PERALATAN YANG DIGUNAKAN PROSEDUR-PROSEDUR DALAM EKSPERIMEN

BAB 4 EKSPERIMEN

Tujuan dari eksperimen ini adalah untuk mencari hubungan tegangan lewat denyar AC isolator dengan kelembaban udara baik dalam kondisi isolator bersih maupun terpolusi ringan, sedang, dan berat. Dalam bab ini akan dijelaskan tentang peralatan yang digunakan, prosedur-prosedur dalam eksperimen, hasil eksperimen, dan analisis data.

4.1 PERALATAN YANG DIGUNAKAN

Peralatan-peralatan yang digunakan dalam eksperimen ini adalah sebagai berikut:  1 unit trafo uji Spesifikasi: 200100.000 Volt; 50 Hz; 10 kVA.  1 unit autotrafo Spesifikasi: 2200-200 Volt; 10 kVA.  1 unit isolator piring standar clevis tongue Spesifikasi: berukuran 254 x 146 mm; jarak rambat 31 cm; luas permukaan 1500 cm 2 .  1 unit tahanan peredam Spesifikasi: 10 MΩ; 60 MW.  Kabel penggantung isolator Spesifikasi: diameter 4 mm; panjang 1 m.  1 unit multimeter Universitas Sumatera Utara Spesifikasi: merek Excel DT9205A; 0,2-750 VAC; 0,2-1000 VDC; 0,02-20 AAC; 0,002-20 ADC.  2 unit barometerhumiditymeterthermometer digital Spesifikasi: merek Lutron PHB 318; range tekanan 7,5-825,0 mmHg; range kelembaban 10-110 RH; range suhu 0-50 °C.  1 unit ruang kabut fog chamber berupa kotak kaca Spesifikasi: berukuran 60 x 60 x 80 cm.  1 unit ketel listrik dengan keran dan pipa penghubung 1,5 m Spesifikasi ketel: 220 V; 450 W; 50 Hz.  1 unit wadah berupa ember 10 liter.  1 unit termometer air raksa. Spesifikasi: -10 sampai 110 °C.  3 buah kain kasa berukuran 16 x 16 cm.  1 unit gelas ukur 400 ml.  1 unit neraca ukur Spesifikasi: merek Ohaus; berat maksimum 310 gram.  21 liter air ledeng.  1150 gram garam laut.  120 gram kaolin.  Ruang pengeringan berupa ruang tertutup yang dindingnya terbuat dari bahan plastik transparan.  1 buah baterai 9 volt.  1 unit alat pengukur konduktivitas berupa tabung silinder 28 cm berdiameter 2,5 cm dan luas penampangnya 5,704 cm 2 dengan tutup gabus yang dilapisi aluminium foil. Universitas Sumatera Utara

4.2 PROSEDUR-PROSEDUR DALAM EKSPERIMEN

Ada empat tahap pengujian yang dilakukan, yaitu: 1. Pengujian tegangan lewat denyar isolator bersih. 2. Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi ringan. 3. Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi sedang. 4. Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi berat.

4.2.1 Pengujian tegangan lewat denyar isolator bersih

Prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Isolator dicuci dengan air hingga bersih. 2. Isolator dikeringkan secara alami di dalam ruang pengeringan sekitar 24 jam. 3. Isolator dimasukkan ke dalam ruang kabut seperti pada Gambar 4.1 yang diambil di dalam laboratorium Teknik Tegangan Tinggi departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, USU. Gambar 4.1 Isolator Dimasukkan ke Dalam Ruang Kabut Universitas Sumatera Utara 4. Dibuat rangkaian pengujian seperti pada Gambar 4.2. Rp S2 S1 V AT TU Ruang Kabut V in Ketel Listrik Keran Uap 220 V Ket: AT = Autotrafo; TU = Trafo uji; S1 = Saklar utama; S2 = Saklar sekunder; Rp = Tahanan Peredam; V in = Tegangan masukan. Gambar 4.2 Rangkaian Percobaan 5. Ketel listrik diisi dengan air dan dinyalakan sampai air dalam ketel mendidih. 6. Keran uap dibuka sehingga uap air dari ketel masuk ke dalam kamar uji hingga kelembaban udara dalam kamar uji mencapai nilai sekitar 75 ± 2,5 RH. 7. Suhu, tekanan, dan kelembaban udara diukur. 8. Saklar utama S1 ditutup dan AT diatur hingga tegangan keluarannya nol. 9. Kemudian saklar sekunder S2 ditutup. 10. Tegangan keluaran AT dinaikkan secara bertahap sampai terjadi lewat denyar pada isolator. 11. Pada saat yang bersamaan, tegangan V dicatat dan saklar S1 dan S2 dibuka. 12. Suhu, tekanan, dan kelembaban udara diukur kembali. Jika kelembaban masih tetap, diulang langkah 8-11. Jika kelembaban berubah, misalnya di atas rentang yang diinginkan maka ditunggu sampai kelembaban turun sampai sama seperti yang semula. Kemudian diulang langkah 8-11. Jika kelembaban di bawah rentang yang diinginkan maka keran uap dibuka Universitas Sumatera Utara sampai kelembaban sama seperti semula. Kemudian keran ditutup dan diulang langkah 8-11. 13. Diulang langkah 12 sampai 3 kali hingga diperoleh lima data tegangan lewat denyar pada kondisi kelembaban 75 ± 2,5 RH. 14. Dibuka keran uap sampai kelembaban naik mencapai 80 ± 2,5 RH. Kemudian langkah 7-13 diulang hingga diperoleh 5 data tengangan lewat denyar pada kondisi kelembaban 80 ± 2,5 RH. 15. Langkah 14 dilakukan untuk kondisi kelembaban udara 85 ± 2,5, 90 ± 2,5, 95 ± 2,5, 100 ± 2,5 RH. 16. Isolator dikeluarkan dari ruang kabut.

4.2.2 Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi ringan

Prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literatur yang telah ada, yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin, dan 50 gr garam laut. 2. Isolator dicelupkan ke dalam larutan pengotor, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 4.3 yang diambil di dalam laboratorium Teknik Tegangan Tinggi departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, USU. Gambar 4.3 Isolator Piring Dicelup dalam Larutan Pengotor Universitas Sumatera Utara 3. Diulang langkah 2-15 pada Subbab 4.2.1 di atas sehingga diperoleh lima data tegangan lewat denyar untuk masing-masing kelembaban udara 75 ± 2,5, 80 ± 2,5, 85 ± 2,5, 90 ± 2,5, 95 ± 2,5, 100 ± 2,5 RH pada kondisi terpolusi ringan. 4. Ke dalam suatu ember dimasukkan air 1 liter, dan 1 buah kain kasa untuk membersihkan polutan dari isolator. 5. Diukur suhu air θ. Kemudian air dan kain kasa dimasukkan ke dalam tabung pengukur konduktivitas seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4 yang diambil di dalam laboratorium Teknik Tegangan Tinggi departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, USU. Gambar 4.4 Tabung Pengukur Konduktivitas 6. Dibuat rangkaian pengukuran arus i pada tabung seperti pada Gambar 4.5. mA V Baterai 9v Gambar 4.5 Rangkaian Pengukuran Arus pada Tabung Universitas Sumatera Utara 7. Air dalam tabung dikembalikan ke dalam ember. Kemudian diulang langkah 5-6 sehingga diperoleh 2 nilai arus dan tegangan. 8. Nilai arus dan tegangan dirata-ratakan kemudian dihitung konduktivitasnya dengan Persamaan 4.1 berikut: 4.1 di mana: σ = konduktivitas larutan Sm i = arus listrik rata-rata ampere v = tegangan baterai rata-rata volt l = panjang tabung 0,28 m A = luas penampang tabung 4,9087 x 10 -4 m 2 9. Air dikembalikan lagi ke dalam ember. Kemudian air dibagi dua: 800 ml dalam ember untuk pencucian isolator; dan 200 ml air dalam gelas ukur untuk membilas isolator. 10. Isolator dikeluarkan dari ruang kabut dan dimasukkan ke dalam ember. 11. Semua permukaan isolator dilap dengan kain kasa sampai bersih kemudian dibilas dengan air 200 ml yang disisakan dalam gelas ukur. 12. Terhadap larutan terpolusi tersebut diulangi langkah 5-8 di atas sehingga diperoleh konduktivitas larutan σ 2 yang mengandung polutan. 13. Konduktivitas air ledeng dan konduktivitas air polutan pada suhu 20 °C dihitung dengan Persamaan 4.2 [1] berikut: σ 20 = σ θ [ 1 - b θ-20 ] 4.2 di mana: θ = suhu larutan °C σ θ = konduktivitas larutan saat suhu θ °C Sm σ 20 = konduktivitas larutan saat suhu 20 °C Sm b = faktor koreksi suhu θ yang dapat dilihat pada Tabel 4.1 Universitas Sumatera Utara Tabel 4.1 faktor koreksi suhu [8] θ °C b 5 0,03156 10 0,02817 20 0,02277 30 0,01905 Catatan : Untuk suhu yang lain, nilai b diperoleh melalui interpolasi . 14. Dihitung salinitas air ledeng D 1 dan air polutan D 2 dengan Persamaan 4.3 [1] berikut: 4.3 di mana: D = salinitas larutan mgcm 3 σ 20 = konduktivitas larutan saat suhu 20 °C Sm 15. Dihitung ESDD dalam satuan mgcm 2 dengan Persamaan 4.4 [1] . Hasil perhitungan diberikan pada Lampiran B. 4.4 di mana: D 1 = salinitas air ledeng mgcm 3 D 2 = salinitas air polutan mgcm 3 Vol = volume air ml A = luas permukaan isolator cm 2 Universitas Sumatera Utara 16. Jika ESDD di luar batas bobot polusi ringan, misalnya termasuk dalam tingkat bobot sedang, maka data di atas dapat dipergunakan untuk bobot polusi isolator sedang dan eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran garam semula.

4.2.3 Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi sedang

Jika pada pengujian sebelumnya telah diperoleh data untuk bobot polusi sedang, maka pengujian ini tidak dilakukan lagi. Jika data belum ada, maka prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literatur yang telah ada, yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin, dan 300 gr garam laut. 2. Diulang langkah 2-15 pada Subbab 4.2.2 di atas sehingga diperoleh lima data tegangan lewat denyar untuk masing-masing kelembaban udara 75 ± 2,5, 80 ± 2,5, 85 ± 2,5, 90 ± 2,5, 95 ± 2,5, 100 ± 2,5 RH pada kondisi terpolusi sedang. 3. Jika ESDD di luar batas bobot polusi sedang, misalnya termasuk dalam tingkat bobot ringan, maka eksperimen diulang kembali dengan menambah takaran garam semula. Jika termasuk dalam tingkat bobot berat, maka data di atas dapat dipergunakan untuk bobot polusi isolator berat dan eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran garam semula.

4.2.4 Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi berat

Jika pada pengujian sebelumnya telah diperoleh data untuk bobot polusi berat, maka pengujian ini tidak dilakukan lagi. Jika data belum ada, maka prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara 1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literatur yang telah ada, yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin, dan 800 gr garam laut. 2. Diulang langkah 2-15 pada Subbab 4.2.2 di atas sehingga diperoleh lima data tegangan lewat denyar untuk masing-masing kelembaban udara 75 ± 2,5, 80 ± 2,5, 85 ± 2,5, 90 ± 2,5, 95 ± 2,5, 100 ± 2,5 RH pada kondisi terpolusi berat. 3. Jika ESDD di luar batas bobot polusi berat, misalnya termasuk dalam tingkat bobot sedang, maka eksperimen diulang kembali dengan menambah takaran garam semula Jika termasuk dalam tingkat bobot sangat berat, maka data di atas dapat dipergunakan untuk bobot polusi isolator sangat berat dan eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran garam semula.

4.3 HASIL EKSPERIMEN