T E L K O M N I K A ,   V o l . 9 ,   N o . 1 ,   A p r i l   2 0 1 1 ,   p p .   1 ~ 8   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   a c c r e d i t e d   b y   D G H E   ( D I K T I ) ,   D e c r e e   N o :   5 1 / D i k t i / K e p / 2 0 1 0       1 5 1       R e c e i v e d   S e p t e m b e r   2 7 th ,   2 0 1 0 ;   R e v i s e d   M a r c h   1 7 t h ,   2 0 1 1 ;   A c c e p t e d   A p r i l   1 3 th ,   2 0 1 1   P a r t i a l   D i s c h a r g e   P h a s e   D i s t r i b u t i o n   o f   P a l m   O i l   a s   I n s u l a t i n g   L i q u i d         A b d u l   R a j a b * 1 ,   U m a r   K . 2 ,   D .   H a m d a n i 3 ,   A m i n u d d i n   S . 4 ,   S u w a r n o 5     Y .   A b e 6 ,   M .   T s u c h i e 7 ,   M .   K o z a k o 8 ,   S .   O h t s u k a 9 ,   M .   H i k i t a 1 0     1 An d a l a s   U n i v e r s i t y ,   Pa d a n g ,   I n d o n e s i a   1 - 5 Ba n d u n g   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   Ba n d u n g ,   I n d o n e s i a   6 - 1 0 Ky u s h u   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   J a p a n   e - m a i l :   r a j a b d r i @ s t u d e n t s . i t b . a c . i d * ,   s u w a r n o @ i e e e . o r g       A b s t r a k   M e n g i n g a t   s i f a t   m i n y a k   m i n e r a l   y a n g   s u l i t   t e r u r a i   s e c a r a   a l a m i   d a n   r e n t a n   t e r h a d a p   b a h a y a   k e b a k a r a n ,   m i n y a k   s a w i t   d i u s u l k a n   s e b a g a i   m i n y a k   i s o l a s i   a l t e r n a t i f .   M a k a l a h   i n i   m e m b a h a s   p e l e p a s a n   s e b a g i a n   ( PD )   d a l a m   m i n y a k   s a w i t   d i   b a w a h   t e g a n g a n   s i n u s o i d a l   d a n   p e r b a n d i n g a n   d e n g a n   m i n y a k   m i n e r a l .   PD   d i b a n g k i t k a n   d e n g a n   m e n g g u n a k a n   e l e k t r o d a   j a r u m - p l a t ,   y a n g   m e m u n g k i n k a n   p e n i n g g i a n   m e d a n   l i s t r i k   d i   u j u n g   e l e k t r o d a   j a r u m .   Pu l s a - p u l s a   PD   d i d e t e k s i   d e n g a n   d e t e c t o r   R C   d a n   d i u k u r   m e n g g u n a k a n   s i s t e m   p e n g u k u r a n   b e r b a s i s   k o m p u t e r .   H a s i l - h a s i l   m e n u n j u k k a n   b a h w a   k a r a k t e r i s t i k   P D   d a l a m   k e d u a   m i n y a k   a d a l a h   s a m a .   PD   t e r j a d i   p e r t a m a   k a l i   p a d a   p o l a r i t a s   n e g a t i f .   PD   t e r j a d i   p a d a   k e d u a   p o l a r i t a s   t e g a n g a n   d e n g a n   j u m l a h   PD   l e b i h   b e s a r   p a d a   p o l a r i t a s   n e g a t i f .   Be b e r a p a   p e n o m e n a   p e l u a h a n   m e n g i n d i k a s i k a n   k e h a d i r a n   m u a t a n   r u a n g   y a n g   m e n g u b a h   m e d a n   l i s t r i k   d a n   m e m p e n g a r u h i   a k t i v i t a s   PD   d i s a m p i n g   m e d a n   u t a m a   d a r i   a p l i k a s i   t e g a n g a n .       K a t a   k u n c i :   m i n y a k   s a w i t ,   m i n y a k   i s o l a s i ,   p a r t i a l   d i s c h a r g e ,   PD   p a t t e r n ,   m u a t a n   r u a n g .       A b s t r a c t   D u e   t o   t h e   l o w   b i o d e g r a d a b i l i t y   l e v e l   o f   m i n e r a l   o i l   a n d   i t s   s u s c e p t i b i l i t y   t o   t h e   f i r e ,   p a l m   o i l   w a s   p r o p o s e d   a s   a l t e r n a t i v e   i n s u l a t i n g   l i q u i d .   T h i s   p a p e r   d i s c u s s e s   p a r t i a l   d i s c h a r g e   ( PD )   i n   p a l m   o i l   u n d e r   s i n u s o i d a l   v o l t a g e s   a n d   t h e   c o m p a r i s o n   w i t h   m i n e r a l   o i l .   PD   w a s   g e n e r a t e d   u s i n g   a   n e e d l e - p l a n e   e l e c t r o d e   c o n f i g u r a t i o n   w h i c h   i s   e n a b l e   e n h a n c i n g   e l e c t r i c   f i e l d   a t   t h e   n e e d l e   t i p .   PD   p u l s e s   w e r e   d e t e c t e d   u s i n g   R C   d e t e c t o r   a n d   t h e y   w e r e   m e a s u r e d   u s i n g   a   C o m p u t e r - b a s e d   p a r t i a l   d i s c h a r g e   m e a s u r e m e n t   s y s t e m .   T h e   r e s u l t s   s h o w e d   t h a t   PD   a c t i v i t i e s   i n   b o t h   o i l s   a r e   s i m i l a r .   T h e   PD   w a s   i n i t i a t e d   a t   t h e   n e g a t i v e   p o l a r i t y   o f   a p p l i e d   v o l t a g e .   T h e   d i s c h a r g e s   t o o k   p l a c e   i n   b o t h   p o l a r i t y s   o f   a p p l i e d   v o l t a g e   w i t h   PD   n u m b e r   w a s   h i g h e r   a t   n e g a t i v e   o n e .   Se v e r a l   d i s c h a r g e s   p h e n o m e n a   s h o w e d   t h e   p r e s e n c e   o f   s p a c e   c h a r g e   w h i c h   c h a n g e d   e l e c t r i c   f i e l d   a n d   g o v e r n e d   PD   a c t i v i t i e s   b e s i d e s   t h e   m a i n   f i e l d   i n t r o d u c e d   b y   v o l t a g e   a p p l i c a t i o n .     K e y w o r d s :   p a l m   o i l ,   i n s u l a t i n g   l i q u i d ,   p a r t i a l   d i s c h a r g e ,   PD   p a t t e r n ,   s p a c e   c h a r g e .         1 .   I n t r o d u c t i o n   D u e   t o   t h e   h i g h   e l e c t r i c   f i e l d   s t r e n g t h ,   l o w   d i e l e c t r i c   l o s s e s   a n d   g o o d   l o n g   t e r m   p e r f o r m a n c e ,   p e t r o l e u m   b a s e d   m i n e r a l   i n s u l a t i n g   l i q u i d s   a r e   s t i l l   t h e   m o s t   w i d e l y   u s e d   i n s u l a t i n g   l i q u i d   u n t i l   n o w   [ 1 ] .   A s   t h e   m i n e r a l   o i l   a r e   d e r i v e d   f r o m   n o n - r e n e w a b l e   s o u r c e ,   i t   i s   p r o v e d   t o   h a v e   l o w   r a t e   o f   b i o d e g r a d a b i l i t y   a n d   l o w   f l a s h   p o i n t ,   m a n y   r e s e a r c h e r   a r e   n o w   s e a r c h i n g   f o r   t h e   a l t e r n a t i v e   l i q u i d s   t o   r e p l a c e   m i n e r a l   o i l s   a s   i n s u l a t i n g   l i q u i d s   i n   h i g h   v o l t a g e   a p p a r a t u s .     O n e   o f   t h e   a l t e r n a t i v e   l i q u i d   i s   p a l m   o i l .   I n v e s t i g a t i o n   o n   e l e c t r i c a l ,   p h y s i c a l   a n d   c h e m i c a l   p r o p e r t i e s   o f   p a l m   o i l   s h o w s   t h a t   t h i s   p a l m   o i l   p o s s e s s e s   g o o d   p r o p e r t i e s   t o   b e   u s e d   a s   s u b s t i t u t e s   o f   m i n e r a l   o i l s   f o r   h i g h   v o l t a g e   e q u i p m e n t .   T a b l e   1   s h o w s   t h e   e l e c t r i c a l ,   p h y s i c a l   a n d   c h e m i c a l   p r o p e r t i e s   o f   p a l m   o i l   a n d   m i n e r a l   o i l   a n d   t h e   c o r r e s p o n d i n g   v a l u e   f r o m   A S T M   D 6 8 7 1   s t a n d a r d   a s   s t a n d a r d   s p e c i f i c a t i o n   o f   n a t u r a l   ( v e g e t a b l e   o i l s )   e s t e r   t o   b e   u s e d   i n   e l e c t r i c a l   a p p a r a t u s   [ 2 ] .   I d e n t i f i c a t i o n   o f   a b n o r m a l   c o n d i t i o n   e . g .   p a r t i a l   d i s c h a r g e   i n   p a l m   o i l   b e c o m e s   u r g e n t   t o   b e   a n a l y z e d   w h e n   t h e   p a l m   o i l   w i l l   b e   i m p l e m e n t e d   i n   h i g h   v o l t a g e   a p p a r a t u s   i n   t h e   f u t u r e .   P a r t i a l   d i s c h a r g e   p a t t e r n s   r e c o g n i t i o n   a n d   i n t e r p r e t a t i o n   h a v e   b e e n   p r o v e n   v e r y   u s e f u l   f o r   t h e   d i a g n o s t i c s   o f   i n s u l a t i n g   c o n d i t i o n   o f   t h e   h i g h   v o l t a g e   a p p a r a t u s .   P D   t a k e s   p l a c e   w h e n   t h e   l o c a l   e l e c t r i c   f i e l d   e x c e e d s   t h e   t h r e s h o l d   v a l u e   a n d   p r o d u c e s   a   p a r t i a l   b r e a k d o w n   o f   t h e   s u r r o u n d i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   1 ,     A p r i l   2 0 1 1   :     1 5 1     1 6 0   1 5 2 i n s u l a t i n g   m a t e r i a l .   [ 3 ] .   F o r   e x p e r i m e n t a l   p u r p o s e ,   i t   n e e d s   t o   g e n e r a t e   t h e   h i g h   e l e c t r i c   f i e l d   l o c a l l y   t o   p r o d u c e   p a r t i a l   d i s c h a r g e ,   a n d   i t   i s   a c h i e v e d   b y   u t i l i z i n g   a   n e e d l e - p l a n e   e l e c t r o d e   c o n f i g u r a t i o n   w h i c h   y i e l d s   t h e   h i g h e s t   e l e c t r i c   f i e l d   a m o n g   o t h e r   e l e c t r o d e   a r r a n g e m e n t s .   F o r   c o m p a r i s o n ,   t h e   e l e c t r i c   f i e l d   ( E )   p r o d u c e d   b y   t h e   n e e d l e - p l a n e   a n d   t h e   n e e d l e - n e e d l e   c o n f i g u r a t i o n s   a r e   g i v e n   i n   f i g u r e   1 a   a n d   f i g u r e   1 b ,   r e s p e c t i v e l y .   I t   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   f i g u r e   1 a   a n d   f i g u r e   1 b   t h a t   f o r   t h e   s a m e   a p p l i e d   v o l t a g e   ( V )   a n d   e l e c t r o d e   g a p   ( d ) ,   t h e   m a x i m u m   e l e c t r i c   f i e l d   ( E m a x )   r e s u l t e d   b y   t h e   n e e d l e - p l a n e   c o n f i g u r a t i o n   i s   h i g h e r   t h a n   t h a t   o f   t h e   n e e d l e - n e e d l e   c o n f i g u r a t i o n .   T h e   r e l a t i o n   b e t w e e n   a p p l i e d   v o l t a g e   a n d   t h e   e l e c t r i c   f i e l d   o f   a n y   e l e c t r o d e s   c o n f i g u r a t i o n   i s   e x p r e s s e d   b y   e q u a t i o n   ( 1 )   [ 4 ] .   A s   t h e   a p p l i e d   v o l t a g e   i s   e q u a l   f o r   b o t h   c o n f i g u r a t i o n s ,   a r e a s   u n d e r   c u r v e   E ( x )   i n   f i g u r e   1 a   a n d   f i g u r e   1 b   m u s t   a l s o   b e   e q u a l .   D u e   t o   t h e   s t r o n g   n o n - u n i f o r m   n a t u r e   o f   e l e c t r i c   f i e l d   u n d e r   t h e   n e e d l e - p l a n e   c o n f i g u r a t i o n ,   i t s   E m a x   m u s t   b e   h i g h e r   t h a n   t h a t   o f   t h e   n e e d l e - n e e d l e   c o n f i g u r a t i o n .     V = E x d x                   ( 1 )     W h e r e   V   i s   t h e   a p p l i e d   v o l t a g e ,   E ( x )   i s   t h e   e l e c t r i c   f i e l d   a t   d i s t a n c e   x   f r o m   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e ,   a n d   d   i s   t h e   e l e c t r o d e   g a p .                               ( a )             ( b )     F i g u r e   1   M a x i m u m   e l e c t r i c   f i e l d   ( E m a x )   u n d e r   t h e   s a m e   a p p l i e d   v o l t a g e   a n d   e l e c t r o d e   g a p ;   ( a )   N e e d l e - p l a n e   c o n f i g u r a t i o n ,   a n d   ( b )   N e e d l e - n e e d l e   c o n f i g u r a t i o n .         S o   f a r ,   P D   m e a s u r e m e n t   i n   i n s u l a t i o n   l i q u i d   h a s   b e e n   a b l e   t o   d i s t i n g u i s h   t h e   i n i t i a t i o n   a n d   d e v e l o p m e n t   o f   s t r e a m e r   w h e r e   t h e   P D   t a k e s   p l a c e .   M e a s u r e m e n t s   w h i c h   w e r e   p e r f o r m e d   b y   u t i l i z i n g   n e e d l e - p l a n e   e l e c t r o d e   c o n f i g u r a t i o n ,   w i t h   D C   o r   i m p u l s e   a p p l i e d   v o l t a g e ,   h a v e   d i s c l o s e d   t h a t   t h e   P D   o r   s t r e a m e r   a t   n e g a t i v e   p o l a r i t y   w a s   i n i t i a t e d   b y   e l e c t r o n   i n j e c t e d   f r o m   n e e d l e   e l e c t r o d e   i n t o   t h e   l i q u i d s   a t   a   l o w e r   a p p l i e d   v o l t a g e   l e v e l .   F o r   p o s i t i v e   p o l a r i t y ,   i n i t i a l   e l e c t r o n s   c o m e   f r o m   t h e   b u l k   i n s u l a t i n g   l i q u i d ,   w h i c h   u n d e r   h i g h   e l e c t r i c   f i e l d   w e r e   d i r e c t e d   t o w a r d   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e   [ 5 ,   6 ] .   W i t h   t h i s   e v i d e n c e ,   P o m p i l i   e t .   a l .   [ 7 ] ,   a s s u m e d   t h a t   n e g a t i v e   P D   i n c e p t i o n   v o l t a g e   w a s   l o w e r   t h a n   t h e   p o s i t i v e   o n e ,   a n d   i t   w a s   a l s o   v a l i d   f o r   P D   m e a s u r e m e n t   u n d e r   A C   a p p l i e d   v o l t a g e .   H o w e v e r ,   n o   e x p e r i m e n t a l   e v i d e n c e   w a s   s h o w n   t o   s u p p o r t   t h e i r   a s s u m p t i o n .     T h i s   p a p e r   e x p e r i m e n t a l l y   c o n f i r m e d   t h e   t r u e   o f   t h a t   a s s u m p t i o n .   P h a s e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e   w h e r e   P D   p u l s e s   t o o k   p l a c e   w a s   a n a l y z e d   f o r   s e v e r a l   a p p l i e d   v o l t a g e   l e v e l   t o   o b t a i n   t h e   p o l a r i t y   w h e r e   t h e   P D   p u l s e s   w e r e   i n i t i a t e d .   P D   d a t a   w a s   t h e n   p r e s e n t e d   i n   t h e   f o r m   o f   ф - q - n   a n d   ф - n   p a t t e r n s ,   w h e r e   ф   i s   a p p l i e d   v o l t a g e   p h a s e   o f   P D   o c c u r r e n c e ,   q   i s   P D   m a g n i t u d e   a n d   n   i s   n u m b e r   o f   P D   p u l s e .   T h e s e   k i n d   o f   p r e s e n t a t i o n s   w e r e   i n t e n d e d   t o   a s s e s s   d e p e n d e n c y   o f   P D   p u l s e s   m a g n i t u d e   a n d   P D   n u m b e r   o n   i n s t a n t a n e o u s   v a l u e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e .     I n   a d d i t i o n ,   P D   p u l s e s   r e p r e s e n t a t i o n   i n   t h e   f o r m   o f   ф - q - n   a n d   ф - n   p a t t e r n s   c a n   b e   u s e d   t o   d i s t i n g u i s h   P D   s o u r c e   i n   l i q u i d - f i l l e d   e l e c t r i c a l   e q u i p m e n t   s u c h   a s   t r a n s f o r m e r .   I n   l i q u i d   i n s u l a t i o n   P D   p u l s e s   u s u a l l y   c o n c e n t r a t e d   a r o u n d   t h e   p e a k   o f   a p p l i e d   v o l t a g e   w a v e ,   b o t h   p o s i t i v e   a n d   n e g a t i v e   E m a x   x   E ( x )   V   d   d   x   E m a x   E ( x )   V   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       P a r t i a l   D i s c h a r g e   P h a s e   D i s t r i b u t i o n   o f   P a l m   O i l   a s   I n s u l a t i n g   L i q u i d   ( A b d u l   R a j a b )   1 5 3   p o l a r i t y s .   P D   i n   a i r   ( c o r o n a )   i s   i n d i c a t e d   b y   P D   p u l s e s   c o n c e n t r a t e d   a r o u n d   t h e   p e a k   o f   a p p l i e d   v o l t a g e   w a v e   a t   o n l y   n e g a t i v e   p o l a r i t y ,   w h e r e a s ,   P D   p u l s e s   i n   s o l i d   i n s u l a t i o n   u s u a l l y   t a k e   p l a c e   a t   t h e   z e r o   p o i n t   o f   a p p l i e d   v o l t a g e   w a v e   [ 3 ] ,   [ 8 ] .         T a b l e   1   S o m e   p r o p e r t i e s   o f   p a l m   o i l ,   m i n e r a l   o i l   a n d   c o r r e s p o n d i n g   v a l u e   o f   A S T M   D 6 8 7 1   s t a n d a r d   ( s t a n d a r d   s p e c i f i c a t i o n   o f   n a t u r a l   ( v e g e t a b l e   o i l s )   e s t e r     t o   b e   u s e d   i n   e l e c t r i c a l   a p p a r a t u s )  [1 ]   P r o p e r t i e s   P a l m   O i l   M i n e r a l   O i l * [ 9 ]   A S T M   D 6 8 7 1   B r e a k d o w n   v o l t a g e ,   k V     D i s s i p a t i o n   f a c t o r ,   ( % ) ,   2 5   o C     R e l a t i v e   p e r m i t t i v i t y     V i s c o s i t y ,   c S t ,   4 0   o C     V i s c o s i t y ,   c S t ,   1 0 0   o C     A c i d   n u m b e r ,   m g   K O H / g   s a m p l e     W a t e r   c o n t e n t ,   p p m       5 7   0 . 0 3   3 . 1   2 1 . 0 2   3 . 2 2   0 . 0 7 4   6 0   3 0   0 . 0 5   2 . 2   1 1   -   0 . 0 1 5   3 0     3 5     0 . 2   3 . 2     5 0     1 5     0 . 0 6     2 0 0             * T y p i c a l   v a l u e       2 .   E x p e r i m e n t a l   S e t u p   T h e   a p p l i e d   v o l t a g e   u s e d   i n   t h e   e x p e r i m e n t   w a s   A C   t y p e .   I t s   v a l u e   w a s   u n d e r g o   c h a n g i n g   w i t h   t i m e   a c c o r d i n g   t o   t h e   e q u a t i o n :   v   ( t )   =   V m S i n ω t ,   w h e r e   v   ( t )   i s   i n s t a n t a n e o u s   v a l u e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e ,   V m   i s   M a x i m u m   v a l u e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e ,   ω   i s   a n g u l a r   f r e q u e n c y   a n d   t   i s   t i m e .   T h e   a p p l i e d   v o l t a g e   l e v e l   i s   t h e   r m s   v a l u e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e   w h i c h   i s   e q u a l   t o   V m / 2 .   P a r t i a l   d i s c h a r g e s   w e r e   g e n e r a t e d   i n   s a m p l e   o i l   b y   a p p l y i n g   a   h i g h   v o l t a g e   o n   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e   i n   a   n e e d l e - p l a n e   e l e c t r o d e   c o n f i g u r a t i o n   o f   2 0   m m   s e p a r a t i o n   g a p   ( F i g u r e   2 ) .   T h e   n e e d l e   e l e c t r o d e   w a s   m a d e   f r o m   s t e e l   o f   0 . 0 1   m m   t i p   r a d i u s .   W i t h   t h i s   g e o m e t r i c a l   s h a p e   t h e   s u f f i c i e n t   h i g h   e l e c t r i c   f i e l d   c a n   b e   e a s i l y   o b t a i n e d   t o   g e n e r a t e   d i s c h a r g e s   a t   t h e   n e e d l e   t i p .   T h e   e l e c t r i c   f i e l d   a t   t h e   t i p   o f   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e   i s   e s t i m a t e d   b y   u s i n g   e q u a t i o n   ( 2 )   [ 1 0 ] .       E =                   ( 2 )     W h e r e   E   i s   t h e   e l e c t r i c   f i e l d ,   V   i s   t h e   a p p l i e d   v o l t a g e ,   r   i s   t h e   c u r v a t u r e   r a d i u s   o f   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e ,   a n d   d   i s   t h e   e l e c t r o d e   g a p .         F i g u r e   2   N e e d l e - p l a n e   e l e c t r o d e s   c o n f i g u r a t i o n           T w o   t e r m i n a l s   a t   t h e   t o p   o f   c h a m b e r   w e r e   u s e d   t o   e n t e r   t h e   o i l   s a m p l e   i n t o   t h e   c h a m b e r   a n d   f o r   v a c u u m i n g   p r o c e s s ,   a n d   t h e   o t h e r   o n e   a t   t h e   b o t t o m   o f   c h a m b e r   w a s   u s e d   t o   d i s p o s e t h e   o i l   a f t e r   m e a s u r e m e n t .     F i g u r e   3   T e s t   c h a m b e r   c o n t a i n i n g   t h e   n e e d l e - p l a n e   e l e c t r o d e s   f o r   P D   m e a s u r e m e n t .     1 5   m m   A c r y l i c   5   m m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   1 ,     A p r i l   2 0 1 1   :     1 5 1     1 6 0   1 5 4 A n   a c r y l i c   o f   1 5   m m   t h i c k n e s s   w a s   p u t   o n   t h e   p l a n e   e l e c t r o d e s   s u r f a c e   t o   p r e v e n t   b r e a k d o w n   t o   t a k e   p l a c e s .   T h e   e l e c t r o d e s   w e r e   p l a c e d   i n   a   s e a l e d   c h a m b e r   ( F i g u r e   3 ) ,   w h i c h   w a s   f i l l e d   w i t h   a p p r o x i m a t e l y   3 5 0   m l   o i l   s a m p l e .   T h e   c h a m b e r   w a s   v a c u u m e d   p r i o r   t o   t h e   e x p e r i m e n t   t o   r e m o v e   b u b b l e s   w h i c h   w e r e   f o r m e d   d u r i n g   t h e   o i l   f i l l i n g   p r o c e s s .   I t   t o o k   t i m e   f o r   a b o u t   a n   h o u r   f o r   m i n e r a l   o i l   t o   b e   v a c u u m e d   t o   r e m o v e   v i s i b l e   b u b b l e   w i t h i n   i t   a n d   a b o u t   t w o   a n d   h a l f   h o u r s   f o r   p a l m   o i l .   T h e   l o n g e r   v a c u u m i n g   t i m e   f o r   p a l m   o i l   w a s   d u e   t o   t h e   f a c t   t h a t   i t s   v i s c o s i t y   i s   h i g h e r   t h a n   t h a t   o f   m i n e r a l   o i l .   T h e   s p a c e   f o r m e d   a b o v e   t h e   o i l   s a m p l e s   w a s   f i l l e d   w i t h   a   s t a b l e   g a s ,   e . g .   a r g o n   t o   p r e v e n t   g a s e s   f r o m   t h e   a i r   c o n t a m i n a t i n g   t h e   o i l ,   d u e   t o   t h e   l o w e r   p r e s s u r e   i n s i d e   t h e   c h a m b e r   a f t e r   v a c u u m i n g   p r o c e s s .   B o t h   o i l s   w e r e   u s e d   a s   r e c e i v e d ,   w i t h o u t   a n y   f u r t h e r   t r e a t m e n t .   P D   p u l s e s   w e r e   d e t e c t e d   b y   a n   R C   d e t e c t o r   a n d   t h e y   w e r e   m e a s u r e d   u s i n g   a   P e r s o n a l   C o m p u t e r - b a s e d   p a r t i a l   d i s c h a r g e   m e a s u r e m e n t   s y s t e m .   S c h e m a t i c   d i a g r a m   o f   o v e r a l l   e x p e r i m e n t a l   s e t   u p   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   4 .   P a r t i a l   d i s c h a r g e   i n c e p t i o n   v o l t a g e   w a s   d e t e r m i n e d   b y   d e t e c t i n g   v o l t a g e   w h e n   t h e   d i s c h a r g e   p u l s e s   t a k e   p l a c e   a t   t h e   f i r s t   t i m e .   P h a s e   r e s o l v e d   a n a l y s i s   w a s   c o n d u c t e d   t o   k n o w   c o r r e l a t i o n   b e t w e e n   d i s c h a r g e   p u l s e s   m a g n i t u d e   a n d   p h a s e   a n g l e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e .             F i g u r e   4   S c h e m a t i c   d i a g r a m   o f   e x p e r i m e n t a l   s e t   u p ;   R C   d e t e c t o r   i s   m a r k e d   b y   t h e   b o x         3 .   R e s u l t s   a n d   A n a l y s i s     P a r t i a l   d i s c h a r g e   i n c e p t i o n   v o l t a g e   o f   p a l m   o i l   u n d e r   s i n u s o i d a l   a p p l i e d   v o l t a g e   w a s   a b o u t   1 6 . 2   k V .   I t   i s   2 . 2   k V   h i g h e r   t h a n   t h a t   o f   m i n e r a l   o i l .   T h i s   v o l t a g e   l e v e l   w a s   d e t e c t e d   b y   i m p e d a n c e   s e n s i n g   a n d   d i s p l a y e d   o n   o s c i l l o s c o p e .   F i g u r e   5 ,   F i g u r e   6 ,   a n d   F i g u r e   7   s h o w   t h e   p a r t i a l   d i s c h a r g e   p u l s e   t r a i n s   o f   t h e   f i r s t   1 0   c o n s e c u t i v e   c y c l e   i n   p a l m   o i l   a t   t h e   a p p l i e d   v o l t a g e   l e v e l s   o f   1 8   k V ,   2 5   k V ,   a n d   3 2   k V ,   r e s p e c t i v e l y .   I t   c a n   b e   s e e n   t h a t   d i s c h a r g e s   i n   t h e   p a l m   o i l   o c c u r   i n   b o t h   h a l f   c y c l e s   o f   a p p l i e d   v o l t a g e .   T h e   s i m i l a r   r e s u l t s   w e r e   o b s e r v e d   i n   s i l i c o n   o i l s   [ 8 ] .   H o w e v e r ,   t h e   r e s u l t s   o b s e r v e d   i n   o u r   e x p e r i m e n t   s h o w   a   q u i t e   d i s t i n c t   f r o m   t h o s e   o b s e r v e d   b y   S u w a r n o   a n d   T .   M i z u t a n i   [ 8 ] ,   w h e r e   t h e y   f o u n d   t h e   s t r o n g   d e p e n d e n c e   o f   d i s c h a r g e   m a g n i t u d e   t o   i n s t a n t a n e o u s   a p p l i e d   v o l t a g e .   I n   o u r   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s ,   a s   d e p i c t e d   i n   F i g u r e   5 ,   F i g u r e   6 ,   a n d   F i g u r e   7 ,   c h a r g e   m a g n i t u d e   s e e m e d   t o   b e   i n d e p e n d e n t   o f   t h e   i n s t a n t a n e o u s   v a l u e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e .     T h e   m a g n i t u d e   o f   p a r t i a l   d i s c h a r g e   a l s o   s e e m e d   t o   b e   i n d e p e n d e n t   o f   t h e   a p p l i e d   v o l t a g e   l e v e l .   N o   s i g n i f i c a n t   c h a n g e   o f   d i s c h a r g e   m a g n i t u d e   w a s   o b s e r v e d   w h e n   t h e   a p p l i e d   v o l t a g e   l e v e l   v a r i e d   i n   t h e   r a n g e   o f   1 8   k V   t o   2 5   k V .   O n c e   i n c e p t i o n   v o l t a g e   e x c e e d ,   a s   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   F i g u r e   5 ,   F i g u r e   6 ,   a n d   F i g u r e   7 ,   t h e r e   a l w a y s   p o s s i b i l i t y   f o r   d i s c h a r g e s   o f   a b o u t   l e s s   t h a n   5 0   p C   t o   t a k e   p l a c e .   I t   d o e s   n o t   m a t t e r ,   h o w   s m a l l   t h e   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   i n c e p t i o n   v o l t a g e   a n d   t h e   i n s t a n t a n e o u s   v a l u e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e   w a s .   T h e s e   r e s u l t s   c o n f i r m   t h e   o p i n i o n   t h a t   t h e   d e v e l o p m e n t   o f   s t r e a m e r   i n   l i q u i d   i n s u l a t i o n ,   a s   w e l l   a s ,   P D   a c t i v i t y   w a s   m o r e   i n f l u e n c e d   b y   l o c a l   f i e l d   t h a n   t h e   a v e r a g e   a p p l i e d   f i e l d   a c r o s s   t h e   g a p   [ 6 ] ,   [ 1 1 ] .   G . J .   F i t z p a t r i c k ,   e t .   a l .   [ 6 ]   s h o w e d   t h i s   e x p e r i m e n t a l l y ,   i n   o n e   c a s e ,   c h o p p i n g   a p p l i e d   v o l t a g e   d o   n o t   s t o p   t h e   s t r e a m e r   4 . 7     k W   1 0 0 0   p C   4 . 7     k W   1 0 0 0   p C   1 0 0 0   p C   1 0 0 0   k W   4 0 0 V / 5 0 k V   C h a m b e r   O s c i l l o   s c o p e   P C   2 1 0   V   R C   d e t e c t o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       P a r t i a l   D i s c h a r g e   P h a s e   D i s t r i b u t i o n   o f   P a l m   O i l   a s   I n s u l a t i n g   L i q u i d   ( A b d u l   R a j a b )   1 5 5   g r o w t h ,   w h i l e   i n   a n o t h e r   c a s e ,   t h e   s t r e a m e r   w a s   s t o p p e d   e v e n   t h o u g h   v o l t a g e   s o u r c e   w a s   c o n t i n u o u s l y   b e i n g   a p p l i e d .     D u e   t o   t h e   r a n d o m   n a t u r e   o f   P D   o c c u r r e n c e ,   t h e   p h a s e   a t   w h i c h   t h e   f i r s t   d i s c h a r g e   p u l s e s   t o o k   p l a c e   s h o w   t h e   u n c e r t a i n t y .   A t   1 8   k V   a p p l i e d   v o l t a g e   ( F i g u r e   4 ) ,   t h e   d i s c h a r g e   p u l s e   f i r s t l y   o c c u r r e d   a t   t h e   n e g a t i v e   h a l f   c y c l e .   W h e n   t h e   a p p l i e d   v o l t a g e   r o s e   t o   2 5   k V   ( F i g u r e   5 ) ,   t h e   o c c u r r e n c e   o f   f i r s t   d i s c h a r g e   p u l s e   w a s   o b s e r v e d   a t   p o s i t i v e   h a l f   c y c l e .   B u t ,   w h e n   t h e   a p p l i e d   v o l t a g e   w a s   f u r t h e r   i n c r e a s e d   u p   t o   3 2   k V   ( F i g u r e .   7 ) ,   t h e   f i r s t   d i s c h a r g e   p u l s e   w a s   a g a i n   o b s e r v e d   i n   n e g a t i v e   h a l f   c y c l e .   H o w e v e r ,   f o r   t h e   m o s t   c a s e s ,   t h e   P D   p u l s e s   o c c u r   a t   t h e   n e g a t i v e   c y c l e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e ,   a s   w i l l   b e   s e e n   l a t e r   i n   φ - q - n   a n d   q - n   p r e s e n t a t i o n s .           F i g u r e   5   P u l s e   t r a i n s   o f   p a r t i a l   d i s c h a r g e   o f   t h e   f i r s t   1 0   c o n s e c u t i v e   c y c l e s   i n   p a l m   o i l ,   1 8   k V       F i g u r e   6   P u l s e   t r a i n s   o f   p a r t i a l   d i s c h a r g e   o f   t h e   f i r s t   1 0   c o n s e c u t i v e   c y c l e s   i n   p a l m   o i l ,   2 5   k V     F i g u r e   7   P u l s e   t r a i n s   o f   p a r t i a l   d i s c h a r g e   o f   t h e   f i r s t   1 0   c o n s e c u t i v e   c y c l e s   i n   p a l m   o i l ,   3 2   k V       F i g u r e   8   P u l s e   t r a i n s   o f   p a r t i a l   d i s c h a r g e   o f   t h e   f i r s t   1 0   c o n s e c u t i v e   c y c l e s   i n   m i n e r a l   o i l ,   2 0   k V       F i g u r e   9   P u l s e   t r a i n s   o f   p a r t i a l   d i s c h a r g e   o f   t h e   f i r s t   1 0   c o n s e c u t i v e   c y c l e s   i n   m i n e r a l   o i l ,   2 5   k V     F i g u r e   1 0   P u l s e   t r a i n s   o f   p a r t i a l   d i s c h a r g e   o f   t h e   f i r s t   1 0   c o n s e c u t i v e   c y c l e s   i n   m i n e r a l   o i l ,   3 0   k V   0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 - 1 0 0 - 5 0 0 5 0 P h a s e   ( D e g r e e ) ( C h a r g e ( p C ) 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 - 5 0 0 5 0 P h s e   ( D e g r e e ) C h a r g e   ( p C ) 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 - 5 0 0 5 0 P h s e   ( D e g r e e ) C h r g e   ( p C ) 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 - 5 0 0 5 0 P h a s e   ( D e g r e e ) C h a r g e   ( p C ) 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 - 5 0 0 5 0 P h a s e   ( D e g r e e ) C h a r g e   ( p C ) 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 - 5 0 0 5 0 P h a s e   ( D e g r e e ) C h a r g e ( p C ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   1 ,     A p r i l   2 0 1 1   :     1 5 1     1 6 0   1 5 6 T h e   s i m i l a r   r e s u l t s   w e r e   o b s e r v e d   i n   m i n e r a l   o i l   u n d e r   t h e   s a m e   e x p e r i m e n t a l   c o n d i t i o n .   F i g u r e s   8 ,   F i g u r e   9 ,   a n d   F i g u r e   1 0   s h o w   t h e   p u l s e   t r a i n s   o f   P D   o f   t h e   f i r s t   1 0   c o n s e c u t i v e   c y c l e s   i n   m i n e r a l   o i l   o f   2 0   k V ,   2 5   k V ,   a n d   3 0   k V   a p p l i e d   v o l t a g e ,   r e s p e c t i v e l y .   T h e   m o r e   c o n s i s t e n t   r e s u l t s ,   c o n c e r n i n g   t h e   p h a s e   o c c u r r e n c e   o f   t h e   f i r s t   P D   p u l s e   f o r   e a c h   l e v e l   o f   a p p l i e d   v o l t a g e ,   w a s   o b s e r v e d   a t   n e g a t i v e   h a l f   c y c l e .   T h e   f i g u r e s   a l s o   s h o w   t h e   i n d e p e n d e n c y   o f   d i s c h a r g e   m a g n i t u d e   t o   i n s t a n t a n e o u s   a p p l i e d   v o l t a g e   v a l u e ,   a n d   t h e   l e v e l   o f   a p p l i e d   v o l t a g e ,   a s   w e l l .   I n   o r d e r   t o   r e v e a l   t h e   m o r e   c o m p r e h e n s i v e   c o n c l u s i o n s ,   t h e   p a r t i a l   d i s c h a r g e   p u l s e s ,   w h i c h   w a s   o c c u r r e d   i n   1 0 0   c y c l e s   o f   a p p l i e d   v o l t a g e   o f   3 2   k V   i n   p a l m   o i l ,   w a s   p r e s e n t e d   i n   o n e   c y c l e .   F i g u r e   1 1   s h o w s   t h e   ф - q - n   a n d   ф - n   p a t t e r n s   o f   P D   i n   p a l m   o i l   o c c u r r i n g   i n   1 0 0   c y c l e s   u s i n g   n e e d l e - p l a n e   e l e c t r o d e   a r r a n g e m e n t .   I t   c a n   b e   o b s e r v e d   t h a t   d i s c h a r g e   p u l s e s   o c c u r r e d   i n   b o t h   h a l f   c y c l e s   o f   a p p l i e d   v o l t a g e ,   w i t h   t h e   h i g h e r   P D   n u m b e r   a t   n e g a t i v e   o n e   ( F i g u r e   1 1 b ) .   U n l i k e   t h e   S u w a r n o   a n d   T .   M i z u t a n i s   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   i n   s i l i c o n   o i l   u s i n g   n e e d l e - p l a n e   e l e c t r o d e   c o n f i g u r a t i o n ,   w h e r e   P D   p u l s e s   w e r e   c o n c e n t r a t e d   a r o u n d   t h e   p e a k   o f   a p p l i e d   v o l t a g e ,   b o t h   p o s i t i v e   a n d   n e g a t i v e   c y c l e s   [ 8 ] ,   i n   o u r   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 1 ,   P D   p u l s e s   s p r e a d   a t   t h e   w i d e r   a r e a   o f   p h a s e   a n g l e ,   w i t h   a   p h a s e   s h i f t   w a s   o b s e r v e d   i n   n e g a t i v e   h a l f   c y c l e .     T h e   e x p l a n a t i o n s   w e   p r o p o s e   t o   e x p l a i n   t h e s e   e v i d e n c e s   a s   f o l l o w s .   T h e   e l e c t r o d e   g a p   w e   u s e d   i n   o u r   e x p e r i m e n t ,   5   m m ,   w a s   l o n g e r   t h a n   o n e   u s e d   b y   S u w a r n o   a n d   T .   M i z u t a n i ,   4   m m   [ 8 ] .   W h e n   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e   w a s   n e g a t i v e ,   a   p o s i t i v e   c h a r g e   l e f t   n e a r   t h e   e l e c t r o d e .   A s   t h e   e l e c t r o n   h a s   m u c h   h i g h e r   v e l o c i t y   t h a n   t h e   p o s i t i v e   i o n s   v e l o c i t y ,   t h e n   t h e   l o n g e r   g a p   m a d e   p o s s i b l e   f o r   t h e   p o s i t i v e   i o n s ,   f o r m e d   a t   t h e   p e r v i o u s   d i s c h a r g e ,   a r r i v e d   l a t e   a t   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e   a n d   l e f t   a t   t h e   a r e a   n e a r   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e ,   i n c r e a s e d   t h e   e l e c t r i c   f i e l d   a t   t h e   t i p   w h i c h   i s   t e n d   t o   i n c r e a s e   e l e c t r o n   m u l t i p l i c a t i o n .   A t   s o m e   d i s t a n c e   f r o m   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e ,   e l e c t r o n s   t r a p p e d   b y   g a s   m o l e c u l e s   p r o d u c e d   n e g a t i v e   s p a c e   c h a r g e ,   r e s u l t e d   i n   a   l o w e r i n g   e l e c t r i c   f i e l d   a n d   d e c r e a s e   e l e c t r o n   m u l t i p l i c a t i o n .   T h e   n e g a t i v e   s p a c e   c h a r g e   m u s t   b e   f i r s t l y   s w e p t   o u t   t o w a r d s   t h e   p l a n e   e l e c t r o d e   b e f o r e   t h e   n e x t   d i s c h a r g e   t o o k   p l a c e   [ 1 2 ] .   A s   a   c o n s e q u e n c e ,   t h e r e   m u s t   b e   a   t i m e   d e l a y   b e t w e e n   t w o   c o n s e c u t i v e   d i s c h a r g e s ,   a n d   i t   w a s   r e p r e s e n t e d   b y   t h e   p h a s e   s h i f t   o f   P D   o c c u r r e n c e   ( F i g u r e   1 1 b ) .     T h e   u s e   o f   a c r y l i c   i n   o u r   e x p e r i m e n t a l   s e t   u p   w a s   a n o t h e r   d i f f e r e n c e   w i t h   t h e   e x p e r i m e n t   c o n d u c t e d   b y   S u w a r n o   a n d   T .   M i z u t a n i   [ 8 ] .   T h e   p r e s e n c e   o f   a c r y l i c   i n   o u r   e x p e r i m e n t a l   s e t   u p   g a v e   r i s e   t h e   t i m e   n e e d e d   b y   t h e   n e g a t i v e   s p a c e   c h a r g e   t o   m o v e   t h r o u g h   t h e   e d g e   s i d e   o f   t h e   a c r y l i c   b e f o r e   p e n e t r a t e   i n t o   p l a n e   e l e c t r o d e .   F i g u r e   1 2 a   i l l u s t r a t i v e l y   s h o w s   t h e   e l e c t r i c   f i e l d   c h a n g e   i n   t h e   e l e c t r o d e   g a p   d u e   t o   t h e   p r e s e n c e   o f   t h e   n e g a t i v e   s p a c e   c h a r g e .   T h e   a c r y l i c   a l s o   p r e v e n t e d   a   s e c o n d a r y   e m i s s i o n   p r o c e s s   t o   t a k e   p l a c e   i n   t h e   s i d e   o f   a c r y l i c   a n d   p l a n e   e l e c t r o d e .   T h e   a c r y l i c   w e   u s e d   i n   t h e   e x p e r i m e n t   w a s   a t t a c h e d   o n   t h e   s u r f a c e   o f   p l a n e   e l e c t r o d e .   E l e c t r o n s   n e e d   s p a c e   t o   a c c e l e r a t e   u n d e r   i n f l u e n c e   o f   e l e c t r i c   f i e l d   b e f o r e   t h e   e l e c t r o n s   g a i n   e n o u g h   k i n e t i c   e n e r g y   t o   d i s s o c i a t e   o i l   m o l e c u l e s   b y   c o l l i s i o n   a n d   d e v e l o p i n g   a v a l a n c h e   i n   g a s e o u s   p h a s e   t o   p r o d u c e   s e c o n d a r y   p r o c e s s   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .     E l e c t r i c   f o r c e   w o r k s   o n   e l e c t r o n   u n d e r   i n f l u e n c e   o f   e l e c t r i c   f i e l d   i s   e x p r e s s e d   b y   e q u a t i o n   ( 3 ) ,   w i t h   t h e   r e s u l t i n g   a c c e l e r a t i o n   a s   d e s c r i b e d   b y   e q u a t i o n   ( 4 ) .   E l e c t r o n   v e l o c i t y   i s   i n c r e a s e   d u r i n g   a c c e l e r a t i o n   l e a d s   t o   a n   i n c r e a s e   i n   i t s   k i n e t i c   e n e r g y   b a s e d   o n   e q u a t i o n   ( 5 ) .   I f   t h e   k i n e t i c   e n e r g y   o f   e l e c t r o n   w a s   g r e a t e r   t h a n   o r   e q u a l   t o   t h e   d i s s o c i a t i o n   e n e r g y   o f   o i l   m o l e c u l e s   i t   c o l l i d e s ,   t h e n   m o l e c u l e s   w i t h   l o w e r   m o l e c u l a r   w e i g h t   a r e   g e n e r a t e d   i n   g a s e o u s   p h a s e .   G a s   m o l e c u l e s ,   u n d e r   i n f l u e n c e   o f   e l e c t r i c   f i e l d ,   m a y   b e   i o n i z e d   b y   p h o t o   i o n i z a t i o n   r e s u l t   i n   s e c o n d a r y   e l e c t r o n   w h i c h   i s   r e q u i r e d   t o   d e v e l o p   t h e   s e c o n d a r y   a v a l a n c h e   p r o c e s s   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .     F = e E                     ( 3 )     a =                     ( 4 )     E = m v                     ( 5 )     W h e r e   F   i s   t h e   e l e c t r i c   f o r c e ,   e   i s   t h e   e l e c t r o n   c h a r g e ,   E   i s   t h e   e l e c t r i c   f i e l d ,   a   i s   t h e   a c c e l e r a t i o n ,   m   i s   t h e   m a s s   o f   e l e c t r o n ,   E k   i s   t h e   k i n e t i c   e n e r g y ,   a n d   v   i s   t h e   e l e c t r o n   v e l o c i t y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     P a r t i a l   D i s c h a r g e   P h a s e   D i s t r i b u t i o n   o f   P a l m   O i l   a s   I n s u l a t i n g F i g u r e   1 1   ф - q - n   a n d   ф - n   p a t t e r n s   o f   P D   o n   p a l m   o i l   u n d e r   s i n u s o i d a l   a p p l i e d   v o l t a g e ,   3 2 ( a )     F i g u r e   1 2   I l l u s t r a t i o n   o f   t h e   e l e c t r i c   f i e l d   i n   e l e c t r o d e   g a p   d u e   t o   t h e   p r e s e n c e   o f   s p a c e   c h a r g e .   T h e   l e n g t h   o f   a r r o w s   d o   n o t   r e p r e s e n t   t h e   m a g n i t u d e   o f   t h e   e l e c t r i c   f i e l d ;   ( a )   W h e n   t h e   n e e d l e   i s   n e g a t i v e ,   ( b )   W h e n   t h e   n e e d l e   i s   p o s i t i v e . N e e d l e   A c r y l i c I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0     P a r t i a l   D i s c h a r g e   P h a s e   D i s t r i b u t i o n   o f   P a l m   O i l   a s   I n s u l a t i n g   L i q u i d   ( a )       ( b )     n   p a t t e r n s   o f   P D   o n   p a l m   o i l   u n d e r   s i n u s o i d a l   a p p l i e d   v o l t a g e ,   3 2                                               ( b )     F i g u r e   1 2   I l l u s t r a t i o n   o f   t h e   e l e c t r i c   f i e l d   i n   e l e c t r o d e   g a p   d u e   t o   t h e   p r e s e n c e   o f   s p a c e   c h a r g e .   T h e   l e n g t h   o f   a r r o w s   d o   n o t   r e p r e s e n t   t h e   m a g n i t u d e   o f   t h e   e l e c t r i c   f i e l d ;   ( a )   W h e n   t h e   n e e d l e   i s   n e g a t i v e ,   ( b )   W h e n   t h e   n e e d l e   i s   p o s i t i v e .   i s   t h e   p a t h   o f   p o s i t i v e   i o n ,       i s   t h e   p a t h   o f   e l e c t r o n ,   a n d     I s   t h e   e l e c t r i c   f i e l d   l i n e .                   N e e d l e   A c r y l i c   P l a n e         L i q u i d   ( A b d u l   R a j a b )   1 5 7       n   p a t t e r n s   o f   P D   o n   p a l m   o i l   u n d e r   s i n u s o i d a l   a p p l i e d   v o l t a g e ,   3 2   k V       F i g u r e   1 2   I l l u s t r a t i o n   o f   t h e   e l e c t r i c   f i e l d   i n   e l e c t r o d e   g a p   d u e   t o   t h e   p r e s e n c e   o f   s p a c e   c h a r g e .     T h e   l e n g t h   o f   a r r o w s   d o   n o t   r e p r e s e n t   t h e   m a g n i t u d e   o f   t h e   e l e c t r i c   f i e l d ;     ( a )   W h e n   t h e   n e e d l e   i s   n e g a t i v e ,   ( b )   W h e n   t h e   n e e d l e   i s   p o s i t i v e .   A c r y l i c   P l a n e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   1 ,     1 5 8 W h e n   t h e   n e e d l e   w a s   p o s i t i v e ,   i n i t i a l   e l e c t r o n s   c o m e   f r o m   t h e   i n s u l a t i n g   l i q u i d ,   w h i c h   u n d e r   h i g h   e l e c t r i c   f i e l d   d i r e c t e d   t o w a r d   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e   a n d   d e v e l o p   a v a l a n c h e .   P o s i t i v e   i o n s   l e f t   b e h i n d   t h e   e l e c t r o n s   l e a d   t o   t h e   f o r m a t i o n   o f   a   p o s i t i v e   s p a t i p   e l e c t r i c   f i e l d ,   a s   w e l l   a s   e l e c t r o n   m u l t i p l i c a t i o n .   T h e   p o s i t i v e   s p a c e   c h a r g e   s i m p l y   b e c a m e   a n   e x t e n s i o n   o f   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e .   T h e r e f o r e ,   i t   d i d   n o t   i n t r o d u c e   p h a s e   s h i f t   o f   P D   o c c u r r e n c e ,   i t s   e f f e c t   w a s   o n l y   r e d u c i n g   t h e   w h y   P D   m a g n i t u d e   s e e m e d   t o   b e   s i m i l a r   a t   b o t h   h a l f   c y c l e s   o f   a p p l i e d   v o l t a g e .   I n   a b s e n c e   o f   t h e   s p a c e   c h a r g e ,   t h e   p o s i t i v e   P D   m a g n i t u d e   s c o n c l u s i o n   w a s   s u p p o r t e d   b y   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t   i n   s i l i c o n   o i l   u t i l i z i n g   t h e   n e e d l e e l e c t r o d e   c o n f i g u r a t i o n ,   w h e r e   P D   m a g n i t u d e   a t   p o s i t i v e   h a l f   c y c l e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e   w a s   h i g h e r   t h a n   a t   n e g a t i v e   h a l f   c y c l e   o n e   [ 1 t o   t h e   p r e s e n c e   o f   t h e   p o s i t i v e   s p a c e   c h a r g e .   F i g u r e   1 3   ф - q - n   a n d   ф - n   p a t t e r n s   o f   P D   o f   m i n e r a l   o i l   u n d e r   s i n u s o i d a l   a p p l i e d   v o l t a g e ,   3 0   k V   T h e   s i m i l a r   p h e n o m e n a   w e r e   f o u n d   i n   m i n e r a l   o i l   u n d e r   t h e   s a m e   e x p e r i m e n t a l   c o n d i t i o n .   F i g u r e   1 3   s h o w s   t h e   ф c y c l e s   u s i n g   n e e d l e - p l a n e   e l e c t r o d e   a r r a n g e m e n t .   A s   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   d i s t i n c t   f r o m   p a l m   o i l   w a s   o b s e r v e d   ( F i g u r e   1 1 ) .   I n   m i n e r a l   o i l ,   d i s c h a r g e s   t o o k   p l a c e   a t   t h e   m o r e                     ,     A p r i l   2 0 1 1   :     1 5 1     1 6 0   W h e n   t h e   n e e d l e   w a s   p o s i t i v e ,   i n i t i a l   e l e c t r o n s   c o m e   f r o m   t h e   i n s u l a t i n g   l i q u i d ,   w h i c h   u n d e r   h i g h   e l e c t r i c   f i e l d   d i r e c t e d   t o w a r d   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e   a n d   d e v e l o p   a v a l a n c h e .   P o s i t i v e   i o n s   l e f t   b e h i n d   t h e   e l e c t r o n s   l e a d   t o   t h e   f o r m a t i o n   o f   a   p o s i t i v e   s p a c e   c h a r g e   a n d   l o w e r i n g   t h e   t i p   e l e c t r i c   f i e l d ,   a s   w e l l   a s   e l e c t r o n   m u l t i p l i c a t i o n .   T h e   p o s i t i v e   s p a c e   c h a r g e   s i m p l y   b e c a m e   a n   e x t e n s i o n   o f   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e .   T h e r e f o r e ,   i t   d i d   n o t   i n t r o d u c e   p h a s e   s h i f t   o f   P D   o c c u r r e n c e ,   i t s   e f f e c t   w a s   o n l y   r e d u c i n g   t h e   l o c a l   e l e c t r i c   f i e l d ,   a n d   h e n c e ,   t h e   p o s i t i v e   P D   m a g n i t u d e .   T h a t s   w h y   P D   m a g n i t u d e   s e e m e d   t o   b e   s i m i l a r   a t   b o t h   h a l f   c y c l e s   o f   a p p l i e d   v o l t a g e .   I n   a b s e n c e   o f   t h e   s p a c e   c h a r g e ,   t h e   p o s i t i v e   P D   m a g n i t u d e   s h o u l d   b e   h i g h e r   t h a n   t h e   n e g a t i v e   o n e .   T h i s   o n   w a s   s u p p o r t e d   b y   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t   i n   s i l i c o n   o i l   u t i l i z i n g   t h e   n e e d l e e l e c t r o d e   c o n f i g u r a t i o n ,   w h e r e   P D   m a g n i t u d e   a t   p o s i t i v e   h a l f   c y c l e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e   w a s   h i g h e r   t h a n   a t   n e g a t i v e   h a l f   c y c l e   o n e   [ 1 6 ] .   F i g u r e   1 2 b   i l l u s t r a t i v e l y   s h o w s   t h e   e l e c t r i c   f i e l d   c h a n g e   d u e   t o   t h e   p r e s e n c e   o f   t h e   p o s i t i v e   s p a c e   c h a r g e .         ( a )       ( b )     n   p a t t e r n s   o f   P D   o f   m i n e r a l   o i l   u n d e r   s i n u s o i d a l   a p p l i e d   v o l t a g e ,   3 0   k V   T h e   s i m i l a r   p h e n o m e n a   w e r e   f o u n d   i n   m i n e r a l   o i l   u n d e r   t h e   s a m e   e x p e r i m e n t a l   t h e   ф - q - n   a n d   ф - n   p a t t e r n s   o f   P D   i n   m i n e r a l   o i l   o c c u r r i n g   i n   1 0 0   p l a n e   e l e c t r o d e   a r r a n g e m e n t .   A s   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   F d i s t i n c t   f r o m   p a l m   o i l   w a s   o b s e r v e d   ( F i g u r e   1 1 ) .   I n   m i n e r a l   o i l ,   d i s c h a r g e s   t o o k   p l a c e   a t   t h e   m o r e               I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   W h e n   t h e   n e e d l e   w a s   p o s i t i v e ,   i n i t i a l   e l e c t r o n s   c o m e   f r o m   t h e   i n s u l a t i n g   l i q u i d ,   w h i c h   u n d e r   h i g h   e l e c t r i c   f i e l d   d i r e c t e d   t o w a r d   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e   a n d   d e v e l o p   a v a l a n c h e .   P o s i t i v e   c e   c h a r g e   a n d   l o w e r i n g   t h e   t i p   e l e c t r i c   f i e l d ,   a s   w e l l   a s   e l e c t r o n   m u l t i p l i c a t i o n .   T h e   p o s i t i v e   s p a c e   c h a r g e   s i m p l y   b e c a m e   a n   e x t e n s i o n   o f   t h e   n e e d l e   e l e c t r o d e .   T h e r e f o r e ,   i t   d i d   n o t   i n t r o d u c e   p h a s e   s h i f t   o f   P D   o c c u r r e n c e ,   l o c a l   e l e c t r i c   f i e l d ,   a n d   h e n c e ,   t h e   p o s i t i v e   P D   m a g n i t u d e .   T h a t s   w h y   P D   m a g n i t u d e   s e e m e d   t o   b e   s i m i l a r   a t   b o t h   h a l f   c y c l e s   o f   a p p l i e d   v o l t a g e .   I n   a b s e n c e   o f   t h e   h o u l d   b e   h i g h e r   t h a n   t h e   n e g a t i v e   o n e .   T h i s   o n   w a s   s u p p o r t e d   b y   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t   i n   s i l i c o n   o i l   u t i l i z i n g   t h e   n e e d l e - p l a n e   e l e c t r o d e   c o n f i g u r a t i o n ,   w h e r e   P D   m a g n i t u d e   a t   p o s i t i v e   h a l f   c y c l e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e   w a s   h i g h e r   l l u s t r a t i v e l y   s h o w s   t h e   e l e c t r i c   f i e l d   c h a n g e   d u e       n   p a t t e r n s   o f   P D   o f   m i n e r a l   o i l   u n d e r   s i n u s o i d a l   a p p l i e d   v o l t a g e ,   3 0   k V   T h e   s i m i l a r   p h e n o m e n a   w e r e   f o u n d   i n   m i n e r a l   o i l   u n d e r   t h e   s a m e   e x p e r i m e n t a l   n   p a t t e r n s   o f   P D   i n   m i n e r a l   o i l   o c c u r r i n g   i n   1 0 0   F i g u r e   1 3 ,   a   q u i t e   d i s t i n c t   f r o m   p a l m   o i l   w a s   o b s e r v e d   ( F i g u r e   1 1 ) .   I n   m i n e r a l   o i l ,   d i s c h a r g e s   t o o k   p l a c e   a t   t h e   m o r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       P a r t i a l   D i s c h a r g e   P h a s e   D i s t r i b u t i o n   o f   P a l m   O i l   a s   I n s u l a t i n g   L i q u i d   ( A b d u l   R a j a b )   1 5 9   n a r r o w   a r e a   o f   p h a s e   a n g l e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e .   T h e   p h a s e   s h i f t   o f   P D   o c c u r r e n c e   w a s   a l s o   s m a l l e r   i n   m i n e r a l   o i l   t h e n   o n e   i n   p a l m   o i l .   T h i s   e v i d e n c e   p r o b a b l y   c a u s e d   b y   t h e   l o w e r   v i s c o s i t y   o f   m i n e r a l   o i l   t h e n   t h a t   o f   p a l m   o i l .   A s   t h e   e l e c t r o n   a n d   i o n   m o b i l i t y s   i s   i n v e r s e l y   p r o p o r t i o n a l   t o   t h e   v i s c o s i t y   [ 1 7 ] ,   t h e n   t h e   s p a c e   c h a r g e s   i n   t h e   l o w e r   v i s c o s i t y   o f   m i n e r a l   o i l   d i f f u s e d   i n t o   t h e   e l e c t r o d e   f a s t e r   t h a n   o n e   i n   h i g h e r   v i s c o s i t y   o f   p a l m   o i l .   A s   a   c o n s e q u e n c e ,   t h e   s p a c e   c h a r g e   f o r m e d   i n   m i n e r a l   o i l   w a s   s m a l l e r   t h a n   o n e   i n   p a l m   o i l .         4 .   C o n c l u s i o n s   D i s c h a r g e s   i n   p a l m   o i l   a n d   m i n e r a l   o i l   w e r e   i n v e s t i g a t e d   u n d e r   s i n u s o i d a l   v o l t a g e   u s i n g   n e e d l e - p l a n e   e l e c t r o d e   c o n f i g u r a t i o n .   P D   a c t i v i t i e s   i n   b o t h   o i l s   a r e   s i m i l a r   i n   t h e   f o l l o w i n g   f i n d i n g s :   t h e   P D   w a s   i n i t i a t e d   a t   t h e   n e g a t i v e   p o l a r i t y   o f   a p p l i e d   v o l t a g e ,   t h e   d i s c h a r g e s   t o o k   p l a c e   i n   b o t h   h a l f   c y c l e s   o f   a p p l i e d   v o l t a g e   w i t h   P D   n u m b e r   w a s   h i g h e r   a t   n e g a t i v e   o n e ,   t h e r e   i s   i n d e p e n d e n c y   o f   P D   m a g n i t u d e s   t o   t h e   i n s t a n t a n e o u s   v a l u e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e ,   t h e   s i m i l a r i t y   o f   P D   m a g n i t u d e   a t   b o t h   h a l f   c y c l e s   o f   a p p l i e d   v o l t a g e ,   a n d   t h e   p r e s e n c e   o f   p h a s e   s h i f t   o f   P D   o c c u r r e n c e .   T h e   P D   p h a s e   s h i f t i n g   i n d i c a t e d   t h e   p r e s e n c e   o f   s p a c e   c h a r g e   t h a t   c h a n g e d   e l e c t r i c   f i e l d   i n   e l e c t r o d e   g a p .   T h e   s p a c e   c h a r g e   i n d u c e d   e l e c t r i c   f i e l d   t h a t   g o v e r n s   P D   a c t i v i t i e s ,   b e s i d e s   t h e   m a i n   f i e l d   i n t r o d u c e d   b y   v o l t a g e   a p p l i c a t i o n .   P D   p a t t e r n   o f   p a l m   o i l   w h e r e   t h e   P D   p u l s e s   s p r e a d   a t   t h e   w i d e r   a r e a   o f   p h a s e   a n g l e   o f   a p p l i e d   v o l t a g e ,   w i t h   a   p h a s e   s h i f t   w a s   o b s e r v e d   i n   n e g a t i v e   h a l f   c y c l e   i s   d i s t i n g u i s h a b l e   f r o m   t h a t   o f   s o l i d   i n s u l a t i o n   w h i c h   a r e   u s u a l l y   t a k e   p l a c e   a t   t h e   z e r o   p o i n t   o f   a p p l i e d   v o l t a g e   w a v e .   T h e r e f o r e ,   i t   c a n   b e   u s e d   a s   d i a g n o s t i c   t o o l   f o r   p a l m   o i l - f i l l e d   e l e c t r i c a l   a p p a r a t u s   i f   i t   c o u l d   b e   r e a l i z e d   i n   t h e   f u t u r e .       R e f e r e n c e s   [ 1 ]   M c s h a n e   C P.   Ve g e t a b l e - O i l - b a s e d   D i e l e c t r i c   C o o l a n t s .   I E EE  I n d u s t r y   Ap p l i c a t i o n s   M a g a z i n e .   M a y / J u n e   2 0 0 2 ;   3 4 - 4 1 .   [ 2 ]   R a j a b   A,   Kh a y a m   U ,   Su w a r n o ,   H i k i t a   M .   St u d y   o n   Pr o p e r t i e s   o f   Pa l m   O l e u m   a s   C a n d i d a t e   o f   P a l m   Ba s e d - T r a n s f o r m e r   I n s u l a t i n g   L i q u i d .   I n t e r n a t i o n a l   Se m i n a r   o f   D o c t o r a l   St u d e n t s   o n   C l e a n i n g   En e r g y   Sy s t e m s .   Ki t a k y u s h u   J a p a n .   J u l y   2 7 - 2 8 ,   2 0 0 9 .   [ 3 ]   M a n g - H u i   W a n g ,   C h i h - Y u n g   H o .   Ap p l i c a t i o n   o f   Ex t e n s i o n   T h e o r y   t o   PD   Pa t t e r n   R e c o g n i t i o n   i n   H i g h - Vo l t a g e   C u r r e n t   T r a n s f o r m e r s .   I EEE  T r a n s a c t i o n   o n   P o w e r   D e l i v e r y .   J u l y   2 0 0 5 ;   2 0 ( 3 ) :   1 9 3 9 - 1 9 4 6 .   [ 4 ]   D i e t e r   K i n d ,   H e r m a n n   K a m e r .   H i g h - Vo l t a g e   I n s u l a t i o n   T e c h n o l o g y .   Br a u n s c h w e i g ,   F r e i d r .   Vi e w e g   &   So h n .   1 9 8 5 .   [ 5 ]   F r a y s s i n e s   PE ,   L e s a i n t   O ,   Bo n i f a c i   N ,   D e n a t   A.   Pr e b r e a k d o w n   a n d   Br e a k d o w n   Ph e n o m e n a   u n d e r   U n i f o r m   F i e l d   i n   L i q u i d   N i t r o g e n   a n d   C o m p a r i s o n   w i t h   M i n e r a l   O i l .   I EEE  T r a n s a c t i o n s   o n   D i e l e c t r i c s   a n d   El e c t r i c a l   I n s u l a t i o n ,   D e c e m b e r   2 0 0 3 ;   1 0 ( 6 ) :   9 7 0 - 9 7 6 .   [ 6 ]   F i t z Pa t r i c k   G J ,   M C Ke n n y   PJ ,   F o r s t e r   EO .   T h e   Ef f e c t   o f   Pr e s s u r e   o n   St r e a m e r   I n c e p t i o n   a n d   Pr o p a g a t i o n   i n   L i q u i d   H y d r o c a r b o n s .   I EEE  T r a n s a c t i o n s   o n   El e c t r i c a l   I n s u l a t i o n ,   Au g u s t   1 9 9 0 ;   2 5 ( 4 ) :   6 7 2 - 6 8 2 .   [ 7 ]   Po m p i l i   M ,   M a z z e t t i   C ,   Ba r t n i k a s   R .   Pa r t i a l   D i s c h a r g e   Pu l s e   Se q u e n c e   P a t t e r n s   a n d   C a v i t y   D e v e l o p m e n t   T i m e s   i n   T r a n s f o r m e r   O i l s   u n d e r   AC   C o n d i t i o n s .   I EEE  T r a n s a c t i o n s   o n   D i e l e c t r i c s   a n d   El e c t r i c a l   I n s u l a t i o n .   Ap r i l   2 0 0 5 ;   1 2 ( 2 ) :   3 9 5 - 4 0 3 .   [ 8 ]   Su w a r n o ,   M i z u t a n i   T .   Pu l s e - Se q u e n c e   An a l y s i s   o f   D i s c h a r g e s   i n   A i r ,   L i q u i d   a n d   S o l i d   I n s u l a t i n g   M a t e r i a l s .   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y .   2 0 0 6 ;   1 ( 4 ) :   p p . 5 2 8 - 5 3 3 .     [ 9 ]   L a n c e   R .   L e w a n d .   L a b o r a t o r y   T e s t i n g   o f   N a t u r a l   Es t e r   D i e l e c t r i c   L i q u i d s .   N e t a   W o r l d .   2 0 0 4 / 2 0 0 5 :       1 - 4 .   [ 1 0 ]   M a s o n   J H .   Br e a k d o w n   o f   So l i d   D i e l e c t r i c   i n   D i v e r g e n t   f i e l d s .   I EE  M o n o g r a p h   1 2 7 M .   1 9 5 5 ;   1 0 2 C :   2 5 4 - 2 6 3 .   [ 1 1 ]   F o r s t e r   EO .   Pa r t i a l   D i s c h a r g e s   a n d   St r e a m e r s   i n   L i q u i d   D i e l e c t r i c s ,   t h e   Si g n i f i c a n c e   o f   I n c e p t i o n   Vo l t a g e .   I EEE  T r a n s a c t i o n s   o n   El e c t r i c a l   I n s u l a t i o n .   D e c e m b e r   1 9 9 3 ;   2 8 ( 6 ) :   9 4 1 - 9 4 6 .     [ 1 2 ]   T o b a z e o n   R .   Pr e b r e a k d o w n   Ph e n o m e n a   i n   D i e l e c t r i c   L i q u i d s .   I EEE  T r a n s a c t i o n s   o n   D i e l e c t r i c s   a n d   El e c t r i c a l   I n s u l a t i o n .   D e c e m b e r   1 9 9 4 ;   1 ( 6 ) :   1 1 3 2 - 1 1 4 7 .     [ 1 3 ]   Pa t s c h   R ,   Ar i e f   Y Z ,   Be z e r o u k   D ,   M e n z e l   J .   Pu l s e   Se q u e n c e   a n d   Pu l s e   Sh a p e   An a l y s i s     M e t h o d s   t o   An a l y z e   Pa r t i a l   D i s c h a r g e   Pr o c e s s e s .   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g   a n d   I n   f o r m a t i c s .   Ba n d u n g ,   I n d o n e s i a .   J u n e   1 7 - 1 9 ,   2 0 0 7 .   [ 1 4 ]   N a i d u   M S,   Ka m a r a j u   V.   H i g h   Vo l t a g e   En g i n e e r i n g .   T h i r d   Ed i t i o n .   S i n g a p o r e :   M c G r a w - H i l l .   2 0 0 4   [ 1 5 ]   Ab d e l - Sa l a m   M ,   An i s   H ,   El - M o r s h e d y   A,   R a d w a n   R .   H i g h - V o l t a g e   En g i n e e r i n g .   T h e o r y   a n d   Pr a c t i c e .   Se c o n d   Ed i t i o n .   N e w   Y o r k :     M a r c e l   D e k k e r ,   I n c .   2 0 0 0 .   [ 1 6 ]   Su w a r n o .   M o d e l   o f   St r e a m e r   D i s c h a r g e   i n   I n s u l a t i n g   L i q u i d   a n d   C o m p u t e r   Si m u l a t i o n .   Ap p l i e d   Sc i e n c e s .   2 0 0 9 ;   4 ( 4 ) :   1 3 4 - 1 4 1 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   1 ,     A p r i l   2 0 1 1   :     1 5 1     1 6 0   1 6 0 [ 1 7 ]   Y e c k e l   C ,   C u r r y   R D ,   N o r g a r d   P.   C o m p a r i s o n   o f   T h e   AC   Br e a k d o w n   St r e n g t h   O f   N e w   An d   U s e d   Po l y - α   O l e f i n   C o o l a n t .   I EEE  T r a n s a c t i o n s   o n   D i e l e c t r i c s   a n d   El e c t r i c a l   I n s u l a t i o n .   Au g u s t   2 0 0 7 ;   1 4 ( 4 ) :   8 2 0 - 8 2 4 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.