Analisis Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Tegangan Flashover AC Isolator Piring Gelas Terpolusi Karbon
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
1
Universitas Sumatera Utara
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
2
Universitas Sumatera Utara
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.
3
Universitas Sumatera Utara
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:
BAB I. PENDAHULUAN
4
Universitas Sumatera Utara
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.
5
Universitas Sumatera Utara
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
1
Universitas Sumatera Utara
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
2
Universitas Sumatera Utara
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.
3
Universitas Sumatera Utara
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:
BAB I. PENDAHULUAN
4
Universitas Sumatera Utara
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.
5
Universitas Sumatera Utara