Analisis Pengaruh Polutan Pada Isolator Kaca Terhadap Distribusi Tegangan Isolator Rantai
BAB I
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang
Sistem transmisi hantaran udara adalah salah satu bagian dari sistem
tenaga listrik yang sangat perlu dijaga keandalannya dalam mencapai kontinuitas
pelayanan. Salah komponen utama dari sistem transmisi adalah isolator. Isolator
ini berfungsi untuk mengisolir konduktor dengan menara atau tiang pendukung .
Isolator yang baik mempunyai bahan yang tidak dapat menghantarkan arus
listrik. Walaupun ada yang sanggup menghantarkan arus listrik namun relative
kecil sehingga bisa diabaikan. Salah satu bahan isolator yang banyak digunakan
adalah kaca. Bahan ini harganya lebih murah sehingga banyak dijumpai
penggunaannya baik di transmisi hantaran udara maupun di distibusi hantaran
udara. Namun sifatnya yang mengkondensir (mengembun) kelembapan udara
mengakibatkan debu lebih mudah melekat dipermukaan isolator.
Rentengan isolator disebut dengan istilah isolator rantai. Isolator rantai
(string insulator) digunakan pada sistem tenaga listrik sebagai penopang mekanik
dan isolasi listrik antara konduktor fasa dengan menara. Isolator rantai ini
dirangkai dari beberapa isolator yang menyebabkan distribusi tegangan masingmasing isolator berbeda. Jumlah unit isolator yang dirangkai ditentukan oleh
beberapa faktor seperti tegangan operasi, kekuatan mekanik, ketinggian di atas
permukaan laut, kekuatan petir, dan kontaminasi lingkungan sekitar.
Polutan yang menempel pada isolator berasal dari kontaminasi lingkungan
sekitar. Biasanya terbentuk dari keadaaan alam dan dari sisa aktivitas makhluk
hidup. Keadaan alam seperti daerah pantai, pegunungan dan gurun pasir
berpotensi mengakibatkan isolator terpolusi. Sedangkan sisa dari aktivitas
makhluk hidup seperti sisa pembakaran, polusi kendaraan bermotor dan lainnya
juga berpotensi mengakibatkan terbentuknya lapisan pengotor pada isolator. Hal
1
ini mengurangi tahanan permukaan isolator berkurang, sehingga kekuatan
dielektrik isolator berkurang. Jika tegangan yang dipikul isolator lebih besar
dibanding kekuatan dielektrik isolator maka akan terjadi peristiwa flashover yang
mampu mengakibatkan isolator retak dan pecah. Jika hal ini terjadi maka
tegangan yang dipikul isolator rantai akan naik dan satu per satu isolator lainnya
retak atau bahkan pecah. Oleh karena itu, perlu adanya perlu adanya perhitungan
khusus terhadap pemilihan isolator yang dipengaruhi oleh polutan.
Dalam beberapa jurnal ilmiah yang telah beredar banyak mengupas
mengenai
distribusi
tegangan
dengan
menggunakan
simulasi
komputer
menggunakan aplikasi seperti MATLAB, akan tetapi untuk menentukan nilai
distribusi tegangan yang terjadi pada isolator yang terpolusi lebih baik dilakukan
pengujian di laboratorium. Penulis memilih melakukan pengujian dalam
menghitung distribusi tegangan yang dipengaruhi oleh polutan pada isolator
rantai.
I.2
Perumusan Masalah
Adapun masalah yang akan dianalisis dalam Tugas Akhir ini adalah
pengujian distribusi tegangan pada isolator kaca yang dipengaruhi oleh polutan.
Pada tugas akhir ini akan dilakukan pengujian isolator dengan memvariasikan
polutan yang menempel pada isolator tersebut. Polutan-polutan seperti garamgaraman,debu dan asap kendaraan bermotor adalah polutan yang umum
digunakan sebagai polutan yang dipakai pada penelitian ini. Sebagai pengganti
ketiga polutan ini digunakan NaCl sebagai garam-garaman, CaCO3 sebagai debu,
dan C (karbon) sebagai pengganti asap kendaraan bermotor. Selain itu juga akan
dianalisis pengaruh posisi isolator yang terpolusi terhadap distribusi tegangan
isolator rantai
I.3
Tujuan Penulisan
2
Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik
polutan terhadap isolator kaca dan menganalisis pengaruhnya terhadap distribusi
tegangan pada isolator rantai.
I.4
Manfaat Penulisan
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah memberikan informasi
kepada pembaca agar dapat mengetahui karakteristik polutan dan pengaruhnya
terhadap distribusi tegangan isolator rantai dimana isolator yang digunakan
berbahan kaca. Selain itu dapat digunakan sebagai kajian dalam penentuan
penggunaan isolator rantai berbahan kaca pada daerah-daerah yang terpolusi.
I.5
Batasan Masalah
Agar pembahasan Tugas Akhir ini terfokus pada pembahasan judul yang
telah disebutkan di atas, maka penulis membatasi permasalahan yang akan
dibahas. Adapun batasan masalahnya adalah :
1. Pengaruh yang disebabkan oleh kapasitansi antara isolator-udara-menara (
C2 ) dan kapasitansi antara isolator-udara-konduktor transmisi ( C3 )
diabaikan.
2. Polutan yang cukup mewakili keadaan alam digunakan yaitu NaCl,
CaCO3, dan C dengan tingkat pengotoran ringan, sedang, dan berat sesuai
standar IEC 60050-815 : 2000 edisi 01.
3. Tidak memperhitungkan perataan distribusi tegangan pada isolator rantai
4. Isolator yang digunakan adalah isolator kaca.
5. Percobaan dilakukan menggunakan pembangkit tegangan AC dengan
menggunakan elektroda bola-bola standar pada laboratorium Teknik
Tegangan Tinggi FT-USU.
3
I.6
Metode Penulisan
Metode yang digunakan pada penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Studi literature
Yaitu dengan mempelajari buku referensi, jurnal, artikel dari internet, dan
bahan kuliah yang berkaitan dengan tugas akhir ini.
2. Diskusi
Yaitu
berupa
tanya
jawab
dengan
dosen
pembimbing,
asisten
Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro dan
teman-teman sesama mahasiswa mengenai masalah-masalah yang timbul
selama penulisan tugas akhir ini berlangsung.
3. Studi lapangan
Melakukan pengujian di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Fakultas
Teknik USU.
4. Melakukan analisis
I.7
Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir ini maka penulis
menyusun sistematika penulisan sebagai berikut :
Bab I. Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang, perumusan masalah, tujuan penulisan, batasan
masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan
Bab II. Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang isolator piring, penggolongan tingkat pengotoran,
isolator rantai, dan distribusi tegangan.
4
Bab III. Metode Penelitian
Bab ini berisi tentang peralatan pengujian, bahan pengujian, variasi pengujian,dan
prosedur percobaan.
Bab IV. Hasil dan Pembahasan
Bab ini berisi tentang hasil data eksperimen dan analisis data.
Bab V. Kesimpulan dan Saran
Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dari tugas akhir dan saran
penulis kepada pembaca.
5
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang
Sistem transmisi hantaran udara adalah salah satu bagian dari sistem
tenaga listrik yang sangat perlu dijaga keandalannya dalam mencapai kontinuitas
pelayanan. Salah komponen utama dari sistem transmisi adalah isolator. Isolator
ini berfungsi untuk mengisolir konduktor dengan menara atau tiang pendukung .
Isolator yang baik mempunyai bahan yang tidak dapat menghantarkan arus
listrik. Walaupun ada yang sanggup menghantarkan arus listrik namun relative
kecil sehingga bisa diabaikan. Salah satu bahan isolator yang banyak digunakan
adalah kaca. Bahan ini harganya lebih murah sehingga banyak dijumpai
penggunaannya baik di transmisi hantaran udara maupun di distibusi hantaran
udara. Namun sifatnya yang mengkondensir (mengembun) kelembapan udara
mengakibatkan debu lebih mudah melekat dipermukaan isolator.
Rentengan isolator disebut dengan istilah isolator rantai. Isolator rantai
(string insulator) digunakan pada sistem tenaga listrik sebagai penopang mekanik
dan isolasi listrik antara konduktor fasa dengan menara. Isolator rantai ini
dirangkai dari beberapa isolator yang menyebabkan distribusi tegangan masingmasing isolator berbeda. Jumlah unit isolator yang dirangkai ditentukan oleh
beberapa faktor seperti tegangan operasi, kekuatan mekanik, ketinggian di atas
permukaan laut, kekuatan petir, dan kontaminasi lingkungan sekitar.
Polutan yang menempel pada isolator berasal dari kontaminasi lingkungan
sekitar. Biasanya terbentuk dari keadaaan alam dan dari sisa aktivitas makhluk
hidup. Keadaan alam seperti daerah pantai, pegunungan dan gurun pasir
berpotensi mengakibatkan isolator terpolusi. Sedangkan sisa dari aktivitas
makhluk hidup seperti sisa pembakaran, polusi kendaraan bermotor dan lainnya
juga berpotensi mengakibatkan terbentuknya lapisan pengotor pada isolator. Hal
1
ini mengurangi tahanan permukaan isolator berkurang, sehingga kekuatan
dielektrik isolator berkurang. Jika tegangan yang dipikul isolator lebih besar
dibanding kekuatan dielektrik isolator maka akan terjadi peristiwa flashover yang
mampu mengakibatkan isolator retak dan pecah. Jika hal ini terjadi maka
tegangan yang dipikul isolator rantai akan naik dan satu per satu isolator lainnya
retak atau bahkan pecah. Oleh karena itu, perlu adanya perlu adanya perhitungan
khusus terhadap pemilihan isolator yang dipengaruhi oleh polutan.
Dalam beberapa jurnal ilmiah yang telah beredar banyak mengupas
mengenai
distribusi
tegangan
dengan
menggunakan
simulasi
komputer
menggunakan aplikasi seperti MATLAB, akan tetapi untuk menentukan nilai
distribusi tegangan yang terjadi pada isolator yang terpolusi lebih baik dilakukan
pengujian di laboratorium. Penulis memilih melakukan pengujian dalam
menghitung distribusi tegangan yang dipengaruhi oleh polutan pada isolator
rantai.
I.2
Perumusan Masalah
Adapun masalah yang akan dianalisis dalam Tugas Akhir ini adalah
pengujian distribusi tegangan pada isolator kaca yang dipengaruhi oleh polutan.
Pada tugas akhir ini akan dilakukan pengujian isolator dengan memvariasikan
polutan yang menempel pada isolator tersebut. Polutan-polutan seperti garamgaraman,debu dan asap kendaraan bermotor adalah polutan yang umum
digunakan sebagai polutan yang dipakai pada penelitian ini. Sebagai pengganti
ketiga polutan ini digunakan NaCl sebagai garam-garaman, CaCO3 sebagai debu,
dan C (karbon) sebagai pengganti asap kendaraan bermotor. Selain itu juga akan
dianalisis pengaruh posisi isolator yang terpolusi terhadap distribusi tegangan
isolator rantai
I.3
Tujuan Penulisan
2
Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik
polutan terhadap isolator kaca dan menganalisis pengaruhnya terhadap distribusi
tegangan pada isolator rantai.
I.4
Manfaat Penulisan
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah memberikan informasi
kepada pembaca agar dapat mengetahui karakteristik polutan dan pengaruhnya
terhadap distribusi tegangan isolator rantai dimana isolator yang digunakan
berbahan kaca. Selain itu dapat digunakan sebagai kajian dalam penentuan
penggunaan isolator rantai berbahan kaca pada daerah-daerah yang terpolusi.
I.5
Batasan Masalah
Agar pembahasan Tugas Akhir ini terfokus pada pembahasan judul yang
telah disebutkan di atas, maka penulis membatasi permasalahan yang akan
dibahas. Adapun batasan masalahnya adalah :
1. Pengaruh yang disebabkan oleh kapasitansi antara isolator-udara-menara (
C2 ) dan kapasitansi antara isolator-udara-konduktor transmisi ( C3 )
diabaikan.
2. Polutan yang cukup mewakili keadaan alam digunakan yaitu NaCl,
CaCO3, dan C dengan tingkat pengotoran ringan, sedang, dan berat sesuai
standar IEC 60050-815 : 2000 edisi 01.
3. Tidak memperhitungkan perataan distribusi tegangan pada isolator rantai
4. Isolator yang digunakan adalah isolator kaca.
5. Percobaan dilakukan menggunakan pembangkit tegangan AC dengan
menggunakan elektroda bola-bola standar pada laboratorium Teknik
Tegangan Tinggi FT-USU.
3
I.6
Metode Penulisan
Metode yang digunakan pada penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Studi literature
Yaitu dengan mempelajari buku referensi, jurnal, artikel dari internet, dan
bahan kuliah yang berkaitan dengan tugas akhir ini.
2. Diskusi
Yaitu
berupa
tanya
jawab
dengan
dosen
pembimbing,
asisten
Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro dan
teman-teman sesama mahasiswa mengenai masalah-masalah yang timbul
selama penulisan tugas akhir ini berlangsung.
3. Studi lapangan
Melakukan pengujian di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Fakultas
Teknik USU.
4. Melakukan analisis
I.7
Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir ini maka penulis
menyusun sistematika penulisan sebagai berikut :
Bab I. Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang, perumusan masalah, tujuan penulisan, batasan
masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan
Bab II. Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang isolator piring, penggolongan tingkat pengotoran,
isolator rantai, dan distribusi tegangan.
4
Bab III. Metode Penelitian
Bab ini berisi tentang peralatan pengujian, bahan pengujian, variasi pengujian,dan
prosedur percobaan.
Bab IV. Hasil dan Pembahasan
Bab ini berisi tentang hasil data eksperimen dan analisis data.
Bab V. Kesimpulan dan Saran
Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dari tugas akhir dan saran
penulis kepada pembaca.
5