PENDETEKSIAN BERAGAM SUMBER PELUAHAN SEBAGIAN DENGAN METODE MEDAN ELEKTROMAGNETIK

(1)

ABSTRAK

PENDETEKSIAN BERAGAM SUMBER PELUAHAN SEBAGIAN DENGAN METODE MEDAN ELEKTROMAGNETIK

Oleh

LUQVI RIZKI SYAHPUTRA

Energi listrik merupakan salah satu energi yang dibutuhkan oleh masyarakat. Sumber energi listrik dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik. Komponen penting dalam pembangkit tenaga listrik adalah tranformator. Penggunaan transformator secara terus menerus dapat menyebabkan kegagalan isolasi dan rusaknya transformator. Pada saat sebelum terjadinya kerusakan, terjadi proses peluahan sebagian pada isolasi tegangan tinggi. Peluahan sebagian yang terjadi secara terus menerus pada suatu bahan isolasi dapat mengakibatkan break down, hal ini karena adanya tekanan medan magnet pada sumber peluahan sebagian. Peluahan sebagian terdiri dari peluahan sebagian permukaan, rongga dan korona.

Analisis peluahan sebagian dilakukan pada tiga jenis sumber peluahan, yaitu peluahan permukaan, rongga dan korona. Penggunaan sumber peluahan yang berbeda bertujuan untuk mengetahui perbedaan karakteristik dari masing masing sumber peluahan. Perbedaan karakteristik masing-masing sumber peluahan dianalisis berdasarkan amplitudo, durasi sinyal dan frekuensi peluahan yang menghasilkannya. Data yang dihasilkan berupa gelombang peluahan yang didapat dari osiloskop. Data yang dihasilkan diolah dengan menggunakan software matlab sehingga dapat ditentukan karakteristik amplitudo, durasi waktu dan frekuensi masing-masing sumber peluahan.

Dari hasil analisis diketahui bahwa amplitudo dan durasi waktu terlama terjadi pada korona dan frekuensi terbesar terjadi pada peluahan permukaan. Karakteristik peluahan sebagian bergantung pada sumber peluahan yang menghasilkannya.

Kata kunci : Beragam sumber peluahan, karakteristik amplitudo, durasi waktu dan frekuensi.

(2)

PENDETEKSIAN BERAGAM SUMBER PELUAHAN

SEBAGIAN DENGAN MENGGUNAKAN METODE MEDAN

ELEKTROMAGNETIK

Oleh

LUQVI RIZKI SYAHPUTRA

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDARLAMPUNG

2014

(3)

Judul Slsipsi

I{ama,lvtahasiglpia'' ' ', ,

; . , , ' : , . .

: . 1 ' . . ' .

Nornor Fokok Mahasiswa

: . . , , . . ' . .

Program Studi ' '

F a k u l t a s , , , , r : , :

PPIIIDDIDI{STAI!. BTNACAFI SIMFNR

rDtu{nsl! $nB&QIAt{

DANSAFI '

FIETODE FIEDAN DLEITTROI||AGNETTK

ru$',qg4i

091505rO15

Teknikriakktro

Teknik

,' , mErtrY-}|IIIJfIIi,:

,, ,,

1. l{omisi Pembimbing

Dr. Ilglman lf. $lnngn, $.T., !I.T. NIP 19711150 199905 1 005

Dr, Engr-'Yul,,ltlartln, $.T." !I.T. NIP 19?.10716 200005 1 001 '

, , . . . : . . . , . : , . l . , : l : . * : . ; ' ] ] 1 . . ] ' : . . , j | r ] : ' l ] . ' . ] . . . : ] . , ' . . l : . : : . l : . i . ] : l . ] . ] : . ,

2.'Ketua,

Jurusan Teknik Elektro

Agus Tricanto, Ph.D. NrP 19680809 199905 I 001

(4)

1. fim Pengqii

Ketua

Sekretaris

Fengqii

Buhan Pembimbing

: Dr. Ilerman Il' $lnnga, $.T., [f.T.

: Dr; Dng. Yul flartln, $-T.,,ltl.T.

: Nlnlng Fnrwaslh, $.T', ilf.T.

t I r t t l

I r t I I t

I t I I I I I t r f -I l . v )

l v : t

a . a a a l a t l a ! a a a a a l t t l

, !l.Sc., Ph.D,

17 1e87o5

| w2

ll

Tanggal Lulus Ujian $kripsi : 12 Agustus 2O14 Fakultas Teknik

(5)

SURAT PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang

pernah dilakukan oleh orang lain dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak

terdapat karya atau pendapat yang ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali

secara tertulis diacu dalam naskah ini sebagaimana yang disebutkan di dalam

daftar pustaka. Selain itu saya menyatakan pula bahwa skripsi ini dibuat oleh saya

sendiri.

Apabila pernyataan saya tidak benar saya bersedia dikenai sangsi sesuai dengan

hukum yang berlaku.

Bandarlampung, 14 Agustus 2014

.HHffi

:6w:ffi&

?7729ACF4426301

Luqvi Rizki Syahputra 0 9 1 5 0 3 1 0 1 5

(6)

ix DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... ii

HALAMAN PERSEMBAHAN ... iv

SANWACANA ... v

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ………. viii

DAFTAR ISI ... ix

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang dan Masalah ... 1

B. Tujuan ... 4

C. Manfaat Penelitian ... 5

D. Rumusan Masalah ... 5

E. Batasan Masalah... 6

F. Hipotesis ... 6

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Peluahan Sebagian... 7

B. Radiasi Gelombang Elektromagnetik ... 9

C. Metode Pendeteksian Peluahan Sebagian ... 11

D. Pembangkitan Tegangan Tinggi ... 15

E. Sensor Untuk Mendeteksi Peluahan Sebagian ... 18

F. Jenis - jenis Sumber Peluahan Sebagian dan Metode Pengenalannya... 22

G. Karakteristik Peluahan……….. 24

III. METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian. ... 27

B. Alat dan Bahan . ... 28

C. Tahap Pembuatan Tugas Akhir ... 30

1. Perancangan Model Pengujian ... 30

2. Jenis Isolasi ... 31

3. Diagram Alir Pengujian ... 34

4. Diagram rangkaian Peluahan Sebagian ... 35

5. Proses Pengujian Peluahan Sebagian………... 36

(7)

x IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Pengambilan Data ... 37

B. Pengolahan Data... 39

B.1 Menentukan Karakteristik Magnitudo... 39

B.2 Menentukan Karakteristik Durasi Sinyal... 42

B.3 Menentukan Karakteristik Frekuensi... 44

C. Data Hasil Pengujian ... 46

D. Karakteristik Peluahan Sebagian ... 53

V. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 59

B. Saran ... 61 DAFTAR PUSTAKA

(8)

vii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

3.1 Jadwal dan Aktifitas………... 26

4.1 Data hasil pengujian besarnya amplitudo peluahan sebagian ... 45

4.2 Data hasil pengujian durasi terjadinya peluahan sebagian ... 48

(9)

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Jenis-jenis sumber peluahan sebagian ... 7

2.2 Arah pergerakan medan listrik dan medan magnet ... 8

2.3 Pristiwa radiasi gelombang elektromagnetik ... 9

2.4 Metode pendeteksian peluahan sebagian ... 11

2.5 Rangkaian ekuivalen isolasi dan kapasitor………. ... 12

2.6 Diagram pendeteksian peluahan sebagian ... 14

2.7 Rangkaian pembangkit tegangan tinggi bolak-balik ... 15

2.8 Jenis sensor peluahan sebagian ... 17

2.9 Sensor berbentuk planar……… 19

2.10 Amplitudo peluahan sebagian ... 23

2.11 Durasi peluahan sebagian ... 24

2.12 Frekuensi peluahan sebagaian ... 25

3.1 Isolasi sumber peluahan surface ... 30

3.2 Isolasi sumber peluahan void……….. . 31

3.3 Isolasi sumber corona ... 32

3.4 Diagram alir penelitian... 33

3.5 Diagram rangkaian pengujian ... 34

4.1 Rangkaian pengujian ... 37

(10)

4.4 Data gelombang yang telah di import ke matlab ... 40

4.5 Gelombang dengan treshold ... 42

4.6 Peluahan jenis permukaan ... 46

4.7 Peluahan jenis rongga ……….. 46

4.8 Peluahan korona ……….. … 46

4.9 Frekuensi peluahan sebagian permukaan .………... 49

4.10 Frekuensi peluahan sebagian rongga ..……….. 50

4.11 Frekuensi peluahan korona……….. 51

4.12 Perbandingan nilai amplitudo……….. 52

4.13 Perbandingan durasi sinyal……….. 54

(11)

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang dan Masalah

Energi listrik merupakan salah satu bentuk energi yang paling umum digunakan dalam masyarakat modern. Sumber energi listrik biasanya dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik yang berada jauh dari konsumen. Sehingga energi listrik menjadi kebutuhan yang tidak dapat dihindarkan dalam penyaluran dari pembangkit ke konsumen. Dengan alasan ekonomis, penyaluran energi listrik dilakukan dengan menggunakan tegangan tinggi.

Salah satu komponen utama penyaluran energi listrik adalah transformator. Transformator dipergunakan untuk menaikkan dan menurunkan tegangan ke level yang sesuai dengan kebutuhan. Dalam penggunaannya, penyedia energi listrik (PLN) akan mengupayakan penggunaan transformator secara efesien dan diharapkan beroperasi secara kontinyu dalam jangka waktu yang lama. Penggunaan transformator secara kontinyu dan dalam jangka waktu yang lama akan mengakibatkan isolasi transformator akan mengalami tekanan listrik yang sangat tinggi. Tekanan listrik yang sangat tinggi ini dapat memicu terjadinya kerusakan pada isolasi transformator dan selanjutnya transformator mungkin akan mengalami kerusakan total. Kerusakan total sebuah transformator tidak hanya akan

(12)

mengakibatkan kerugian akibat rusaknya sebuah transformator, tetapi kerusakan transformator juga akan mengakibatkan kerugian kehilangan pendapatan bagi PLN akibat tidak dapat menyalurkan atau menjual energi listrik yang dihasilkan pembangkit. Selain kerugian materi, PLN juga dapat mengalami penurunan kualitas pelayanan listrik akibat pemadaman yang mungkin terjadi akibat kerusakan transformator tersebut. Sehingga, transformator harus selalu dimonitor kondisi isolasinya.

Salah satu cara mendeteksi kerusakan dini pada isolasi transformator adalah dengan mendeteksi kehadiran peluahan sebagian pada isolasi transformator. Peluahan sebagian pada isolasi transformator diduga dapat menjadi pemicu terjadinya kerusakan pada sistem isolasi transformator. Hal ini terjadi karena peluahan sebagian akan mengakibatkan isolasi akan mengalami pemburukan pada lokasi terjadinya peluahan sebagian. Pemburukan yang terjadi, jika dibiarkan berlangsung dalam jangka waktu yang lama, dapat menjadi pemicu terjadinya breakdown pada lokasi terjadinya peluhan sebagian tersebut.

Peluahan listrik secara lokal yang menghubungkan secara parsial atau sebagian dari isolasi diantara konduktor dan yang terjadi baik di permukaan maupun di dalam dikarenakan adanya pristiwa pelepasan atau loncatan listrik yang terjadi pada sebagian kecil sistem yang tidak menjembatani antara dua konduktor secara sempurna disebut sebagai peluahan sebagian (partial discharge). Proses peluahan sebagian pada bahan isolasi merupakan proses ionisasi yang terjadi karena tekanan medan listrik yang sangat tinggi pada bagian-bagian tertentu. Pengaruh medan listrik

(13)

yang tinggi dan terjadi secara terus - menerus dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan listrik.

Pendeteksian peluahan sebagian menggunakan standar IEC60270 merupakan metode standar yang banyak diterapkan dalam mendeteksi peluahan sebagian. Metode ini dilakukan dengan memasang rangkaian kapasitor untuk mengukur ekivalen peluahan. Metode ini memiliki kelemahan dalam pengukuran secara langsung dikarenakan pengaruh noise yang besar.

Selain menggunakan metode sesuai standard IEC60270, beberapa metode lain juga dapat digunakan untuk mendeteksi kehadiran peluahan sebagian. Salah satu metode pendeteksian peluahan sebagian adalah dengan mendeteksi sinyal elektromagnetik yang dipancarkan oleh sumber peluahan sebagian. Metode elektromagnetik diterapkan dengan menggunakan sensor yang berfungsi untuk menangkap sinyal gelombang elektromagnetik. Metode elektromagnetik untuk mendeteksi peluahan sebagian dapat digunakan untuk mengetahui jenis sumber dan karakteristik peluahan. Frekuensi, amplitudo dan durasi waktu peluahan dapat digunakan sebagai parameter untuk menentukan jenis sumber peluahan sebagian yang terjadi.( Sun-geun Goo, 2008).

(14)

Pada penelitian ini dilakukan pengujian peluahan sebagian dengan menggunakan tiga jenis sumber peluahan yaitu peluahan rongga, peluahan permukaan dan korona. Kemudian radiasi gelombang elektromagnetik yang terjadi pada masing - masing sumber peluahan akan dideteksi dengan menggunakan sensor berupa antena monopole dan ditampilkan pada osiloskop. Dengan menganalisis gelombang peluahan yang terjadi, maka kita akan mengetahui karakteristik dari ketiga sumber peluahan tersebut. Perbedaan di antara ketiga sumber peluahan sebagian, dapat dilihat dari karakteristik frekuensi, amplitudo dan durasi sinyal yang dimilikinya. Pada penelitian pendeteksian peluahan sebagian ini menggunakan beberapa peralatan, diantaranya exsperimental transformer, rangkaian pembagi tegangan, multimeter, osiloskop, elektroda jarum - plat dan seperangkat komputer.

B. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mendeteksi peluahan sebagian pada isolasi tansformator dengan menggunakan metode medan elektromagnetik. Metode medan elektromagnetik adalah metode mendeteksi sinyal gelombang elektro magnetic oleh peluahan sebagian tersebut. 2. Mengetahui dan menganalisis karakteristik sinyal peluahan sebagian yang dihasilkan oleh beragam sumber peluahan. Karakteristik sinyal yang dianalisis adalah magnitudo, durasi peluahan dan frekuensi yang dihasilkan oleh masing - masing sumber peluahan.

(15)

C. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :

Dapat mengetahui pengaplikasian metode elektromagnetik dalam pendeteksian peluahan sebagian yang mana dari setiap sumber peluahan memiliki karakteristik frekuensi, amplitudo serta durasi sinyal sehingga dapat dimanfaatkan untuk mengetahui jenis sumber peluahan sebagian pada isolasi transformator.

D. Rumusan Masalah

Peluahan sebagian dapat dideteksi dengan menangkap sinyal elektromagnetik yang dihasilkan oleh sumber peluahan sebagian. Pada penelitian ini akan diketahui bagaimana mendeteksi beragam sumber peluahan sebagian dengan menggunakan metode medan elektromagnetik. Analisis gelombang ketika proses peluahan sebagian akan direkam oleh sebuah osiloskop yang diperlukan untuk menentukan jenis sumber peluahan sebagian yang terjadi, sehingga dapat diketahui bagaimana perbedaan jenis sumber peluahan sebagian dengan melihat karakteristik frekuensi, magnitudo dan durasi sinyal peluahan sebagian.

(16)

E.Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Sumber peluahan yang digunakan sebagai acuan pengukuran adalah peluahan rongga, permukaan dan korona.

2. Karakteristik gelombang yang dianalisis adalah frekuensi, magnitudo dan durasi peluahan dari masing - masing sumber peluahan.

3. Sensor yang digunakan yaitu jenis antena straight wire monopole.

4. Elektroda pengujian yang digunakan adalah elektroda jarum - piring.

F. Hipotesis

Dari penelitian yang dilakukan dapat diambil hipotesis bahwa sumber peluahan sebagian yang berbeda akan menghasilkan gelombang elektromagnetik yang berbeda pula. Sehingga sinyal elektromagnetik yang dihasilkan dapat dianalisis untuk menentukan jenis sumber peluahan sebagian yang menghasilkannya.

(17)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Peluahan Sebagian

Peluahan Sebagian (Partial Discharge) merupakan peristiwa peluahan listrik lokal yang menghubungkan sebagian isolasi di antara dua konduktor. Peluahan tersebut dapat terjadi baik di permukaan maupun di tengah bahan isolasi. Peristiwa ini ditandai dengan pelepasan atau loncatan muatan listrik pada sebagian kecil sistem isolasi listrik dan tidak menjembatani ruang antara dua konduktor secara sempurna. Peluahan sebagian dapat terjadi pada bahan isolasi padat, bahan isolasi cair maupun bahan isolasi gas.

Berdasarkan lokasi terjadinya, peluahan sebagian dapat dikategorikan sebagai peluahan permukaan, peluahan di dalam bahan isolasi dan korona (Frederick. H. Kreuger, 1991). Peluahan pemukaan terjadi pada permukaan bahan isolasi seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1.a. Peluahan di dalam bahan isolasi terjadi akibat adanya ketidaksempurnaan pada bagian dalam bahan isolasi (Gambar 2.1.b). Ketidaksempurnaan bahan dapat berupa adanya rongga udara atau adanya partikel kontaminan seperti serpihan logam atau bahan-bahan konduktif lainnya. Sedangkan korona merupakan peluahan sebagian yang terjadi di bagian yang runcing pada konduktor metal (Gambar 2.1.c).

(18)

Secara umum peluahan sebagian dapat dinyatakan sebagai pulsa dengan durasi waktu yang sangat singkat. Durasi pulsa yang terjadi bergantung pada jenis sumber peluahan sebagian. Peluahan sebagian akibat adanya serpihan logam pada bagian dalam isolasi padat menghasilkan pulsa dengan durasi yang sangat cepat ~ 0.9 ns dan peluahan permukaan menghasilkan pulsa dengan durasi sekitar 17 ns dan korona menghasilkan pulsa dengan durasi paling lambat, yakni ~ 50 ns (Martin D. Judd, 2005a).

Dengan menggunakan alat ukur yang sesuai, semisal digitizer atau osiloskop, pulsa yang dihasilkan pada proses peluahan sebagian dapat dideteksi dan direkam. Karena pulsa yang dihasilkan oleh sumber yang berbeda memiliki durasi yang berbeda-beda, maka gelombang yang direkam oleh osiloskop juga akan berbeda pula. Sehingga memungkinkan untuk membedakan jenis sumber peluahan sebagian melalui gelombang yang direkam.

(a) (b) (c) Gambar 2.1 Jenis - jenis sumber peluahan sebagian

(a) peluahan korona, (b) peluahan permukaan dan (c) peluahan rongga (Frederick, 1991) Tegangan Tinggi Ground Isolasi Padat Elektroda Peluahan permukaan Tegangan Tinggi Ground Korona Tegangan Tinggi Ground Elektroda Metal Rongga Udara

(19)

B. Radiasi Gelombang Elektromagnetik

Peluahan sebagian merupakan gejala awal penyebab kerusakan pada transformator. Terdapat beberapa jenis peluahan sebagian yaitu peluahan permukaan, rongga dan korona. Peluahan sebagian merupakan proses pergerakan muatan yang dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnet. Muatan listrik yang tidak bergerak (Q) hanya memiliki medan listrik (E). Ketika muatan tersebut bergerak (Q’), maka akan dihasilkan medan listrik (E) dan medan magnet (B) yang arahnya tegak lurus satu dengan yang lain (Gambar 2.2.a). Muatan yang bergerak konstan hanya akan menghasilkan medan listrik dan medan magnet. Arah medan magnet dan medan listrik akan selalu tegak lurus selama muatan bergerak konstan (Gambar 2.2.b).

Gambar 2.2. Arah pergerakan medan listrik dan medan magnet (Dustin H. Froula, 2001)

Ketika muatan listrik dipercepat atau diperlambat akibat adanya gaya luar yang dialaminya, maka muatan listrik tersebut akan menghasilkan medan elektromagnetik. Berikut ini dijelaskan secara singkat radiasi elektromagnetik yang dihasilkan oleh muatan listrik. Ketika muatan bergerak konstan, maka garis

(20)

medan listrik dan medan magnetik yang dihasilkan akan membentuk garis yang tak terputus karena garis tersebut dihasilkan oleh muatan yang sama. Namun ketika muatan dipercepat mendekati kecepatan cahaya, maka garis medan listrik akan mengalami pembelokan (dissalignment). Pembelokan garis medan listrik terjadi karena keterlambatan garis medan memperbaharui posisinya atau dengan kata lain garis medan listrik mengalami keterlambatan penyesuaian arah garis medan dari garis medan sebelumnya. Akibat keterlambatan proses penyesuaian arah medan tersebut, maka dihasilkan radiasi medan listrik dan medan magnetik atau lebih dikenal sebagai radiasi elektromagnetik seperti diperlihatkan dalam Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Pristiwa radiasi gelombang elektromagnetik (Lonngren & Savov, 2005 )

Proses peluahan sebagian merupakan proses pergerakan muatan listrik yang dipercepat dan diperlambat oleh medan listrik disekitarnya. Sehingga besarnya medan elektromagnetik yang dihasilkan akan bergantung pada jumlah muatan

(21)

listrik. Besarnya medan elektomagnetik tersebut dapat dihitung dengan menurunkan persamaan Biot-Savart :

0 [ ]

NQ a sin

E  

 



… (1)

Dimana N adalah jumlah elektron, Q adalah besar muatan, µ0 adalah permeabilitas

medium,

 

a merupakan faktor retardation, ρ adalah faktor percepatan elektron dan θ adalah sudut pengamatan.

Gelombang elektromagnetik yang dihasilkan saat terjadinya peluahan sebagian dapat dideteksi dengan menggunakan sensor yang dirancang berdasarkan jenis sumber peluahan sebagian itu sendiri. Adapun faktor yang mempengaruhi besar sinyal elektromagnetik sesuai persamaan 1 adalah sebagai berikut :

1. Jumlah elektron saat terjadinya peluahan.

2. Percepatan elektron karena pengaruh kuat medan disekitarnya. 3. Permeabilitas media.

4. Sudut dan jarak pengamatan dari percepatan elektron.

C. Metode Pendeteksian Peluahan Sebagian

Metode pendeteksian peluahan sebagian dapat dibedakan atas dua kelompok yaitu konvensional dan non konvensional (M. Muhr, 2006). Pendeteksian dengan menggunakan metode konvensional atau dikenal dengan standar IEC 60270 mendeteksi peluahan dengan metode kopling langsung. Alat ukur pada metode IEC 60270 dihubungkan dengan rangkaian kapasitor untuk mengukur ekuivalen

(22)

Metode Non-konvensional  Pendeteksian elektromagnetik

- HF/VHF (3 MHz sd. 300 MHz) - UHF (300 MHz sd. 3000 MHz)

 Pendeteksian emisi suara (10 kHz sd. 300 kHz)

 Pendeteksian secara optik

 Metode Konvensional (IEC

60270)

 Mendeteksi dan mengukur muatan terlihat (apparent charge)

 Pengukuran besar muatan dalam pC

Pendeteksian PD

muatan yang dihasilkan oleh proses peluahan. Dengan metode konvensional, besar sudut phasa dan kuantitas lainnya dapat dideteksi dan diukur. Namun metode ini memiliki kelemahan mendasar yakni besarnya gangguan (noise) yang juga akan terukur ketika pengukuran dilakukan di lapangan terbuka. Hal ini dapat terjadi karena sinyal gangguan di lingkungan terbuka cenderung memiliki frekuensi yang sama dengan sistem pengukuran IEC 60270.

Metode non konvensional terdiri atas beragam jenis, diantaranya metode dissolved gas analisys (DGA), acoustic detection, chemical detection dan elektromagnetik. Secara garis besar, semua metode yang tidak mengikuti prosedur IEC 60270 dianggap sebagai metode non konvensional. Metode non konvensional lainnya dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Metode pendeteksian peluahan sebagian (M. Muhr, 2006). Metode konvensional menurut standar (IEC 60270) dapat dilakukan dengan menggunakan rangkaian kopling langsung. Rangkaian kopling langsung memiliki kelebihan yaitu dapat mendeteksi dan mengukur muatan terlihat dari peluahan sebagian dan hasil pengukurannya dapat dikalibrasi. Rangkaian kopling langsung dapat dilakukan dengan memasang kapasitor secara paralel terhadap sumber tegangan (Gambar 2.5).

(23)

a. Rangkaian ekuivalen isolasi b. Rangkaian ekuivalen kapasitor

Gambar 2.5 Rangkaian ekuivalen isolasi(a) dan kapasitor(b). (E. Kuffel etc all, 2000 )

Gambar 2.5 merupakan gambar pendeteksian dan pengukuran peluahan sebagian dengan menggunakan rangkaian kopling langsung. Pada Gambar 2.5.a adalah rangkaian ekuivalen isolasi. Gambar 2.5.a menjelaskan bahwa terdapat rongga pada bagian isolasi. Rongga pada bagian isolasi diakibatkan karena ketidaksempurnaan bahan isolasi. Sementara pada Gambar 2.5.b merupakan rangkaian ekuivalen kapasitor yang merepresentasikan isolasi pada Gambar 2.5.a. Saat terhubung dengan sumber tegangan maka akan mengalir muatan ke seluruh kapasitor. Rongga pada isolasi direpresentasikan sebagai Cb. Kapasitor Cb akan mendapatkan muatan sampai muatan penuh. Setelah muatan penuh, maka muatan akan dilepaskan menuju kapasitor Cc. Pada saat pelepasan muatan oleh Cb menuju

Cc, maka terjadi kekosongan muatan pada kapasitor Cb. Hal ini menyebabkan

terjadinya perbedaan tegangan pada kapasitor Cc dan Ca. Dalam waktu yang cepat,

terjadi perpindahan muatan untuk menstabilkan tegangan pada kapasitor Cc. Besar

(24)

charge. Apparent charge saat terjadi peluahan dapat diukur dengan cara memasang alat ukur pada terminal sumber tegangan.

Salah satu metode pendeteksian peluahan lain yang digunakan adalah metode elektromagnetik. Metode elektromagnetik merupakan metode pendeteksian non konvensional. Metode ini didasarkan pada prinsip pendeteksian sinyal elektromagnetik yang dihasilkan pada proses peluahan sebagian. Sinyal elektromagnetik yang dihasilkan oleh peluahan, dideteksi dan ditangkap dengan menggunakan sensor yang sesuai. Metode ini telah dipergunakan untuk mendeteksi peluahan sebagian pada gardu induk gas SF6. Saat ini metode elektromagnetik juga telah diupayakan untuk aplikasi pendeteksian peluahan pada transformator (Martin D. Judd, 2005b).

Gambar 2.6 menunjukkan tipikal diagram pendeteksian dengan menggunakan metode elektromagnetik. Sinyal elektromagntik yang dihasilkan oleh sumber peluahan sebagian ditangkap oleh sensor UHF. Kemudian sinyal diteruskan ke peralatan digitizer untuk merekam gelombang sinyal peluahan sebagian sebagai fungsi magnitude - waktu. Jika dibutuhkan, maka sinyal yang ditangkap oleh sensor dapat disaring atau diperkuat apabila sinyal memiliki magnitudo yang terlalu kecil, sebelum diumpankan ke digitizer. Salah satu peralatan digitizer yang paling umum dipergunakan adalah osiloskop dengan fungsi referensi frekuensi dan waktu yang sudah built in. Hasil gelombang sinyal peluahan sebagian yang direkam oleh osiloskop kemudian dapat diolah lebih lanjut dengan menggunakan perangkat lunak menggunakan sebuah personal computer.

(25)

Gambar 2.6. Diagram pendeteksian peluahan (Martin D. Jud, 2002)

D. Pembangkitan Tegangan Tinggi

Tegangan tinggi sangat dibutuhkan dalam pengujian kekuatan bahan dielektrik, korona, rugi-rugi bahan dielektrik dan pengujian isolasi peralatan terhadap tegangan tinggi. Secara garis besar pembangkitan tegangan tinggi terdiri dari :

1. Pembangkit tegangan tinggi bolak-balik (AC). 2. Pembangkit tegangan tinggi searah (DC) . 3. Pembangkit tegangan tinggi impuls.

Tegangan tinggi bolak balik diperoleh dengan menggunakan trafo 1 fasa dengan perbandingan belitan jauh lebih besar dari trafo daya yang disebut dengan trafo uji. (Abduh Syamsir, 2001).

(26)

Gambar 2.7. Rangkaian pembangkit tegangan tinggi bolak-balik

Gambar 2.7 menunjukkan diagram rangkaian percobaan pembangkitan tegangan 5 kV yang dilakukan dalam penelitian. Transformator tegangan tinggi yang digunakan merupakan susunan 10 buah transformator 220/500 Volt yang disusun paralel menggunakan 10 buah transformator. Rangkaian transformator pada Gambar 2.7 merupakan penyederhanaan dari 10 buah transformator 220/500 Volt yang dipergunakan. Rangkaian 10 buah transformator 220/500 Volt yang terhubung paralel ditampilkan dalam Lampiran 1.

Pembangkitan tegangan tinggi dapat dilakukan dengan cara membuat kumparan sekunder lebih banyak dari kumparan primer. Pada saat diberikan sumber tegangan, maka timbul medan magnet pada kumparan primer. Medan magnet pada kumparan primer akan membentuk fluks magnet dan berpindah dari kumparan primer ke kumparan sekunder. Kemudian saat kumparan sekunder

(27)

diberi penghantar, akan mengalir arus dan tegangan pada terminal output transformator.

Pengujian tegangan tinggi dapat dilakukan dengan menempatkan isolasi diantara elektroda yang dihubungkan oleh tegangan tinggi. Pada saat tegangan tinggi dibangkitkan, maka tidak ada pergerakan elektron yang bebas bergerak melainkan elektron yang terikat pada inti atom membentuk bahan isolasi tersebut. Setiap bahan isolasi memiliki batas kemampuan untuk menahan tekanan elektrik. Ketika tekanan elektrik melebihi batas kemampuan isolasi dan terjadi secara terus menerus maka akan mengakibatkan tembus listrik (breakdown).

(28)

E. Sensor Untuk Mendeteksi Peluahan Sebagian

Pemantauan keadaan isolasi pada tranformator dapat dilakukan dengan mendeteksi dan mengukur peluahan sebagian yang mungkin timbul dalam isolasi transformator. Untuk dapat mendeteksi terjadinya peluahan sebagian pada tranformator, maka diperlukan sensor agar bisa menangkap sinyal saat terjadinya peluahan sebagian. Secara garis besar, terdapat beberapa jenis sensor yang digunakan untuk mendeteksi peluahan sebagian seperti pada Gambar 2.8.

a b c d

Gambar 2.8. Jenis sensor peluahan sebagian (J. Lopez-Roldan,2008)

Pada Gambar 2.8 dapat terlihat beberapa jenis antena yang digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi peluahan sebagian. Antena pada Gambar 2.8.a adalah jenis straight wire dengan batang tembaga lurus. Antena ini memiliki respon yang baik dalam pendeteksian, baik dalam posisi horizontal dan vetikal. Sementara Gambar 2.8.b adalah trapezoidal wire dengan didesain dengan tembaga yang dibuat zig zag memiliki karakteristik yang hampir sama dengan straigt wire dan memiliki resonansi frekuensi yang baik. Kemudian Gambar 2.8.c adalah antena

(29)

flate wire dengan desain tembaga yang dibuat menjadi bidang segi empat. Antena ini memiliki gain yang lebih kecil dibanding antena lainnya. Kemudian antena selanjutnya adalah jenis conical pada Gambar 2.8.d yang di desain seperti bangun kerucut. Antena ini memiliki gain yang lebih baik dibandingkan straight wire (Jose Lopez-Roldan, 2008).

Penempatan posisi antena sebagai sensor sangat berpengaruh dalam pendeteksian peluahan sebagian. Ada beberapa cara untuk penempatan posisi sensor pada transformator yaitu dapat ditempatkan pada saluran pembuangan minyak isolasi (Jose Lopez-Roldan, 2008) atau dengan menggunakan jendela dielektrik (Martin D. Judd, 2005b). Penempatan sensor pada saluran pembuangan minyak isolasi memiliki kelemahan, dimana ukuran dari sensor harus sesuai dengan ukuran lubang saluran pembuangan minyak isolasi. Sementara untuk jenis sensor jendela dielektrik dapat dilakukan dengan ukuran yang diinginkan dan ditempatkan dengan cara melubangi tangki transformator. Penempatan posisi sensor pada transformator dapat dilakukan saat tranformator dalam masa pemeliharaan atau saat transformator belum diproduksi tanpa harus mengurangi kinerja tranformator.

Biasanya jenis sensor yang digunakan pada saluran pembuangan minyak isolasi menggunakan jenis sensor monopole. Ukuran sensor pada saluran pembuangan minyak isolasi dirancang dengan diameter kurang dari 5 cm dan panjangnya kurang dari 20 cm (Jose Lopez-Roldan, 2008). Desain dari sensor monopole yang telah digunakan adalah berbentuk monopole pendek (Pinpart, T and Judd, M.D. 2009), plat, zig-zag atau conikal (Pantelis Agoris, 2007) atau bentuk lainnya yang

(30)

sesuai dengan ukuran saluran pembuangan minyak isolasi. Penempatan posisi sensor yang dalam, mengakibatkan besarnya magnitudo sinyal peluahan semakin besar, sehingga posisi penempatan sensor haruslah tepat, karena tekanan medan listrik yang tinggi pada ujung sensor dapat menyebabkan terjadinya breakdown (David F. Warne, 2004).

Bentuk sensor yang digunakan pada jendela dielektrik menggunakan bentuk planar atau mendatar (Martin D. Judd, 2005b), microstrip (Aycan Erentok, 2008), log-spiral, spiral (Atanu Roy, 2007) dan fractal (Aycan Erentok and Richard W. Ziolkowski, 2008). Contoh antena yang digunakan dapat terlihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Sensor berbentuk planar : a. Microstip b. Spiral antenna

Pembuatan sensor jendela dielektrik ini biasanya dibuat pada permukaan bahan dielektrik dengan membuat rangkaian sirkuit tercetak (PCB-Print Out Circuit Board). Ukuran dan bentuk papan PCB yang digunakan sebagai sensor harus sesuai dengan frekuensi kerja. Sensor yang ukurannya diperkecil hingga 5 x 5 cm

(31)

dapat digunakan untuk frekuensi yang lebih tinggi (Gaetano Marrocco, 2008), tetapi sensor ini memiliki bandwith spectrum frekuensi kerja yang kecil. Adapun cara yang digunakan untuk memperbesar bandwith yaitu dengan medesain microstrip sensor dengan menggunakan PCB berlapis dengan rentang frekuensi 30 MHZ – 1000 MHZ (Aycan Erentok, 2008).

Penggunaan alat ukur untuk menampilkan hasil pendeteksian pada proses terjadinya peluahan sebagian biasanya menggunakan osiloskop. Osiloskop yang digunakan memiliki sistem tidak setimbang pada inputnya. Input yang terhubung pada osiloskop merupakan kabel koaksial dengan inti kabel bertegangan dan selubung kabel adalah ground. Sementara sensor dengan menggunakan PCB merupakan jenis sistem setimbang, oleh karena itu dibutuhkan converter untuk menghubungkan antara sensor dengan osiloskop. Pemasangan converter ini dengan cara digabung satu kesatuan dengan sensor dengan cara disambungkan langsung ke panel sensor dan converter ini dinamakan dengan Balun ( Balanced – Unbalanced). Jenis sensor yang digunakan dalam penelitian ini adalah straight wire monopole. Sensor straight wire monopole memiliki respon yang cukup baik dalam mendeteksi sinyal peluahan sebagian (J. Lopez-Roldan,2008).

(32)

F. Jenis - Jenis Sumber Peluahan Sebagian Dan Metode Pengenalannya

Pendeteksian peluahan sebagian dengan menggunakan metode elektromagnetik dapat dilakukan untuk mendeteksi dan menangkap sinyal peluahan sebagian dari beragam sumber. Sumber yang biasanya digunakan dalam penelitian pendeteksian peluahan sebagian adalah jenis rongga, permukaan dan korona. Sumber ini akan menghasilkan gelombang elektromagnetik yang mewakilkan karakteristik pulsa untuk masing - masing sumber. Ketika terjadi proses peluahan, maka setiap sumber peluahan akan mengirimkan pulsa berbeda yang akan ditangkap oleh sensor (antena monopole). Pulsa ini akan mendeskripsikan karakteristik dari sumber peluahan tersebut, kemudian karakteristik masing - masing sumber akan ditampilkan dalam bentuk sinyal sinusoidal pada alat ukur osiloskop dengan parameter frekuensi, magnitudo dan durasi sinyal peluahan sebagian.

Penelitian peluahan sebagian dilakukan dengan menggunakan sumber peluahan surface discharge, internal discharge, oil wedge discharge (Jian Ye, Shuqing Li and Tao Li, Changzheng Xia). Pada penelitian ini mengamati rentang frekuensi yang dihasilkan oleh sumber saat terjadinya peluahan sebagian . Dari ketiga sumber ini dapat diketahui perbedaan rentang frekuensi waktu peluahan yang terjadi pada internal discharge dengan rentang frekuensi 300-800 MHz, oil wedge discharge dengan range 50-800 MHz dan surface discharge 50-650 MHz. Berbeda dengan penelitian sebelumnya, penelitian ini menggunakan sumber peluahan sebagian jenis corona. Sumber jenis corona ini dilakukan untuk

(33)

mengamati durasi sinyal. Durasi sinyal yang dihasilkan dalam percobaan ini adalah dengan waktu berkisar 100 ns .( M. D. Judd, 2002).

Pengujian yang sama juga dilakukan dengan menggunakan jenis sumber peluahan corona. Pada penelitian ini bertujuan untuk mengamati respon frekuensi serta noise yang dihasilkan dengan bentuk antena yang berbeda. Dapat diketahui bahwa respon frekuensi yang baik dan noise yang sedikit dapat dilakukan dengan menggunakan antena conical monopole dengan panjang lebih dari 100 mm (J. Lopez-Roldan, 2008). Kemudian pengujian dengan menggunakan sumber corona dilakukan untuk mengetahui domain waktu dan sinyal saat terjadinya peluahan sebagian. Domain waktu dan sinyal yang dihasilkan akan berbeda bergantung posisi dari sensor dalam penempatannya (H.H. Sinaga, 2010).

Seiring dengan perkembangan pendeteksian peluahan sebagian, pendeteksian dilakukan dengan sumber peluahan jenis rongga, floating metal dan kombinasi dari kedua jenis peluahan. Dari ketiga jenis sumber peluahan ini akan dibedakan jenis pulsa peluahan yang dihasilkan berdasarkan jenis sumber peluahan. Untuk menganalisis sinyal pulsa peluahan yang dihasilkan dapat menggunakan software matlab lalu mengamati dan menganalisis proses perbaikan sinyal dari noise pada gelombang peluahan (Z.Liu, 1998), dikarenakan ada beberapa hal yang mempengaruhi pendeteksian peluahan sebagian yaitu noise, bandwith, jenis pulsa dan respon sensor yang dipasang (Philip J. G. Orr, 2008).

(34)

G. Karakteristik Peluahan

Pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan tiga sumber peluahan yaitu peluahan permukaan, rongga dan korona. Sumber peluahan yang akan dideteksi akan menghasilkan karakteristik sinyal peluahan yang berbeda. Penentuan karakteristik dilihat dari parameter besaran magnitudo, lama durasi sinyal dan frekuensi dari masing masing sumber peluahan.

Magnitudo yang dihasilkan oleh masing - masing sumber peluahan akan memiliki perbedaan (Jian Ye, Shuqing Li and Tao Li). Penentuan magnitudo pada sinyal peluahan sebagian dapat dilakukan dengan melihat besar magnitudo pada saat terjadinya peluahan. Besarnya magnitudo peluahan dapat dilihat pada Gambar 2.10.

(35)

Gambar 2.10 adalah salah satu cotoh gelombang peluahan. Untuk menentukan amplitudo maksimum pada gelombang peluahan dapat dilakukan dengan melihat titik amplitudo tertinggi pada sinyal peluahan, sehingga amplitudo maksimum dapat diketahui. Berbeda dengan penelitian yang akan dilakukan, penentuan amplitudo dapat ditentukan dengan menggunakan bantuan software matlab.

Selain mendeteksi magnitudo peluahan sebagian, pada pengujian yang akan dilakukan adalah mendeteksi durasi waktu peluahan. Durasi waktu peluahan dapat ditentukan dengan mengasumsikan perubahan amplitudo yang sangat berbeda pada gelombang muka, hingga diakhiri dengan adanya ekor gelombang seperti gambar 2.11 (Sun-geun Goo, 2008).

Gambar 2.11 Durasi waktu peluahan sebagian (Sun-geun Goo, 2008)

Gambar 2.11 menunjukkan gelombang peluahan yang dihasilkan dengan menggunakan floating electrode. Amplitudo tertinggi pada gambar 2.11 dimulai

(36)

pada titik 0 hingga titik 60, hal ini dapat diasumsikan bahwa durasi peluahan sebagian berkisar selama 60 ns.

Karakteristik peluahan sebagian dapat juga dilihat dari frekuensi saat terjadinya peluahan (S. Tenbohlen, D. 2008). Untuk menentukan frekuensi peluahan dapat menggunakan fungsi FFT (Fast Fourier Transform). FFT berfungsi untuk merubah gelombang dari domain waktu menjadi domain frekuensi (Sugeng Riyanto, 2009).

Gambar 2.12. FFT Peluahan Sebagian ( S. Tenbohlen, D. 2008 )

Gambar 2.12 adalah gambar FFT dari gelombang peluahan sebagian. Terdapat beberapa frekuensi dari gelombang peluahan diatas. Frekuensi dominan dapat dilihat pada daerah yang memiliki amplitudo tertinggi. Frekuensi dominan yang dihasilkan berkisar 600 MHz. Dalam penelitian yang akan dilakukan adalah menentukan frekuensi dominan dengan menggunakan bantuan software matlab.

(37)

III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilakukan di laboratorium terpadu jurusan teknik elektro, fakultas teknik, universitas lampung dan mulai dilaksanakan pada bulan november 2013 dan akan diselesaikan bulan juli 2014. Pada Tabel 3.1 dapat diketahui jadwal dan aktifitas dari penelitian. Perancangan dan pembuatan kerangka pengujian dilakukan pada bulan november dan desember. Pengambilan sampel data dilakukan pada bulan januari dan februari. Sementara untuk Analisa dan pembahasan dilakukan pada bulan maret dan april 2014.

Tabel 3.1. Jadwal dan Aktifitas

Aktifitas November Desember Januari Februari Maret April

Perancangan Kerangka Pengujian Pembuatan Kerangka Pengujian Pengambilan Sampel Data

(38)

B. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain:

1. Elektroda pengujian

Jenis elektroda yang digunakan dalam penelitian ini adalah elektroda jarum dan piring (plat) dengan jarak sela 3 mm antara elektroda jarum dan elektroda plat.

2. Antena Monopole

Jenis Antena yang digunakan dalam penelitian ini adalah antena straight monopole. Antena yang dibuat memiliki panjang 10 cm dan terbuat dari tembaga. Pada bagian bawah antena diberikan lempengan PCB dengan diameter 10 cm sebagai ground. Antena dihubungkan dengan menggunakan BNC Conector sebagai penghubung antara osiloskop dan antena.

3. Transformator Step-Up 5 kV

Transformator step up digunakan untuk menaikkan tegangan dari 220 Volt menjadi 5 kV. Spesifikasi transformator adalah sebagai berikut.

Input : 220 Volt, 5 A, 50 Hz Output : 5 kV, 20 mA

4. Osiloskop Digital Hantek DSO 5062B

Osiloskop digunakan untuk menampilkan sinyal atau bentuk gelombang elektromagnetik yang dibangkitkan oleh peluahan sebagian. Osiloskop ini mempunyai spesifikasi 60 Mhz dan sample rate 1 Gs/s.

(39)

5. Multimeter Digital

Multimeter digunakan untuk mengukur besarnya tegangan output transformator dan mengukur besar tegangan dari voltage divider.

6. Voltage Divider (Pembagi Tegangan)

Digunakan untuk menurunkan tegangan agar dapat diukur menggunakan multimeter. Perbandingan tegangan yang digunakan adalah 1 : 1000.

7. Satu Set Personal Computer

Komputer digunakan untuk menyimpan data gelombang output dari osiloskop. Gelombang yang dihasilkan pada osiloskop akan diolah dengan menggunakan bantuan software matlab. Spesifikasi komputer yang digunakan adalah komputer dengan menggunakan processor dual core.

(40)

C. Tahap Pembuatan Tugas Akhir

Adapun tahap yang dilakukan dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah:

1. Perancangan model pengujian

Pengujian bahan isolasi dibagi dalam tiga tahap. Tahap pertama yaitu membuat kerangka pengujian dengan memotong acrelic berbentuk persegi dengan ukuran 15,5 cm x 15,5 cm sebanyak 2 buah. Pada bagian ujung acrelic diberi lubang yang berfungsi sebagai penyangga. Kemudian memberikan lubang pada bagian tengah acrelic yang berfungsi untuk menempatkan elektroda jarum dan plat. Besi penyangga yang digunakan memiliki panjang 40 cm. Pada bagian kedua yaitu membuat penyangga sensor. Penyangga sensor dibuat dengan memotong acrelic berbentuk persegi dengan ukuran 14 cm x 14 cm dan memiliki batang penyangga 40 cm. Kemudian pada tahapan ketiga yaitu membuat antena. Bahan yang digunakan untuk membuat antena adalah jenis tembaga dengan panjang 10 cm. sementara untuk ground pada antena menggunakan PCB dengan diameter 10 cm. Kemudian menghubungkan ground antena ke osiloskop menggunakan BNC Conector. Jenis elektroda yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis elektroda stainless steel dengan ukuran diameter elektroda plat 12 cm dan panjang elektroda jarum 10 cm.

(41)

Keterangan : 1. Panjang elektroda

adalah 10 cm dengan diameter 0.5 mm 2. Craft paper dengan

tebal 0.5 mm.

3. Tebal elektroda plat 0.5 cm dengan diameter 12 cm.

2. Jenis isolasi yang digunakan

Pada penelitian ini menggunakan 3 jenis isolasi yang berbeda. Penggunaan isolasi yang berbeda dapat menghasilkan 3 jenis sumber peluahan. Sumber peluahan yang dihasilkan adalah peluahan sebagian jenis permukaan (Gambar 3.1), void (Gambar 3.2) dan corona (Gambar 3.3).

Gambar 3.1 Isolasi sumber peluahan permukaan

Gambar 3.1 adalah rangkaian pengujian dengan menggunakan sumber peluahan jenis permukaan. Tegangan tinggi 5 kV terhubung pada elektroda jarum. Sementara elektroda plat terhubung pada ground transformator. Panjang elektroda jarum adalah 10 cm dengan diameter 0.5 mm. Lebar elektroda plat adalah 0.5 cm dengan diamater 12 cm. Diantara elektroda terdapat craft paper dengan tebal 0.5 dan diameter 12 cm. Hal ini dilakukan untuk menghasilkan sumber peluahan sebagian jenis permukaan.

(42)

Keterangan :

1. Panjang elektroda jarum adalah 10 cm dengan diameter 0.5 mm. 2. Kertas HVS dengan

tebal 0.25 mm dan memiliki diameter 12 cm.

3.Craft paper dengan tebal 0.5 mm, pada titik tengah diberi rongga berdiamater 2 cm. 4. Tebal elektroda plat 0.5

cm dengan diameter 12 cm.

Gambar 3.2 Isolasi jenis rongga

Gambar 3.2 adalah rangkaian pengujian dengan menggunakan sumber peluahan jenis rongga. Tegangan tinggi 5 kV terhubung pada elektroda jarum. Sementara elektroda plat terhubung pada ground transformator. Panjang elektroda jarum adalah 10 cm dengan diameter 0.5 mm. Lebar elektroda plat adalah 0.5 cm dengan diamater 12 cm. Diantara elektroda terdapat craft paper dengan tebal 0.5 mm yang dilapisi kertas hvs setebal 0.25 mm. Pada craft paper diberi rongga dengan diameter 2 cm. Hal ini dilakukan untuk menghasilkan sumber peluahan sebagian jenis rongga.

(43)

Keterangan :

1. Panjang elektroda adalah 10 cm dengan diameter 0.5 mm 2. Jarak antar sela

elektroda adalah 3 mm 3. Tebal elektroda plat 0.5 cm dengan diameter 12 cm

Gambar 3.3 Isolasi sumber korona

Gambar 3.3 adalah rangkaian pengujian dengan menggunakan sumber korona. Tegangan tinggi 5 kV terhubung pada elektroda jarum. Sementara elektroda plat terhubung pada ground transformator. Panjang elektroda jarum adalah 10 cm dengan diameter 0.5 mm. Tebal elektroda plat adalah 0.5 cm dengan diamater 12 cm. Jarak antara elektroda jarum dan plat adalah 3 mm. Isolasi yang digunakan adalah isolasi udara. Hal ini dilakukan untuk menghasilkan sumber korona.

(44)

Ya Tidak

3. Diagram alir penelitian

Penelitian yang dilakukan menggunakan diagram alir seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 3.4. Diagram Alir Penelitian Menyiapkan sumber

peluahan yang beragam Mulai

Membuat kerangka pengujian, sensor dan

elektroda pengujian

Mendeteksi beragam sumber peluahan sebagian

(permukaan, rongga dan korona)

Menampilkan sinyal peluahan pada osiloskop

Analisis Berhasil

(45)

4. Diagram rangkaian pengujian

Gambar 3.5 Rangkaian pengujian

Gambar 3.5 menunjukkan diagram percobaan yang dilakukan dalam tugas akhir ini. Komponen yang digunakan adalah tranformator step up , rangkaian divider, elektroda pengujian dan sensor yang terhubung pada osiloskop serta satu personal computer. Sinyal peluahan sebagian dideteksi oleh sensor dan direkam oleh osiloskop. Gelombang sinyal peluhan sebagian yang direkam oleh osiloskop selanjutnya disimpan dalam bentuk data digital menggunakan sebuah personal computer. Kemudian sinyal peluahan yang direkam diolah untuk mengetahui besarnya magnitudo, durasi sinyal dan besarnya frekuensi peluahan sebagian. Pada tahap akhir pengolahan sinyal peluahan sebagian menggunakan perangkat lunak matlab.

(46)

5. Proses pengujian peluahan sebagian

Tahapan yang dilakukan pada saat pengujian adalah sebagai berikut .

1. Jarak sela antara elektroda jarum dan elektroda plat diatur sebesar 3 mm.

2. Menempatkan tiga jenis isolasi berbeda sehingga menghasilkan tiga jenis peluahan sebagian yaitu permukaan, rongga dan korona.

3. Jarak antara sensor dan sumber peluahan diatur dengan jarak 30 cm.

4. Tegangan dinaikkan secara perlahan hingga mencapai tegangan maksimum5 kV. 5. Data pengujian disimpan sebanyak 85 sinyal untuk masing - masing sumber

peluahan dan dideteksi dengan menggunakan osiloskop. 6. Data hasil pengujian disimpan dalam ekstensi “.csv”.

6. Pengolahan data

Proses akhir dalam penelitian ini adalah pengolahan data. Data gelombang peluahan yang akan diolah berjumlah 85 sampel untuk masing - masing jenis sumber peluahan. Data sinyal peluahan sebagian yang diambil berupa data tabular dengan ekstensi

“.csv”. Data tabular “.csv” berisi data amplitudo dan perioda yang mewakili gelombang peluahan. Data tabular “.csv” berguna pada saat data akan diolah dengan software matlab. Hal ini dilakukan untuk mengetahui besarnya magnitudo, durasi sinyal dan frekuensi dari masing - masing sumber peluahan. Seluruh data gelombang peluahan yang dihasilkan akan memiliki karakteristik masing-masing. Karakteristik yang digunakan untuk membedakan jenis sumber peluahan adalah magnitudo, durasi sinyal dan frekuensi pada saat terjadinya peluahan.

(47)

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Setelah melakukan proses pengujian serta analisa data maka diperoleh simpulan sebagai berikut.

1. Sinyal peluahan sebagian dapat dideteksi dengan menggunakan metode elektromagnetik.. Dengan memanfaatkan radiasi elektromagnetik yang dideteksi oleh sensor, maka dapat diketahui karakteristik dari sinyal peluahan.

2. Amplitudo yang dihasilkan oleh ketiga sumber peluahan memiliki perbedaan. Amplitudo terbesar terdapat pada korona dan amplitudo terkecil terjadi pada peluahan permukaan Hal ini dikarenakan pergerakan medan elektromagnetik dari elektroda jarum menuju elektroda plat pada korona dapat bergerak secara bebas tanpa ada penghalang, sehingga amplitudo yang dihasilkan akan semakin besar.

(48)

3. Durasi waktu peluahan tercepat terjadi pada peluahan jenis rongga dan durasi waktu terlama peluahan sebagian terjadi pada korona.Hal ini dikarenakan proses peluahan yang berbeda pada peluahan jenis rongga dan korona. Saat sumber tegangan dinaikkan kelevel yang lebih tinggi, maka muatan akan berkumpul pada ujung elektroda. Muatan akan memiliki pergerakan kesegala arah. Dikarenakan tidak adanya penghalang diantara elektroda, maka pergerakan muatan cendrung stabil. Hal ini yang menyebabkan durasi korona lebih lama dibandingkan peluahan permukaan dan rongga.

4. Frekuensi yang dihasilkan oleh peluahan permukaan dan rongga memiliki frekuensi yang hampir sama. Sementara frekuensi terkecil terjadi pada peluahan korona. Hal ini dikarenakan besarnya nilai frekuensi bergantung dari besarnya durasi sinyal yang dihasilkan. Semakin lama durasi sinyal peluahan, maka akan semakin kecil frekuensi yang dihasilkan.

(49)

B. Saran

1. Penelitian lebih lanjut mengenai pendeteksian beragam sumber peluahan sebagian sebaiknya dilakukan dengan menggunakan sumber tegangan yang memiliki kapasitas tegangan yang lebih besar, sensor yang sensitif dan terhindar dari inteferensi gelombang gangguan (noise), sehingga dapat diperoleh karakteristik gelombang peluahan sebagian secara jelas dari peluahan yang menghasilkannya.

2. Penelitian lebih lanjut dapat dilakukan dengan memvariasikan jenis elektroda, jenis sumber peluahan dan jenis sensor yang berbeda sehingga dapat membandingkan karakteristik peluahan sebagian lainnya.

3. Pendeteksian sinyal peluahan sebagian masih terdapat gangguan (noise) yang cukup besar, oleh karena itu diperlukan metode lain dalam pemisahan noise dan sinyal peluahan dengan menggunakan metode artificial intelligence. Penggunaan artificial intelligence memungkinkan untuk pengenalan pola peluahan sebagian, sehingga dapat mengetahui sinyal peluahan sebagian yang terpisah dari noise.

(50)

DAFTAR PUSTAKA

Abduh, S, 2003 ;Teknik Tegangan Tinggi Dasar Pembangkitan dan Pengukuran, Salemba Teknika. Jakarta.

Aycan Erentok And Richard W. Ziolkowski, 2008; Metamaterial-Inspired Efficient Electrically Small Antennas; Ieee Trans. On Antennas And Propagation, Vol. 56, No. 3, Pp. 691-707.

Atanu Roy, Saswati Ghosh And Ajay Chakrabarty, 2007; Wideband Performance Of Dielectric Loaded Monopole Trans-Receive Antenna System; Intl. Conf. On Industrial And Information Systems (Iciis 2007), 8 – 11 August 2007, Sri Lanka,Pp. 181-185.

David F. Warne And A. Haddad, 2004; Advance In High Voltage Engineering, Institution Of Electrical Engineers. London

Dustin H. Froula, Siegfried H. Glenzer, Neville C. Luhmann, and Jr., John Sheffield, 2001. Plasma Scattering of Electromagnetic Radiation, 2nd ed., Elsevier.

E. Kuffel , W. S. Zaengl and J. Kuffel, High Voltage Engineering Fundamentals; Newnes, 2000

Frederick. H. Kreuger, 1991; Industrial High Voltage: Delft University Press. Netherland

Gaetano Marrocco, 2008; The Art Of Uhf Rfid Antenna Design: Impedance- Matching And Size-Reduction Techniques; Ieee Antennas And Propagation Magazine, Vol. 50, No. 1.

H.H. Sinaga, B.T. Phung, And T.R. Blackburn. 2010;Partial Discharge

Localization In Transformers Using Wide And Narrow Band Methods Uhf Sensors. Sydney

J. Lopez-Roldan, T. Tang And M. Gaskin . 2008; Design And Testing Of Uhf Sensors For Partial Discharge Detection In Transformers .Australia

(51)

Jose Lopez-Roldan, T. Tang, And M. Gaskin, 2008; “Optimisation Of A Sensor For Onsite Detection Of Partial Discharges In Power Transformers By

The Uhf Method”, Ieee Transaction On Dielectrics And Electrical

Insulation Vol. 15, No. 6, Pp. 1634- 1639.

Jian Ye, Shuqing Li And Tao Li, Changzheng Xia.;Study On The Uhf Technique Applied In Pd Detection.China

K. Lonngren and S. Savov, Fundamentals of Electromagnetics with MATLAB, 1st ed., SciTech Publishing, 2005.

Martin D. Judd, Li Yang, And Ian B. B. Hunter, 2005a; Partial Discharge Monitoring For Power Transformers Using Uhf Sensors Part 1: Sensors And Signal Interpretation, Ieee Electrical Insulation Magazine, Vol. 21, No. 2, Pp. 5- 14.

M. Muhr, T. Strehl, E. Gulski, K. Feser, E. Gockenbach, And W. Hauschild,. 2006.Sensors And Sensing Used For Non-Conventional Pd

Detection, Ref No: Dl-102, Cigré,

Martin D. Judd, L. Yang, And I. B. B. Hunter, 2005b; “Partial Discharge

Monitoring For Power Transformers Using Uhf Sensors Part 2: Field

Experience”, Ieee Electrical Insulation Magazine, Vol. 21, No. 3, Pp. 5-13

M. D. Judd, G. P. Cleary, C. J. Bennoch And J. S. Pearson. 2002;Power Transformer Monitoring Using Uhf Sensors : Site Trials.Usa

Pinpart, T. And Judd, M.D. 2009; Experimental Comparison Of Uhf Sensor Types For Pd Location Applications; Electrical Insulation Conference (Eic 2009), Montréal, Québec, Canada, Pp. 26- 30

Pantelis Agoris, S. Meijer, And J. J. Smit, 2007; “Sensitivity Check Of An Internal Vhf/Uhf Sensor For Transformer Partial Discharge Measurements”, The Powertech '07 Conference, Lausanne, France, Pp. 2065 – 2069. Philip J. G. Orr, Alistair J. Reid And Martin D. Judd.2008;Detection Of Partial

Discharge In Solid And Liquid Insulation With Aiv Electric Field Sensor. Beijing.

R. Sarathi And G. Koperundevi.2008;Uhf Technique For Identification Of Partial Discharge In A Composite Insulation Under Ac And Dc Voltages. Indian Institute Of Technology Madras.India

R Sarathi And G Nagesh.2008;Uhf Technique For Identification Of Discharges Initiated By Liquid Droplet In Epoxy Nanocomposite Insulation Material Under Ac Voltages. Indian Institute Of Technology Madras.India

(52)

Using Uhf Technique. Indian Institute Of Technology Madras. India Sun-Geun Goo, Hyeongjun Ju, Kijun Park, Kiseon Han, Jinyul Yoon. 2007;Ultra-

High Frequency Spectral Characteristics Of Partial Discharge In Insulation Oil. Korea Electric Power Research Institute.Korea S. Coenon, S.Tenbohlen, S.M Markalous, T.Strehl;Performance Check And

Sensitivity Verication For Uhf Pd Measurement On Power Transformers.University Of Stuttgart. Germany

S. Tenbohlen, D. Denissovands. M. Hoek. 2008;Partial Discharge Measurement In The Ultra High Frequency (Uhf) Range. .University Of Stuttgart. Germany

Z.Liu, T.R.Blackburn, B.T.Phung And R.E.James.1998; Detection Of Partial Discharge In Solid And Liquid Insulation With Aiv Electric Field Sensor.Toyohashi