Pengaruh Banyaknya Tembus dan Variasi Tekanan Gas Terhadap Kekuatan Dielektrik Gas Nitrogen

LAMPIRAN

1. Data percobaan

P(tekanan) =750,8mmHg T(Suhu) = 27,2oC

a. Data percobaan gas nitrogen tekanan 1 bar

No Banyak Tegangan tembus

Tegangan tembus gas Nitrogen (kv/cm) Jumlah sampel

I II III IV V

1 1 kali 31,4 33,6 32,7 30,8 29,5

2 2 kali 31,2 35,4 32,5 32 29,4

3 3 kali 30,5 34,3 31,7 31 29

4 4 kali 30,6 34,1 31,2 31 28,6

5 5 kali 29,8 33,3 30,4 30,2 27,8

6 6 kali 29,5 33,4 30,5 30,1 27,5

7 7 kali 29,2 32,8 30,2 30,2 27,1

8 8 kali 29,1 32,9 30 30 27

9 9 kali 28,9 32,7 29,9 29,8 26,7

10 10 kali 28,8 33,8 30,2 30,5 28,2

11 11 kali 28,3 33,3 29,7 30 27,7

12 12 kali 29,4 33 30,8 29,8 29

13 13 kali 29,3 33,5 30,8 30,2 28,7

14 14 kali 29 34,4 31,7 30 28,9

15 15 kali 28,7 34,1 31,4 29,7 28,6

16 16 kali 28,3 33,7 31 29,3 28,2

17 17 kali 28,2 33,6 30,9 29,2 28,1

18 18 kali 28,3 33,5 30,6 29,2 27,9

19 19 kali 27,6 32 29,9 28,9 27,6

20 20 kali 25,2 31,4 28,7 27,7 27

21 21 kali 26,3 31,4 28,8 28,3 27,2

22 22 kali 27,1 31,5 29,4 28 27

23 23 kali 26,3 29,5 28 26 25,2

24 24 kali 27,6 30,8 29,3 27,3 26,5

25 25 kali 27,1 29,3 28,8 26,3 25

26 26 kali 27 29,1 29,1 26,2 25,6

No Banyak Tegangan tembus

Tegangan tembus gas Nitrogen (kv/cm) Jumlah sampel

I II III IV V

29 29 kali 25,3 26 26,1 24,5 23,6

30 30 kali 26,2 26,3 26,8 25,3 23,9

31 31 kali 29,4 28,7 27 27,8 26,6

32 32 kali 28,3 27,6 25,9 26,7 25,5

33 33 kali 27,5 27,3 25,7 25,8 25,2

34 34 kali 27,3 27,9 26,1 25 25,7

35 35 kali 28,5 27,9 27,3 26,4 26,9

36 36 kali 29 28,5 27,8 26,6 27,6

37 37 kali 28,3 27,8 27,1 25,9 26,9

38 38 kali 28 27,9 27,3 25,5 26,8

39 39 kali 27,5 26,6 26,5 24,4 25,5

40 40 kali 27 25,6 26,2 24 25,2

41 41 kali 27,2 25,8 26,6 24,2 25,4

42 42 kali 26,8 25 26,1 23,5 24,6

43 43 kali 27,2 25,4 27,9 25,9 26,6

44 44 kali 25,2 23,4 26,4 23,9 25,1

45 45 kali 24,8 23 26 23,5 24,7

46 46 kali 26,2 25 27,4 25,3 26,6

47 47 kali 26,1 24,9 27,3 25,2 26,5

48 48 kali 26,2 25,2 27,1 25,1 27

49 49 kali 26,5 25,4 27 25,1 27,5

b. Data percobaan gas nitrogen tekanan 2 bar

No Banyak Tegangan tembus

Tegangan tembus gas Nitrogen (kv/cm) Jumlah sampel

I II III IV V

1 1 kali 37,8 34,5 31,2 35,6 33,4

2 2 kali 37 34,4 30,5 35,6 33,5

3 3 kali 36,7 33,2 30 35 33,1

4 4 kali 35,9 34 30,6 34,7 33,8

5 5 kali 34,9 33,4 30,2 33,1 33,4

6 6 kali 34,6 33,1 30,3 33 32,5

7 7 kali 34,4 32,9 30,1 32,8 32,3

8 8 kali 34,9 33,4 30,6 33,3 32,8

9 9 kali 33,9 32,2 29,6 32,2 31,6

10 10 kali 33,4 32 29,3 31,5 30,8

11 11 kali 34,7 32,5 31,3 33 30,5

12 12 kali 33,8 31,6 30,4 32,1 29,6

13 13 kali 33,4 33,4 30 34,7 31,5

14 14 kali 34,5 33 30,6 34 31,9

15 15 kali 34,2 32,7 30,3 33,7 31,6

16 16 kali 33 31,5 29,6 34 30,9

17 17 kali 34 32,8 29 35,5 34,2

18 18 kali 32,7 31,5 27,7 34,2 32,9

19 19 kali 32,8 31 27,6 33,6 32

20 20 kali 32,9 30,9 27,9 33,7 32,1

21 21 kali 33,6 31,4 28 34,4 32,6

22 22 kali 31,7 29,6 26,7 34,5 31

23 23 kali 31,8 29,7 26,8 34,6 31,1

24 24 kali 31,5 29,4 26,5 34,3 30,8

25 25 kali 32,9 29 26,3 34,8 32

26 26 kali 32,2 28,9 26,7 34,5 31,2

27 27 kali 32,1 28,8 26,6 34,4 31,1

28 28 kali 32 28,2 26,2 34,2 30,4

29 29 kali 32,2 28,4 26,6 34,2 30,6

30 30 kali 32,6 28 27,2 33,8 30,4

31 31 kali 31,5 26,9 26,1 32,7 29,3

32 32 kali 31,8 25,2 24,9 33 28,1

33 33 kali 32,6 26,5 25,7 34,3 27,9

34 34 kali 34,7 29,1 28,3 35,4 30

No Banyak Tegangan tembus

Tegangan tembus gas Nitrogen (kv/cm) Jumlah sampel

I II III IV V

37 37 kali 33,2 28,1 27,8 34,4 30

38 38 kali 33,4 28,9 28,4 35,4 30,4

39 39 kali 32,6 28,4 27,6 34,9 29

40 40 kali 32,3 28,1 27,3 34,6 28,7

41 41 kali 32,1 27,9 27,1 34,4 28,5

42 42 kali 31,5 27,2 26,7 33,9 28,2

43 43 kali 31,4 27,1 26,6 33,8 28,1

44 44 kali 31,2 27,3 26,1 33,9 27,5

45 45 kali 32,9 29,3 26,6 35,7 29

46 46 kali 33 29,6 26,7 35,8 28,9

47 47 kali 32,8 29,4 26,5 35,6 28,7

48 48 kali 32 28,1 25,7 35,8 27,4

49 49 kali 31,5 27,6 25 35,2 26,7

c. Data percobaan gas nitrogen tekanan 3 bar

No Banyak Tegangan tembus

Tegangan tembus gas Nitrogen (kv/cm) Jumlah sampel

I II III IV V

1 1 kali 47,5 45,1 47,1 40,3 42

2 2 kali 46,8 44,4 46,7 40,5 41,6

3 3 kali 46,5 44,6 46,6 40,3 41

4 4 kali 47,1 43,7 45,7 40 40,5

5 5 kali 47,7 44,6 46 40,6 41,1

6 6 kali 47,8 44,7 46,1 40,7 41,2

7 7 kali 46,5 43,4 46,3 39,9 40,4

8 8 kali 45,9 43,6 46,5 39,8 40,2

9 9 kali 46 43,3 46,2 39,3 39,7

10 10 kali 46,1 43,4 46,3 39,4 39,8

11 11 kali 45,6 43,5 45,5 38,9 39

12 12 kali 44,6 43 44,2 37,9 37,8

13 13 kali 44,7 43,1 44,5 38,1 38,1

14 14 kali 44,9 43,4 45 38 38,2

15 15 kali 46,3 44,2 45,4 37,8 37,8

16 16 kali 47,4 44,9 45,6 38,1 39

17 17 kali 46,4 45,4 45,5 38,6 39,1

18 18 kali 45,1 43,7 43,8 37,1 37,8

19 19 kali 45,5 43,3 43,6 37,3 37,8

20 20 kali 45,3 43,7 43,4 37,5 36,6

21 21 kali 43,8 41,4 41,1 34,6 35,6

22 22 kali 43 41,1 40,5 36,8 36,1

23 23 kali 44 42,1 40,9 36,7 36,8

24 24 kali 43,5 41,3 40,5 36,6 36,6

25 25 kali 44,3 42,1 40,9 36,8 35,9

26 26 kali 44,4 42,2 41 36,9 36

27 27 kali 43,9 41,2 40,5 35,9 36,5

28 28 kali 43,6 40,9 40,2 35,6 36,2

29 29 kali 44 42,3 40,6 37 34,6

30 30 kali 44,1 42,4 40,7 37,1 34,7

31 31 kali 45,1 43,1 41,7 38,1 35,5

32 32 kali 44,5 42,8 41,5 37,5 35,2

33 33 kali 43 41,9 40,3 35,5 34,8

34 34 kali 42,8 42,4 39,7 35,9 36,7

No Banyak Tegangan tembus

Tegangan tembus gas Nitrogen (kv/cm) Jumlah sampel

I II III IV V

37 37 kali 43 42,2 39,9 35,3 35,1

38 38 kali 43,1 42,3 40,5 35,5 36,1

39 39 kali 42,3 41,5 39,7 34,7 35,3

40 40 kali 42,6 42 40,1 34,8 35,5

41 41 kali 42,4 41,6 39,9 34,4 34,7

42 42 kali 44,8 44 41,3 34,9 35,5

43 43 kali 44,1 43,3 40,6 34,2 34,8

44 44 kali 43,9 43,1 40,4 34 34,6

45 45 kali 43 42,6 39,9 33 35

46 46 kali 43,7 43,3 40,6 33,7 35,7

47 47 kali 43,6 43 40,5 33,6 35,8

48 48 kali 42,9 42,4 39,8 32,9 35,5

49 49 kali 42,7 42 39,5 32,5 35,3

d. Data percobaan gas nitrogen tekanan 4 bar

No Banyak Tegangan tembus

Tegangan tembus gas Nitrogen (kv/cm) Jumlah sampel

I II III IV V

1 1 kali 59,6 57 49,8 46,9 55,7

2 2 kali 59,3 57,1 50 46,7 55,4

3 3 kali 59,9 56,2 49,6 45,8 55

4 4 kali 60,1 56,4 49,3 45,7 54,5

5 5 kali 59,5 57,2 49,8 46,6 54,9

6 6 kali 59,4 57,1 49,7 46,5 54,8

7 7 kali 59,1 56,5 49,6 46,7 54,1

8 8 kali 59,5 56,6 49,4 46,8 54,2

9 9 kali 59,3 56,7 48,7 46,4 53,4

10 10 kali 59,2 56,6 48,6 46,3 53,3

11 11 kali 61,2 58,1 49,6 47,8 52,3

12 12 kali 60,6 57,9 49,9 47,6 52

13 13 kali 60,1 57,2 49,4 46,9 50,9

14 14 kali 60,3 57,5 49,7 47,2 51,3

15 15 kali 60,6 57,4 49,2 47,3 51,5

16 16 kali 60,3 57,1 48,9 47 51,2

17 17 kali 60,2 57 48,8 46,9 51,1

18 18 kali 57,8 54,6 46,4 44,5 48,7

19 19 kali 57,3 55,6 46,9 45,4 49,3

20 20 kali 59,4 54,4 49 46,4 50,3

21 21 kali 59,5 54,5 49,1 46,5 50,4

22 22 kali 59,4 55,6 48,4 46,9 51,2

23 23 kali 60,8 54,5 49,4 47,9 53,4

24 24 kali 60,6 54,3 49,2 47,7 53,2

25 25 kali 60,2 53,9 49 47,5 53,4

26 26 kali 59,2 53,7 49,3 47,3 53,5

27 27 kali 58,9 53,4 49,3 46,7 53,2

28 28 kali 58,5 55,1 50,3 48,4 54,2

29 29 kali 58,4 55 50,2 48,3 54,1

30 30 kali 58,1 54,7 49,9 48 53,8

31 31 kali 55,7 53,8 48,5 47,1 52,4

32 32 kali 54,6 52,7 47,4 46 51,3

33 33 kali 55,1 53,1 49,9 48,5 52,9

34 34 kali 53,4 50,4 48,2 47,8 51,2

No Banyak Tegangan tembus

Tegangan tembus gas Nitrogen (kv/cm) Jumlah sampel

I II III IV V

37 37 kali 56,5 48,4 50,4 46,5 52,7

38 38 kali 56,4 48,3 50,3 46,4 52,6

39 39 kali 55,1 46,8 49,8 47,2 52,6

40 40 kali 55,2 46,7 50 47,4 52,7

41 41 kali 53,5 45 48,8 46,2 52,5

42 42 kali 53,6 45,2 48,7 46,5 52,5

43 43 kali 53,3 46,9 49,9 46,4 53,5

44 44 kali 53,2 46,8 49,7 46,8 53

45 45 kali 50,7 46 48,2 45,2 51,4

46 46 kali 51,6 45,2 48,4 45,4 51,9

47 47 kali 50,3 44,1 47,7 43,5 50,4

48 48 kali 50,6 44,4 48,1 43,8 50,6

49 49 kali 51,6 45,4 47,1 45,8 52,6

e. Data percobaan gas nitrogen tekanan 5 bar

No Banyak Tegangan tembus

Tegangan tembus gas Nitrogen (kv/cm) Jumlah sampel

I II III IV V

1 1 kali 75,6 73,9 68,8 60,7 66

2 2 kali 77,7 72,9 71 63,9 68,5

3 3 kali 76,4 73,6 71,2 62,6 68,7

4 4 kali 76,6 74,3 71,9 62,8 67,9

5 5 kali 75,9 73,4 71,3 61,9 66,5

6 6 kali 75 73,1 70,8 61,6 66

7 7 kali 73,7 73,3 69,7 60,6 65,2

8 8 kali 73,6 73,2 69,6 60,5 65,1

9 9 kali 73,8 71,9 68,8 59,2 64,3

10 10 kali 72,5 71,6 69 59,4 64

11 11 kali 72,7 71,8 69,2 59,6 64,2

12 12 kali 75,8 70,1 71 61,6 65,5

13 13 kali 77,1 71,8 72,5 62,7 65,4

14 14 kali 76,9 71,6 72,3 62,5 65,2

15 15 kali 75,7 72,4 71,2 62,3 65,9

16 16 kali 74,5 71,6 70,4 61,3 64,7

17 17 kali 74,4 71,5 70,3 61,2 64,6

18 18 kali 74,1 71,3 70 61,1 64,5

19 19 kali 72,5 71,7 69,9 60,5 63,4

20 20 kali 72,3 71,5 69,7 60,3 63,2

21 21 kali 69,9 72,1 68,3 58,3 61,4

22 22 kali 69,5 73,2 68,9 58,9 62,5

23 23 kali 69,1 72,8 68,5 58,5 62,1

24 24 kali 69 72,6 68,2 58 62,2

25 25 kali 68,5 71,8 67,1 56,2 60,9

26 26 kali 68,4 71,7 67 56,1 60,8

27 27 kali 67,5 70,8 66,5 55,6 61,1

28 28 kali 70,9 70,2 66,8 55,9 60,7

29 29 kali 71,9 70,1 67,3 56,7 61

30 30 kali 70,8 69 66,6 55,6 59,5

31 31 kali 71 69,2 66,8 55,8 59,7

32 32 kali 71,4 70,8 66,2 58,2 60,9

33 33 kali 71,3 70,7 66,1 58,3 60,6

34 34 kali 71 70,4 65,7 58 60,4

No Banyak Tegangan tembus

Tegangan tembus gas Nitrogen (kv/cm) Jumlah sampel

I II III IV V

37 37 kali 71,5 73,2 67,2 60,4 61,7

38 38 kali 70,4 71,9 66,1 58,9 60,2

39 39 kali 70,3 71,8 66 58,8 60,1

40 40 kali 69,9 71,7 65,9 58,7 60,3

41 41 kali 69,6 71,5 65,1 58 59,8

42 42 kali 70,1 71,8 64,9 58,7 60

43 43 kali 68,7 72,4 65,5 57,3 59,6

44 44 kali 67,5 71,2 64,3 56,1 58,4

45 45 kali 68,5 72,2 65,3 57,1 59,4

46 46 kali 69,8 73,5 67,1 56,9 59,2

47 47 kali 69,7 73,4 67 56,8 59,1

48 48 kali 69,6 72,8 66,4 56,2 58

49 49 kali 69,3 72,9 66,1 56,1 58,1

DAFTAR PUSTAKA

1. Tobing, Bonggas L. 2012. “Dasar-dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi”. Edisi Kedua, Jakarta:Penerbit Erlangga.

2. Hutauruk, Leonardo. 2007. “Pengaruh Kandungan Udara dalam Gas SF6 terhadap Kekuatan Dielektrik”. Program sarjana (S-1). Universitas Sumatera Utara. Medan.

3. Jhony. 2007. “Pengaruh Busur Api terhadap Kekuatan Dielektrik Gas SF6”. Program sarjana (S-1). Universitas Sumatera Utara. Medan.

4. Tobing, Bonggas L. 2012. “Peralatan Tegangan Tinggi”. Edisi Kedua, Jakarta:Penerbit Erlangga.

5. Prihatnolo, Sasmito Teguh. 2011.“Pengukuran Tegangan Tembus Dielektrik Udara pada Berbagai Sela dan Bentuk Elektroda Dengan Variasi Temperatur Sekitar”. 09 Mei 2016.

6. Shandy, Rahardian. “Proses Produksi Nitrogen di Outlet Green Nitrogen”. 29 juli 2016. http://www.green-nitrogen.com/website/detail/seperti-inilah-proses-produksi-nitrogen-berlangsung-di-outlet-green-nitrogen.html. 7. Lucas, J Rohan. 2001. “High Voltage Enginering”. Sri Lanka:University

of Moratuwa.

8. Nkt Cables. “High Voltage Cable System,Cable and Accessories up to 550 kV”. 24 Mei

9. PT PLN (Persero) P3B, 2013, “Panduan Pemeliharaan Trafo Tenaga”. P3B/O&M Trafo/001.01. 25 Mei 2016.

10.Klaus Olbricht, EMB Germany. “Top Solutions for Transformer Life Time Extension”. Transformer-Life-Management Conference:Jerman.25 Mei 2016.

11.Cigre. “New Concepts for Prevention of Ageing by means of On-line Degassing and Drying and Hermetically Sealing of Power Transformers”. 25 Mei 2016. http//www.cigre.org.

BAB III

METODOLOGI PENELTIAN

3.1.Umum

Metode penelitian ini merupakan suatu langkah yang harus ditempuh dalam kegiatan penelitian agar pengetahuan yang akan dicapai dari suatu penelitian dapat memenuhi harga ilmiah. Dengan demikian penyusunan metode ini dimaksudkan agar peneliti dapat menghasilkan suatu kesimpulan yang dapat dipertanggungjawabkan secara ilmiah. Metode penelitian ini mencakup beberapa hal yang masing-masing menentukan keberhasilan pelaksanaan penelitian guna menjawab permasalahan guna disampaikan dalam penelitian, langkah-langkah yang telah ditetapkan adalah penetapan tempat dan waktu penelitian, penetapan prosedur percobaan, dan membuat flowchart pengujian. 3.2.Tempat dan Waktu.

Penelitian dilaksanakan mulai dari tanggal 20 Juni 2016 sampai bulan Juli 2016 dan bertempat di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Universitas Sumatera Utara.

3.3.Bahan dan Peralatan.

Adapun peralatan yang digunakan dalam menyelesaikan penelitian ini adalah : 1. Wadah Penampung gas Nitrogen.

Gas nitrogen didapatkan dari outlet Green Nitrogen. Mesin generator nitrogen pada outlet ini menghasilkan nitrogen dengan kemurnian 95-99,5% dan memiliki sertifikat resmi yang dapat dilihat pada lampiran 2. Wadah yang digunakan untuk gas nitrogen merupakan tabung yang telah dimodifikasi sedemikian rupa agar dapat diisi dengan gas nitrogen komersial. Tabung

terlebih dahulu di vacuum agar 100% kosong, kemudian diisi dengan gas nitrogen seperti Gambar 3.1 berikut.

Gambar 3.1 Wadah penampung gas Nitrogen 2. High Voltage Test Set Model ET-1010 (Trafo uji).

Trafo uji ini sudah dilengkapi dengan alat pengukur tegangan tinggi yang ditempatkan pada panel kontrol. Pada auto transformator disediakan juga terminal untuk alat ukur eksternal. Auto transformator dapat dilihat pada Gambar 3.3 sebagai berikut.

Gambar 3.3 Auto Transformator 3. Voltmeter AC (1 set).

Pada panel kontrol disediakan terminal untuk alat ukur eksternal, sehingga tegangan tembus dari sampel gas Nitrogen dapat diukur melalui terminal tersebut.Agar hasil pengukuran lebih akurat, maka digunakanlah voltmeter eksternal. Voltmeter AC dapat dilihat pada gambar 3.4 sebagai berikut.

Gambar 3.4 Voltmeter AC 4. Pompa Vacuum (Vacuum Pump)

Alat ini digunakan untuk menyedot atau memvakumkan kandungan udara yang ada didalam tabung percobaan dan wadah penampung gas Nitrogen. Dan alat ini dapat dilihat pada Gambar 3.5 sebagai berikut.

Adapun spesifikasi dari pompa vakum yaitu sebagai berikut : 1. Model RV-001.

2. Putaran 400 RPM.

3. Motor 0,2 KV dengan frekuensi 50-60 HZ.

4. 4 Kutub pada 100 Volt untuk 5,5 Amp dan 110 Volt untuk 4,8 Amp. 5. Tahanan peredam 43 kΩ (1 set).

Tahanan peredam digunakan untuk mencegah terjadinya osilasi tegangan tinggi saat terjadi percikan pada elektroda. Tahanan peredam yang digunakan adalah sebesar 43 Kohm 60 watt. Tahanan peredam yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.6 sebagai berikut.

Gambar 3.6 Tahanan peredam 6. Elektroda bola-bola.

Elektroda bola-bola yang digunakan sebanyak 2 buah dan masing-masing berdiameter 5 cm. Gambar di bawah menunjukkan 1 set elektroda bola-bola yang digunakan. Dapat dilihat pada Gambar 3.7 sebagai berikut.

Gambar 3.7 Elektroda Bola-bola 7. Wadah pengukuran gas Nitrogen (Vacuumeter)

Wadah pengukuran gas Nitrogen yang digunakan memiliki diameter 15 cm dan tinggi 80 cm. Wadah pengukuran ini juga sudah dipasang barometer yang bisa mengukur tekanan gas sampai 5 bar. Gambar 3.8 berikut ini menunjukkan wadah pengukuran yang digunakan.

3.4.Rangkaian percobaan.

Keterangan:

AT = Autotrafo TU = Trafo Uji

Rp = Tahanan Peredam PT = Trafo Uji

MCB = Saklar Utama M1 = Saklar HVTS

OCR = Over current Relay type instanteous LAMP = Lampu Indikator Gambar 3.9 Rangkaian Percobaan

3.5.Prosedur Percobaan.

Prosedur yang dilakukan pada percobaan ini adalah :

1. Peralatan disiapkan dan rangkaian pengujian dibuat seperti Gambar 3.1. 2. Elektroda bola-bola (1 set) dimasukkan ke dalam wadah pengukuran gas

Nitrogen (vacuumeter) dan diatur jarak sela di antara elektroda sebesar 1 cm.

3. Dimasukkan sampel pertama gas Nitrogen dari tabung ke dalam wadah pengukuran yang telah divakumkan sebelumnya dan diatur tekanan gas Nitrogen sampai 1 bar.

4. Wadah pengukuran dihubungkan ke trafo uji.

5. Dinaikkan tegangan dari trafo uji sampai gas Nitrogen mengalami tembus listrik kemudian dicatat nilai tegangan tembusnya.

6. Kemudian dilakukan hal yang sama sampai 50 kali tembus listrik.Setelah itu, gas nitrogen yang sudah selesai diteliti, dibuang dan diisi dengan sampel kedua. Lakukan hal yang sama sampai sampel kelima gas Nitrogen 7. Setelah kelima sampel diuji dan data dicatat,percobaan dilanjutkan dengan

memasukkan gas nitrogen dengan variasi tekanan 2,3,4,dan 5 bar kemudian ulangi prosedur 3 sampai 6.

3.6.Diagram Alir Percobaan.

Mulai

Sampel gas Nitrogen dengan

tekanan 1 sampai 5 bar

Dilakukan pengujian hingga 50 kali tembus

Ulangi untuk sample ke n?

Selesai

YA

YA TIDAK

TIDAK Peralatan Percobaan

Dirangkai sesuai dengan Rangkaian

Tegangan dinaikkan hingga gas tembus

listrik

Tegangan tembus dicatat

Hitung rata-rata tegangan tembus

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Setelah didapat hasil percobaan yang terlampir pada Lampiran 1 bagian a-e, dihitung nilai kuat medan listrik maksimum yang timbul di antara elektroda bola-bola kemudian didapat nilai kekuatan dielektrik gas Nitrogen.

Sebelum menghitung kuat medan listrik di antara elektroda bola-bola, maka terlebih dahulu dihitung nilai faktor effiensi dari elektroda bola-bola.

Nilai faktor effiensi (η) adalah :

• Jarak sela bola-bola (d) = 1 cm • r = jari-jari elektroda bola • � =�+_�� = 1+2,5

2,5 = 1,4 • q = 1

• Dengan metode intrpolasi,dicari nilai x seperti tabel berikut ini. Tabel 4.1 Interpolasi mencari nilai efisiensi.

p q=1

1 1

1,4 x

1,5 0,924

Maka nilai x adalah 1,4−1

1,5−1=

� −1 0,924−1 0,4

0,5=

� −1

0,5� −0,5 = −0,0304

�= 0,4696

0,5 = 0.9392

Maka nilai faktor effisiensi untuk jarak sela bola-bola 1 cm adalah 0,9392.

Untuk mendapatkan kekuatan dielektrik dari gas nitrogen dilakukan perhitungan untuk 1 kali tegangan tembus untuk 5 sampel,maka digunakan rumus:

���������� =���� =_����

Dimana berdasarkan teori,batas kekuatan dielektrik untuk gas Nitrogen adalah 30 kV/cm

4.1. Pengujian Kekuatan Dielektrik Gas Nitrogen 1 Bar Untuk 1 kali tegangan tembus sampel pertama:

����1 =

31,4

1 � 0,9392 = 33,43 �

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel Kedua:

����2 =

33,6

1 � 0,9392 = 35,78 �

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel ketiga:

����3 =

32,7

1 � 0,9392 = 34,82�

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel keempat:

����4 =

30,8

1 � 0,9392 = 32,79�

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel kelima:

����5 =

29,5

1 � 0,9392 = 31,41�

�� ���

Dengan cara yang sama, dihitung nilai kekuatan dielektrik sampai 50 kali mengalami tegangan tembus. Sehingga nilai kekuatan dielektrik yang telah dihitung dapat dibuat dalam tabel 4.2 berikut ini.

Tabel 4.2. kekuatan dielektrik gas nitrogen tekanan 1 bar. No Banyak Tegangan

tembus

KD gas Nitrogen (kV/cm) Jumlah sampel

Rata-rata

I II III IV V

1 1 kali 33,43 35,78 34,82 32,79 31,41 33,65

2 2 kali 33,22 37,69 34,6 34,07 31,3 34,18

3 3 kali 32,47 36,52 33,75 33,01 30,88 33,33

4 4 kali 32,58 36,31 33,22 33,01 30,45 33,11

5 5 kali 31,73 35,46 32,37 32,16 29,6 32,26

6 6 kali 31,41 35,56 32,47 32,05 29,28 32,16

7 7 kali 31,09 34,92 32,16 32,16 28,85 31,84

8 8 kali 30,98 35,03 31,94 31,94 28,75 31,73

9 9 kali 30,77 34,82 31,84 31,73 28,43 31,52

10 10 kali 30,66 35,99 32,16 32,47 30,03 32,26

11 11 kali 30,13 35,46 31,62 31,94 29,49 31,73

12 12 kali 31,3 35,14 32,79 31,73 30,88 32,37

13 13 kali 31,2 35,67 32,79 32,16 30,56 32,47

14 14 kali 30,88 36,63 33,75 31,94 30,77 32,79

15 15 kali 30,56 36,31 33,43 31,62 30,45 32,47

16 16 kali 30,13 35,88 33,01 31,2 30,03 32,05

17 17 kali 30,03 35,78 32,9 31,09 29,92 31,94

18 18 kali 30,13 35,67 32,58 31,09 29,71 31,84

19 19 kali 29,39 34,07 31,84 30,77 29,39 31,09

20 20 kali 26,83 33,43 30,56 29,49 28,75 29,81

21 21 kali 28 33,43 30,66 30,13 28,96 30,24

22 22 kali 28,85 33,54 31,3 29,81 28,75 30,45

23 23 kali 28 31,41 29,81 27,68 26,83 28,75

24 24 kali 29,39 32,79 31,2 29,07 28,22 30,13

25 25 kali 28,85 31,2 30,66 28 26,62 29,07

26 26 kali 28,75 30,98 30,98 27,9 27,26 29,17

27 27 kali 28,53 30,77 29,81 27,36 26,72 28,64

28 28 kali 28,96 30,66 30,45 28,11 27,15 29,07

29 29 kali 26,94 27,68 27,79 26,09 25,13 26,72

30 30 kali 27,9 28 28,53 26,94 25,45 27,36

31 31 kali 31,3 30,56 28,75 29,6 28,32 29,71

No Banyak Tegangan tembus

KD gas Nitrogen (kV/cm) Jumlah sampel

Rata-rata

I II III IV V

34 34 kali 29,07 29,71 27,79 26,62 27,36 28,11

35 35 kali 30,34 29,71 29,07 28,11 28,64 29,17

36 36 kali 30,88 30,34 29,6 28,32 29,39 29,71

37 37 kali 30,13 29,6 28,85 27,58 28,64 28,96

38 38 kali 29,81 29,71 29,07 27,15 28,53 28,85

39 39 kali 29,28 28,32 28,22 25,98 27,15 27,79

40 40 kali 28,75 27,26 27,9 25,55 26,83 27,26

41 41 kali 28,96 27,47 28,32 25,77 27,04 27,51

42 42 kali 28,53 26,62 27,79 25,02 26,19 26,83

43 43 kali 28,96 27,04 29,71 27,58 28,32 28,32

44 44 kali 26,83 24,91 28,11 25,45 26,72 26,41

45 45 kali 26,41 24,49 27,68 25,02 26,3 25,98

46 46 kali 27,9 26,62 29,17 26,94 28,32 27,79

47 47 kali 27,79 26,51 29,07 26,83 28,22 27,68

48 48 kali 27,9 26,83 28,85 26,72 28,75 27,81

49 49 kali 28,22 27,04 28,75 26,72 29,28 28

50 50 kali 27,36 26,19 28,11 26,09 28,53 27,26

Maka dari Tabel 4.2 di atas, dapat dibuat grafik untuk nilai rata-rata dari kekuatan dielektrik gas Nitrogen dan grafik batas kekuatan dielektrik yang diijinkan, seperti yang ditunjukkan Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Grafik Nilai Kekuatan Dielektrik Rata-Rata Gas Nitrogen Tekanan 1 Bar Setelah N kali tembus listrik.

y = 0,001x2_{- 0,216x + 34,09}

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 10 20 30 40 50

k e k u a ta n D ie le k tr ik ( k V /c m )

N kali tegangan Tembus

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan Kekuatan dielektrik (y) dengan Banyak tegangan tembus (x) yaitu =0,0015x2 - 0,2168x + 34,091. Dimana nilai x merupakan kenaikan 1 kali tegangan tembus. Dapat dilihat titik perpotongan antara grafik penurunan kekuatan dielektrik gas Nitrogen dengan grafik batas kekuatan dielektrik gas Nitrogen yang diijinkan dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

0,0015�2_{−0,2168�+ 34,091 = 30} Disederhanakan menjadi

0,0015�2−0,2168�+ 4,091 = 0 Dengan menggunakan rumus abc,maka harga x dapat dicari.

�1,2 =

−�±�(�2₎−_4.�_.� 2.�

Diketahui :

a=0,0015 ; b=-0,2168 ; c= 4,091

Sehingga ,

�= −�±�(�

2₎−_4.�_.�

2.� =

0,2168 ±�(0,2168)2−_{(4). (0,0015). (4,091)} 2. (0,0015)

�= 22

Dari hasil persamaan dapat dilihat bahwa setelah gas nitrogen mengalami tembus sebanyak 22 kali, penurunan kekuatan dielekktrik dari gas nitrogen sudah melewati batas minimal kekuatan gas nitrogen.

4.2. Pengujian Kekuatan Dielektrik Gas Nitrogen 2 Bar. Untuk 1 kali tegangan tembus sampel pertama:

����1 =

37,8

1 � 0,9392 = 40,25 �

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel Kedua:

����2 =

34,5

1 � 0,9392 = 36,73 �

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel ketiga:

����3 =

31,2

1 � 0,9392 = 33,22�

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel keempat:

����4 =

35,6

1 � 0,9392 = 37,9�

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel kelima:

����5 =

33,4

1 � 0,9392 = 35,56�

�� ���

Dengan cara yang sama, dihitung nilai kekuatan dielektrik sampai 50 kali mengalami tegangan tembus. Sehingga nilai kekuatan dielektrik yang telah dihitung dapat dibuat dalam Tabel 4.3 berikut ini.

Tabel 4.3. kekuatan dielektrik gas nitrogen tekanan 2 bar. No Banyak Tegangan

tembus

KD gas Nitrogen (kV/cm) Jumlah sampel

Rata-rata

I II III IV V

1 1 kali 40,25 36,73 33,22 37,9 35,56 36,73

2 2 kali 39,4 36,63 32,47 37,9 35,67 36,41

3 3 kali 39,08 35,35 31,94 37,27 35,24 35,78

4 4 kali 38,22 36,2 32,58 36,95 35,99 35,99

5 5 kali 37,16 35,56 32,16 35,24 35,56 35,14

6 6 kali 36,84 35,24 32,26 35,14 34,6 34,82

7 7 kali 36,63 35,03 32,05 34,92 34,39 34,6

8 8 kali 37,16 35,56 32,58 35,46 34,92 35,14

9 9 kali 36,09 34,28 31,52 34,28 33,65 33,97

10 10 kali 35,56 34,07 31,2 33,54 32,79 33,43

11 11 kali 36,95 34,6 33,33 35,14 32,47 34,5

12 12 kali 35,99 33,65 32,37 34,18 31,52 33,54

13 13 kali 35,56 35,56 31,94 36,95 33,54 34,71

14 14 kali 36,73 35,14 32,58 36,2 33,97 34,92

15 15 kali 36,41 34,82 32,26 35,88 33,65 34,6

16 16 kali 35,14 33,54 31,52 36,2 32,9 33,86

17 17 kali 36,2 34,92 30,88 37,8 36,41 35,24

18 18 kali 34,82 33,54 29,49 36,41 35,03 33,86

19 19 kali 34,92 33,01 29,39 35,78 34,07 33,43

20 20 kali 35,03 32,9 29,71 35,88 34,18 33,54

21 21 kali 35,78 33,43 29,81 36,63 34,71 34,07

22 22 kali 33,75 31,52 28,43 36,73 33,01 32,69

23 23 kali 33,86 31,62 28,53 36,84 33,11 32,79

24 24 kali 33,54 31,3 28,22 36,52 32,79 32,47

25 25 kali 35,03 30,88 28 37,05 34,07 33,01

26 26 kali 34,28 30,77 28,43 36,73 33,22 32,69

27 27 kali 34,18 30,66 28,32 36,63 33,11 32,58

28 28 kali 34,07 30,03 27,9 36,41 32,37 32,16

29 29 kali 34,28 30,24 28,32 36,41 32,58 32,37

30 30 kali 34,71 29,81 28,96 35,99 32,37 32,37

31 31 kali 33,54 28,64 27,79 34,82 31,2 31,2

32 32 kali 33,86 26,83 26,51 35,14 29,92 30,45

33 33 kali 34,71 28,22 27,36 36,52 29,71 31,3

34 34 kali 36,95 30,98 30,13 37,69 31,94 33,54

35 35 kali 35,99 30,56 29,28 36,73 31,41 32,79

36 36 kali 35,88 30,45 29,17 36,63 31,3 32,69

37 37 kali 35,35 29,92 29,6 36,63 31,94 32,69

No BanyakTegangantembus

KD gas Nitrogen (kV/cm) Jumlahsampel

Rata-rata

I II III IV V

40 40 kali 34,39 29,92 29,07 36,84 30,56 32,16

41 41 kali 34,18 29,71 28,85 36,63 30,34 31,94

42 42 kali 33,54 28,96 28,43 36,09 30,03 31,41

43 43 kali 33,43 28,85 28,32 35,99 29,92 31,3

44 44 kali 33,22 29,07 27,79 36,09 29,28 31,09

45 45 kali 35,03 31,2 28,32 38,01 30,88 32,69

46 46 kali 35,14 31,52 28,43 38,12 30,77 32,79

47 47 kali 34,92 31,3 28,22 37,9 30,56 32,58

48 48 kali 34,07 29,92 27,36 38,12 29,17 31,73

49 49 kali 33,54 29,39 26,62 37,48 28,43 31,09

50 50 kali 33,22 29,49 26,09 37,59 28,53 30,98

Maka dari Tabel 4.3 di atas, dapat dibuat grafik untuk nilai rata-rata dari kekuatan dielektrik gas Nitrogen dan grafik batas kekuatan dielektrik yang diijinkan, seperti yang ditunjukkan Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Grafik Nilai Kekuatan Dielektrik Rata-Rata Gas Nitrogen Tekanan 2 Bar Setelah N kali tembus listrik.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan Kekuatan dielektrik (y) dengan Banyak tegangan tembus (x) yaitu = 0,0005x2 - 0,1224x + 35,859. Dimana

y = 0,000x2_{- 0,122x + 35,85}

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 10 20 30 40 50 60

k e k u a ta n D ie le k tr ik ( k V /c m )

N kali tegangan Tembus

nilai x merupakan kenaikan 1 kali tegangan tembus. Dapat dilihat titik perpotongan antara grafik penurunan kekuatan dielektrik gas Nitrogen dengan grafik batas kekuatan dielektrik gas Nitrogen yang diijinkan dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

0,0005�2 − 0,1224x + 35,859 = 30 Disederhanakan menjadi

0,0005�2 − 0,1224x + 5,859 = 0 Dengan menggunakan rumus abc,maka harga x dapat dicari.

�1,2 =

−�±�(�2₎−_4.�_.� 2.�

Diketahui :

a=0,0005 ; b=-0,1224 ; c= 5,859

Sehingga ,

�= −�±�(�

2₎−_4.�_.�

2.� =

0,1224 ±�(0,1224)2−_{(4). (0,0005). (5,859)} 2. (0,0005)

�= 65

Dari hasil persamaan dapat dilihat bahwa setelah gas nitrogen mengalami tembus sebanyak 65 kali, penurunan kekuatan dielekktrik dari gas nitrogen sudah melewati batas minimal kekuatan gas nitrogen.

4.3. Pengujian Kekuatan Dielektrik Gas Nitrogen 3 Bar. Untuk 1 kali tegangan tembus sampel pertama:

����1 =

47,5

1 � 0,9392 = 50,57�

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel Kedua:

����2 =

45,1

1 � 0,9392 = 48,02 �

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel ketiga:

����3 =

47,1

1 � 0,9392 = 50,15�

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel keempat:

����4 =

40,3

1 � 0,9392 = 42,91�

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel kelima:

����5 =

42

1 � 0,9392 = 44,72�

�� ���

Dengan cara yang sama, dihitung nilai kekuatan dielektrik sampai 50 kali mengalami tegangan tembus. Sehingga nilai kekuatan dielektrik yang telah dihitung dapat dibuat dalam Tabel 4.4 berikut ini.

Tabel 4.4. kekuatan dielektrik gas nitrogen tekanan 3 bar. No Banyak Tegangan

tembus

KD gas Nitrogen (kV/cm) Jumlah sampel

Rata-rata

I II III IV V

1 1 kali 50,57 48,02 50,15 42,91 44,72 47,27

2 2 kali 49,83 47,27 49,72 43,12 44,29 46,85

3 3 kali 49,51 47,49 49,62 42,91 43,65 46,64

4 4 kali 50,15 46,53 48,66 42,59 43,12 46,21

5 5 kali 50,79 47,49 48,98 43,23 43,76 46,85

6 6 kali 50,89 47,59 49,08 43,33 43,87 46,95

7 7 kali 49,51 46,21 49,3 42,48 43,02 46,1

8 8 kali 48,87 46,42 49,51 42,38 42,8 46

9 9 kali 48,98 46,1 49,19 41,84 42,27 45,68

10 10 kali 49,08 46,21 49,3 41,95 42,38 45,78

11 11 kali 48,55 46,32 48,45 41,42 41,52 45,25

12 12 kali 47,49 45,78 47,06 40,35 40,25 44,19

13 13 kali 47,59 45,89 47,38 40,57 40,57 44,4

14 14 kali 47,81 46,21 47,91 40,46 40,67 44,61

15 15 kali 49,3 47,06 48,34 40,25 40,25 45,04

16 16 kali 50,47 47,81 48,55 40,57 41,52 45,78

17 17 kali 49,4 48,34 48,45 41,1 41,63 45,78

18 18 kali 48,02 46,53 46,64 39,5 40,25 44,19

19 19 kali 48,45 46,1 46,42 39,71 40,25 44,19

20 20 kali 48,23 46,53 46,21 39,93 38,97 43,97

21 21 kali 46,64 44,08 43,76 36,84 37,9 41,84

22 22 kali 45,78 43,76 43,12 39,18 38,44 42,06

23 23 kali 46,85 44,83 43,55 39,08 39,18 42,7

24 24 kali 46,32 43,97 43,12 38,97 38,97 42,27

25 25 kali 47,17 44,83 43,55 39,18 38,22 42,59

26 26 kali 47,27 44,93 43,65 39,29 38,33 42,7

27 27 kali 46,74 43,87 43,12 38,22 38,86 42,16

28 28 kali 46,42 43,55 42,8 37,9 38,54 41,84

29 29 kali 46,85 45,04 43,23 39,4 36,84 42,27

30 30 kali 46,95 45,14 43,33 39,5 36,95 42,38

31 31 kali 48,02 45,89 44,4 40,57 37,8 43,33

32 32 kali 47,38 45,57 44,19 39,93 37,48 42,91

33 33 kali 45,78 44,61 42,91 37,8 37,05 41,63

34 34 kali 45,57 45,14 42,27 38,22 39,08 42,06

35 35 kali 46,42 44,4 42,91 37,8 37,69 41,84

36 36 kali 45,68 44,83 42,38 37,48 37,27 41,52

37 37 kali 45,78 44,93 42,48 37,59 37,37 41,63

No Banyak Tegangan tembus

KD gas Nitrogen (kV/cm) Jumlah sampel

Rata-rata

I II III IV V

40 40 kali 45,36 44,72 42,7 37,05 37,8 41,52

41 41 kali 45,14 44,29 42,48 36,63 36,95 41,1

42 42 kali 47,7 46,85 43,97 37,16 37,8 42,7

43 43 kali 46,95 46,1 43,23 36,41 37,05 41,95

44 44 kali 46,74 45,89 43,02 36,2 36,84 41,74

45 45 kali 45,78 45,36 42,48 35,14 37,27 41,21

46 46 kali 46,53 46,1 43,23 35,88 38,01 41,95

47 47 kali 46,42 45,78 43,12 35,78 38,12 41,84

48 48 kali 45,68 45,14 42,38 35,03 37,8 41,21

49 49 kali 45,46 44,72 42,06 34,6 37,59 40,89

50 50 kali 44,83 43,33 40,78 41,74 37,48 41,63

Maka dari Tabel 4.4 di atas, dengan persamaan linier maka dapat dibuat grafik untuk nilai rata-rata dari kekuatan dielektrik gas Nitrogen dan grafik batas kekuatan dielektrik yang diijinkan, seperti yang ditunjukkan Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Grafik Nilai Kekuatan Dielektrik Rata-Rata Gas Nitrogen Tekanan 3 Bar Setelah N kali tembus listrik.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan Kekuatan dielektrik (y) dengan Banyak tegangan tembus (x) yaitu = 2x10-5x2 - 0,1247x + 46,585. Dimana

y = 2E-05x2_{- 0,124x + 46,58}

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 20 40 60 80 100 120 140

k e k u a ta n D ie le k tr ik ( k V /c m )

N kali tegangan Tembus

nilai x merupakan kenaikan 1 kali tegangan tembus. DapaT dilihat titik perpotongan antara grafik penurunan kekuatan dielektrik gas Nitrogen dengan grafik batas kekuatan dielektrik gas Nitrogen yang diijinkan dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

2x10−5x2 − 0,1247x + 46,585 = 30 Disederhanakan menjadi

2x10−5x2 − 0,1247x + 16,585 = 0 Dengan menggunakan rumus abc,maka harga x dapat dicari.

�1,2 =

−�±�(�2₎−_4.�_.� 2.�

Diketahui :

a=2x105 ; b=-0,1247 ; c= 16,585

Sehingga ,

�= −�±�(�

2₎−_4.�_.� 2.�

=0,1247 ±�(0,1247)

2−_{(4). (2}�₁₀−5_{). (16,585)} 2. (2�10−5₎

�= 136

Dari hasil persamaan dapat dilihat bahwa setelah gas nitrogen mengalami tembus sebanyak 136 kali, penurunan kekuatan dielekktrik dari gas nitrogen sudah melewati batas minimal kekuatan gas nitrogen.

4.4. Pengujian Kekuatan Dielektrik Gas Nitrogen 4 Bar. Untuk 1 kali tegangan tembus sampel pertama:

����1 =

59,6

1 � 0,9392 = 64,84 �

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel Kedua:

����2 =

57

1 � 0,9392 = 62,07 �

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel ketiga:

����3 =

49,8

1 � 0,9392 = 54,41 �

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel keempat:

����4 =

46,9

1 � 0,9392 = 51,32�

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel kelima:

����5 =

55,7

1 � 0,9392 = 60,69�

�� ���

Dengan cara yang sama, dihitung nilai kekuatan dielektrik sampai 50 kali mengalami tegangan tembus. Sehingga nilai kekuatan dielektrik yang telah dihitung dapat dibuat dalam Tabel 4.5 berikut ini.

Tabel 4.5. kekuatan dielektrik gas nitrogen tekanan 4 bar. No Banyak Tegangan

tembus

KD gas Nitrogen (kV/cm) Jumlah sampel

Rata-rata

I II III IV V

1 1 kali 64,84 62,07 54,41 51,32 60,69 58,67

2 2 kali 64,52 62,18 54,62 51,11 60,37 58,56

3 3 kali 65,16 61,22 54,2 50,15 59,94 58,13

4 4 kali 65,37 61,44 53,88 50,04 59,41 58,03

5 5 kali 64,74 62,29 54,41 51 59,84 58,45

6 6 kali 64,63 62,18 54,3 50,89 59,73 58,35

7 7 kali 64,31 61,54 54,2 51,11 58,99 58,03

8 8 kali 64,74 61,65 53,98 51,21 59,09 58,13

9 9 kali 64,52 61,75 53,24 50,79 58,24 57,71

10 10 kali 64,42 61,65 53,13 50,68 58,13 57,6

11 11 kali 66,55 63,25 54,2 52,28 57,07 58,67

12 12 kali 65,91 63,03 54,51 52,07 56,75 58,45

13 13 kali 65,37 62,29 53,98 51,32 55,58 57,71

14 14 kali 65,59 62,61 54,3 51,64 56,01 58,03

15 15 kali 65,91 62,5 53,77 51,75 56,22 58,03

16 16 kali 65,59 62,18 53,45 51,43 55,9 57,71

17 17 kali 65,48 62,07 53,34 51,32 55,79 57,6

18 18 kali 62,93 59,52 50,79 48,76 53,24 55,05

19 19 kali 62,39 60,58 51,32 49,72 53,88 55,58

20 20 kali 64,63 59,31 53,56 50,79 54,94 56,64

21 21 kali 64,74 59,41 53,66 50,89 55,05 56,75

22 22 kali 64,63 60,58 52,92 51,32 55,9 57,07

23 23 kali 66,12 59,41 53,98 52,39 58,24 58,03

24 24 kali 65,91 59,2 53,77 52,17 58,03 57,82

25 25 kali 65,48 58,77 53,56 51,96 58,24 57,6

26 26 kali 64,42 58,56 53,88 51,75 58,35 57,39

27 27 kali 64,1 58,24 53,88 51,11 58,03 57,07

28 28 kali 63,67 60,05 54,94 52,92 59,09 58,13

29 29 kali 63,56 59,94 54,83 52,81 58,99 58,03

30 30 kali 63,25 59,63 54,51 52,49 58,67 57,71

31 31 kali 60,69 58,67 53,02 51,53 57,18 56,22

32 32 kali 59,52 57,5 51,85 50,36 56,01 55,05

33 33 kali 60,05 57,92 54,51 53,02 57,71 56,64

34 34 kali 58,24 55,05 52,7 52,28 55,9 54,83

35 35 kali 61,75 54,3 55,15 51,53 58,35 56,22

36 36 kali 62,18 53,45 55,47 51,43 58,03 56,11

37 37 kali 61,54 52,92 55,05 50,89 57,5 55,58

No Banyak Tegangan tembus

KD gas Nitrogen (kV/cm) Jumlah sampel

Rata-rata

I II III IV V

40 40 kali 60,16 51,11 54,62 51,85 57,5 55,05

41 41 kali 58,35 49,3 53,34 50,57 57,28 53,77

42 42 kali 58,45 49,51 53,24 50,89 57,28 53,88

43 43 kali 58,13 51,32 54,51 50,79 58,35 54,62

44 44 kali 58,03 51,21 54,3 51,21 57,82 54,51

45 45 kali 55,37 50,36 52,7 49,51 56,11 52,81

46 46 kali 56,32 49,51 52,92 49,72 56,64 53,02

47 47 kali 54,94 48,34 52,17 47,7 55,05 51,64

48 48 kali 55,26 48,66 52,6 48,02 55,26 51,96

49 49 kali 56,32 49,72 51,53 50,15 57,39 53,02

50 50 kali 57,39 50,15 49,83 48,45 56,11 52,39

Maka dari Tabel 4.5 di atas,dengan persamaan linier maka dapat dibuat grafik untuk nilai rata-rata dari kekuatan dielektrik gas Nitrogen dan grafik batas kekuatan dielektrik yang diijinkan, seperti yang ditunjukkan Gambar 4.4.

Gambar 4.4. Grafik Nilai Kekuatan Dielektrik Rata-Rata Gas Nitrogen Tekanan 4 Bar Setelah N kali tembus listrik.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan Kekuatan dielektrik (y) dengan Banyak tegangan tembus (x) yaitu = -10-6x2 - 0,1178x + 59,37. Dimana

y = -1E-06x2_{- 0,117x + 59,37}

0 10 20 30 40 50 60 70

0 50 100 150 200 250

k e k u a ta n D ie le k tr ik ( k V /c m )

N kali tegangan Tembus

nilai x merupakan kenaikan 1 kali tegangan tembus. Dapat dilihat titik perpotongan antara grafik penurunan kekuatan dielektrik gas Nitrogen dengan grafik batas kekuatan dielektrik gas Nitrogen yang diijinkan dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

−10−6x2 − 0,1178x + 59,37 = 30 Disederhanakan menjadi

−10−6x2 − 0,1178x + 29,37 = 0 Dengan menggunakan rumus abc,maka harga x dapat dicari.

�1,2 =

−�±�(�2₎−_4.�_.� 2.�

Diketahui :

a=-10-6 ; b=-0,1178 ; c= 29,37

Sehingga ,

�= −�±�(�

2₎−_4.�_.� 2.�

=0,1178 ±�(0,1178)

2−_{(4). (}−₁₀−6_{). (29,37)} 2. (−10−6)

�= 249

Dari hasil persamaan dapat dilihat bahwa setelah gas nitrogen mengalami tembus sebanyak 249 kali, penurunan kekuatan dielekktrik dari gas nitrogen sudah melewati batas minimal kekuatan gas nitrogen.

4.5. Pengujian Kekuatan Dielektrik Gas Nitrogen 5 Bar. Untuk 1 kali tegangan tembus sampel pertama:

����1 =

75,6

1 � 0,9392 = 80,49�

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel Kedua:

����2 =

73,9

1 � 0,9392 = 78,68 �

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel ketiga:

����3 =

68,8

1 � 0,9392 = 73,25�

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel keempat:

����4 =

60,7

1 � 0,9392 = 64,63�

�� ���

Untuk 1 kali tegangan tembus sampel kelima:

����5 =

66

1 � 0,9392 = 70,27�

�� ���

Dengan cara yang sama, dihitung nilai kekuatan dielektrik sampai 50 kali mengalami tegangan tembus. Sehingga nilai kekuatan dielektrik yang telah dihitung dapat dibuat dalam Tabel 4.6 berikut ini.

Tabel 4.6. kekuatan dielektrik gas nitrogen tekanan 5 bar. No Banyak Tegangan

tembus

KD gas Nitrogen (kV/cm) Jumlah sampel

Rata-rata

I II III IV V

1 1 kali 80,49 78,68 73,25 64,63 70,27 73,47

2 2 kali 82,73 77,62 75,6 68,04 72,93 75,38

3 3 kali 81,35 78,36 75,81 66,65 73,15 75,06

4 4 kali 81,56 79,11 76,55 66,87 72,3 75,28

5 5 kali 80,81 78,15 75,92 65,91 70,8 74,32

6 6 kali 79,86 77,83 75,38 65,59 70,27 73,79

7 7 kali 78,47 78,05 74,21 64,52 69,42 72,93

8 8 kali 78,36 77,94 74,11 64,42 69,31 72,83

9 9 kali 78,58 76,55 73,25 63,03 68,46 71,98

10 10 kali 77,19 76,24 73,47 63,25 68,14 71,66

11 11 kali 77,41 76,45 73,68 63,46 68,36 71,87

12 12 kali 80,71 74,64 75,6 65,59 69,74 73,25

13 13 kali 82,09 76,45 77,19 66,76 69,63 74,43

14 14 kali 81,88 76,24 76,98 66,55 69,42 74,21

15 15 kali 80,6 77,09 75,81 66,33 70,17 74

16 16 kali 79,32 76,24 74,96 65,27 68,89 72,93

17 17 kali 79,22 76,13 74,85 65,16 68,78 72,83

18 18 kali 78,9 75,92 74,53 65,06 68,68 72,61

19 19 kali 77,19 76,34 74,43 64,42 67,5 71,98

20 20 kali 76,98 76,13 74,21 64,2 67,29 71,76

21 21 kali 74,43 76,77 72,72 62,07 65,37 70,27

22 22 kali 74 77,94 73,36 62,71 66,55 70,91

23 23 kali 73,57 77,51 72,93 62,29 66,12 70,49

24 24 kali 73,47 77,3 72,61 61,75 66,23 70,27

25 25 kali 72,93 76,45 71,44 59,84 64,84 69,1

26 26 kali 72,83 76,34 71,34 59,73 64,74 68,99

27 27 kali 71,87 75,38 70,8 59,2 65,06 68,46

28 28 kali 75,49 74,74 71,12 59,52 64,63 69,1

29 29 kali 76,55 74,64 71,66 60,37 64,95 69,63

30 30 kali 75,38 73,47 70,91 59,2 63,35 68,46

31 31 kali 75,6 73,68 71,12 59,41 63,56 68,68

32 32 kali 76,02 75,38 70,49 61,97 64,84 69,74

33 33 kali 75,92 75,28 70,38 62,07 64,52 69,63

34 34 kali 75,6 74,96 69,95 61,75 64,31 69,31

35 35 kali 76,24 78,79 72,72 65,59 67,08 72,08

36 36 kali 76,66 79,22 72,61 65,48 66,97 72,19

37 37 kali 76,13 77,94 71,55 64,31 65,69 71,12

No Banyak Tegangan tembus

KD gas Nitrogen (kV/cm) Jumlah sampel

Rata-rata

I II III IV V

40 40 kali 74,43 76,34 70,17 62,5 64,2 69,53

41 41 kali 74,11 76,13 69,31 61,75 63,67 68,99

42 42 kali 74,64 76,45 69,1 62,5 63,88 69,31

43 43 kali 73,15 77,09 69,74 61,01 63,46 68,89

44 44 kali 71,87 75,81 68,46 59,73 62,18 67,61

45 45 kali 72,93 76,87 69,53 60,8 63,25 68,68

46 46 kali 74,32 78,26 71,44 60,58 63,03 69,53

47 47 kali 74,21 78,15 71,34 60,48 62,93 69,42

48 48 kali 74,11 77,51 70,7 59,84 61,75 68,78

49 49 kali 73,79 77,62 70,38 59,73 61,86 68,68

50 50 kali 73,25 74,43 69,85 59,2 61,33 67,61

Maka dari Tabel 4.6 di atas,dengan persamaan linier maka dapat dibuat grafik untuk nilai rata-rata dari kekuatan dielektrik gas Nitrogen dan grafik batas kekuatan dielektrik yang diijinkan, seperti yang ditunjukkan Gambar 4.5.

Gambar 4.5. Grafik Nilai Kekuatan Dielektrik Rata-Rata Gas Nitrogen Tekanan 5 Bar Setelah N kali tembus listrik.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan Kekuatan dielektrik (y) dengan Banyak tegangan tembus (x) yaitu = 10-7x2 - 0,1273x + 74,277. Dimana

y = 1E-07x2_{- 0,127x + 74,27}

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 50 100 150 200 250 300 350

k e k u a ta n D ie le k tr ik ( k V /c m )

N kali tegangan Tembus

nilai x merupakan kenaikan 1 kali tegangan tembus. Dapat dilihat titik perpotongan antara grafik penurunan kekuatan dielektrik gas Nitrogen dengan grafik batas kekuatan dielektrik gas Nitrogen yang diijinkan dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

10−7x2 − 0,1273x + 74,277 = 30 Disederhanakan menjadi

10−7x2 − 0,1273x + 44,277 = 0 Dengan menggunakan rumus abc,maka harga x dapat dicari.

�1,2 =

−�±�(�2₎−_4.�_.� 2.�

Diketahui :

a=10-7 ; b=-0,1273 ; c= 44,277

Sehingga ,

�= −�±�(�

2₎−_4.�_.� 2.�

=0,1273 ±�(0,1273)

2−_{(4). (10}−7_{). (44,277)} 2. (10−7)

�= 347

Dari hasil persamaan dapat dilihat bahwa setelah gas nitrogen mengalami tembus sebanyak 347 kali, penurunan kekuatan dielekktrik dari gas nitrogen sudah melewati batas minimal kekuatan gas nitrogen.

Dari penggabungan rata-rata kekuatan dielektrik tiap tekanan maka terlihat perubahan kekuatan dielektrik pada masing-masing tekanan gas nitrogen seperti yang terlihat pada Gambar 4.6 berikut.

Gambar 4.6 penggabungan tabel dan grafik percobaan

Dari analisis hasil pengujian dapat diperoleh:

1. Semakin banyak tegangan tembus yang dialami gas nitrogen maka kekuatan dielektriknya akan mengalami penurunan. Terlihat pada analisis berikut bahwa pada tekanan 1 bar struktur gas nitrogen mengalami kerusakan pada 22 kali tegangan tembus. Namun pada 2 - 5 bar pengujian sebanyak 50 kali belum mengalami kerusakan struktur pada nitrogen. Oleh sebab itu,maka dilakukan peramalan dari 50 kali pengujian dengan persamaan linier. Diperoleh untuk tekanan 2 bar struktur gas nitrogen mengalami kerusakan pada 65 kali tegangan tembus, untuk tekanan 3 bar struktur gas nitrogen mengalami kerusakan pada 136 kali tegangan tembus, untuk tekanan 4 bar struktur gas nitrogen mengalami kerusakan pada 249 kali tegangan tembus,

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 10 20 30 40 50

k e k u a ta n D ie le k tr ik ( k V /c m )

N kali tegangan Tembus

dan untuk tekanan 5 bar struktur gas nitrogen mengalami kerusakan pada 347 kali tegangan tembus.

2. Semakin besar jumlah tekanan gas nitrogen maka semakin besar nilai tegangan tembus yang diterima oleh gas tersebut. Dapat dilihat pada gambar 4.6 bahwa setaiap kenaikan tekanan,terjadi kenaikan pada kekuatan dilektrik gas tersebut. Hal ini disebabkan karena semakin besar tekanan maka kerapatan juga semakin tinggi dimana jarak rata-rata antar molekul akan semakin kecil yang mengakibatkan energi kinetik elektron menjadi lebih kecil sehingga ionisasi molekul gas akan semakin sulit.

3. Pada hasil pengujian terlihat bahwa hasil pada tiap-tiap sampel percobaan memiliki nilai yang tidak sama dan pada grafik juga terlihat bahwa terjadi penurunan yang tidak konstan. Hal ini dapat terjadi dikarenakan ada nya gangguan pada peralatan pengujian akibat usia peralatan yang sudah tua dan adanya kesalahan dari praktikan sendiri (Human Error).

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Banyaknya tembus listrik yang dialami oleh gas nitrogen mengakibatkan kekuatan dielektrik dari gas nitrogen cenderung menurun.

2. Untuk gas nitrogen tekanan 1 bar terjadi penurunan kekuatan dielektrik dari 33,65 kV/cm menjadi 27,26 kV/cm,untuk tekanan 2 bar terjadi penurunan dari 36,73 kV/cm menjadi 30,98 kV/cm,untuk tekanan 3 bar terjadi penurunan dari 47,27 kV/cm menjadi 41,63 kV/cm,untuk tekanan 4 bar terjadi penurunan dari 58,67 kV/cm menjadi 53,29 kV/cm dan untuk tekanan 5 bar terjadi penurunan dari 73,47 kV/cm menjadi 67,61 kV/cm. 3. Semakin banyak tegangan tembus yang dialami gas nitrogen maka gas

nitrogen akan mengalami kerusakan. Terlihat bahwa pada tekanan 1 bar struktur gas nitrogen mengalami kerusakan pada 22 kali tegangan tembus. Untuk tekanan 2 bar struktur gas nitrogen mengalami kerusakan pada 65 kali tegangan tembus, untuk tekanan 3 bar struktur gas nitrogen mengalami kerusakan pada 136 kali tegangan tembus, untuk tekanan 4 bar struktur gas nitrogen mengalami kerusakan pada 249 kali tegangan tembus, dan untuk tekanan 5 bar struktur gas nitrogen mengalami kerusakan pada 347 kali tegangan tembus.

4. Semakin besar tekanan dari gas nitrogen maka semakin besar pula kekuatan dielektrik dari gas tersebut. Hal ini disebabkan karena semakin besar tekanan maka kerapatan juga semakin tinggi dimana jarak rata-rata antar molekul akan semakin kecil yang mengakibatkan energi kinetik elektron menjadi lebih kecil sehingga ionisasi molekul gas akan semakin sulit.

5.2.Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan didapat beberapa saran untuk penelitian selanjutnya

1. Pada penelitian selanjutnya dapat dilakukan dengan menambah jumlah banyak tegangan tembus agar dapat terlihat perubahan yang lebih signifikan.

2. Karena banyak jenis gas yang dapat dijadikan sebagai bahan isolasi listrik maka pada penelitian yang akan datang dapat dilakukan penelitian kekuatan dielektrik dengan menggunakan bahan isolasi gas yang lain.

3. Pada penelitian yang akan datang dapat dilakukan penelitian nilai kekuatan dielektrik dari pencampuran antara gas Nitrogen dengan SF6.

4. Untuk penelitian selanjutnya dapat dilakukan kalibrasi pada peralatan pengujian agar mendapatkan hasil pengujian yang lebih akurat.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Sifat-sifat Dielektrik Listrik.

Dalam menentukan dimensi suatu sistem isolasi dibutuhkan pengetahuan yang pasti mengenai jenis, besaran, dan durasi tekanan dielektrik yang akan dialami bahan isolasi tersebut, dan disamping itu perlu mempertimbangkan kondisi sekitar di mana isolasi akan ditempatkan. Selain itu perlu juga diperhatikan sifat-sifat dari berbagai bahan isolasi sehingga dapat dipilih bahan-bahan yang tepat untuk untuk suatu sistem isolasi. Sifat-sifat bahan isolasi ditentukan pada keadaan kondisi standar. Adapun fungsi utama dari bahan isolasi adalah :

a) Untuk mengisolasi antara penghantar dengan penghantar yang lain. Misalnya antara konduktor fasa dengan konduktor fasa, atau konduktor fasa dengan tanah.

b) Menahan gaya mekanis akibat adanya arus pada konduktor yang diisolasi.

c) Mampu menahan tekanan yang diakibatkan panas dan reaksi kimia. Tekanan yang diakibatkan medan elektrik, gaya mekanik, thermal maupun kimia dapat terjadi serentak, sehingga perlu diketahui efek bersama dari semua parameter tersebut. Dengan kata lain, suatu bahan isolasi dinyatakan ekonomis jika bahan tersebut dalam jangka waktu yang lama dapat menahan semua tekanan tersebut. Adapun sifat dielektrik yang dibutuhkan untuk suatu bahan isolasi yaitu:

a) Mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi, agar dimensi sistem isolasi menjadi kecil dan pengunaan bahan dielektrik semakin sedikit, sehingga harganya semakin murah.

b) Rugi-rugi dielektrik yang rendah, agar suhu bahan isolasi tidak melebihi batas yang ditentukan.

c) Memiliki kekuatan kerak tinggi, agar tidak terjadi erosi karena tekanan elektrik permukaan.

d) Memiliki konstanta dielektrik yang tepat dan cocok, sehingga membuat arus pemuatan tidak melebihi yang diijinkan.

Bahan isolasi juga merupakan bahan konstruksi peralatan. Oleh karena itu ia juga memikul beban mekanis, sehingga bahan isolasi harus memenuhi persyaratan mekanis yang dibutuhkan. Sifat mekanis yang dibutuhkan tergantung dengan pemakainnya. Peralatan-peralatan listrik akan mengalami kenaikan suhu selama beroperasi baik pada kerja normal maupun dalam kondisi gangguan, sehingga bahan isolasi harus memiliki sifat thermal sebagai berikut:

a) Kemampuan menahan panas tinggi (daya tahan panas). b) Kerentanan terhadap perubahan bentuk pada keadaan panas. c) Konduktivitas panas yang tinggi.

d) Koefisien muai panas yang rendah. e) Tidak mudah terbakar.

Tujuan dari pengujian tegangan tinggi adalah untuk meneliti sifat-sifat listrik dielektrik baik yang telah digunakan sebagai bahan isolasi peralatan listrik maupun masih dalam penelitian. Ada sifat-sifat listrik dielektrik yang perlu diketahui, yaitu:

a) Kekuatan dielektrik b) Rugi-rugi dielektrik c) Tahanan isolasi

d) Kekuatan kerak isolasi 2.2.Kekuatan Dielektrik

Suatu dielektrik tidak mempunyai elektron-elektron bebas, melainkan elektron-elektron yang terikat pada inti atom unsur yang membentuk dielektrik tersebut. Pada Gambar 2.1 ditunjukkan suatu bahan dielektrik yang ditempatkan diantara dua elektroda piring sejajar. Bila tegangan diberi tegangan searah V, maka timbul medan elektrik (E) didalam dielektrik. Medan elektrik ini memberi gaya kepada elektron-elektron agar terlepas dari ikatannya dan menjadi elektron bebas. Dengan kata lain, medan elektrik merupakan suatu beban yang menekan dielektrik agar berubah sifat dari isolator menjadi konduktor. Hal ini disbut sebagai tembus listrik (electrical breakdown). [1]

Gambar 2.1. Medan Listrik di Antara Dua Elektroda

Hubungan antara tegangan (V), kuat medan listrik (E) dan jarak kedua elektroda (s) adalah:

�

=

� �

�

����

��

�

(2.1)

Beban yang dipikul dielektrik ini disebut juga Kuat medan elektrik, satuannya dinyatakan dalam Volt/cm. Kuat medan elektrik tertinggi yang dapat dipikul suatu bahan isolasi tanpa mengakibatkan tembus listrik disebut kekuatan dielektrik [4].

2.3. Kekuatan Dielektrik Gas.

Bahan dielektrik gas mempunyai susunan molekul/ atom yang relatif jarang dibandingkan dengan dielektrik cair atau padat. Untuk terjadinya tembus perlu ada elektron awal. Elektron awal dapat muncul dalam gas melalui berbagai cara seperti akibat radiasi kosmik,eksitasi thermal atau elektron dari permukaan katoda akibat berbagai proses radiasi atau emisi medan.

Bila suatau elektron awal telah tersedia di dalam gas maka bila medan listrik dalam gas cukup besar maka elektron akan bergerak

dipercepat dan akan memperoleh energi kinetik yang besar pula. Energi kinetik yang besar yang dimiliki elektron memungkinkan mengionisasi molekul/atom gas bila bertumbukan. Dengan adanya ionisasi gas ini maka muncul elektron kedua. Kedua elektron akan memulai proses serupa untuk menghasilkan dua elektron baru dan seterusnya. Sehingga di dalam gas akan terjadi multiplikasi elektron secara eksponensial. Peristiwa ini disebut avalanche.bila kenaikan elektron berjalan terus maka suatu ketika kedua elektroda akan dijembatani oleh avalanche dan terjadilah tembus.

Tembus gas dipengaruhi oleh tekanan gas. Makin tinggi tekanan gas maka kerapatan juga semakin tinggi. Hal ini mengakibatkan jarak rata-rata antar molekul atau atom semakin kecil dan sebagai akibatnya energi kinetik elektron lebih kecil dan ionisasi molekul atau atom gas semakin sulit. Dengan demikian secara umum makin tinggi tekanan gas makin tinggi pula kekuatan dielektriknya. Pada Tabel 2.1 ditunjukkan berbagai macam jenis bahan dielektrik gas.

Tabel 2.1. Bahan dielektrik gas.

Jenis Gas

Massa Jenis [kg/m3]

Konduktivitas Panas [cal/sec/moC]

Tegangan Tembus [kV/cm]

Udara 1,228 5 x 10-6 30

SF6 6,139 1,9 x 10-5 75

Nitrogen 1,191 5,4 x 10-6 30

Karbon Dioksida 1,867 3,2 x 10-6 27

2.4. Tegangan Tembus.

Tegangan tembus (Breakdown Voltage) adalah tegangan pada elektroda yang menyebabkan suatu bahan isolasi tembus listrik.yang mana didefinisikan sebagai nilai tegangan yang menimbulkan kuat medan elektrik pada suatu beban isolasi sama dengan atau lebih besar dari pada kekuatan dielektrik bahan isolasi tersebut. Untuk tegangan impuls, tegangan tembus dinyatakan dalam nilai tegangan yang memberi probabilitas tembus listrik 50% (V0,5) yang artinya adalah jika suatu bahan isolasi diberi n kali tegangan impuls sebesar V50%, bahan isolasi tersebut diperkirakan akan mengalami tembus listrik sebanyak 0,5n kali.

Ada dua syarat yang harus dipenuhi agar bahan isolasi mengalami tembus listrik,yaitu:

1. Kuat medan elektrik yang dipikul bahan isolasi sama denganatau lebih besar daripada kekuatan dielektrik bahan isolasi, dan

2. Lama berlangsungnya medan elektrik tersebut sama dengan atau lebih besar dari pada waktu tunda tembus[1].

2.5. Kegagalan Isolasi Gas

Suatu peralatan listrik jika mengalami kegagalan pengisolasianmaka akan mengakibatkan terjadinya tembus listrik. Berikut ini akan dijelaskan secara singkat tentang peristiwa tersebut.

2.5.1. Proses ionisasi.

Ion merupakan atom atau gabungan atom yang memiliki muatan listrik, ion terbentuk apabila pada peristiwa kimia suatu atom

dinamai dengan ionisasi[5]. Proses ionisasi dapat dilihat pada Gambar 2.2 sebagai berikut.

Gambar 2.2. Proses ionisasi

Pada Gambar ditunjukkan model dari suatu atom helium. Inti atom ini terdiri dari dua proton bermuatan positif dan dua neutron yang tidak bermuatan. Dua elektron bermuatan negatif berputar mengelilingi inti atom dengan lintasan yang berbeda. Dalam keadaan normal akan bersifat netral.

Oleh suatu proses, misalnya karena benturan suatu partikel dari luar, maka elektron dapat keluar dari lintasannya dan terlepas menjadi elektron bebas, sehingga partikel yang tersisa dalam atom tinggal berupa dua proton, dua neutron dan satu elektron. Karena muatan positif lebih banyak dari muatan negatif, maka total muatan atom sekarang menjadi positif. Terlepasnya elektron dari ikatan atom netral sehingga terjadi elektron bebas dan ion positif disebut ionisasi. Ionisasi dalam gas dapat terjadi karena tiga hal, yaitu: karena adanya radiasi sinar kosmis, adanya massa yang membentur gas (Ionisasi benturan) dan karena kenaikan temperatur gas ( Ionisasi thermis).

2.5.1.1.Radiasi Sinar Kosmis

Ruang di atas bumi secara terus-menerus dibombardir dengan partikel-partikel-partikel submikroskopis yang berenergi tinggi. Sebagian berasal dari matahari yang sering disebut dengan sinar kosmis. Sebagian berasal dari pemisahan bahan radioaktif yang setiap menit terjadi di dalam bumi, di langit dan didalam organisme makhluk hidup. Partikel berenergi tinggi ini membentur elektron molekul netral. Peristiwa ini membuat gas selalu mengandung elektron-elektron bebas.

Gambar 2.3 Ionisasi karena radiasi sinar Kosmis Dari Gambar 2.3 terlihat bahwa energi yang berasal dari radiasi sinar kosmis yang menimbulkan partikel submikroskopis yang berenergi tinggi yang disebut juga energi radiasi akan membentur atom netral yang ada di bumi. Walaupun ada energi ikat elektron pada atom tersebut atau disebut juga dengan energi ikat elektron akan tetapi jika energi radiasi lebih besar dari energi

ionisasi radiasi sinar kosmis. Dimana proses kimianya adalah sebagai berikut:

A + Energi A+ + e

Dimana

A = Atom netral

A+ = ion Positif

e = elektron bebas

2.5.1.2. Ionisasi karena benturan elektron.

Suatu gas berada diantara dua dua elektroda plat sejajar. Kedua elektroda diberi tegangan searah, akibatnya timbul medan listrik diantara kedua elektroda yang arahnya dari anoda ke katoda. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.4 sebagai berikut.

Didalam gas dimisalkan ada satu elektron bebas hasil radiasi sinar kosmis (ea). Karena adanya medan listrik, elektron tersebut akan mengalami gaya yang arahnya menuju anoda. Dalam perjalanan menuju anoda, elektron itu membentur molekul-molekul netral gas. Jika energi kinetis elektron pembentur lebih besar dari energi ikat elektron gas, maka elektron gas akan keluar dari lintasannya menjadi elektron bebas baru dan menyisakan ion positif. Ion positif akan mengalami gaya dan bergerak menuju katoda sedang elektron bebas baru akan bergerak menuju anoda. Elektron baru ini akan mengadakan ionisasi benturan lagi, sehingga elektron bebas dan ion positif didalam gas semakin banyak jumlahnya.

Pada proses pelepasan (discharge) pada udara dan gas dapat dibagi menjadi 2 bagian yaitu pelepasan bertahan sendiri (selfsustainingdischarge) dan pelepasan tak bertahan sendiri (nonsustainingdischarge). Dalam hal ini mekanisme kegagalan gas dan udara adalah suatu bentuk transisi dari keadaan pelepasan tak bertahan menuju pelepasan bertahan sendiri[5].

2.5.1.3. Ionisasi thermis.

Jika temperatur gas dalam suatu bejana tertutup dinaikkan, maka molekul-molekul gas akan bersirkulasi dengan kecepatan tinggi sehingga terjadi benturan antar molekul dengan molekul. Jika temperatur semakin tinggi, maka kecepatan molekul semakin tinggi, sehingga benturan antar molekul semakin keras dan dapat membuat

terlepasnya elektron dari molekul netral. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.5 sebagai berikut.

Gambar 2.5 Ionisasi thermis

2.5.2. Deionisasi

Jika suatu elektron bebas bergabung dengan suatu ion positif akan dihasilkan suatu molekul netral. Peristiwa penggabungan ini disebut dengan deionisasi. Deionisasi akan mengurangi partikel bermuatan dalam suatu gas. Jika pada suatu gas terjadi aktivitas deionisasi yang lebih besar dari aktivitas ionisasi, maka muatan-muatan bebas didalam gas itu akan berkurang. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.6 sebagai berikut.

2.5.3. Emisi.

Emisi adalah peristiwa pelepasan elektron dari permukaan suatu logam menjadi elektron bebas didalam gas. Ada dua proses emisi yang berhubungan dengan pembentuk busur api pada pemutus daya, yaitu emisi thermis dan emisi medan tinggi.

Gambar 2.7 Proses terjadinya emisi

2.6. Proses-proses dasar dalam kegagalan gas.

Mekanisme kegagalan dalam udara yang disebut percikan (spark breakdown) adalah peralihan dari peluahan tak bertahan sendiri ke berbagai jenis peluahan yang bertahan sendiri. Sifat mendasar dari kegagalan percikan ini adalah tegangan pada (across) sela antara elektroda akan menurun karena adanya proses yang menghasilkan konduktifitas tinggi antara anoda dan katoda[5].

Ada dua jenis mekanisme dasar yang berperan yaitu:

1) Mekanisme primer, yang memungkinkan terjadinya banjiran (avalanche) elektron.

2) Mekanisme sekunder, yang memungkinkan terjadinya peningkatan banjiran (avalanche) elektron.

Pada mekanisme primer, proses yang terpenting adalah katoda. Dalam hal ini katoda akan melepas (discharge) elektron, yang akan mengawali terjadinya suatu kegagalan percikan (spark breakdown). Sehingga untuk hal ini elektroda yang mempunyai potensial yang lebih rendah, yaitu katoda akan menjadi elektroda yang melepaskan elektron. Adapun fungsi katoda selaku elektroda pelepas elekton adalah [5]:

1) Menyediakan elektron awal yang harus dilepaskan 2) Mempertahankan pelepasan ( discharge )

3) Menyelesaikan pelepasan ( discharge ) 2.7. Mekanisme tembus listrik pada gas.

Mekanisme tembus listrik yang digunakan adalah metode tembus listrik townsend. Metoda ini digunakan untuk di daerah yang mempunyai tekanan rendah dan jarak sela antara kedua plat sejajar yang sempit. Oleh karena itu, akan diuraikan mekanisme tembus listrik townsend yaitu sebagai berikut.

Dari Gambar 2.8 dapat dijelaskan bahwa didalam Udara terdapat elektron bebas yang disebabkan karena peristiwa ionisasi foton radiasi sinar ultraviolet dan juga terdapat molekul-molekul netral. Apabila kedua elektroda dihubungkan dengan sumber tegangan, maka timbul medan listrik (E) yang arahnya dari anoda ke katoda. Akibat adanya medan listrik, maka ea (elektron bebas) akan mengalami gaya (F) yang arahnya berlawanan dengan arah medan listrik (E). Karena adanya gaya (F) maka ea bergerak dari katoda ke anoda. Dalam perjalanan menuju anoda, elektron bebas membentur atom netral. Jika Energi kinetis elektron awal lebih besar dari energi ikat elektron molekul netral maka akan terjadi ionisasi. Ionisasi benturan menghasilkan satu elektron bebas baru (eb ) dan satu ion positif. Jadi, ea dan eb terus bergerak menuju anoda. Dalam perjalanannya menuju anoda ea dan eb membentur lagi atom netral sehingga terjadi lagi ionisasi sehingga jumlah elektron bebas dan ion positif semakin banyak. Ion positif bergerak menuju katoda dan terjadilah benturan ion positif dengan dinding katoda sehingga timbullah emisi benturan ion positif. Dari permukaan katoda muncul elektron-elektron baru hasil emisi ion positif membentur lagi atom netral sehingga terjadi lagi ionisasi sehingga jumlah elektron elektron bebas dan ion positif semakin banyak. Selama medan listrik masih ada maka proses ionisasi benturan dan emisi ion positif akan terus berlangsung sehingga terjadilah banjiran elektron dan ion positif. Ion positif yang membentur katoda semakin banyak sehingga elektron hasil emisi ion positif semakin banyak yang menyebabkan banjiran muatan. Muatan yang berpindah dari katoda ke anoda semakin besar yang dimana perpindahan muatan sebanding dengan arus dan

dalam selang waktu tertentu perpindahan muatan akan terus bertambah yang menyebabkan banjir muatan dan arus pun semakin besar yang kemudian terjadilah tembus listrik. Dan dapat kita lihat pada Gambar 2.9 sebagai berikut.

Gambar 2.9 Banjiran elektron menyebabkan tembus listrik.

2.8. Gas Nitrogen

Nitrogen ditemukan oleh dokter Skotlandia Daniel Rutherford pada tahun 1772. Nitrogen adalah unsur kelima yang paling melimpah di alam semesta dan terdapat sekitar 78% dari atmosfer bumi, yang berisi sekitar 4.000 triliun ton gas. Nitrogen diperoleh dari udara cair melalui proses yang dikenal sebagai distilasi fraksional[3].

2.8.1. Struktur dan sifat gas Nitrogen.

Nitrogen merupakan unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang N dan nomor atom 7. Biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan merupakan gas diatomik bukan logam yang stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya[4].

Gambar 2.10. Bentuk Molekul Nitrogen[4].

Dinamakan zat lemas karena zat ini bersifat malas, tidak aktif bereaksi dengan unsur lainnya. Nirogen merupakan senyawa penting seperti asam amino, amoniak, asam nitrat, dan sianida. Nitrogen mengembun pada suhu 77 oK (-196oC) pada tekanan 1 atmosfir dan membeku pada suhu 63 oK (-210oC). Adapun sifat-sifat dari Nitrogen yaitu:

1. Mempunyai massa atom 14,0067 sma 2. Mempunyai nomor atom 7

3. Titik didih -196 oC dan Titik beku -210 oC 4. Mempunyai volume atom 17,30 cm3 /mol 5. Mempunyai struktur heksagonal

6. Mempunyai massa jenis 1,2151 gram/cm3 7. Mempunyai kapasitas panas 1,042 J/goK 8. Mempunyai potensial ionisasi 14,534 Volt 9. Mempunyai nilai elektronegativitas 3,04

10.Mempunyai konduktivitas kalor 0,02598 W/mK 11.Tegangan tembus 30 kV/cm

12.Mempunyai harga entalpi pembentukan 0,36 kJ/mol 13.Mempunyai harga entalpi penguapaan 2,7928kJ/mol

14.Berupa gas tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau, tidak beracun, Mudah menguap, Tidak reaktif dan Bersifat diamagnetik.

Kekuatan dielektrik dari gas nitrogen dipengaruhi oleh tekanan dimana semakin besar tekanan suatu gas maka semakin besar pula kekuatan dielektriknya. Untuk mendapatkan nilai kekuatan dielektrik gas Nitrogen dari nilai tegangan tembusnya, maka dipergunakan Persamaan 2.2 berikut.

�

_���

=

��

�η (2.2)

Dimana

Emax = Kuat Medan Listrik Tertinggi Di Antara Elektroda Bola-Bola Vt = Tegangan Tembus Media Isolasi Di Antara Elektroda Bola-Bola d = Jarak Sela Elektroda Bola-Bola

η = Faktor Efisiensi

Faktor efisiensi merupakan fungsi dari karakteristik-karakteristik geometri elektroda bola-bola. Karakteristik-karakteristik geometri elektroda bola-bola tersebut adalah :

�

=

�+�

� (2.3)

�

=

�

� (2.4)

Untuk elektroda bola-bola yang identik, maka nilai q sama dengan satu. Sehingga faktor efisiensi adalah :

Gas Nitrogen tepat akan tembus listrik pada saat kuat medan listrik maksimum yang menerpanya sama dengan kekuatan dielektriknya. Sehingga dapat dinyatakan dalam persamaan :

KDgas nitrogen = Emax (2.6) Dalam hal ini :

KD = Kekuatan Dielektrik

Berikut ini disajikan nilai faktor efisiensi η untuk berbagai nilai karakteristik geometri elektroda bola-bola yang identik yang dapat dilihat pada Tabel 2.2 sebagai berikut.

Tabel 2.2. Nilai faktor efisiensi Ƞ

p q=1

1 1

1,5 0,924

2 0,861

3 0,760

4 0,684

5 0,623

6 0,574

8 0,497

20 0,291

50 0,1574

100 0,094

300 0,038

500 0,025

800 0,0168

1000 0,0138

2.8.2. Proses produksi Nitrogen.

Dalam memproduksi nitrogen,diperlukan dua alat yaitu Generator Nitrogen dan kompresor bertekanan tinggi. Dalam proses produksi,kompresor berfungsi sebagai penyuplai ke mesin generator nitrogen. Kompresor bertekanan tinggi akan mendorong udara dimana terdiri dari 79% nitrogen,20% oksigen dan gas lain serta 1% uap air. Didalam mesin,dengan sistem PSA (Pressure Swing Absorber),angin yang masuk akan disaring menggunakan CMS (Carbon Molecular Sieve). Fungsi dari CMS adalah untuk memisahkan gas nitrogen dengan gas oksigen dan yanga lainya. Sistem PSA pada mesin menjamin kemurnian nitrogen mencapai 95-99,5%. Indikator kemurnian dapat dilihat langsung pada mesin generator Nitrogen. Proses produksi dapat dilihat pada Gambar 2.11 sebagai berikut.

Gambar 2.11 Proses produksi Nitrogen[6]. 2.8.3. Pengaplikasian Gas Nitrogen pada Peralatan Listrik.

Beberapa pengaplikasian gas Nitrogen pada peralatan listrik yaitu: 1.High Voltage Gas Pressure Cable

Kabel tegangan tinggi ini menggunakan gas nitrogen sebagai penguat isolator. Pada Gambar 2.12 dapat kita lihat,bahwa nitrogen akan diisi pada bagian pipa besi diluar kabel dengan tiga inti. Didalam pipa besi,diisi gas nitrogen dengan tekanan 200 p.s.i. Kabel ini biasanya dipasang dibawah tanah. Kabel ini digunakan pada jaringan tegangan tinggi eropa [7].

Dengan tekanan gas yang bekerja inti kabel berbentuk oval, pembentukan void dicegah, memberikan kekuatan listrik yang dibutuhkan kabel [8].

Gambar 2.12. High Voltage Gas Pressure Cable [7].

2. Penggunaan nitrogen sebagai fire protection Transformator.

Kegagalan fungsi dari sistem isolasi trafo dapat menyebabkan gangguan pada trafo itu sendiri. Kegagalan isolasi tersebut dapat berdampak pada terbakarnya trafo dikarenakan besarnya energi gangguan yang menyebabkan suhu tinggi yang melewati titik bakar sistem isolasi (minyak dan kertas). Untuk meminimalisir/mengeliminasi dampak gangguan yang berpotensi membakar trafo, dilengkapilah trafo tersebut dengan fire protection.

Prinsip dasar sebuah sistem fire protection adalah dengan menguras dan memutar minyak trafo dengan menggunakan aliran gas nitrogen (N2) yang bersifat tidak terbakar.

Pada saat terjadi kegagalan fungsi isolator pada isolator,gas nitrogen diinjeksikan pada main tank trafo. Gas ini akan melingkupi bagian atas permukaan minyak trafo dan dengan cepat menurunkan temperatur minyak sampai mencapai di bawah temperatur titik nyalanya sehingga dengan sendirinya api akan padam. Nitrogen

diinjeksikan terus menerus selama 45 menit sehingga trafo akan dingin dan tercegah dari kemungkinan menyalanya api kembali [9]. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 2.13 sebagai berikut.

Gambar 2.13. Gas Nitrogen pada Main Tank Trafo [9].

3. Penggunaan nitrogen sebagai bantal gas minyak tertutup (Hermatically Oil with nitrogen gas cushion)

Gas Nitrogen pada trafo type tertutup (hermatically) mempunyai fungsi sama dengan konservator. Udara sifatnya kompresible sedangkan juga nitrogen sifatnya kompresible. Sifat kompresible nitrogen ini sama dengan fungsi udara dan breather pada konservator.

Pada trafo konservator,breather berfungsi sebagai lubang pernafasan dari transformator sehingga tidak ada tekanan pada transformator karena tekanan (akibat pengembangan volume minyak) akan dibuang lewat breather dan jika temperatur minyak

breather dan disaring oleh silica gell pada breather. Silica gell saat baru berwarna ungu,jika sudah jenuh berisi air akan berubah warna menjadi merah muda dan rusak akan berwarna coklat atau hitam.

Pada trafo tipe tertutup ini, gas nitrogen yang kompresible menggantikan prinsip konservator. Tangki tidak diisi oli penuh, sebagian diisi gas nitrogen. Sewaktu ada tekanan, oli akan ekspansi ke atas dan menekan nitrogen, nitrogen akan mampat dan memberi ruang pada oli untuk ekspansi. Pada Gambar 2.14 ditunjukkan jenis trafo bertipe hermetically sealed.

Gambar 2.14. Trafo tipe Hermetically sealed [11].

Jika terjadi over pressure, akan diamankan oleh pengaman pressure seperti seperti vacuum bleeder. Fungsi vacuum bleeder adalah menyeimbangkan tekanan yang ada di tangki. Maka jika

tekanan di dalam tangki melebihi setting bleeder karena pengembangan volume minyak, maka tekanan bleader akan membuang tekanan tersebut. Pada saat temperatur udara dingin maka volume minyak akan menyusut sehingga terjadi tekanan minus dibawah setting (vacuum pada tangki trafo) untuk mencegah kerusakan tangki maka melalui bleeder udara luar akan masuk ke dalam tangki. Sebagaimana diketahui, udara dari luar ada kemungkinan kandungan H2O yang bisa merusak minyak trafo [10] [11].

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Dielektrik adalah suatu bahan yang memiliki daya hantar arus yang sangat kecil atau bahkan hampir tidak ada. Bahan dielektrik dapat berwujud gas.Tidak seperti konduktor, pada bahan dielektrik tidak terdapat elektron-elektron konduksi yang bebas bergerak di seluruh bahan oleh pengaruh medan listrik. Medan listrik tidak akan menghasilkan pergerakan muatan dalam bahan dielektrik. Sifat inilah yang menyebabkan bahan dielektrik itu merupakan isolator yang baik.[1]

Salah satu gas yang dapat dikategorikan sebagai bahan isolator adalah gas nitrogen. Gas nitrogen merupakan gas terbesar yang ada dibumi dimana sekitar 78% kandungan udara dibumi adalah nitrogen. Gas nitrogen juga memiliki tegangan tembus sebesar 30 kV/cm.

Beberapa peralatan listrik menggunakan gas nitrogen sebagai isolasi terhadap peralatan. Gas ini membantu untuk mendinginkan konduktor-konduktor berarus listrik yang berada di dalam gas. Selain itu Gas Nitrogen juga dapat digunakan sebagai media untuk memadamkan busur api. Pada saat pemutus daya memutuskan arus listrik, maka akan timbul busur api. Gas inilah yang berperan sebagai pendingin dan memadamkan busur api tersebut [2] [3].

Pada tulisan ini akan dibahas mengenai pengaruh banyaknya tegangan tembus dan variasi tekanan gas terhadap kekuatan dielektrik gas nitrogen. Dari penelitian ini diharapkan dapat menentukan suatu parameter baru terhadap penentuan kekuatan dilektrik dari gas pada peralatan listrik.

1.2.Rumusan masalah

Adapun rumusan masalah dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh tegangan tembus terhadap kekuatan dielektrik gas Nitrogen?.

2. Bagaimana perbandingan kekuatan dielektrik dari gas Nitrogen setelah terjadi tegangan tembus berulang kali dalam jumlah tertentu?

3. Bagaimana pengaruh tegangan tembus terhadap kekuatan dielektrik pada berbagai tekanan gas nitrogen?

1.3.Batasan Masalah.

Untuk membatasi materi yang akan dibicarakan pada tugas akhir ini, maka penulis perlu membuat batasan cakupan masalah yang akan dibahas. Sehingga penulis membatasi penulisan Tugas Akhir ini kepada hal-hal sebagai berikut :

1. Tekanan gas yang diujikan adalah 1,2,3,4 dan 5 bar. 2. Tidak membahas sampai terjadinya busur api. 3. Tidak membahas pengaruh korosi.

4. Gas nitrogen yang diteliti adalah gas nitrogen komersil.

5. Pengujian menggunakan elektroda bola-bola berdiameter 5 cm dengan jarak sela 1 cm.

7. Tidak membahas reaksi kimia pada kandungan Nitrogen jika terjadi dan sesudah terjadi tembus listrik

8. Tidak dipengaruhi kondisi lingkungan sekitar. 1.4.Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah

1. Untuk mengetahui pengaruh tegangan tembus terhadap kekuatan dielektrik pada berbagai tekanan gas nitrogen .

2. Untuk mengetahui kekuatan dielektrik dari Gas Nitrogen setelah menerima tegangan tembus berulang kali dalam jumlah tertentu.

1.5.Manfaat Penulisan

Manfaat yang diharapkan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk menentukan sebuah parameter baru dalam penentuan kekuatan dielektrik Gas Nitrogen dan untuk menentukan jadwal pergantian gas nitrogen.

ABSTRAK

Bahan isolasi gas nitrogen pada peralatan listrik digunakan sebagai media isolasi maupun sebagai pendingin. Agar dapat menjalankan fungsinya dengan baik, maka gas harus memiliki kekuatan dielektrik yang memenuhi standar. Kekuatan dielektrik pada gas dipengaruhi oleh banyaknya tegangan tembus dan besar tekanan gas. Pada tulisan ini dilakukan pengujian yang dimaksudkan sebagai studi untuk mengetahui pengaruh banyaknya tegangan tembus dan variasi tekanan gas terhadap kekuatan dielektrik gas nitrogen. Pengujian dilakukan dengan menggunakan elektroda bola - bola diameter 5 cm dengan tembus listrik sebanyak 50 kali pada variasi tekanan sebesar 1-5 bar. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa semakin banyak tembus listrik maka kekuatan dielektrik gas nitrogen menurun. Selain itu, semakin besar tekanan gas maka kekuatan dielektrik gas nitrogen juga besar. Terlihat bahwa untuk gas nitrogen tekanan 1 bar terjadi penurunan kekuatan dielektrik dari 33,65 kV/cm menjadi 27,26 kV/cm dengan batas kerusakan gas setelah 22 kali tembus listrik, untuk tekanan 2 bar terjadi penurunan dari 36,73 kV/cm menjadi 30,98 kV/cm dengan batas kerusakan gas setelah 65 kali tembus listrik, untuk tekanan 3 bar terjadi penurunan dari 47,27 kV/cm menjadi 41,63 kV/cm dengan batas kerusakan gas setelah 136 kali tembus listrik, untuk tekanan 4 bar terjadi penurunan dari 58,67 kV/cm menjadi 53,29 kV/cm dengan batas kerusakan gas setelah 249 kali tembus listrik dan untuk tekanan 5 bar terjadi penurunan dari 73,47 kV/cm menjadi 67,61 kV/cm dengan batas kerusakan gas setelah 347 kali tembus listrik.

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... x

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1.Latar Belakang ... 1

1.2.Rumusan Masalah ... 2

1.3.Batasan Masalah ... 2

1.4.Tujuan Penulisan ... 3

1.5.Manfaat Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI ... 4

2.1.Sifat-sifat Dielektrk Listrik ... 4

2.2.Kekuatan Dielektrik ... 6

2.3.Kekuatan Dielektrik Gas ... 7

2.4.Tegangan Tembus ... 9

2.5.Kegagalan Isolasi Gas ... 9

2.5.1.Proses Ionisasi ... 9

vi

2.5.1.2.Ionisasi karena Benturan Elektron ... 12

2.5.1.3.Ionisasi Termis ... 13

2.5.2.Deionisasi ... 14

2.5.3.Emisi ... 15

2.6.Proses-proses Dasar dalam Kegagalan Gas ... 15

2.7.Mekanisme Tembus Listrik pada Gas ... 16

2.8.Gas Nitrogen ... 18

2.8.1.Struktur dan Sifat Gas Nitrogen ... 18

2.8.2.Proses Produksi Nitrogen ... 22

2.8.3.Pengaplikasian Gas Nitrogen pada Peralatan Listrik ... 23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 28

3.1.Umum ... 28

3.2.Tempat dan Waktu ... 28

3.3.Bahan dan Peralatan ... 28

3.4.Rangkaian Percobaan ... 34

3.5.Prosedur Percobaan ... 35

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 37

4.1.Pengujian Kekuatan Dielektrik Gas Nitrogen 1 Bar ... 38

4.2.Pengujian Kekuatan Dielektrik Gas Nitrogen 2 Bar ... 42

4.3.Pengujian Kekuatan Dielektrik Gas Nitrogen 3 Bar ... 46

4.4.Pengujian Kekuatan Dielektrik Gas Nitrogen 4 Bar ... 50

4.5.Pengujian Kekuatan Dielektrik Gas Nitrogen 5 Bar ... 54

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 60

5.1.Kesimpulan ... 60

5.2.Saran ... 61

DAFTAR PUSTAKA ... 62

viii

DAFTAR GAMBAR

1. Gambar 2.1 Medan Listrik di Antara Dua Elektroda ... 7

2. Gambar 2.2 Proses ionisasi ... 10

3. Gambar 2.3 Ionisasi karena radiasi sinar Kosmis ... 11

4. Gambar 2.4 Benturan ionisasi ... 12

5. Gambar 2.5 Ionisasi thermis ... 14

6. Gambar 2.6 Proses deionisasi ... 14

7. Gambar 2.7 Proses terjadinya emisi ... 15

8. Gambar 2.8 Elektron-elektron bebas di udara ... 16

9. Gambar 2.9 Banjiran elektron menyebabkan tembus listrik. ... 18

10.Gambar 2.10 Bentuk Molekul Nitrogen ... 19

11.Gambar 2.11 Proses produksi Nitrogen ... 23

12.Gambar 2.12 High Voltage Gas Pressure Cable ... 24

13.Gambar 2.13 Gas Nitrogen pada Main Tank Trafo ... 25

14.Gambar 2.14 Trafo type Hermetically sealed ... 26

15.Gambar 3.1 Wadah penampung gas Nitrogen ... 29

16.Gambar 3.2 Trafo uji ... 29

17.Gambar 3.3 Auto Transformator ... 30

18.Gambar 3.4 Voltmeter AC ... 31

19.Gambar 3.5 Pompa Vacuum ... 31

20.Gambar 3.6 Tahanan peredam ... 32

21.Gambar 3.7 Elektroda Bola-bola ... 33

22.Gambar 3.8 Wadah Pengukuran gas Nitrogen ... 33

24.Gambar 3.10 Diagram alir percobaan ... 36 25.Gambar 4.1 Grafik Nilai Kekuatan Dielektrik Rata-Rata Gas Nitrogen

Tekanan 1 Bar Setelah N kali tembus listrik. ... 40 26.Gambar 4.2 Grafik Nilai Kekuatan Dielektrik Rata-Rata Gas Nitrogen

Tekanan 2 Bar Setelah N kali tembus listrik ... 44 27.Gambar 4.3 Grafik Nilai Kekuatan Dielektrik Rata-Rata Gas Nitrogen

Tekanan 3 Bar Setelah N kali tembus listrik ... 48 28.Gambar 4.4 Grafik Nilai Kekuatan Dielektrik Rata-Rata Gas Nitrogen

Tekanan 4 Bar Setelah N kali tembus listrik ... 52 29.Gambar 4.5 Grafik Nilai Kekuatan Dielektrik Rata-Rata Gas Nitrogen

Tekanan 5 Bar Setelah N kali tembus listrik ... 56 30.Gambar 4.6 Penggabungan tabel dan grafik percobaan ... 58

x

DAFTAR TABEL

1. Tabel 2.1 Bahan dielektrik gas. ... 8

2. Tabel 2.2Nilai faktor efisiensi Ƞ ... 21

3. Tabel 4.1Interpolasi mencari nilai efisiensi. ... 37

4. Tabel 4.2 Kekuatan dielektrik gas nitrogen tekanan 1 bar. ... 39

5. Tabel 4.3 Kekuatan dielektrik gas nitrogen tekanan 2 bar ... 43

6. Tabel 4.4 Kekuatan dielektrik gas nitrogen tekanan 3 bar ... 47

7. Tabel 4.5 Kekuatan dielektrik gas nitrogen tekanan 4 bar ... 51