Analisis Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Tegangan Flashover AC Isolator Piring Gelas Terpolusi Karbon
LAMPIRAN A
Hasil Pengukuran Konduktivitas dan Penetapan Tingkat Bobot
Polusi Isolator dengan Metode ESDD Menurut Standar IEC 815
Tabel A.1 Hasil Pengukuran Nilai Konduktivitas dan Suhu Larutan
No Jenis Larutan Konduktivitas (S/m) Suhu ( )
1 Air Ledeng 11 x 10-3 27,3
2 100 gr Karbon (C) 18,5 x 10-3 27.4
3 600 gr Karbon (C) 30,7 x 10-3 27.4
4 1300 gr Karbon (C) 67,6 x 10-3 27.3
1. Nilai D1 ( Salinitas Air Ledeng) �27,3 = 11 x 10-3 S/m
�20 = �� [ 1 – b (� - 20)]
Dengan melakukan interpolasi diperoleh :
b = 0,02277 + 27,3 − 20
30−20 ( 0,01905 – 0,02277 ) = 0,02277 + 0,73 ( -0,00372)
= 0,02277 – 0,0027156 = 0,0200544
Maka, �20 = 11 x 10-3 [ 1 – 0,0200544 ( 27,3 – 20)] = 11 x 10-3 [ 0,85360288]
= 0.0093896 S/m D1 = ( 5.7 x 0.0093896 )1.03
= 0,04653 mg/cm3
(2)
�27,4 = 18,5 x 10-3 S/m
�20 = �� [ 1 – b (� - 20)]
Dengan melakukan interpolasi diperoleh :
b = 0,02277 + 27,4 − 20
30−20 ( 0,01905 – 0,02277 ) = 0,02277 + 0,74 ( -0,00372)
= 0,02277 – 0,0027528 = 0,0200172
Maka, �20 = 18,5 x 10
-3
[ 1 – 0,0200172 ( 27,4 – 20)] = 18,5 x 10-3 [ 0,85187272]
= 0,0157596 S/m D2 = ( 5.7 x 0,0157596 )1.03
= 0,08356 mg/cm3
Maka nilai ESDD = Volume air pencuci x �2−�1 �
= 1500 ml x 0,08356−0,04653
1296 ,56
= 0,04284 mg/cm2
Dari nilai ESDD yang diperoleh, maka pengujian isolator dengan kadar polutan karbon (C) 100 gr termasuk dalam kategori terpolusi ringan.
3. Nilai Salinitas Larutan polutan 600 gr Karbon (C) �27,4 = 30,7 x 10-3 S/m
�20 = �� [ 1 – b (� - 20)]
Dengan melakukan interpolasi diperoleh :
b = 0,02277 + 27,4 − 20
(3)
Maka, �20 = 30,7 x 10-3 [ 1 – 0,0200172 ( 27,4 – 20)] = 30,7 x 10-3 [ 0,85187272]
= 0,026152 S/m D2 = ( 5.7 x 0,026152 )1.03
= 0,14079 mg/cm3
Maka nilai ESDD = Volume air pencuci x �2−�1 �
= 1500 ml x 0,104572−0,04653
1296,56
= 0,109053 mg/cm2
Dari nilai ESDD yang diperoleh, maka pengujian isolator dengan kadar polutan karbon (C) 600 gr termasuk dalam kategori terpolusi sedang.
4. Nilai Salinitas Larutan polutan 1300 gr Karbon (C) �27,4 = 67,6 x 10-3 S/m
�20 = �� [ 1 – b (� - 20)]
Dengan melakukan interpolasi diperoleh :
b = 0,02277 + 27,3 − 20
30−20 ( 0,01905 – 0,02277 ) = 0,02277 + 0,73 ( -0,00372)
= 0,02277 – 0,0027156 = 0,0200544
Maka, �20 = 67,6 x 10
-3
[ 1 – 0,0200172 ( 27,3 – 20)] = 67,6 x 10-3 [ 0,85360288 ]
= 0,05770355 S/m
D1 = ( 5.7 x 0,05770355 )1.03
= 0,31812 mg/cm3
Maka nilai ESDD = Volume air pencuci x �2−�1 �
(4)
= 1500 ml x 0,104572−0,04653
1296,56
= 0,3142 mg/cm2
Dari nilai ESDD yang diperoleh, maka pengujian isolator dengan kadar polutan karbon (C) 1300 gr termasuk dalam kategori terpolusi berat.
(5)
LAMPIRAN B
Hasil Pengukuran Tegangan
Flashover
Isolator Piring pada
Keadaan Bersih, Terpolusi Ringan, Sedang dan Berat
Tabel B.1 Hasil Pengukuran Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi Bersih dengan Keadaan Sembarang
t = 27,2 oC P = 752,3 mmHg %RH = 85,8
VBD(kV)
1 2 3 4 5 Rata-rata
62,3 62,4 61,8 61,55 61,7 61,94
Tabel B.2 Hasil Pengukuran Tegangan Flashover Isolator Piring pada Kondisi Bersih dengan Pengaruh Kelembaban Udara
Range %RH P (mmHg) T ( ) VBD (kV)
99 1,5
98 752,2 29,2 43,2
99 752,2 29,4 47,4
100,5 753,3 29,5 44,5
95,5 1,5
94 753,8 29,4 53,5
95,5 753,4 29,5 51,6
97 753,5 29,2 55,8
92 1,5
90,5 752,7 29,7 58,6
92 752,7 29,5 57,3
(6)
Range %RH P (mmHg) T ( ) VBD (kV)
93,5 752,8 29,4 55,2
88,5 1,5
87 753,4 29,4 58,6
88,5 753,5 29,5 59,4
89,5 752,8 29,2 56,7
85,8 1,5
84,2 753,3 29,3 59,8
85,8 752,5 29,3 61,4
86 753,2 28,4 60,2
Tabel B.3 Hasil Pengukuran Tegangan Flashover Isolator Piring pada Kondisi Terpolusi Ringan dengan Pengaruh Kelembaban Udara
Range %RH P (mmHg) T ( ) VBD (kV)
99 1,5
98 752,3 29,1 34,4
99 752,2 28,7 36,5
100,5 753,4 28,5 33,8
95,5 1,5
94 753,5 28,6 42.5
95,5 753,2 28,5 44,1
97 753,5 28,2 46,3
92 1,5
90,5 752,6 28,7 50,4
92 752,4 28,5 48,7
93,5 752,7 28,7 48,6
88,5 1,5
87 753,2 28,7 51,8
88,5 753,5 28,5 48,5
89,5 753,5 29,1 52,2
85,8 1,5
84,2 753,4 29,3 54,7
85,8 752,8 29 57,8
(7)
Range %RH P (mmHg) T ( ) VBD (kV)
99 1,5
98 752,8 28,9 31,3
99 752,8 29,3 29,9
100,5 753,3 29,5 26.5
95,5 1,5
94 753,4 29,4 31,6
95,5 753,3 29,5 35,8
97 753,6 29,3 34,5
92 1,5
90,5 752,7 29,6 41,2
92 753,1 29,4 45,3
93,5 753,2 29,4 40,5
88,5 1,5
87 753,3 29,6 52,8
88,5 753,4 29,2 51,5
89,5 752,8 29,2 54,6
85,8 1,5
84,2 753,3 29,4 53,4
85,8 753,5 29,1 57,2
86 753,4 29,2 58,8
Tabel B.5 Hasil Pengukuran Tegangan Flashover Isolator Piring pada Kondisi Terpolusi Berat dengan Pengaruh Kelembaban Udara
Range %RH P (mmHg) T ( ) VBD (kV)
99 1,5
98 753,2 29,5 21,3
99 753,2 29,5 22,4
100,5 753,3 29,4 19,3
95,5 1,5
94 753,5 29,3 25,7
95,5 753,4 29,2 28.3
97 753,2 29,4 20,2
(8)
Range %RH P (mmHg) T ( ) VBD (kV)
92 1,5
90,5 752,8 29,6 38,3
92 753,1 29,5 37,5
93,5 752,9 29,2 35,6
88,5 1,5
87 753 29,3 51,6
88,5 753,2 29,2 50.2
89,5 752,8 29,2 47,5
85,8 1,5
84,2 753,3 29,5 50,8
85,8 753,4 29,5 53,2
(9)
DAFTAR PUSTAKA
[1] Tobing, B.L., Dasar-Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi, Edisi Kedua, Jakarta: Erlangga, 2012.
[2] Tobing, B.L., Peralatan Tegangan Tinggi, Edisi Kedua, Jakarta: Erlangga, 2012.
[3] Kuffel, E., Zaengl, W dan Kuffel, J., High Voltage Engineering Fundamentals, second edition, Butterworth-Heinemann, 2000.
[4] SPLN 10-3B, “Tingkat Intensitas Polusi Sehubungan dengan Pedoman Pemilihan Isolator”, Perusahaan Listrik Negara, 1993.
[5] Holtzhausen, J.P., High Voltage Insulators. IDC Technology, 2004
[6] Gopal S, M.E , and Prof. Y.N.Rao, Dr.-Ing , “Flashover Phenomena of Polluted Insulators”, IEE PROCEEDINGS, Vol 131,Pt.C, 1984.
[7] Wilvian. 2012, “Pengaruh Kelembaban terhadap Tegangan Flashover AC Isolator Piring”, Skripsi. Medan: Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
[8] Naidu, M. dan Kamaraju, V., High Voltage Engineering, second edition, The McGraw-Hill Companies, Inc, 1996.
[9] Hutauruk, Youki. 2015, “Pengaruh Asap Hasil Bakar Kayu Terhadap Tegangan Flashover AC Isolator Piring”,Skripsi. Medan: Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
(10)
[10] Wadhwa, C. L., “High Voltage Engineering”, edisi kedua, New Delhi: New Age International (P) Limited, Publishers, 2007.
[11] IEC 60305, ” Insulators for overhead lines with a nominal voltage above 1000 V - Ceramic or glass insulator units for a.c. systems - Characteristics of insulator units of the cap and pin type”, fourth edition, Geneva,
Switzerland, 1995.
[12] Yoshua Bangun. 2016, “Pengaruh Benang Layangan Terhadap Tegangan Flashover Pada Berbagai Jenis Isolator Distribusi 20 kV Terpolusi”, Skripsi, Medan: Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
(11)
BAB III
METODELOGI PENULISAN
Pada bab ini membahas tentang metode yang digunakan dalam Tugas Akhir ini. Untuk meneliti pengaruh kelembaban udara sekitar terhadap isolator piring gelas terpolusi perlu dilakukan eksperimen. Eksperimen ini dilakukan di laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Universitas Sumatera Utara.
III.1 Peralatan dan Bahan Pengujian
Untuk melakukan pengujian dibutuhkan peralatan dan bahan, antara lain:
1. 1 unit trafo uji seperti pada Gambar 3.1
Spesifikasi : 200/100.000 Volt; 50 Hz; 10 kVA
Gambar 3.1 Trafo Uji 2. 1 unit autotrafo seperti pada Gambar 3.2.
(12)
Gambar 3.2 Autotransformator 3. 1 unit Tahanan Peredam seperti pada Gambar 3.3.
Spesifikasi : 10 MΩ
Gambar 3.3 Tahanan Peredam 4. 1 unit multimeter seperti pada gambar 3.4
Spesifikasi : Excel DT9205A; 0,2 – 750 VAC; 0,2 – 1000 VDC; 0,02 - 20 AAC; 0,002 – 20 ADC.
(13)
5. 1 unit barometer/humiditymeter digital seperti pada Gambar 3.5. Spesifikasi : Merek Lutron PHB 318; range tekanan 7,5 – 825,0
mmHg; range kelembapan 10 – 110 % RH; range suhu 0 – 50 ˚C.
Gambar 3.5 Barometer/humiditymeter Digital 6. Kabel penghubung seperti pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Kabel Penghubung 7. Ketel Listrik.
Ketel listrik digunakan untuk menghasilkan uap yang bertujuan membuat kondisi udara sekitar isolator menjadi lembab.
8. Kotak kaca.
Kotak kaca digunakan sebagai wadah/ruang tempat isolator piring yang akan diberi uap air untuk mengatur tingkat kelembaban dalam wadah tersebut. Pada kotak kaca ini diberi 2 lubang udara tempat sirkulasi uap air untuk mengatur kadar kelembaban dengan bantuan keran uap pada salah
(14)
satu lubang untuk mengalirkan uap keluar kotak. Kotak kaca seperti pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Kotak Kaca (Wadah Pengujian) 9. Selang plastik
Selang plastik digunakan untuk mengalirkan uap air ke dalam wadah kotak kaca.
10. Ember plastik
Ember digunakan sebagai tempat mencelupkan isolator piring ke dalam larutan polutan.
11. 1 unit alat ukur Conductivitymeter seperti pada Gambar 3.8 .
Spesifikasi : Merek Hanna tipe HI 98129; Range 0 – 3999 μS/cm, 0.0 – 60.0 ˚C/ 32.0 – 140.0˚F, 0.00 – 14.00 pH; Accuracy
(15)
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam pengujian antara lain:
1. Isolator Piring Gelas seperti pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9 Isolator Piring Gelas
2. 1100 gram polutan karbon murni dan 500 gram kaolin kaolin. - 100 untuk kadar polutan ringan.
- 300 untuk kadar polutan sedang. - 700 untuk kadar polutan berat.
3. Air pelarut polutan yang volumenya 6 l untuk masing-masing kadar polutan.
4. Air pencuci polutan yang menggunakan air aquades pada isolator yang volumenya 500 ml untuk masing-masing kadar polutan.
III.2 Tempat dan Waktu Pengujian
Tempat pengujian dilakukan di laboratorium Teknik Tegangan Tinggi FT-USU. Pengujian dilakukan pada bulan Oktober 2015 – November 2015 mulai pukul 10.00 sampai dengan pukul 17.00 WIB.
III.3 Proses Pengujian
Pada tahap ini akan dijelaskan bagaimana tahapan-tahapan dalam pengambilan data yang diinginkan. Tahapan ini meliputi rangkaian pengujian, prosedur pengujian, dan hasil pengujian yang telah didapat.
(16)
III.3.1 Rangkain Percobaan
Rangkaian Percobaan dirangkai seperti pada gambar 3.10.
Gambar 3.10 Rangkaian Percobaan
III.3.2 Prosedur Pengujian
Adapun tahapan dalam pengujian yang dilakukan antara lain:
a) Pengujian tegangan flashover isolator piring bersih pada kondisi normal.
b) Pengujian tegangan flashover isolator piring pada kondisi terpolusi ringan.
c) Pengujian tegangan flashover isolator piring pada kondisi terpolusi sedang.
d) Pengujian tegangan flashover isolator piring pada kondisi terpolusi berat.
(17)
1. Isolator dibersihkan menggunakan air dan dilap menggukan kain kasa. Isolator kemudian dikeringkan selama 1 hari seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11 Proses Pengeringan Isolator Gelas pada kondisi Bersih selama 24 jam
2. Isolator dimaksukan ke dalam kotak kaca tertutup dan kelembaban, temperatur dan tekanan udara diukur.
3. Peralatan dirangkai seperti rangkaian percobaan pada Gambar 3.10.
4. Air dimasak didalam ketel listrik sampai mendidih. Kemudian uap air dimasukkan ke dalam ruang kabut hingga didapat kelembaban udara hingga mencapai 99 %RH.
5. Suhu dan tekanan udara diukur.
6. Saklar utama S1 ditutup dan autotrafo diatur hingga tegangan keluarannya nol.
7. Saklar sekunder S2 ditutup.
8. Tegangan keluaran autotrafo dinaikkan secara bertahap sampai terjadi
flashover pada isolator.
(18)
10. Suhu, tekanan dan kelembaban udara diukur kembali. Jika nilai kelembaban masih tetap, diulang langkah 6-9 kembali. Jika nilai kelembaban berubah, maka diatur sesuai dengan nilai yang diinginkan.
11. Langkah 10 diulang sampai 4 kali sampai diperoleh lima data tegangan
flashover pada kondisi kelembaban (99 1,5) %RH.
12. Kemudian lubang uap dibuka agar kelembaban udara di ruang kabut turun hingga mencapai nilai (95,5 1,5) %RH. Kemudian langkah 5-11 diulang hingga diperoleh 5 data tegangan flashover pada kondisi kelembaban (95,5 1,5) %RH.
13. Langkah 12 dilakukan untuk kondisi kelembaban udara (92 1,5) %RH, (88,5 1,5) %RH dan (85,8 1,5) %RH.
14. Isolator dikeluarkan dari ruang kabut.
III.3.2.2 Pengujian Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi Terpolusi dengan Tingkat Pengotoran Ringan
Tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai dengan ketentuan yang ada, yaitu dengan mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin, dan 100 gr karbon murni dalam wadah (ember). Bahan utama yang dilarutkan dalam air yaitu kaolin dan polutan karbon murni seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.12.
(19)
(a) Kaolin (b) Karbon Gambar 3.12 Bahan yang Dilarutkan dalam Larutan Polutan
2. Isolator dicelupakan kedalam larutan pengotor, dan didiamkan beberapa menit agar karbon yang terlarut menemper di permukaan isolator.
3. Kemudian isolator diangkat dan dikeringkan selama 24 jam.
4. Diulang langkah 2-14 pada sub bab III.3.2.1 di atas sehingga diperoleh lima data tegangan flashover untuk masing-masing kelembaban udara udara (99 1,5) %RH, (95.5 1,5) %RH, (92 1,5) %RH, (88,5 1,5) %RH dan (85,8
1,5) %RH.
5. Ke dalam suatu ember dimasukkan air 1700 ml, dan 1 buah kain kasa untuk membersihkan polutan dari isolator.
6. Diukur suhu air (�). Kemudian larutan pencuci isolator diukur konduktivitasnya menggunakan conductivitymeter seperti pada gambar yang diambil di laboratorium.
7. Air pencuci dimasukkan kembali di dalam ember. Kemudian air dibagi menjadi dua, 1500 ml dalam ember untuk pencucian isolator dan 200ml air dalam gelas ukur untuk membilas isolator.
(20)
9. Semua permukaan isolator dilap dengan kain kasa sampai bersih kemudian dibilas dengan air pembilas 200 ml.
10. Diukur suhu larutan terpolusi dan diukur konduktivitasnya dengan menggunakan conductivitymeter sehingga diperoleh konduktivitas larutan (�2) yang mengandung polutan.
11. Konduktivitas air ledeng dan konduktivitas air polutan pada suhu 20 C dihitung dengan persamaan 3.1 berikut: [2]
�20 = �� [ 1 – b (� - 20)] (3.1)
Dimana:
� = suhu larutan ( )
�� = konduktivitas larutan saat suhu � ( S/m) �20 = konduktivitas larutan saat suhu 20 ( S/m)
� = factor koreksi suhu � yang dapat dilihat pada table Tabel 3.1 Tabel 3.1 Faktor koreksi suhu
� b
5 0,03156
10 0,02817
20 0,02277
30 0,01905
Catatan : Untuk suhu yang lain, nilai b diperoleh melalui interpolasi
(21)
12. Dihitung salinitas air ledeng ( �1) dan air polutan (�1) dengan persamaan 3.2 berikut: [2]
D = (5,7 ��20)1,03 (3.2) Dimana:
D = salinitas larutan ( mg/��3)
�20 = konduktivitas larutan saat suhu � ( S/m)
13. Dihitung ESDD dalam satuan mg/��2 dengan persamaan 3.3[1]. Hasil perhitungan diberikan pada lampiran B.
ESDD = Vol x (�2−�1)
� (3.3) Dimana:
D1 = Salinitas air ledeng (mg/��3)
D2 = Salinitas air polutan (mg/��3)
Vol = volume air (ml)
A = luas permukaan isolator (��2)
14. Jika ESDD di luar batas bobot polusi ringan, misalnya termasuk dalam tingkat bobot sedang, maka data diatas dapat dipergunakan untuk bobot polusi isolator sedang dan eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran karbon.
III.3.2.3 Pengujian Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi Terpolusi dengan Tingkat Pengotoran Sedang
(22)
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai dengan ketentuan yang ada yaitu dengan mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin, dan 300 gr karbon murni ke dalam wadah (ember). Isolator yang telah terpolusi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.13.
Gambar 3.13 Isolator Terpolusi dengan Tingkat Bobot Sedang
2. Diulang langkah 2-14 pada subbab III.3.2.2 di atas sehingga diperoleh lima data tegangan flashover untuk masing-masing kelembaban udara (99 1,5) %RH, (95.5 1,5) %RH, (92 1,5) %RH, (88,5 1,5) %RH dan (85,8 1,5) %RH.
3. Jika ESDD diluar batas bobot pulusi kondisi sedang, misalnya masuk dalam kategori ringan, maka eksperimen diulang kembali dengan menambahkan takaran karbon semula. Jika termasuk dalam kategori berat, maka data diatas dapat digunakan untuk tingkat bobot polusi berat dan eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran karbon semula.
(23)
III.3.2.4 Pengujian Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi Terpolusi dengan Tingkat Pengotoran Berat
Tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai dengan ketentuan yang ada yaitu dengan mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin, dan 700 gr karbon murni ke dalam wadah (ember). Isolator yang telah terpolusi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.14.
Gambar 3.14 Isolator Terpolusi untuk Tingkat Bobot Berat
2. Diulang langkah 2-14 pada sub bab III.3.2.2 di atas sehingga diperoleh lima data tegangan flashover untuk masing-masing kelembaban udara (99 1,5) %RH, (95.5 1,5) %RH, (92 1,5) %RH, (88,5 1,5) %RH dan (85,8 1,5) %RH.
3. Jika ESDD diluar batas bobot pulusi kondisi sedang, misalnya masuk dalam kategori sedang, maka eksperimen diulang kembali dengan menambahkan takaran karbon semula. Jika termasuk dalam kategori berat, maka data diatas dapat digunakan untuk tingkat bobot polusi sangat berat dan eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran karbon semula.
(24)
BAB IV
HASIL DAN ANALISIS PENELITIAN
Pada bab ini akan dijelaskan tentang perhitungan ESDD untuk menentukan tingkat bobot polusi isolator piring, pengolahan data hasil pengukuran tegangan flashoveryang dilakukan di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi USU untuk masing-masing kondisi yaitu isolator kondisi bersih, terpolusi ringan, sedang dan berat, pengolahan hasil data pengukuran konduktivitas air bersih dan larutan yang mengandung polutan, dan perhitungan persentase tegangan flashover dari masing-masing kondisi.
IV.1 Analisis DataKonduktivitas Larutan Dan Perhitungan ESDD
Data hasil pengukuran konduktivitas larutan air ledeng (air pencuci) dan larutan pencuci yang telah terpolusi pada suhu sembarang yang dilakukan di Laboratorium Balai Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit (BTKLPP) kelas 1, Medan seperti yangditunjukkan pada lampiran A. Nilai konduktivitas yang didapatkan kemudian dikonversikan ke nilai konduktivitas pada suhu 20 dengan menggunakan persamaan 3.1. Nilai konduktivitas tersebut digunakan untuk menghitung nilai salinitas dengan persamaan 3.2. kemudian nilai salinitas yang diperoleh digunakan untuk mendapatkan nilai ESDD dari polutan yang menempel pada isolator dengan persamaan 3.3. Hasil dari perhitungan nilai konduktivitas yang telah dikonversikan, salinitas dan ESDD dapat dilihat pada
(25)
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Konduktivitas, Salinitas dan ESDD
Larutan Pencuci
Ke- n Karbon
(C)
σ20 (1)
S/m
σ20 (2)
S/m
D1
(mg/cm3)
D2
(mg/cm3)
ESDD (mg/cm3)
1 0.0093896 - 0,04653 - -
2 0.0093896 0,0157596 0,04653 0,08356 0,04284
3 0.0093896 0,026152 0,04653 0,14079 0,109053
4 0.0093896 0,05770355 0,04653 0,31812 0,3142
Hasil dari Nilai ESDD pada Tabel 4.1 kemudian disesuaikan dengan Tabel 2.1, dan diperoleh pengklasifikasian tingkat bobot polutan yang menempel pada isolator uji berdasarkan hasil yang didapatkan adalah seperti ditunjukkan pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2Pengklasifikasian Tingkat Bobot Polutan Berdasarkan Nilai ESDD yang Diperoleh
Larutan Pencuci Isolator ke- n Bobot Polutan
1 Bersih
2 Ringan
3 Sedang
(26)
IV.2 Analisi Data Hasil Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring
Dalam data ini terdapat 2 kategori pengujian yaitu pengujian tegangan
flashover AC isolator piring keadaan bersih dan keadaan terpolusi karbon.
IV.2.1 Hasil Perhitungan dan Analisis Data Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Flashover AC IsolatorPada Kondisi Bersih
Hasil pengujian tegangan flashover yang diperoleh seperti yang ditunjukkan pada Lampiran B masih pada keadaan sembarang artinya suhu dan keadaanudara dalam keadaan sembarang. Maka data tegangan tersebut harus diubah ke tegangan flashover pada kondisi standar pada suhu 20 oC dan tekanan 760 mmHg. Dengan menggunakan persamaan 2.1 :
V = 61,94 kV t = 27,2oC p = 752,3 mmHg
Maka didapat faktor koreksi udara, : δ = 0,386�
273 +�=
0,386 � 752,3
273 + 27,2 = 0,96731
Dengan menggunakan persamaan 2.2, maka tegangan flashoverkondisi kering pada keadaan udara standar adalah:
(27)
dan tekanan udara sembarang. Dengan menggunakan persamaan 2.1 dan 2.2, maka akan didapatkan nilai tegangan flashover pada keadaan standar dengan suhu 20oC dan tekanan 760 mmHg, seperti yang ditunjukkan Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Tegangan Flashover pada Suhu 20 dan Tekanan 760 mmHg untuk Kondisi Bersih
Range %RH %RHrata-rata VBD δ Vus Vus rata-rata
99 1,5
98
99
43,2 0,96
45
46,91
99 47,4 0,96
49,37
100 44,5 0,96
46,35
95,5 1,5
94
95,5
53,5 0,96 55,72
55,87
95,5 51,6 0,96
53,75
97 55,8 0,96
58,12
92 1,5
90,5
92
58,6 0,96
61,04
59,41
92 57,3 0,96
59,68
93,5 55,2 0,96 57,5
88,5 1,5
87
88,3
58,6 0,96
61,04
60,66
88,5 59,4 0,96
61,8
89,5 56,7 0,96
59,06
85,8 1,5
84,2
85,3
59,8 0,96 62,29
62,98
85,8 61,4 0,96 63,95
86 60,2 0,96
62,7
. Dari nilai tegangan flashover diatas, maka dapat dibuat table yang menyatakan hubungan kelembaban dengan tegangan flashover seperti yang ditunjukkan pada Table 4.4.
(28)
Tabel 4.4 Hubungan Kelembaban terhadap Tegangan Flashover Isolator PiringKondisi Bersih Pada Suhu 20 oC dan Tekanan 760 mmHg.
%RH
rata-rata�
��rata-rata(kV)
85,3 62,98
88.3 60,66
92 59,41
95,5 55,87
99 46,91
IV.2.2 Hasil Perhitungan dan Analisis Data Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Flashover AC IsolatorPada Kondisi Terpolusi
Hasil pengujian yang diperoleh seperti yang ditunjukkan pada Lampiran B dibagi menjadi 3 keadaan yaitu, terpolusi ringan, sedang dan berat. Karena data yang diperoleh masih dalam keadaan sembarang maka data tersebut harus diubah menggunakan persamaan 2.2 untuk mendapatkan nilai tegangan flashover
keadaan standar seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.5; Tabel 4.7; dan Tabel 4.9 dibawah ini.
(29)
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Tegangan Flashover pada Suhu 20 dan Tekanan 760 mmHg untuk Kondisi Terpolusi Ringan
.Berdasarkan hasil perhitungan yang ditunjukkan pada tabel diatas, maka dapat dibuat table yang menyatakan hubungan kelembaban dengan tegangan
flashover seperti yang ditunjukkan pada Table 4.6.
Range %RH %RHrata-rata VBD VBD δ Vus Vus rata-rata
99 1,5
98
99
34,4 30,9 0,96
35,83
36,35
99 36,5 30,4 0,96
38,02
100 33,8 28,7 0,96 35,20
99 1,5
98
99
34,4 30,9 0,96 35,83
36,35
99 36,5 30,4 0,96
38,02
100 33,8 28,7 0,96
35,20
95,5 1,5
94
95,5
42.5 32,2 0,96
44,27
46,145
95,5 44,1 33,4 0,96 45,93
97 46,3 31,3 0,96
48,23
92 1,5
90,5
92
50,4 36,4 0,96
52,5
51.28
92 48,7 34,5 0,96
50,73
93,5 48,6 34,7 0,96
50,63
88,5 1,5
87
88,3
51,8 36,4 0,96 53,96
52,95
88,5 48,5 36,7 0,96
50,52
89,5 52,2 35,3 0,96 54,37
5
85,8 1,5
84,2
85,3
54,7 37,4 0,96 56,98
58,75
85,8 57,8 39,5 0,96 60,21
86 56,7 39,6 0,96
(30)
Tabel 4.6 Hubungan Kelembaban terhadap Tegangan Flashover Isolator Piring Kondisi Terpolusi Ringan Pada Suhu 20 oC dan Tekanan 760 mmHg
%RH
rata-rata�
��rata-rata(kV)
85,3 58,75
88.3 52,95
92 51,28
95,5 46,145
99 36,35
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Pengaruh Kelembaban Udara TerhadapTeganganFlashover pada Suhu 20 dan Tekanan 760 mmHg untuk Kondisi Terpolusi Sedang
Range %RH %RHrata-rata VBD δ Vus Vus rata-rata
99 1,5
98
99
31,3 0,96
32,60
30,45
99 29,9 0,96
31,14
100 26.5 0,96
27,60
95,5 1,5
94
95,5
31,6 0,96 32,91
35,38
95,5 35,8 0,96
37,29
97 34,5 0,96
35,93
92 1,5
90,5
92
41,2 0,96
42,91
44,1
92 45,3 0,96
47,18
93,5 40,5 0,96 42,18
88,5 1,5
87
88,3
52,8 0,96 55
55,17
88,5 51,5 0,96
(31)
Tabel 4.7. (sambungan)
Range %RH %RHrata-rata VBD δ Vus Vus rata-rata
85,8 1,5
84,2
85,3
53,4 0,96
55,62
58,82
85,8 57,2 0,96
59,58
86 58,8 0,96 61,25
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditunjukkan pada tabel diatas, maka dapat dibuat table yang menyatakan hubungan kelembaban dengan tegangan
flashover seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.8.
Tabel 4.8 Hubungan Kelembaban terhadap Tegangan Flashover Isolator Piring Kondisi Terpolusi Sedang Pada Suhu 20 oC dan Tekanan 760mmHg.
%RH
rata-rata�
��rata-rata(kV)
85,3 58,82
88.3 55,17
92 44,1
95,5 35,38
(32)
Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap TeganganFlashover pada Suhu 20 dan Tekanan 760 mmHg untuk Kondisi Terpolusi Berat
Range %RH %RHrata-rata VBD δ Vus Vus rata-rata
99 1,5
98
99
21,3 0,96
22,18
21,87
99 22,4 0,96 23,33
100 19,3 0,96 20,10
95,5 1,5
94
95,5
25,7 0,96
26,77
25,76
95,5 28.3 0,96
29,47
97 20,2 0,96
21,04
92 1,5
90,5
92
38,3 0,96
39,89
38,68
92 37,5 0,96 39,06
93,5 35,6 0,96
37,08
88,5 1,5
87
88,3
51,6 0,96
53,75
51,84
88,5 50.2 0,96
52,29
89,5 47,5 0,96
49,47
85,8 1,5
84,2
85,3
50,8 0,96 52,91
53.85
85,8 53,2 0,96
55,41
86 51,1 0,96
53,22
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditunjukkan pada tabel diatas, maka dapat dibuat table yang menyatakan hubungan kelembaban dengan tegangan
(33)
Tabel 4.10 Hubungan Kelembaban terhadap Tegangan Flashover Isolator Piring Kondisi Terpolusi Berat Pada Suhu 20 oC dan Tekanan 760 mmHg.
%RH
rata-rata�
��rata-rata(kV)
85,3 53,85
88.3 51,84
92 38,68
95,5 25,76
99 21,87
Dari keempat tabel hubungan antara kelembaban udara dengan tegangan
flashover keadaan standar padakeempat kondisi isolator piring maka dapat dibuat grafik perbandingan dan fungsi Y = f(x) masing-masing keadaan tersebut seperti pada Gambar 4.1 berikut:
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Kelembaban Udara terhadap Tegangan
Flashover Isolator Piring Gelas pada Suhu 20 dan Tekanan 760 mmHg pada masing-masing Kondisi
0 10 20 30 40 50 60 70
84 86 88 90 92 94 96 98 100
Isolator Bersih Isolator Terpolusi Ringan
(34)
Dari grafik yang diperoleh dapat diberikan kesimpulan sebagai berikut:
1. Pada saat isolator kondisi bersih penurunan tegangan flashover paling signifikan terjadi ketika kelembaban diatas 92 %RH sedangkan pada saat kelembaban di kisaran antara 88-92 (%RH), penurunan tidak terlalu signifikan bahkan cenderung datar.
2. Pada saat Isolator kondisi terpolusi ringan, penurunan tegangan flashover
yang cukup signifikan terjadi di kisaran nilai kelembaban 85 – 88 (%RH) dan sebaliknya dimulai dari kelembaban 90 %RH sampai 100 %RH, penurunan tegangan flashover cenderung linier.
3. Pada saat isolator kondisi terpolusi sedang, penurunan tegangan flashover
cenderung linier dan kemiringan grafik sangat besar di kisaran kelembaban 86-95 (%RH), dan kemiringan grafik mulai kecil pada kelembaban 95-100 (%RH).
4. Pada saat isolator terpolusi berat, penurunan tegangan flashover yang paling signifikan terjadi pada saat kelembaban di kisaran nilai ( 88,5 – 95,5) %RH dan kemiringan cenderung linier. Sedangkan pada saat kondisi awal dan kelembaban diatas 95,5 %RH penurunan tidak terlalu signifikan. 5. Kemiripan grafik penurunan tegangan pada kondisi terpolusi sedang dan
berat khususnya pada saat nilai kelembaban diatas 88 %RH menyimpulkan kondisi berat dan sedang memiliki pola penurunan tegangan flashover yang hampir sama.
(35)
Dari hasil pengujian yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa tegangan
flashover isolator piring mengalami penurunan dari kondisi bersih ke kondisi terpolusi. Penurunan nilai tegangan flashover tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.11 dibawah ini.
Tabel 4.11 Persentase Penurunan Tegangan Flashover Isolatordari Kondisi Bersih ke Kondisi Terpolusi
%RH
Kondisi Terpolusi Ringan (%)
Kondisi Terpolusi Sedang (%)
Kondisi Terpolusi Berat (%)
85,8 1,5 11,26 23,33 39,35
88,5 1,5 14,14 29,36 38,32
92 1,5 13,73 29,43 41,59
95,5 1,5 15,20 30,71 41,22
99 1,5 16,79 31.04 41,72
Dari tabel persentase diatas dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi kelembaban udara disekitar isolator piring disertai dengan semakin tingginya tingkat bobot polusi yang menempel di permukaan isolator piring, maka semakin besar nilai persentase penurunan tegangan flashover isolator tersebut. Nilai persentase penurunan tegangan flashover paling tinggi saat kondisi kelembaban 99 %RH, dimana nilai persentase pada kondisi terpolusi ringan adalah 16,79%, pada kondisi terpolusi sedang 31,04%, dan pada kondisi terpolusi berat adalah 41,72%.
(36)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang dilakukan diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Kelembaban udara yang semakin tinggi di sekitar isolator piring menyebabkan tegangan flashover isolator piring tersebut semakin turun, baik pada kondisi bersih maupun terpolusi.
2. Pada saat nilai kelembaban diatas 86 %RH, tegangan flashover yang paling rendah adalah pada saat isolator terpolusi berat. Pada saat nilai kelembaban paling tinggi rata-rata ( 99 %RH), nilai rata-rata tegangan flashover isolator piring pada kondisi bersih adalah 46,91 kV. Pada saat kondisi terpolusi ringan nilai rata-rata tegangan flashovernya adalah 36,35 kV atau turun 22,51% dari kondisi bersih. Pada saat kondisi terpolusi sedang nilai rata-rata tegangan flashovernya adalah 30,45 kV atau turun 35,1%. Pada saat kondisi terpolusi berat, nilai rata-rata tegangan flashovernya adalah 21,87 kV atau turun 53,37%.
5.2 SARAN
1. Eksperimen ini dapat diteliti kembali dengan menggunakan isolator piring yang memiliki bahan dasar berbeda serta membandingkannya terhadap
(37)
2. Dalam eksperiman berikutnya diharapkan menguji tegangan flashover
untuk isolator disusun berantai (isolator rantai) sesuai dengan kondisi di lapangan.
3. Eksperimen selanjutnya dapat diteliti kembali untuk jenis-jenis polutan yang berbeda tergantung latar belakang tempat dan kondisi lapangan dan membandingkannya dengan hasil eksperimen yang sudah ada.
(38)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Isolator Piring II.1.1 Umum
Pada suatu sistem instalasi tenaga listrik dan peralatan listrik dijumpai bagian-bagian yang memiliki beda potensial, sehingga bagian-bagian tersebut harus diisolir. Hal ini dilakukan untuk menghindari adanya aliran arus yang tidak diinginkan, seperti pada jaringan transmisi yang bertujuan untuk mengisolir konduktor dengan konduktor, maupun antara konduktor dengan bagian dari peralatan tersebut yang terhubung langsung ke tanah (dalam hal ini menghindari gangguan hubung singkat ke tanah).
Isolator pada sistem jaringan listrik bertujuan untuk menopang kawat penghantar suatu jaringan pada tiang-tiang ataupun menara yang berfungsi memisahkan secara elektris dua buah kawat atau lebih maupun kawat terhadap bagain dari peralatan jaringan yang terhubung ke tanah, agar tidak terjadi arus bocor (leakage current) atau lewat denyar (flashover) yang dapat mengakibatkan kerusakan peralatan sistem tenaga listrik maupun gangguan pada sistem itu sendiri.
Fungsi utama dari isolator itu sendiri pada Jaringan Sistem Tenaga Listrik antara lain yaitu:
(39)
1. Pada jaringan transmisi hantaran udara isolator berfungsi mengisolir konduktor dengan konduktor betegangan dengan bagian yang bertegangan nol.
2. Pada jaringan distribusi, berfungsi sebagai penggantung dan penopang konduktor.
3. Pada gardu induk digunakan sebagai pendukung sakelar pemisah, pendukung konduktor penghubung dan penggantung rel daya.
4. Pada panel pembagi daya, rel dengan rel dipisahkan oleh udara, sedangkan rel dengan kerangka pendukung dipisahkan oleh isolator.
Pada sistem transmisi hantaran udara, jenis isolator yang sering digunakan adalah isolator piring. Isolator ini memiliki bentuk seperti piring seperti pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Isolator piring
Pada sistem transmisi hantaran udara, isolator piring ini disusun/ dirangkai secara berantai menjadi suatu kesatuan isolator yang disebut dengan isolator
(40)
rantai. Rangkaian isolator ini biasanya digunakan untuk menggantung penghantar tegangan tinggi pada menara-menara transmisi, seperti pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Isolator rantai pada menara transmisi
II.1.2 Konstruksi Isolator Piring
Konstruksi isolator piring pada dasarnya dibagi menjadi 3 bagian utama seperti pada Gambar 2.3. Bagian utama tersebut yaitu bahan dielektrik, kap (cap) dan tonggak pin (fitting). Selain itu terdapat juga semen yang berfungsi sebagai perekat bahan dielektrik dengan tonggal pin dan bahan dielektrik dengan kap.
(41)
Dengan D adalah diameter isolator piring, dan H (spacing) adalah jarak spasi minimal antara pin dengan kap isolator piring. Pada umumnya ukuran isolator piring bervariasi dengan diameter 25 cm sampai 40 cm dan jaran spasi minimalnya antara 127 mm sampai 240 mm.
II.1.3 Bahan dielektrik isolator
Dalam penelitian ini bahan isolasi yang akan digunakan adalah isolator piring bahan keramik. Menurut J.P Oltzhausen, bahan keramik dibagi menjadi dua bagian yaitu porselin dan gelas (kaca). Isolator porselin memiliki kekuatan dielektrik sekitar 60 kV/cm sedangkan isolator kaca 140 kV/cm. Isolator gelas juga memiliki keunggulan lain dari bahan porselin yaitu dalam hal kekuatan mekaniknya, akan tetapi isolator bahan gelas lebih rapuh dan tidak digunakan pada sistem dengan tegangan DC karena tegangan DC menimbulkan proses elektrolisis pada bahan kaca yaitu perpindahan ion positif ke katoda sehingga dapat merusak konstruksi atau fisik dari isolator itu sendiri. Dilihat dari bentuk isolator piring dibagi menjadi 3 bagian yaitu:
1. Isolator piring standar. Isolator ini digunakan pada daerah dengan bobot polusi rendah seperti daerah padat penduduk dan tidak ada kawasan industri disekitarnya.
2. Isolator piring anti-fog. Isolator ini dirancang memiliki bentuk lengkungan yang lebih dalam untuk memperpanjang jarak rambat arus, dan biasanya digunakan di daerah yang bobot polusinya tinggi seperti di kawasan industri berat.
(42)
3. Isolator piring aerodinamis. Isolator ini dirancang memiliki permukaan yang licin sehingga polutan lebih sulit menempel pada permukaannya. Isolator ini lebih sering digunakan pada daerah gurun.
Persyaratan umum yang harus dipenuhi dalam merancang suatu isolator, antara lain sebagai berikut:
1. Memiliki kekuatan permitivitas yang tinggi agar dapat memiliki kemampuan dielektrik yang baik.
2. Menggunakan bahan dengan resistansi yang tinggi agar tidak terdapat arus bocor yang besar.
3. Memiliki kekuatan mekanis yang kuat untuk menopang beban konduktor, hembusan angin dan lainnya.
4. Setiap lubang pada bahan isolator harus memiliki sumbu sejajar dengan sumbu tegak isolator. Lubang dibuat pada temperature pembuatan isolator. 5. Jarak rambat isolator harus diperbesar jika isolator dipasang pada kawan
yang dihuni banyak burung.
6. Bahan perekat harus memiliki kekuatan adhesi yang tinggi.
7. Permukaan isolator harus licin dan bebas partikel-pertikel runcing agar tidak tejadi medan elektrik yang tinggi.
8. Dimensi sirip dan jarak rambat harus dibuat sedemikian rupa agar isolator dapat dengan mudah dibersihkan secara alami oleh hujan dari bahan polutan yang menempel pada permukaan isolator.
(43)
II.1.4 Isolator terpolusi
Seiring dengan waktu, isolator-isolator yang terpasang diluar akan dicemari oleh polutan yang terkandung di udara sekitar. Polutan ini yang akan mempengaruhi konduktivitas permukaan dari isolator piring tersebut sehingga dapat menyebabkan kegagalan isolasi. Ada beberapa jenis polutan yang sering dijumpai di lingkungan sekitar yang dapat mempengaruhi sistem isolasi dari isolator piring tersebut, antara lain :
1. Garam. Pada umumnya garam ini berasal dari udara yang terbawa oleh angin laut.
2. Polusi udara dan dan polusi hasil pembakaran tidak sempurna industri dalam wujud gas dan padat seperti Karbon dioksida, klorin dan sulfur oksida dari pabrik kimia, debu, abu hasil pembakaran batu bara, dan lainnya.
3. Pasir di daerah gurun. 4. Kotoran burung.
Faktor cuaca juga akan mempengaruhi polutan pada permukaan isolator sehingga polutan tersebut semakin konduktif. Angin yang sudah terkandung polutan tadi akan sampai ke sekitar permukaan isolator. Karena faktor kelembaban udara yang tinggi di sekitar isolator menyebabkan polutan tersebut mengendap di sekitar permukaan isolator. Untuk mengurangi polusi pada permukaan isolator, dilakukan beberapa usaha sebagai berikut :[2]
(44)
a. Pencucian
Isolator pada saluran maupun pada gardu induk dapat dicuci dalam keadaan tidak bertegangan maupun saat bertegangan. Pencucian dapat dilakukan secara otomatis dan manual seperti pada helikopter. Untuk pencucian dalam keadaan bertegangan, ada 2 syarat yang harus diperhatikan yaitu:
1. Air yang digunakan adalah air murni tanpa mineral dan memiliki tahanan jenis lebih besar dari 50.000 Ω/��3.
2. Urutan pencucian harus dimulai dari bawah ke atas untuk mencegah terkumpulnya polutan.
b. Pelapisan (greasing/coating)
Salah satu metode untuk mencegah kegagalan isolasi pada isolator adalah dengan melapisi permukaan isolator dengan lapisan minyak. Keuntungan dari metode ini adalah mendapatkan sifat hidrofobik, yaitu sifat bahan yang membuat permukaannya tetap kering karena air sulit untuk menempel pada permukaannya. Bahan yang bersifat hidrofobik yaitu minyak dan lilin. Keuntungan lainnya dari metode ini adalah terperangkapnya atau terikatnya polutan oleh minyak dan mencegah polutan ini basah akibat embun. Minyak yang digunakan terbuat dari silikon atau hidrokarbon. Kekurangan metode ini adalah harus mengganti minyak yang telah lama digunakan, biasanya dilakukan setiap tahun. c. Perpanjangan sirip (extender shed)
(45)
isolator dengan menggunakan perekat dan tidak boleh ada celah udara di antara sirip porselin dengan sirip tambahan karena akan menyebabkan peluahan sebagian pada celah udara ini yang akan merusak polimer dan isolator. Selain memperpanjang jarak rambat, perpanjangan sirip ini memudahkan air yang membawa polutan akibat hujan atau embun untuk mengalir dari permukaan isolator.
Tambahan Polimer
Sirip Porselin
Gambar 2.4 Perpanjangan Sirip yang Terpasang pada Isolator Porselin [2]
II.2 Penggolongan Tingkat Bobot Polusi Pada Isolator
Berdasarkan standar IEC 815, tingkat bobot polusi isolator dibagi menjadi 4 bagian, yaitu ringan, sedang, berat dan sangat berat. Dari sekian metode dalam menentukan bobot polusi tersebut, metode paling umum yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah metode ESDD (equivalent salt deposit density) dan tinjauan lapangan. Metode ini dilakukan dengan mengukur deposit garam ekuivalen dari polutan yang menempel di permukaan isolator. Polutan tersebut disertakan dengan bobot garam dalam larutan air yang konduktivitasnya sama dengan konduktivitas polutan tersebut. Nilai ESDD dari bobot polutan tersebut dilampirkan dalam Table 2.1.
(46)
Tabel 2.1 Penggolongan Bobot Polusi berdasarkan IEC 60050-815: 2000 Edisi 01
Tingkat pengotoran/Polusi ESDD ( mg/���)
Ringan 0.03 - 0.06
Sedang 0.1 – 0.2
Betar 0.3 – 0.6
Sangat berat >0.6
Selain standar diatas, IEC 815 juga menentukan bobot polusi dengan metode ESDD dan tinjauan lapangan. Penentuan tingkat bobot polusi isolator dengan metode tinjauan lapangan ditunjukkan pada Tabel 2.2 berikut :
Tabel 2.2 Tingkat Polusi Dilihat dari Lingkungannya Berdasarkan IEC 815 [2]
Tingkat Polusi
Contoh Lingkungan
ESDD (mg/ ��2
)
Ringan
- Wilayah dengan sedikit industri dan rumah penduduk dengan sarana pembakaran rendah. - Wilayah pertanian (penggunaan pupuk dapat
meningkatkan bobot polusi) dan pegunungan. - Wilayah dengan jarak 10km atau lebih dari laut
dan tidak ada angin laut yang berhembus.
Catatan : Semua kawasan terletak minimal 10 – 20 km dari laut dan bukan kawasan terbuka bagi hembusan angin langsung dari laut.
0,06
Sedang
- Wilayah dengan industri yang tidak menghasilkan polusi gas.
- Wilayah dengan kepadatan tinggi dan/atau kawasan industri kepadatan tinggi yang sering 0,20
(47)
Tabel 2.2. (sambungan) Tingkat Polusi Contoh Lingkungan ESDD (mg/ ��2 ) Berat
- Wilayah banyak industri dan perkotaan dengan sarana pembakaran yang tinggi.
- Wilayah dekat laut atau senantiasa terbuka bagi hembusan angin laut yang kencang.
0.60
Sangat Berat
- Sangat dekat pantai.
- Sangat dekat dengan kawasan Industri.
- Wilayah padang pasir dengan tidak adanya hujan untuk jangka waktu yang lama.
>0.60
II.3 Lewat Denyar (Flashover)
Lewat denyar (flashover) pada isolator adalah suatu peristiwa pelepasan muatan melalui permukan isolator dari konduktor bertegangan yang dipikul isolator ke lengan mentara hantaran udara. Peristiwa ini menyebabkan kegagalan isolator mengisolasi konduktor transmisi dengan lengan menara. Lewat denyar (flashover) dapat terjadi pada beberapa kondisi, yaitu pada kondisi permukaan Isolator bersih, dan pada kondisi permukaan isolator terpolusi. Saat permukaan isolator bersih, lewat denyar yang terjadi disebabkan oleh tembusnya udara di sekitar permukaan. Bila permukaan isolator dilapisi polutan, tahanan permukaan isolator akan turun sehingga arus bocor yang mengalir akan semakin besar dibandingkan dengan arus bocor pada kondisi permukaan bersih. Arus ini akan menyebabkan terbentuknya jalur konduktif yang merupakan awal terjadinya peristiwa lewat denyar. Karena peristiwa lewat denyar disebabkan karena tembusnya udara di sekitar permukaan isolator, maka faktor-faktor udara yang
(48)
mempengaruhi lewat denyar (flashover) disekitar permukaan isolator tersebut, antara lain:
1. Temperatur udara. Temperatur udara yang tinggi akan meningkatkan jumlah proses ionisasi thermis dan emisi thermis.
2. Tekanan udara. Pada kondisi tekanan udara besar, jumlah molekul di dalam udara semakin banyak yang artinya proses ionisasi semakin banyak. Tetapi bila tekanan terlalu tinggi, gerakan muatan dari proses ionisasi akan terhambat sehingga proses ionisasi berikutnya semakin sedikit. Bila tekanan udara terlalu rendah, jumlah molekul yang sedikit akan menyebabkan proses ionisasi yang sedikit juga. Persamaan faktor koreksi (
) untuk tegangan pada suhu t oC dan tekanan p mmHg dapat dilihat pada Persamaan 2.1[1] dan persamaan tegangan flashover pada keadaan standar (suhu 20 oC dan tekanan 760 mmHg) dapat dilihat pada Persamaan 2.2[2].
� = 0,386�
273 +� (2.1)
Dimana :
� = faktor koreksi suhu dan tekanan udara.
p = tekanan udara (mmHg).
t = suhu udara ( ).
���
=
�δ (2.2)Dimana:
��� = tegangan flashover pada suhu 20 dan tekanan 760 mmHg
(49)
3. Kelembaban udara. Bila kelembaban tinggi, kandungan air dalam udara meningkat sehingga mudah terjadi ionisasi karena air memiliki energi ikat yang lebih rendah dari kandungan lain dalam udara. Energi ikat air sekitar 13,6 eV, nitrogen (N) sekitar 17,1 eV, CO2 sekitar 14,6 eV, H2 sekitar 15,6
eV, dan oksigen (O2) sekitar 12,08 eV. Elektronvolt (eV) merupakan
satuan dari energi suatu partikel yang besarnya 1,6 x 10-19 Joule. Bila kandungan air semakin banyak maka udara akan lebih mudah terionisasi dan menyebabkan kekuatan dielektrik udara turun. Kekuatan dielektrik medan listrik yang mampu dipikul oleh suatu bahan dielektrik tanpa mengakibatkan bahan tersebut tembus listrik. Semakin banyak kandungan air dalam udara menyebabkan udara semakin mudah terionisasi. Hal ini menyebabkan turunnya tegangan yang diperlukan untuk membuat udara tersebut tembus listrik. Saat permukaan isolator bersih, kelembaban yang tinggi menyebabkan terbentuknya butiran-butiran air pada permukaan isolator sehingga konduktivitas permukaan isolator naik (konduktivitas permukaan porselin pada kelembaban 50 %RH adalah 1,6 pS sedangkan konduktivitas air yang sangat murni pada suhu 25 ºC adalah 5,5 µS/m). Hal ini juga menyebabkan kenaikan arus bocor. Tetapi karena konduktivitas air lebih rendah dari pada polutan yang basah, arus bocor saat permukaan isolator bersih lebih rendah dari pada arus bocor saat permukaan isolator dilapisi polutan. Saat permukaan isolator dilapisi polutan, kelembaban yang tinggi menyebabkan polutan dipermukaan isolator basah. Kemudian peristiwa lewat denyar seperti yang telah dijelaskan dapat terjadi dan pada saat yang bersamaan kelembaban juga
(50)
membuat kekuatan dielektrik udara turun sehingga tegangan lewat denyar isolator turun.
a) Mekanisme lewat denyar pada kondisi isolator bersih
Pada kondisi isolator bersih, peristiwa lewat denyar terjadi karena tembus listrik udara di sekitar permukaan isolator tersebut. Udara biasanya bersifat isolatif karena memiliki sedikit elekron bebas. Tetapi karena udara berubah menjadi konduktif karena faktor lingkungan, sifat isolatif tadi berubah menjadi konduktif karena proses ionisasi dan emisi.
Ionisasi dalah peristiwa terlepasnya elektron dari ikatan atom netral sehingga menghasilkan elektron bebas dan ion positif. Proses ionisasi dapat dilihat pada Gambar 2.5.
(a) Suatu elektron bebas (b) Elektron terikat keluar membentur elektron lintasannya menjadi
(51)
1) Ionisasi thermis
2) Ionisasi radiasi sinar kosmis 3) Ionisasi radiasi foton (fotoionisasi) 4) Ionisasi benturan
Emisi adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan suatu logam menjadi elektron bebas. Dalam keadaan normal, elektron tidak dapat terlepas dari permukaan logam karena adanya gaya elektrostatik antar elektron dengan ion dalam kisi logam. Supaya elektron ini dapat keluar dari permukaan logam, diperlukan sejumlah energi luar. Besarnya energi ini didefenisikan sebagai fungsi kerja dengn satuan elektron volt (eV) yang berbeda untuk setiap jenis logam. Ada beberapa proses emisi yang menyebabkan terjadinya banjiran elektron, antara lain:
1) Emisi thermis
2) Emisi benturan ion positif 3) Emisi medan tinggi.
b) Mekanisme lewat denyar pada isolator terpolusi
Permukaan isolator sistem tranmisi hantaran udara yang terpasang diluar akan dilapisi oleh polutan. Ketika polutan dalam keadaan kering, polutan masih bersifat tidak konduktif. Tetapi bila polutan basah dikarenakan gerimis atau kabut, lapisan polutan akan larut dan membentuk larutan elektrolit yang konduktif. Akibatnya tahanan permukaan akan turun dan arus bocor naik dalam orde beberapa miliampere. Arus bocor ini akan memanaskan larutan elektrolit pada permukaan isolator sehingga terbentuk lapisan kering. Pada lapisan kering ini, medan listrik cukup besar sehingga udara di sekitarnya dapat mengalami ionisasi. Kemudian udara akan tembus listrik dan arus mengalir melalui busur api pada lapisan kering yang akan mengeringkan larutan elektrolit selanjutnya dan memperpanjang lapisan kering. Proses ionisasi akan terjadi lagi dan menyebabkan perpanjangan busur api dan proses di atas akan terus terjadi pada isolator piring
(52)
dan peristiwa lewat denyar terjadi. Mekanisme lewat denyar pada isolator terpolusi seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6. Isolator Terpolusi dan Rangkaian Ekivalennya
Lapisan polutan yang konduktif dapat dianggap sebagai suatu tahanan yang menghubungkan kedua jepitan logam isolator. Tahanan lapisan polutan jauh lebih rendah daripada tahanan dielektrik padat isolator. Jika jepitan (a) bertegangan dan jepitan (d) dibumikan, maka arus bocor (Ib) akan mengalir melalui lapisan konduktif dari jepitan (a) ke (d), sedang arus yang melalui dielektrik padat diabaikan. Arus bocor ini akan menimbulkan panas yang besarnya sama dengan kuadrat arus bocor dikali dengan tahanan permukaan dari (a) ke (d). Panas yang terjadi akan mengeringkan lapisan polutan dan pengeringan awal terjadi pada kawasan permukaan isolator yang berdekatan dengan jepitan logam isolator. Pengeringan tersebut akan membuat tahanan lapisan polutan di kawasan jepitan isolator semakin besar. Akibatnya beda tegangan pada lapisan polutan yang kering (Vab) semakin besar dan menimbulkan kuat medan elektrik di sekitarnya naik. Jika kuat medan elektrik ini melebihi kekuatan dielektrik udara di sekitar isolator, maka akan terjadi peluahan dari titik (a) ke titik (b). Busur api akibat peluahan ini membuat lapisan polutan yang kering (a-b) terhubung singkat, akibatnya arus bocor semakin besar. Demikian seterusnya secara berangsur-angsur busur api semakin panjang
(53)
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Isolasi merupakan hal penting yang tidak dapat dipisahkan dari peralatan tegangan tinggi. Isolasi tersebut memiliki fungsi untuk mengisolir suatu konduktor bertegangan dengan kerangka penyangga yang dibumikan sehingga tidak ada arus listrik yang mengalir dari konduktor tersebut ke tanah. Pada umumnya di daerah terbuka, Isolator akan terlapisi oleh polutan-polutan yang berasal dari lingkungan sekitar. Konduktivitas polutan tersebut yang akan menyebabkan turunnya tahanan permukaan isolator. Dengan menurunnya tahanan permukaan isolator, secara langsung akan mempengaruhi tegangan
flashover isolator tersebut. Flashover adalah gangguan yang terjadi berupa loncatan api yang terjadi antar isolator atau kompenen listrik tegangan tinggi. Hal ini dapat terjadi akibat gagalnya isolasi dari sistem tegangan tinggi tersebut. Oleh karena itu, kondisi permukaan isolator dan kondisi udara sangat mempengaruhi tegangan flashover isolator seperti polutan yang menempel pada permukaan isolator dan kelembaban udara yang membuat kekuatan dielektrik udara menurun. Turunnya kekuatan dielektrik udara membuat tegangan
flashover isolator semakin rendah.
Kelembaban udara juga akan mempengaruhi polutan tersebut menjadi basah dan membentuk lapisan konduktif sehingga tahanan permukaan isolator menjadi rendah. Lapisan konduktif yang terbentuk di permukaan isolator ini
(54)
menyebabkan mengalirnya arus bocor (leakage current). Dengan mengalirnya arus bocor, terjadi pemanasan di lapisan tersebut. Lapisan ini dapat membentuk pita kering (dry band) akibat dialiri arus bocor secara terus menerus. Pada tegangan tertentu, kondisi ini dapat menyebabkan pelepasan muatan melintasi pita kering. Pelepasan muatan dapat memanjang sehingga terbentuk busur listrik (arc) dan terjadi lewat denyar (flashover) yang melalui seluruh permukaan isolator.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Isolator piring jenis gelas pada tower saluran tegangan tinggi sangat dipengaruhi oleh lingkungan sekitar. Tugas Akhir ini akan membahas mengenai pengaruh kelembaban udara di sekitar isolator piring terhadap tegangan
flashover Isolator yang terpolusi partikel padat karbon. Karbon (C) merupakan polutan yang menjadi parameter polutan di daerah-daerah kawasan industri berat. Sebagai pengganti karbon tersebut secara umum, maka bahan karbon yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah serbuk karbon murni sebagai pengganti dari sisa pembakaran tidak sempurna kendaraan bermotor dan industri-industri berat seperti industri baru bara, industri gas alam dan mineral yang melayang di udara berupa partikel karbon padat halus (partikulat).
1.3 BATASAN MASALAH
Untuk membatasi masalah dalam tugas akhir ini, maka dibuat batasan masalah yang akan diteliti. Hal tersebut bertujuan agar materi dan cakupan studi
(55)
dari tugas akhir ini dapat mencapai hasil yang diinginkan. Adapun yang menjadi batasan masalah pada tugas akhir ini adalah :
1. Isolator yang digunakan adalah isolator piring yang terbuat dari bahan gelas.
2. Jumlah isolator yang akan diuji hanya satu buah.
3. Polutan yang menjadi indikator polusi adalah partikel padat karbon murni.
1.4 TUJUAN PENGUJIAN
Adapun tujuan dari pengujian ini adalah untuk mendapatkan perubahan nilai tegangan lewat denyar (flashover) AC standar isolator piring gelas dari kondisi bersih ke kondisi terpolusi yang dipengaruhi oleh kelembaban udara di sekitar permukaan isolator piring serta mencari hubungan kedua hal tersebut dan juga sebagai referensi dalam pemasangan isolator piring jenis gelas tersebut bedasarkan tingkat polusi dan kelembaban udara di sekitarnya.
1.5 METODE PENULISAN
Metodologi Penelitian yang dilakukan pada penulisan Tugas Akhir ini adalah :
1. Studi Literatur
Dengan membaca dan mempelajari buku-buku, jurnal-jurnal penelitian dan informasi dari internet sesuai dengan topik yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini. Dimana hal tersebut akan menjadi acuan teoritis terhadap hasil penelitian yang akan dilakukan.
(56)
2. Pengujian dan pengukuran terhadap objek yang akan diuji
Bahan penelitian yang akan dilakukan sebagai objek pengujian dilakukan pengukuran terhadap tegangan lewat denyar (flashover) yang terjadi pada Isolator. Hal ini dilakukan sebagai acuan perbandingan tegangan lewat denyar antara isolator kondisi bersih dan terpolusi.
Pengumpulan data dengan pengujian adalah cara pengambilan data ke tempat penelitian secara eksperimental. Pengujian akan dilaksanakan di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi FT USU. Dalam hal ini penulis langsung berada di lokasi pengujian dengan merangkaian rangkaian percobaan yang akan diuji beserta instrument alat uji dan pengukuran yang diperlukan. Dalam metode ini dilakukan dokumentasi dengan melakukan pencatatan data hasil percobaan.
3. Studi Bimbingan
Studi bimbingan ini berupa diskusi dan Tanya jawab dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh Departemen Teknik Elektro USU mengenai masalah-masalah yang timbul selama penulisan Tugas Akhir ini berlangsung.
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN
Penulisan Tugas Akhir ini ditulis dan disusun dalam urutan sebagai berikut:
(57)
Bab ini berisikan latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, metode penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas tentang teori isolator piring secara umum, isolator terpolusi, parameter-paramater pada isolator, pengukuran tingkat polusi pada isolator, dan lewat denyar (flashover) pada isolator piring.
BAB III. METODE PENELITIAN
Bab ini membahas tentang tahapan-tahapan yang harus dilakukan dalam menyusun tulisan dan melakukan penelitian agar pengetahuan yang akan dicapai dari suatu penelitian dapat memenuhi kaidah ilmiah.
BAB IV. HASIL DAN ANALISIS PENELITIAN
Bab ini berisi data hasil pengujian, proses pengolahan data dan analisa data penelitian.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan Tugas Akhir dana saran penulis kepada pembaca.
(58)
ABSTRAK
Penelitian ini dilatarbekangi oleh kondisi iklim tropis Indonesia yang memiliki tingkat kelembaban udara yang tinggi antara 80 s/d 83 %RH (%RH adalah satuan kelembaban udara) dan pencemaran lingkungan dengan tingkat polusi yang cukup tinggi. Hal ini sangat berpengaruh terhadap tegangan flashover
isolator AC piring yang berada di ruang terbuka pada jaringan transmisi hantaran udara. Maka penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai tegangan flashover
AC isolator piring bahan gelas yang dipengaruhi oleh kelembaban udara dan polutan berupa partikel padat dan halus (partikulat) karbon murni dan menganalisis hubungan kedua hal tersebut. Dari hasil penelitian didapat bahwa semakin tinggi tingkat kelembaban udara maka penurunan tegangan flashover AC akan semakin besar, baik pada kondisi bersih maupun kondisi terpolusi. Pada saat nilai kelembaban udara rata-rata 99 %RH, penurunan tegangan flashover AC dari kondisi bersih ke kondisi terpolusi cukup signifikan. Pada saat kondisi terpolusi karbon, nilai rata-rata penurunan tegangan flashover dalam keadaan standar terhadap kondisi bersih adalah 22,51% untuk kondisi terpolusi ringan, 35,1% untuk kondisi terpolusi sedang dan 53,37% untuk kondisi terpolusi berat.
Kata Kunci: Kelembaban Udara, Karbon, Isolator Piring dan Tegangan
(59)
TUGAS AKHIR
ANALISIS PENGARUH KELEMBABAN UDARA TERHADAP
TEGANGAN
FLASHOVER
AC ISOLATOR PIRING GELAS
TERPOLUSI KARBON
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh :
NIM : 080402079 T.M.V BASTEN HUTAJULU
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
(60)
(61)
ABSTRAK
Penelitian ini dilatarbekangi oleh kondisi iklim tropis Indonesia yang memiliki tingkat kelembaban udara yang tinggi antara 80 s/d 83 %RH (%RH adalah satuan kelembaban udara) dan pencemaran lingkungan dengan tingkat polusi yang cukup tinggi. Hal ini sangat berpengaruh terhadap tegangan flashover
isolator AC piring yang berada di ruang terbuka pada jaringan transmisi hantaran udara. Maka penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai tegangan flashover
AC isolator piring bahan gelas yang dipengaruhi oleh kelembaban udara dan polutan berupa partikel padat dan halus (partikulat) karbon murni dan menganalisis hubungan kedua hal tersebut. Dari hasil penelitian didapat bahwa semakin tinggi tingkat kelembaban udara maka penurunan tegangan flashover AC akan semakin besar, baik pada kondisi bersih maupun kondisi terpolusi. Pada saat nilai kelembaban udara rata-rata 99 %RH, penurunan tegangan flashover AC dari kondisi bersih ke kondisi terpolusi cukup signifikan. Pada saat kondisi terpolusi karbon, nilai rata-rata penurunan tegangan flashover dalam keadaan standar terhadap kondisi bersih adalah 22,51% untuk kondisi terpolusi ringan, 35,1% untuk kondisi terpolusi sedang dan 53,37% untuk kondisi terpolusi berat.
Kata Kunci: Kelembaban Udara, Karbon, Isolator Piring dan Tegangan
(62)
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmat yang telah diberikan-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Analisis Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Tegangan Flashover AC Isolator Piring Gelas Terpolusi Karbon”. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ayahanda Huntal T.P Hutajulu, Ibunda Rumindang Saur Sidabutar, Saudara/ i penulis : Ruth Stevy Hutajulu, Frederick Rogate Hutajulu, Yuni Sarah Hutajulu dan semua keluarga besar penulis yang selama ini telah menyediakan segala keperluan, dan senantiasa memberi dukungan semangat dan doa selama perkuliahan hingga penyelesaian Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Syahrawardi selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan Tugas Akhir
(63)
3. Ir. Eddy Warman, M.T dan Ir. Raja Harahap, M.T selaku Dosen pembanding Tugas Akhir.
4. Bapak Ir. Eddy Warman, M.T selaku Dosen Pembimbing Akademik penulis yang membantu dan membimbing penulis selama perkuliahan.
5. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU dan Bapak Rachmad Fauzi, S.T., M.T selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU.
6. Bang Divo, Kak Umi, Kak Ester dan seluruh staf pegawai dan administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 7. Teman-teman asisten di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi: Memory
Hidayat, Sandro Levi Panggabean,dan Josiah yang membantu penulis saat melakukan pengujian.
8. Teman-teman angkatan 2008 yang selalu memberi dukungan kepada penulis: Wilfian, Christian Daniel Simanjuntak, Army Tampubolon, William Sijabat, Darminton Sinulingga, Parulian Sandy Simanjuntak, Antonius, Jhonson, Angun Marpaung, Elis Hutasoit, Elvis Sinaga, Heryanto Simbolon, John Purba, Andry Nico Manik, Wenly Sinulingga, Eykel Ginting, Rizky Ferdinand, Syamsarief, Fahdi Ruamta, Parlindungan Siregar dan semua teman-teman angkatan 2008.
9. Teman-teman Elektro Angkatan 2009, 2010, dan 2011 yang memberikan motivasi dan bantuan selama penyelesaian Tugas Akhir ini .
10.Abang-abang Senior : Bang Acud Hutajulu, Bang Royto, Bang Gabe Sitanggang, Bang Lamsudi Marbun, Bang Benny Panjaitan, Bang Cimet,
(64)
Bang Bayu Sianipar, yang telah mau berbagi pengalaman dan motivasi kepada penulis.
11.Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis ucapkan terima kasih banyak.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak luput dari kesalahan-kesalahan, baik dari segi tata bahasa maupun dari segi ilmiah. Untuk itu, penulis akan menerima dengan terbuka, segala saran dan kritik yang ditujukan untuk memperbaiki Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca.
Medan, 30 Maret 2016
Penulis
(65)
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
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 Pengujian ... 3
1.5 Metode Penulisan ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Isolator Piring ... 6
2.1.1 Umum... 6
2.1.2 Konstruksi Isolator ... 8
2.1.3 Bahan Dielektrik Isolator ... 9
2.1.4 Isolator Terpolusi ... 11
2.2 Penggolongan Tingkat Bobot Polusi Pada Isolator ... 13
2.3 Lewat Denyar (Flashover) ... 15
BAB III METODOLOGI PENGUJIAN ... 21
3.1 Peralatan dan Bahan Pengujian ... 21
3.2 Tempat dan Waktu Pengujian ... 25
3.3 Proses Pengujian ... 26
3.3.1 Rangkaian Percobaan... 26
(66)
3.3.2.1 Pengujian Tegangan Flashover Isolator Piring Pada
Kondisi Bersih ... 27
3.3.2.2 Pengujian Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi Terpolusi Karbon dengan Tingkat Pengotoran Ringan ... 28
3.3.2.3 Pengujian Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi Terpolusi Karbon dengan Tingkat Pengotoran Sedang ... 31
3.3.2.4 Pengujian Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi Terpolusi Karbon dengan Tingkat Pengotoran Berat ... 33
BAB IV HASIL DAN ANALISIS PENELITIAN ... 34
4.1 Analisis Data Konduktivitas larutan dan Perhitungan ESDD ... 34
4.2 Analisis Data Hasil Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring ... 36
4.2.1 Hasil Perhitungan dan Analisi Data Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Flashover AC Isolator Piring Pada Kondisi Bersih ... 36
4.2.2 Hasil Perhitungan dan Analisi Data Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Flashover AC Isolator Piring Pada Kondisi Terpolusi ... 38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 46
5.1 Kesimpulan ... 46
5.2 Saran ... 46
DAFTAR PUSTAKA ... 48
LAMPIRAN A ... 50
(67)
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
2.1 Isolator Piring ... 7
2.2 Isolator Rantai pada Menara Transmisi ... 8
2.3 Konstruksi Utama Isolator Piring ... 8
2.4 Perpanjangan Sirip yang Terpasang pada Isolator Porselin ... 13
2.5 Proses Ionisasi ... 18
2.6 Isolator Terpolusi dan Rangkaian Ekivalennya ... 20
3.1 Trafo Uji ... 21
3.2 Autotransformator ... 22
3.3 Tahanan Peredam ... 22
3.4 Multimeter ... 22
3.5 Barometer/humiditymeter digital ... 23
3.6 Kabel Penghubung ... 23
3.7 Kotak Kaca (Wadah Pengujian) ... 24
3.8 Conductivitymeter... 24
3.9 Isolator Piring Gelas ... 25
3.10 Rangkain Percobaan... 26
3.11 Proses Pengeringan Isolator Gelas pada kondisi Bersih selama 1 hari ... 27
3.12 Bahan yang dilarutkan dalam Larutan Polutan ... 29
3.13 Isolator Terpolusi dengan Tingkat Bobot Sedang ... 32
3.14 Isolator Terpolusi dengan Tingkat Bobot Berat ... 33
4.15 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Flashover Isolator Piring masing-masing Keadaan Bersih, Terpolusi Ringan, Sedang dan Berat ... 43
(68)
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
2.1 Penggolongan Bobot Polusi Berdasarkan IEC 60050-815:2000 Edisi 01 . 14 2.2 Tingkat Polusi Dilihat dari Lingkungannya Berdasarkan IEC 815 ... 14 3.1 Faktor Koreksi Suhu ... 30 4.1 Hasil Perhitungan Konduktivitas, Salinitas,dan ESDD ... 35 4.2 Pengklasifikasian Tingkat Bobot Polutan Berdasarkan Nilai ESDD yang
Diperoleh ... 35 4.3 Hasil Perhitungan Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Tegangan
Flashover pada Suhu 20 dan Tekanan 760 mmHg untuk Kondisi Bersih ... 37 4.4 Hubungan Kelembaban Udara terhadap Tegangan Flashover Isolator Piring untuk Kondisi Bersih Pada Suhu 20 oC dan Tekanan 760 mmHg ... 38 4.5 Hasil Perhitungan Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Tegangan
Flashover pada Suhu 20 dan Tekanan 760 mmHg untuk Kondisi
Terpolusi Ringan ... 39 4.6 Hubungan Kelembaban terhadap Tegangan Flashover Isolator Piring
Kondisi Terpolusi Ringan Pada Suhu 20 oC dan Tekanan 760 mmHg. ... 40 4.7 Hasil Perhitungan Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Tegangan
Flashover pada Suhu 20 dan Tekanan 760 mmHg untuk Kondisi Terpolusi Sedang ... 40 4.8 Hubungan Kelembaban terhadap Tegangan Flashover Isolator Piring
Kondisi Terpolusi Sedang Pada Suhu 20 oC dan Tekanan 760mmHg ... 41 4.9 Hasil Perhitungan Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Tegangan
Flashover pada Suhu 20 dan Tekanan 760 mmHg untuk Kondisi Terpolusi Berat ... 42 4.10 Hubungan Kelembaban terhadap Tegangan Flashover Isolator Piring
Kondisi Terpolusi Berat Pada Suhu 20 oC dan Tekanan 760 mmHg ... 43 4.11 Persentase Penurunan Tegangan Flashover Isolatordari Kondisi Bersih
ke Kondisi Terpolusi ... 45 A.1 Hasil Pengukuran Nilai Konduktivitas dan Suhu Larutan ... 50
(69)
B.2 Hasil Pengukuran Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi Bersih dengan Pengaruh Kelembaban Udara ... 54 B.3 Hasil Pengukuran Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi
Terpolusi Ringan dengan Pengaruh Kelembaban Udara ... 55 B.4 Hasil Pengukuran Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi
Terpolusi Sedang dengan Pengaruh Kelembaban Udara ... 56 B.5 Hasil Pengukuran Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi
(1)
Bang Bayu Sianipar, yang telah mau berbagi pengalaman dan motivasi kepada
penulis.
11.
Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis ucapkan
terima kasih banyak.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak luput dari
kesalahan-kesalahan, baik dari segi tata bahasa maupun dari segi ilmiah. Untuk itu, penulis
akan menerima dengan terbuka, segala saran dan kritik yang ditujukan untuk
memperbaiki Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat
bagi penulis dan pembaca.
Medan, 30 Maret 2016
Penulis
(2)
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
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 Pengujian ... 3
1.5 Metode Penulisan ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Isolator Piring ... 6
2.1.1 Umum... 6
2.1.2 Konstruksi Isolator ... 8
2.1.3 Bahan Dielektrik Isolator ... 9
2.1.4 Isolator Terpolusi ... 11
2.2 Penggolongan Tingkat Bobot Polusi Pada Isolator ... 13
2.3 Lewat Denyar (Flashover) ... 15
BAB III METODOLOGI PENGUJIAN ... 21
3.1 Peralatan dan Bahan Pengujian ... 21
3.2 Tempat dan Waktu Pengujian ... 25
3.3 Proses Pengujian ... 26
3.3.1 Rangkaian Percobaan... 26
(3)
3.3.2.1 Pengujian Tegangan Flashover Isolator Piring Pada
Kondisi Bersih ... 27
3.3.2.2 Pengujian Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi Terpolusi Karbon dengan Tingkat Pengotoran Ringan ... 28
3.3.2.3 Pengujian Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi Terpolusi Karbon dengan Tingkat Pengotoran Sedang ... 31
3.3.2.4 Pengujian Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi Terpolusi Karbon dengan Tingkat Pengotoran Berat ... 33
BAB IV HASIL DAN ANALISIS PENELITIAN ... 34
4.1 Analisis Data Konduktivitas larutan dan Perhitungan ESDD ... 34
4.2 Analisis Data Hasil Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring ... 36
4.2.1 Hasil Perhitungan dan Analisi Data Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Flashover AC Isolator Piring Pada Kondisi Bersih ... 36
4.2.2 Hasil Perhitungan dan Analisi Data Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Flashover AC Isolator Piring Pada Kondisi Terpolusi ... 38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 46
5.1 Kesimpulan ... 46
5.2 Saran ... 46
DAFTAR PUSTAKA ... 48
LAMPIRAN A ... 50
(4)
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
2.1 Isolator Piring ... 7
2.2 Isolator Rantai pada Menara Transmisi ... 8
2.3 Konstruksi Utama Isolator Piring ... 8
2.4 Perpanjangan Sirip yang Terpasang pada Isolator Porselin ... 13
2.5 Proses Ionisasi ... 18
2.6 Isolator Terpolusi dan Rangkaian Ekivalennya ... 20
3.1 Trafo Uji ... 21
3.2 Autotransformator ... 22
3.3 Tahanan Peredam ... 22
3.4 Multimeter ... 22
3.5 Barometer/humiditymeter digital ... 23
3.6 Kabel Penghubung ... 23
3.7 Kotak Kaca (Wadah Pengujian) ... 24
3.8 Conductivitymeter... 24
3.9 Isolator Piring Gelas ... 25
3.10 Rangkain Percobaan... 26
3.11 Proses Pengeringan Isolator Gelas pada kondisi Bersih selama 1 hari ... 27
3.12 Bahan yang dilarutkan dalam Larutan Polutan ... 29
3.13 Isolator Terpolusi dengan Tingkat Bobot Sedang ... 32
3.14 Isolator Terpolusi dengan Tingkat Bobot Berat ... 33
4.15 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Flashover Isolator Piring masing-masing Keadaan Bersih, Terpolusi Ringan, Sedang dan Berat ... 43
(5)
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
2.1 Penggolongan Bobot Polusi Berdasarkan IEC 60050-815:2000 Edisi 01 . 14
2.2 Tingkat Polusi Dilihat dari Lingkungannya Berdasarkan IEC 815 ... 14 3.1 Faktor Koreksi Suhu ... 30 4.1 Hasil Perhitungan Konduktivitas, Salinitas,dan ESDD ... 35
4.2 Pengklasifikasian Tingkat Bobot Polutan Berdasarkan Nilai ESDD yang
Diperoleh ... 35
4.3 Hasil Perhitungan Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Tegangan
Flashover pada Suhu 20 dan Tekanan 760 mmHg untuk Kondisi Bersih
... 37 4.4 Hubungan Kelembaban Udara terhadap Tegangan Flashover Isolator Piring untuk Kondisi Bersih Pada Suhu 20 oC dan Tekanan 760 mmHg ... 38
4.5 Hasil Perhitungan Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Tegangan
Flashover pada Suhu 20 dan Tekanan 760 mmHg untuk Kondisi
Terpolusi Ringan ... 39 4.6 Hubungan Kelembaban terhadap Tegangan Flashover Isolator Piring
Kondisi Terpolusi Ringan Pada Suhu 20 oC dan Tekanan 760 mmHg. ... 40
4.7 Hasil Perhitungan Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Tegangan
Flashover pada Suhu 20 dan Tekanan 760 mmHg untuk Kondisi
Terpolusi Sedang ... 40
4.8 Hubungan Kelembaban terhadap Tegangan Flashover Isolator Piring
Kondisi Terpolusi Sedang Pada Suhu 20 oC dan Tekanan 760mmHg ... 41
4.9 Hasil Perhitungan Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Tegangan
Flashover pada Suhu 20 dan Tekanan 760 mmHg untuk Kondisi
Terpolusi Berat ... 42
4.10 Hubungan Kelembaban terhadap Tegangan Flashover Isolator Piring
Kondisi Terpolusi Berat Pada Suhu 20 oC dan Tekanan 760 mmHg ... 43 4.11 Persentase Penurunan Tegangan Flashover Isolatordari Kondisi Bersih
ke Kondisi Terpolusi ... 45 A.1 Hasil Pengukuran Nilai Konduktivitas dan Suhu Larutan ... 50 B.1 Hasil Pengukuran Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi
(6)
B.2 Hasil Pengukuran Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi Bersih dengan Pengaruh Kelembaban Udara ... 54 B.3 Hasil Pengukuran Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi
Terpolusi Ringan dengan Pengaruh Kelembaban Udara ... 55 B.4 Hasil Pengukuran Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi
Terpolusi Sedang dengan Pengaruh Kelembaban Udara ... 56 B.5 Hasil Pengukuran Tegangan Flashover Isolator Piring Pada Kondisi