23
3.2 BAHAN PENGUJIAN
Pada pengujian isolator yang berpolutan menggunakan beberapa bahan kimia. Bahan kimia yang digunakan termasuk dalam kategori kelas Technical
Analist. Kelas Technical Analist memiliki kemurnian yang rendah serta harga yang relatif murah. Bahan kategori ini digunakan karena penguji membutuhkan
bahan kimia dalam jumlah yang banyak, sehingga harga yang relatif murah menjadi pilihan.
Variasi jenis polutan terdiri dari : -
CaCO
3
+ kaolin + air -
HNO
3
Massa dari CaCO
3
, dan HNO
3
ditentukan sesuai karakteristik tingkat pengotoran dengan standar IEC 60050-815 : 2000 edisi 01.
3.3 VARIASI PENGUJIAN
Variasi percobaan ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana perubahan distribusi tegangan pada isolator rantai pada keadaan :
• Kondisi sebelum diberi polutan
• Kondisi saat diberi polutan CaCO
3
, dan HNO
3
dengan klasifikasi tingkat pengotoran ringan, sedang, dan berat.
3.4 PROSEDUR PERCOBAAN
1. Pengujian tegangan lewat denyar isolator bersih.
2. Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi CaCO
3
dengan tingkat pengotoran ringan.
3. Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi CaCO
3
dengan tingkat pengotoran sedang.
4. Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi CaCO
3
dengan tingkat pengotoran berat.
Universitas Sumatera Utara
24
5. Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi HNO
3
dengan tingkat pengotoran ringan.
6. Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi HNO
3
dengan tingkat pengotoran sedang.
7. Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi HNO
3
dengan tingkat pengotoran berat.
3.5 Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.8 Diagram Alir Penelitian
Mulai Jenis Isolator yang
digunakan
Penentuan Temperatur pada
permukaan isolator Cuci isolator dengan
bersih dan keringkan selama 24 Jam
Identifikasi Polutan A
Identifikasi Polutan B
Apakah Terpolusi sesuai standard?
Apakah Terpolusi sesuai standard?
Pengukuran Tegangan
Flashover Pengukuran
Tegangan Flashover
Tidak Tidak
Ya Ya
Hasil Pengujian Hasil Pengujian
Analisis Hasil Pengujian
Rangkaian Percobaaan
Selesai
Universitas Sumatera Utara
25
3.5.1 Pengujian tegangan lewat denyar isolator bersih
1. Isolator dicuci dengan air hingga bersih.
2. Isolator dikeringkan secara alami di dalam ruang pengeringan
sekitar 24 jam.
Gambar 3.9 Rangkaian Percobaan
Ket: AT = Autotrafo TU = Trafo uji
S1 = Saklar utama S2 = Saklar sekunder
Rp = Tahanan Peredam V
in
= Tegangan masukan V = Tegangan Yang Terbaca di multimeter
3. Mengukur suhu, kelembapan dan tekanan dalam ruang uji.
4. Saklar utama S1 ditutup dan AT diatur hingga tegangan
keluarannya nol. 5.
Kemudian saklar sekunder S2 ditutup.
Universitas Sumatera Utara
26
6. Tegangan keluaran AT dinaikkan secara bertahap sampai
terjadi lewat denyar pada isolator. 7.
Pada saat yang bersamaan, tegangan V dicatat dan saklar S1 dan S2 dibuka.
8. Suhu, kelembaban dan tekanan diukur kembali. Jika suhu dalam
keadaan masih sama, maka langkah 5-8 diulang. Jika suhu berubah, misalnya diatas rentang yang diinginkan maka ditunggu
suhu sampai turun dengan yang diinginkan, ulangi langkah 5-8. Jika suhu dibawah yang diinginkan maka lampu dihidupkan
sampai suhu awal yang diinginkan, ulangi langkah 5-8. 9.
Diulang langkah 9 sampai 5 kali hingga diperoleh lima data tegangan lewat denyar dengan suhu 27
℃. 10.
Dihidupkan lampu hingga suhu naik mencapai 30 ℃. Kemudian
langkah 4-10 diulang kembali hingga diperoleh 5 data tegangan lewat denyar pada kondisi suhu 30
℃. 11.
Langkah 11 diulang kembali dengan suhu 33 ℃, 36℃ dan 39℃
12. Isolator di keluarkan dari ruang uji.
3.5.2 Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi CaCO
3
dengan tingkat pengotoran ringan
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literatur yang telah ada,
yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin dan 100 gr CaCO
3
. 2.
Isolator dicelupkan kedalam larutan polutan dan dibiarkan selama 5 menit. Setelah itu isolator diangkat dan dikeringkan selama
selama ± 24 jam dalam suatu ruangan yang tertutup plastic
Universitas Sumatera Utara
27
Gambar 3.10 Isolator dicelupkan dalam larutan
3. Selanjutnya diulangi langkah 2-12 pada Subbab 3.4.1 diatas
hinggga diperoleh 5 data tegangan lewat denyar untuk masing- masing suhu 27
℃, 30℃, 33℃, 36℃ dan 39℃ pada kondisi terpolusi ringan.
4. Untuk mengukur tingkat pengotoran sesuai standar IEC 60050-815
maka dilakukan pengukuran bobot polusi. Untuk mengukur bobot dari polutan yang menempel pada permukaan isolator, dibutuhkan
suatu pengukuran bobot polusi dengan menggunakan metode ESDD Equivalent Salt Deposit Density . Langkah – langkah
untuk menentukan nilai ESDD polutan pada suatu isolator adalah sebagai berikut :
• Dimulai dengan pembuatan larutan pencuci yang terdiri dari air
ledeng dan 4 lembar kain kasa ukuran 4 cm x 4 cm dimasukkan dalam suatu wadah.
• Diukur konduktivitas dari larutan pencuci dan dihitung nilai
konduktivitas larutan pencuci isolator pada suhu 20 ˚C dengan
menggunakan Persamaan 3.1. σ
20
= σ
θ
[1 – b θ – 20 ]
3.1
Universitas Sumatera Utara
28
Dalam hal ini : θ
= Suhu larutan
˚C σ
20
= Konduktivitas larutan pada suhu 20
˚C Sm σ
θ
= Konduktivitas larutan pada suhu θ ˚C Sm
b =
Faktor koreksi suhu pada suhu θ ˚C
Nilai dari b dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut : Tabel 3.1 Faktor Koreksi Suhu [8]
θ ˚C B
5 0.03156
10 0.02817
20 0.02277
30 0.01905
• Dihitung salinitas dari larutan dengan menggunakan Persamaan
3.2 D = 5.7 x σ
20 1.03
3.2 Dalam hal ini :
D = salinitas mgcm
3
Dimisalkan hasil yang diperoleh adalah D
1
. •
Polutan yang menempel pada isolator dilarutkan kedalam larutan pencuci.
Universitas Sumatera Utara
29
• Diukur konduktivitas larutan pencuci yang telah bercampur
dengan polutan. Kemudian dihitung salinitasnya dengan cara seperti diatas. Misalkan hasilnya adalah D
2
. •
Dihitung nilai dari ESDD dengan menggunakan Persamaan 3.3
ESDD = � .
�
2 – �1
�
3.3 Dalam hal ini :
ESDD = Equivalent Salt Deposit Density mgcm
2
V =
Volume air pencuci L D
1
= Salinitas larutan pencuci tanpa polutan mgcm
3
D
2
= Salinitas larutan pencuci yang terpolusi mgcm
3
S =
Luas Permukaan isolator cm
2
IEC 60050-815 :2000 edisi 01 menggolongkan pengotoran menjadi tiga tingkatan seperti Table 3.2 dibawah ini :
Tabel 3.2 Penggolongan Tingkat Pengotoran [8] Tingkat Pengotoran
ESDD Ringan
0.03-0.06 Sedang
0.06-0.1 Berat
0.1
5. Jika hasil dari perhitungan ESDD diluar batas bobot polusi ringan
maka, misalnya termasuk dalam tingkat bobot sedang ataupun berat, maka data di atas dapat dipergunakan untuk bobot polusi
isolator sedang atau berat dan eksperimen untuk bobot polusi
Universitas Sumatera Utara
30
ringan dapat diulangi kembali dengan mengurangi takaran polutan semula.
3.5.3 Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi CaCO
3
dengan tingkat pengotoran sedang
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literatur yang telah ada,
yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin dan 500 gr CaCO
3
. 2.
Isolator dicelupkan kedalam larutan polutan dan dibiarkan selama 5 menit. Setelah itu isolator diangkat dan dikeringkan selama
selama ± 24 jam dalam suatu ruangan yang tertutup plastik 3.
Selanjutnya diulangi langkah 2-12 pada Subbab 3.4.1 diatas hinggga diperoleh 5 data tegangan lewat denyar untuk masing-
masing suhu 27 ℃, 30℃, 33℃, 36℃ dan 39℃ pada kondisi
terpolusi sedang. 4.
Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi sedang, misalnya termasuk dalam tingkat bobot ringan atau berat, maka
eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran CaCO
3
semula.
3.5.4 Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi CaCO
3
dengan tingkat pengotoran berat
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literatur yang telah ada, yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin dan 900 gr
CaCO
3
.
2. Isolator dicelupkan kedalam larutan polutan dan dibiarkan selama 5 menit. Setelah itu isolator diangkat dan dikeringkan selama selama ±
24 jam dalam suatu ruangan yang tertutup plastik 3. Selanjutnya diulangi langkah 2-12 pada Subbab 3.4.1 diatas hinggga
diperoleh 5 data tegangan lewat denyar untuk masing-masing suhu 27
℃, 30℃, 33℃, 36℃ dan 39℃ pada kondisi terpolusi berat.
Universitas Sumatera Utara
31
4. Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi berat, misalnya termasuk dalam tingkat bobot ringan atau sedang, maka
eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran CaCO
3
semula.
3.5.5 Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi HNO
3
dengan tingkat pengotoran ringan
1. Menyemprotkan asam nitrat HNO
3
secara merata pada seluruh permukaan isolator menggunakan spray dengan perbandingan volume
asam nitrat dan aquades 1:19 2. Selanjutnya diulangi langkah 2-12 pada Subbab 3.4.1 diatas hinggga
diperoleh 5 data tegangan lewat denyar untuk masing-masing suhu 27
℃, 30℃, 33℃, 36℃ dan 39℃ pada kondisi terpolusi ringan. 3. Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi ringan,
misalnya termasuk dalam tingkat bobot sedang atau berat, maka eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran HNO
3
semula.
3.5.6 Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi HNO
3
dengan tingkat pengotoran sedang
1. Menyemprotkan asan nitrat HNO
3
secara merata pada seluruh permukaan isolator menggunakan spray dengan perbandingan volume
asam nitrat dan aquades 1:4 2. Selanjutnya diulangi langkah 2-12 pada Subbab 3.4.1 diatas hinggga
diperoleh 5 data tegangan lewat denyar untuk masing-masing suhu 27
℃, 30℃, 33℃, 36℃ dan 39℃ pada kondisi terpolusi sedang. 3. Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi sedang,
misalnya termasuk dalam tingkat bobot ringan atau berat, maka eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran HNO
3
semula.
Universitas Sumatera Utara
32
3.5.7 Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi HNO
3
dengan tingkat pengotoran berat
1. Menyemprotkan asan nitrat HNO
3
dengan PH 2 secara merata pada seluruh permukaan isolator menggunakan spray.
2. Selanjutnya diulangi langkah 2-12 pada Subbab 3.4.1 diatas hinggga diperoleh 5 data tegangan lewat denyar untuk masing-masing suhu
27 ℃, 30℃, 33℃, 36℃ dan 39℃ pada kondisi terpolusi berat.
3. Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi berat, misalnya termasuk dalam tingkat bobot ringan atau sedang, maka
eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran HNO
3
semula.
Universitas Sumatera Utara
33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam bab ini akan dijelaskan tentang perhitungan ESDD untuk menentukan bobot polusi isolator, pengolahan data hasil pengukuran nilai
tegangan lewat denyar, dan perhitungan persentase tegangan lewat denyar untuk isolator yang diuji dengan tingkat polusi yamg diberikan.
4.1 Hasil Pengujian Tegangan Lewat Denyar AC Isolator pada Saat
Isolator Bersih
Pada saat isolator dalam keadaan bersih tanpa polutan, tegangan flashover atau yang biasa disebut sebagai tegangan lewat denyar dapat dilihat
pada Tabel 4.1 dibawah ini: Tabel 4.1 Data tegangan lewat denyar pada isolator bersih
No. Suhu
˚C V
flash rata-rata
KV 1
27 61.66
2 30
59.64 3
33 57.84
4 36
55.36 5
39 52.84
Universitas Sumatera Utara
34
Gambar 4.1 Grafik Penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap temperatur
Dari Tabel 4.1 dan Gambar 4.1 diatas diperoleh data berupa suhu dan tegangan lewat denyar dari isolator dalam keadaan tidak diberi polutan atau
dalam keadaan bersih. Dari tabel dan grafik terlihat bahwa penurunan tegangan lewat denyar pada isolator yang tidak signifikan terlihat pada saat temperatur 27
˚C - 30 ˚C dan yang paling signifikan terlihat pada temperatur 36 ˚C - 39 ˚C.
4.2 Hasil Pengujian Tegangan Lewat Denyar Isolator Pada Polutan
Tingkat Ringan
Pada penelitian kondisi isolator terpolusi rendah ini diberikan 2 jenis polutan, yaitu CaCO
3,
dan HNO
3
. Untuk nilai tegangan lewat denyarnya dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
a. Pengujian Isolator Terpolusi CaCO
3
Pada saat isolator dalam keadaan terpolusi polutan dan nilai tegangan flashover atau yang biasa disebut sebagai tegangan lewat
denyar dapat dilihat pada Tabel 4.2 dibawah ini:
45 50
55 60
65
27 30
33 36
39
T egan
gan L
ew at
D en
yar
K V
Suhu ˚C
Isolator pada kondisi bersih
Universitas Sumatera Utara
35
Tabel 4.2 Data tegangan lewat denyar pada isolator terpolusi CaCO
3
ringan No.
Suhu ˚C
V
flash rata-rata
KV 1
27 49.34
2 30
47.46 3
33 45.98
4 36
43.9 5
39 42.64
Gambar 4.2 Grafik Penurunan tegangan lewat denyar isolator terpolusi CaCO
3
ringan terhadap temperatur Dari Tabel 4.2 dan Gambar 4.2 diatas diperoleh data berupa suhu
dan tegangan lewat denyar dari isolator dalam keadaan diberi polutan CaCO
3
ringan. Dari tabel dan grafik terlihat bahwa penurunan tegangan lewat denyar pada isolator yang tidak signifikan terlihat pada saat
temperatur 36 ˚C - 39 ˚C dan yang paling signifikan terlihat pada
temperatur 33 ˚C - 36 ˚C.
38 40
42 44
46 48
50
27 30
33 36
39
T egan
gan L
ew at
D en
yar
K V
Suhu ˚C
Isolator terpolusi CaCO
3
pada kondisi ringan
Universitas Sumatera Utara
36
b. Pengujian Isolator Terpolusi HNO
