at  3 0 o C   s h o w s   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 1 2 ,   No .   1 Octo b er   201 8     2 9 6     302   300   h ig h e s b r ea k d o w n   v o lta g o f   3 6 . 6 5   k V.   P alm   o il  at   4 0 o C   h as  th e   lo w est  b r ea k d o w n   v o ltag co m p ar ed   to   o th er   s a m p les.  T h v al u o f   b r ea k d o w n   v o lta g f o r   th r a o ils   w er g r ea ter   th a n   3 0   k at  3 0 o C   an d   4 0 o C ,   w h ic h   f u l f ill s   th I E C   6 0 2 9 6   s tan d ar d   f o r   tr an s f o r m er   o il.   Ho w e v er ,   w h e n   th v eg etab l o ils   w er ad d ed   w it h   SiO 2   n an o p ar ticles,  th b r ea k d o wn   v o lta g e   ( B DV)   o f   co co n u o il  a n d   p al m   o il   at  3 0 o C   an d   4 0 o C   h ad   r ed u ce d   to   b elo w   3 0   k V   w h ic h   d id   n o f u l f i ll  t h e   I E C   6 0 2 9 6   Stan d ar d .   On   Fig u r 6   an d   7 ,   th r esu lts   o f   B DV  o f   t h co co n u o il  a n d   p al m   o il  w it h   v ar ied   p er ce n tag o f   ad d itiv w er s h o w n .   T h h ig h es v al u o f   B DV  r ec o r d ed   b y   p al m   o il  s a m p le  w as  at  0 . 1   o f   SiO 2   at  3 0 o C ,   an d   th v al u was  2 5 . 4 6   k V.   C o co n u o il  g a v e   th lo w e s v al u at  0 . 3   o f   SiO 2   at  4 0 o C   w h ic h   w a s   9 . 3   k V.             Fig u r 5 .   b r ea k d o w n   v o ltag o f   r a w   co co n u t o il a n d   p al m   o il         F ig u re   6 .   Bre a k d o w n   v o lt a g e   o f   c o c o n u o il           F ig u re   7 .   Bre a k d o w n   v o lt a g e   o f   P a lm         Fro m   t h r es u lts   o b tain ed ,   cle ar l y   it  ca n   b o b s er v ed   t h at  t h ad d itio n   o f   SiO 2   n a n o p ar ticle  d id   n o t   i m p r o v th b r ea k d o w n   v o lta g e.   B o th   th o ils   h ad   lo w er ed   b r ea k d o w n   v o lta g es,  d ip p in g   to   m i n i m u m   a t   0 . 3 o f   ad d itiv v o lu m f o r   co co n u o il,  an d   d ip p in g   to   m in i m u m   at  0 . 4 o f   ad d iti v v o lu m f o r   p al m   o il.   T h is   o b s er v atio n   w as   s i m il ar   t o   th r es u lt   o b tain ed   b y   H.   J in   et  al,   w h ic h   s tated   t h at   ad d iti o n   o f   SiO 2   d id   n o t   p r o v id im p r o v e m e n t in   t h b r ea k d o w n   v o lta g o f   m i n er al  o il.     3 . 2 .     P a rt ia l D is cha rg e     P ar tial  d is ch ar g e s   ( P D)   is   t h e   lo ca lized   b r ea k d o w n   o r   io n i za tio n   t h at  p r o d u ce s   io n s   a n d   elec tr o n s .   P is   ca u s ed   b y   d is co n ti n u i ties   o r   i m p er f ec tio n s   i n   th e   in s u latio n   s y s te m .   T h u s ,   P test i n g   g i v es  a n   in d icatio n   o f   d eter io r atio n   o f   th i n s u latio n   a n d   is   a n   in d ica to r   o f   in cip ien f a u lts .   I n   th i s   s tu d y ,   t h a m o u n t s   o f   P ar tial  Di s ch ar g es   ( P D )   w er d eter m in ed .   T ab le  2   s h o wed   th m ea n   P o f   t h p al m   o il  an d   co co n u o il   s a m p les   w it h   a n d   w i th o u ad d itiv es.  T h u n it  o f   m ea s u r i n g   t h p ar tial   d is ch ar g i s   p ic o - C o u lo m b s   ( p C ) .     I ca n   b s ee n   t h at,   th e   ad d itio n   o f   t h SiO 2   n a n o p ar ticles  i n   t h e   co co n u t   o il  a n d   p al m   o il   s a m p les   h a d   co n tr ib u ted   to   th d ec r ea s in g   o f   P in   th o ils .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752     S tu d o f B r ea k d o w n   V o lta g o f V eg eta b les o il w ith   S iO2   N a n o p a r ticle  A d d itive  ( Mu h a mm a d   B in   Ya h ya )   301   T ab le  2 .   Me an   P ar tial D is ch ar g o f   C o co n u t o il a n d   P al m   o il   P e r c e n t a g e   o f   S i O 2   ( %)   P a r t i a l   D i sc h a r g e   ( p C )   C o c o n u t   O i l   P a l m O i l   A t   3 0 o C   A t   4 0 o C   A t   3 0 o C   A t   4 0 o C   0   ( n o   a d d i t i v e )   3 8 4 . 3 8   6 5 0 . 8 8   1 2 0 . 0 0   1 8 9 . 6   0 . 1   9 . 1 6   8 . 6 2   8 . 0 8   8 . 1 9   0 . 2   7 . 7 8   6 . 9 9   6 . 9 9   7 . 6 3   0 . 3   7 . 6 1   6 . 9 4   7 . 0 3   7 . 1 7   0 . 4   8 . 4 5   8 . 3 7   7 . 0 7   6 . 9 4   0 . 5   8 . 3 7   7 . 7 6   8 . 0 3   9 . 4 6       T h e   P o f   r a w   co co n u t   o il  at   4 0 o C   w as   th e   h ig h e s w h ic h   w a s   6 5 0 . 8 8   p C ,   an d   at   3 0 o C ,   th e   m ea n   P w a s   3 8 4 . 3 8   p C .   Fo r   r aw   p al m   o il,  th m ea n   P w a s   1 8 9 . 6   p C   at  4 0 OC   an d   1 2 0   p C   at  3 0 OC .   T h is   s h o w s   th at  t h p ar tial  d is ch ar g ac t iv itie s   in   v eg e tab les  o il  in cr ea s es  as  t h te m p er at u r in c r ea s es.  I n   co n tr ast,     w it h   co co n u t o il a n d   p al m   o il  ad d ed   w it h   S iO2   n a n o p ar ticles,  th m ea n   P f o r   b o th   o ils   wer b et w ee n   6   to   1 0   p C .   A s   t h te m p er at u r in cr ea s ed ,   th m ea n   p ar tial  d is ch ar g es  o f   co co n u o il  ad d ed   w it h   SiO2   n an o p ar ticl es   h ad   s li g h t l y   d ec r ea s ed .   W h il e,   th m ea n   P o f   p al m   o il   h ad   in cr ea s ed   s li g h tl y   a s   th te m p er atu r w as   in cr ea s ed .     3 . 3 .     Vis co s it y   T est   Vis co s it y   is   o n o f   t h i m p o r tan p ar am eter s   in   c h o o s in g   s u itab le  tr an s f o r m er   o il.  T h lo w e r   v is co s it y   h as  b etter   co o lin g   p e r f o r m an ce .   W h i le,   in cr ea s i n   te m p er atu r w ill  r ed u ce   v is co s it y .   As  s h o w ed   in   Fig u r 8 ,   th v is co s it y   o f   th e   p alm   o il  an d   co co n u o i at  4 0 o C   w as  lo w er   th an   3 0 o C .   Ho w e v er ,   at  3 0 o C ,   v is co s ities   o f   p al m   o il  an d   c o co n u o il  w it h   ad d itiv h ad   in cr ea s ed   s li g h tl y   co m p ar ed   t o   r aw   p al m   o il  an d   co co n u o il  v a lu e s .   T h co co n u o il  w i th   ad d iti v in cr ea s ed   f r o m   6 1 cSt  to   7 6 cSt.  W h ile,   f o r   p al m   o il,     it in cr ea s ed   f r o m   9 7 cSt to   1 0 8 cSt.   I n   t h is   s t u d y ,   it  w as  o b tai n e d   th at   co co n u t   o il  h as   lo w e r   v is co s it y   co m p ar ed   to   t h e   p al m   o il.    T h is   in d icate s   g o o d   r esu lt  s in ce   t h lo w   v i s co s it y   ac ts   as   g o o d   in s u la tio n   a n d   co o lin g   liq u id .   Ho w ev er ,   I E C 6 0 2 9 6   s tan d ar d   h as  s tate   th at  t h s tan d ar d   f o r   t h v i s co s it y   o f   tr a n s f o r m er   o il  was  1 3 cSt  at  4 0 o C .     T h is   m ak e s   th v eg etab le  o il s   n o s u itab le  b e ca u s o f   t h h ig h er   v i s co s it y   v al u es.  T h ad d itio n   o f   SiO 2   n an o p ar ticle  d id   n o t g i v an y   i m p r o v e m e n t to   t h v i s co s it y   o f   th o il s .           Fig u r 9 : V is co s it y   o f   C o co n u t o il a n d   P alm   o il       4.   CO NCLU SI O N     T h m ai n   o b j ec tiv o f   th is   s t u d y   is   to   d eter m i n th A C   b r ea k d o w n   v o lta g e,   p ar tial  d is ch ar g an d   v is co s it y   o f   t h v e g etab le  o ils   w it h   a n d   w it h o u t Si O 2   ad d itiv e,   an d   o b s er v i f   a n y   o f   th o il s   ca n   b s u itab le  t o   b an   alter n ati v to   th m in er al  o il  u s ed   as  tr an s f o r m er   o il.  Hen ce ,   ex p er i m e n ts   w er e   co n d u cted   to   t w o   d if f er e n v e g etab les  o il;  n a m el y ,   co co n u o il  an d   p alm   o il  to   o b tain   th A C   b r ea k d o w n   v o ltag e,     p ar tial  d is ch ar g an d   v is co s it y   o f   th o ils   at  t w o   d if f er e n t   te m p er atu r es;  3 0 o C   an d   4 0 o C   w i th   ad d itio n   o f   s ilico n   d io x id ( SiO2 ) .   T h v o lu m f r ac tio n s   o f   th Si O 2   ad d itiv w er v ar ied   f o r   ea ch   t y p o f   th o il s   w h ich   w er 0 . 1 %,  0 . 2 %,  0 . 3 %,  0 . 4 an d   0 . 5 %.    As  co n cl u s io n ,   t h b r ea k d o w n   v o lta g o f   t h o il s   w i th   ad d itio n   o f   SiO 2   w er lo w er   th a n   r a w   o il s .   Fo r   r a w   o ils ,   it  w as  o b tain ed   th at  th b r ea k d o w n   v o lta g o f   co co n u o il  w as  h i g h er   t h an   p al m   o il  at  b o th   te m p er atu r e;  3 0 o C   an d   4 0 o C .   T h b r ea k d o w n   v o lta g es  o f   r a w   o il  f u l f ill  t h I E C   6 0 2 9 6   Sta n d ar d s   w h ile  t h o il   w it h   ad d itiv e s   d id   n o t.    T h is   s tu d y   also   d e m o n s tr ated   th at  t h ad d itio n   o f   SiO 2   n an o p ar ticle  in to   th o il s   d id   n o i m p r o v th e   v is co s it y   o f   b o th   o ils .   T h g r ap h s   o f   v is co s it y   o f   t h o ils   w it h   ad d itiv e s   at  b o th   te m p er atu r es  o f   3 0 o C   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 1 2 ,   No .   1 Octo b er   201 8     2 9 6     302   302   40 o C   w er al m o s li n ea r .   I w a s   o b tain ed   th at  as  th v is co s it y   o f   v eg etab les  o il  w it h   SiO 2   n a n o p ar ticle  at  4 0 o in cr ea s ed ,   th e   AC   b r ea k d o w n   v o ltag o f   th o il  w er d ec r ea s ed .   I ca n   b co n c lu d ed   t h at  s ili co n   d io x id Si O 2   i s   n o s u itab le  ad d itiv f o r   i m p r o v e m en o f   t h e   b r ea k d o w n   v o ltag e,   as  w ell  as  th v i s co s it y   o f   t h o ils .   Ho w e v er ,   f o r   th p ar tial  d is c h ar g e,   t h ad d itio n   o f   Si O 2   d id   g iv p o s iti v r es u lts   i n   w h ich   it  h a s   g r ea tl y   r ed u ce d   t h m ea n   p ar ti al  d is c h ar g es   o f   b o th   co co n u t   an d   p al m   o il.  T h h i g h e s t   m ea n   p ar tial   d is ch ar g e   o f   th p al m   o il  w a s   at  p al m   o i ad d ed   w ith   0 . 5 SiO 2   w h ic h   w as  9 . 4 6   p C .   Fo r   co co n u o il,  th h i g h e s m ea n   p ar tial  d is ch ar g w a s   9 . 1 6   p C ,   w h en   t h ad d itiv e   ad d ed   w a s   0 . 1 S iO 2 .   I ca n   b e   c o n clu d ed   t h at  SiO n ao p ar ticles  ad d ed   to   th o il s   ca n   g r ea tl y   d i m in is h   t h p r o d u ctio n   o f   p ar tial  d i s ch ar g e s   in   v e g etab le  o ils ,   n a m e l y   co co n u t o il a n d   p al m   o il.       ACK NO WL E D G E M E NT   T h au th o r s   w o u ld   li k to   th a n k   t h Fac u lt y   o f   E lectr ical  E n g i n ee r i n g ,   U n i v er s iti  T ek n o l o g M A R f o r   allo w i n g   t h u s o f   t h e   Hig h   Vo ltag L ab o r ato r y ,   as   w ell  a s   t h N A NO  E lec tr o n ic  C e n tr ( NE T ) ,     th at  h ad   lead   to   th s u cc es s   o f   th is   r esea r c h .   Ou r   d ee p est  ap p r ec iatio n   also   g o es  to   R esear ch   Ma n ag e m e n t   I n s tit u te  ( R MI )   UiT M,   f o r   th e   m o n etar y   s u p p o r th r o u g h   th r esear ch   g r an 600 - I R MI /D A N A   5 /3 / L E ST AR I   ( 0 0 2 1 /2 0 1 6 ) .       RE F E R E NC E   [1 ]   P a n si n i,   A n th o n y   J,  El e c tri c a tra n sf o rm e a n d   p o w e e q u i p m e n t,   3 r e d . ,   1 9 9 9 .   [2 ]   T . O.  Ro u se ,   M in e ra i n su lati n g   o il   in   T ra n sf o rm e r s” ,   IEE In su lati o n   m a g a z in e ,   1 9 9 8 .   [3 ]   A .   S iv a p ra g a sa m ,   Co c o n u in   M a la y sia     c u rre n d e v e lo p m e n a n d   p o ten ti a f o re - v it a li z a ti o n ,   2 nd   In tern a ti o n a l   P la n tatio n   I n d u stry   c o n f e re n c e   a n d   Ex h i b i ti o n   (I P ICE X 2 0 0 8 ),   2 0 0 8 .     [4 ]   h tt p : // ww w . p a lm o il in v e stig a ti o n s.o rg /ab o u t - p a lm - o il . h tm l   [5 ]   S . H.  S h u it ,   K.T .   T a n ,   K.T .   L e e ,   A . H.  Ka m a ru d d in ,   Oil  p a lm   b io m a ss   a a   su sta in a b le  e n e rg y   so u rc e A M a l a y sia n   c a se   stu d y ,   S e e   a lso ww w . e lse v ier.co m /l o c a te/e n e rg y 2 0 0 9 .   [6 ]   D.C.   A b e y su n d a ra ,   C.   W e e ra k o o n   a n d   L u c a s,  K.A . I.   G u n a tu n g a   a n d   K.C .   Ob a d a g e ,   Co c o n u t   o il   a a n   a lt e rn a ti v e   to   tran sf o rm e o il ,   ERU  S y m p o siu m ,   No v   2 0 0 1 .   [7 ]   S u w a rn o ,   F .   S it in jak   ,   Ic h w a n   S u h a riad a n d   L u t h f Im sa k ,   S tu d y   o n   c h a ra c teristics   o f   p a lm   o il   a n d   it d e riv a ti v e s   a li q u id   i n su lati n g   m a teria ls” ,   7 th   In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   P r o p e rti e a n d   A p p li c a ti o n   o f   Die le c tri c   M a teria ls,   2 0 0 3 .   [8 ]   M a n jee S ig h   T a n e ja,  S u m e e S e h ra w a a n d   Ka m les h   P a n d e r,   Us e   o f   b io b a se d   o il ’s  a a   s u b stit u t e   o f   tran sf o r m r   o il ,   1 st   I EE I n tern a ti o n a c o n f e re n c e   o n   P o w e e lec tro n ics ,   2 0 1 6 .   [9 ]   A . A . H.  Zaid i,   N.  Hu sin   a n d   M . K.  M o h d   Ja m il , Ex p e ri m e n tal  stu d y   o n   v e g e tab les   o il   p ro p e rt ies   f o p o w e r   tran sf o r m e r” ,   IEE E,   2 0 1 5 .   [1 0 ]   H.  Jin ,   T .   A n d rit sc h ,   P . H. F   M o r h u is  a n d   J.J  S m it ,   A Bre a k d o wn   v o lt a g e   a n d   v is c o sit y   o f   m in e ra o il   b a se d   S iO n a n o f lu i d s” ,   IEE E, 2 0 1 2 .   [1 1 ]   M u h a m m a d   Ra f iq ,   Ch e n g ro n g   L i,   Yu z h e n   L v ,   Ka Yi  a n d   Ik ra m   A r i f ,   Bre a k d o w n   c h a ra c teristics   o f   tran sf o rm e r   o il   b a se d   sili c a   n a n o f lu id s”   ,   I EE ,   2 0 1 6 .   [1 2 ]   T . O.  Ro u se ,   M in e ra i n su lati n g   o il   in   T ra n sf o rm e r s” ,   IEE In su lati o n   m a g a z in e ,   1 9 9 8 .   [1 3 ]   Jia n   L i,   Zh a o tao   Zh a n g ,   P in g   Zo u ,   P re p a ra ti o n   o f   a   v e g e tab l e   o il - b a se d   n a n o f lu i d a n d   in v e stig a ti o n   o f   it b re a k d o w b   a n d   d iele c tri c   p ro p e rti e s” ,   IEE E,   2 0 1 2 .   [1 4 ]   M . S .   M o h a m a d ,   H.  Zain u d d i n ,   S .   A .   G h a n i,   I. S .   Ch a ir u l,   Bre a k d o w n   a n d   p a rti a l   d isc h a rg e   p e rf o rm a n c e   o f   p a l m   f a tt y   a c id   e ste r(P F A E)  o il - b a se d   F e 3 O n a n o f lu id s” ,   IEE E , 2 0 1 6 .   [1 5 ]   H.  Jin ,   T .   A n d rit sc h ,   P . H. F   M o r h u is  a n d   J.J  S m it ,   A Bre a k d o wn   v o lt a g e   a n d   v is c o sit y   o f   m in e ra o il   b a se d   S iO n a n o f lu i d s” ,   IEE E, 2 0 1 2 .     [1 6 ]   h tt p : // ww w . h ig h v o lt . d e / p o rtal d a ta/1 /Res o u rc e s/HV /Do w n lo a d s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.