28
BAB III METODOLOGI PENGUJIAN
Pada bab ini dijelaskan mengenai metode yang digunakan dalam Tugas Akhir ini. Untuk meneliti pengaruh polutan terhadap isolator kaca pada distribusi
tegangan isolator rantai perlu dilakukan eksperimen. Eksperimen ini dilakukan di laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Universitas Sumatera Utara.
III.1 Peralatan Pengujian
Untuk melakukan pengujian dibutuhkan peralatan peralatan yang meliputi: •
1 unit trafo uji seperti pada Gambar 3.1. Spesifikasi : 200100.000Volt; 50Hz; 10kVA
Gambar 3.1 Trafo Uji
• 1 unit autotrafo seperti pada Gambar 3.2.
Spesifikasi : 2000 – 200 Volt; 10 kVA.
29 Gambar 3.2 Autotrafo
• 1 unit tahanan peredam seperti pada Gambar 3.3 .
Spesifikasinya : 10 M Ω
Gambar 3.3 Tahanan Peredam
• 1 unit multimeter seperti pada Gambar 3.4 .
Spesifikasisinya : - Tipe CD800a merek SANWA -
Tingkat akurasi 0.7
Gambar 3.4 Multimeter
30
• 1 unit barometerhumiditymeter digital seperti pada Gambar 3.5 .
Spesifikasinya : merek Lutron PHB 318; range tekanan 7,5 – 825,0 mmHg; range kelembapan 10 – 110 RH; range suhu 0 – 50
˚C.
Gambar 3.5 Barometerhumiditymeter Digital
• Elektroda Bola – bola seperti pada Gambar 3.6 .
Spesifikasinya ; berbahan stainless steel dengan diameter 5 cm.
Gambar 3.6 Elektroda Bola – Bola
• 5 unit isolator piring kaca dengan bentuk seperti pada Gambar 3.7.
Spesifikasinya : fog type profile dengan diameter 25cm dan luas permukaannya 1300 cm
2
.
31 Gambar 3.7 Isolator Piring Kaca
• 1 unit alat ukur Conductivitymeter seperti pada Gambar 3.8 .
Spesifikasinya : Merek Hanna tipe HI 98129; Range 0 – 3999 μScm, 0.0 – 60.0 ˚C 32.0 – 140.0˚F, 0.00 – 14.00 pH; Accuracy ±
0.05 pH, ± 2 f.s ESTDS .
Gambar 3.8 Conductivitymeter
• 1 unit Neraca
• 1 unit wadah berupa ember 10 liter
• 1 unit gelas ukur ukuran 1000mL
32
III.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 relative 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 : -
NaCl + 40 gr kaolin + 6 lt air -
CaCO
3
+ 40 gr kaolin + 6 lt air -
C + 40 gr kaolin + 6 lt air Massa dari NaCl, CaCO
3
, dan C ditentukan sesuai karakteristik tingkat pengotoran dengan standar IEC 60050-815 : 2000 edisi 01.
III.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 NaCl, CaCO
3
, dan C dengan klasifikasi tingkat pengotoran ringan, sedang, dan berat.
Variasi pengujian meliputi variasi antara jumlah isolator piring kaca yang terpolusi yakni dari 5 isolator yang terpolusi hingga tinggal 1 isolator saja yang
terpolusi.
33
III.4 Prosedur Percobaan
Ada 10 tahap pengujian yang dilakukan, yaitu : 1.
Pengujian distribusi tegangan isolator bersih 2.
Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi NaCl dengan tingkat pengotoran ringan.
3. Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi NaCl dengan tingkat
pengotoran sedang. 4.
Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi NaCl dengan tingkat pengotoran berat.
5. Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi CaCO
3
dengan tingkat pengotoran ringan.
6. Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi CaCO
3
dengan tingkat pengotoran sedang.
7. Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi CaCO
3
dengan tingkat pengotoran berat.
8. Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi C dengan tingkat
pengotoran ringan. 9.
Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi C dengan tingkat pengotoran sedang.
10. Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi C dengan tingkat
pengotoran berat.
III.4.1 Pengujian distribusi tegangan isolator bersih 1.
Isolator dicuci dengan air hingga bersih. 2.
Isolator dikeringkan dalam suatu ruangan yang ditutupi plastik agar tidak terjadi pencemaran dari luar.Dibuat rangkaian pengujian seperti
Gambar 3.9
34 Gambar 3.9 Rangkain Percobaan
3. Mengukur temperature dan tekanan pada ruang uji.
4. Jarak sela bola dibuat 0,2 cm
5. Terminal B dihubungkan pada pin 1
6. Saklar primer S1 ditutup dan AT diatur hingga tegangan keluarannya
nol. 7.
Saklar sekunder S2 ditutup. 8.
Tegangan keluaran AT dinaikkan secara bertahap dengan kecepatan 1 kVdetik sampai udara pada sela bola tembus listrik.
9. Pada saat bersamaan, tegangan V dicatat dan saklar S2 dibuka.
10. Turunkan AT sampai keluarannya nol.
11. Ulangi prosedur 8 sd 11 sebanyak 3 kali.
12. Selanjutnya prosedur 5 sd 11 diulangi untuk posisi terminal A tetap
dan terminal B berpindah pada pin 2,3,4, dan 5. 13.
Percobaan selesai
35
III.4.2 Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi NaCl dengan tingkat pengotoran ringan.
1. Membuat polutan sesuai dengan literature yang sudah ada, yaitu
dengan cara mencampur 6 liter air, 40 gr kaolin, dan 50 gr NaCl. 2.
5 unit Isolator dicelupkan kedalam larutan polutan dan dibiarkan selama 5 menit. Setelah itu isolator diangkat dan dikeringkan selama ±
24 jam dalam suatu ruangan yang ditutupi plastik seperti pada Gambar 3.10
Gambar 3.10 Pengeringan Isolator Kaca yang Terpolusi
3. Selanjutnya prosedur 2 sd 12 pada Subbab 3.4.1 di atas diulangi
dengan kondisi isolator yang telah terpolusi. 4.
Selanjutnya isolator yang terpolusi pada pin 1 diganti dengan isolator yang bersih, sehingga isolator yang terpolusi hanya berada pada pin
5,4,3 ,dan 2. 5.
Ulangi prosedur 2 sd 12 pada Subbab 3.4.1 diatas. 6.
Selanjutnya ulangi prosedur 4 dan 5 dengan isolator yang terpolusi diganti dengan isolator yang bersih pada pin 1 dan 2 , 1,2, dan 3 ,
1,2,3, dan 4 .
36
7. 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 Dalam hal ini :
θ =
Suhu larutan ˚C
σ
20
= Konduktivitas larutan pada suhu 20
˚C Sm σ
θ
= Ko
nduktivitas larutan pada suhu θ ˚C Sm
b =
Faktor koreksi suhu pada suhu θ ˚C
Nilai dari b dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut :
37 Tabel 3.1 Faktor Koreksi Suhu
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.
• 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
38
Dalam hal ini : ESDD =
Equivalent Salt Deposit Density mgcm
2
V =
Volume air pencuci mL 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 empat tingkatan seperti Table 3.2 dibawah ini :
Tabel 3.2 Penggolongan Tingkat Pengotoran
Tingkat Pengotoran ESSD
Sangat Ringan 0 – 0.03
Ringan 0.03 – 0.06
Sedang 0.07– 0.1
Berat 0.1
8. 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 ringan dapat diulangi kembali dengan mengurangi takaran garam semula.
39
III.4.3 Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi NaCl dengan tingkat pengotoran sedang.
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literature yang telah ada,
yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin dan 200 gr NaCl.
2. Prosedur pengujian langkah 2 sd 8 pada Subbab 3.4.2 diulangi
sehingga diperoleh 3 data distribusi tegangan dengan variasi jumlah isolator yang terpolusi.
3. Jika nilai ESDD yang diperoleh 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 polusi isolator berat, maka eksperimen dapat dilakukan dengan mengurangi takaran garam semula.
III.4. 4 Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi NaCl dengan tingkat
pengotoran berat.
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literature yang telah ada,
yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin dan 550 gr NaCl.
2. Prosedur pengujian langkah 2 sd 8 pada Subbab 3.4.2 diulangi
sehingga diperoleh 3 data distribusi tegangan dengan variasi jumlah isolator yang terpolusi.
3. Jika nilai ESDD yang diperoleh 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 polusi isolator berat, maka eksperimen dapat dilakukan dengan mengurangi takaran garam semula.
40
III.4.5 Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi CaCO
3
dengan tingkat pengotoran ringan.
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literature yang telah ada,
yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin dan 100 gr CaCO
3
. 2.
Prosedur pengujian langkah 2 sd 8 pada Subbab 3.4.2 diulangi sehingga diperoleh 3 data distribusi tegangan dengan variasi jumlah
isolator yang terpolusi. 3.
Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi sedang, misalnya termasuk dalam tingkat bobot sedang atau berat, maka
eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran CaCO
3
semula.
III.4.6 Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi CaCO
3
dengan tingkat pengotoran sedang.
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literature yang telah ada,
yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin dan 500 gr CaCO
3
. 2.
Prosedur pengujian langkah 2 sd 8 pada Subbab 3.4.2 diulangi sehingga diperoleh 3 data distribusi tegangan dengan variasi jumlah
isolator yang terpolusi. 3.
Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi sedang, misalnya termasuk dalam tingkat bobot ringan, maka eksperimen
diulang kembali dengan menambah takaran CaCO
3
semula. Jika termasuk dalam tingkat bobot polusi isolator berat, maka eksperimen
dapat dilakukan dengan mengurangi takaran CaCO
3
semula.
41
III.4.7 Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi CaCO
3
dengan tingkat pengotoran berat.
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literature yang telah ada,
yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin dan 900 gr CaCO
3
. 2.
Prosedur pengujian langkah 2 sd 8 pada Subbab 3.4.2 diulangi sehingga diperoleh 3 data distribusi tegangan dengan variasi jumlah
isolator yang terpolusi. 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 menambah takaran CaCO
3
semula. Jika termasuk dalam tingkat bobot polusi isolator sangat berat, maka eksperimen dapat dilakukan dengan mengurangi takaran CaCO
3
semula.
III.4.8 Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi karbon dengan tingkat pengotoran ringan.
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literature yang telah ada,
yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin dan 80 gr karbon.
2. Prosedur pengujian langkah 2 sd 8 pada Subbab 3.4.2 diulangi
sehingga diperoleh 3 data distribusi tegangan dengan variasi jumlah isolator yang terpolusi.
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 menambah takaran karbon
semula.
42
III.4.9 Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi karbon dengan tingkat pengotoran sedang.
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literature yang telah ada,
yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin dan 300 gr karbon.
2. Prosedur pengujian langkah 2 sd 8 pada Subbab 3.4.2 diulangi
sehingga diperoleh 3 data distribusi tegangan dengan variasi jumlah isolator yang terpolusi.
3. Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi sedang,
misalnya termasuk dalam tingkat bobot ringan, maka eksperimen diulang kembali dengan menambah takaran karbon semula. Jika
termasuk dalam tingkat bobot polusi isolator berat, maka eksperimen dapat dilakukan dengan mengurangi takaran karbon semula.
III.4.10 Pengujian distribusi tegangan isolator terpolusi karbon dengan tingkat pengotoran berat.
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literature yang telah ada,
yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin dan 700 gr karbon.
2. Prosedur pengujian langkah 2 sd 8 pada Subbab 3.4.2 diulangi
sehingga diperoleh 3 data distribusi tegangan dengan variasi jumlah isolator yang terpolusi.
3. Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi sedang,
misalnya termasuk dalam tingkat bobot ringan atau sedang, maka eksperimen diulang kembali dengan menambah takaran karbon
semula. Jika termasuk dalam tingkat bobot polusi isolator sangat berat, maka eksperimen dapat dilakukan dengan mengurangi takaran karbon
semula.
43
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN