BAB II TINJAUAN PUSTAKA - Chapter II (594.0Kb)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Karakteristik Asap Kebakaran Hutan dan Indeks Pencemar Udara
(ISPU)
Indonesia dikaruniai dengan salah satu hutan tropis yang paling luas dan
paling kaya keanekaragaman hayatinya di dunia. Selama ini kekayaan dan
keanekaragaman hutan tropis tersebut telah dimanfaatkan secara langsung
maupun tidak langsung untuk memenuhi berbagai kebutuhan manusia,
masyarakat dan negara Indonesia.
Seratus tahun yang lalu Indonesia masih memiliki hutan yang melimpah,
pohon-pohonnya menutupi 80 sampai 95 persen dari luas lahan total. Tutupan
hutan total pada waktu itu diperkirakan sekitar 170 hektar ha. Saat ini, tutupan
hutan sekitar 98 juta hektar, paling sedikit setengahnya diyakini sudah mengalami
degradasi akibat kegiatan manusia.
Banyak sekali ancaman terhadap hutan Indonesia, mulai dari berbagai
kegiatan pembalakan skala besar sampai pembukaan hutan skala kecil oleh para
keluarga petani, tebang habis untuk pembukaan lahan industri pertanian sampai
kehancuran akibat kebakaran hutan yang berulang[3].
2.1.1 Karakteristik Asap Kebakaran Hutan
Kejadian kebakaran hutan dan lahan terjadi semakin intensif dan
meningkatkan kerusakan hutan dan lahan. Kebakaran hutan semula
6
dianggap
sebagai
kejadian
dan
siklus
alami,
tetapi
kemudian
dipertimbangkan adanya kemungkinan bahwa kebakaran lahan dan hutan
dipicu oleh faktor kesengajaan, seperti misalnya untuk berburu dan
pembukaan lahan atau bisa disebut terjadi pembakaran hutan.
Sejumlah besar bahan kimia asap kebakaran hutan akan menyebar ke
udara secara bebas yang meliputi partikel dan komponen gas seperti
sulfur dioksida (SO2), karbon monoksida (CO), formaldehid, akrelein,
benzen, nitrogen oksida (NOx) dan ozon (
)[4].
Asap merupakan perpaduan atau campuran karbon dioksida, air, zat
yang terdisfusi di udara, zat partikulat, hidrokarbon, zat kimia organik,
nitrogen oksida dan mineral. Ribuan komponen lainnya dapat ditemukan
tersendiri dalam asap. Komposisi asap tergantung dari banyak faktor,
yaitu jenis bahan, kelembapan beban, temperatur api, kondisi angin dan
hal lain yang mempengaruhi cuaca. Jenis kayu dan tumbuhan lain yang
terdiri dari selulosa, lignin, tanin, polifenol, minyak, lemak, resin, lilin
dan tepung, akan membentuk campuran yang berbeda saat terbakar.
Materi partikulat atau Particulate Matter (PM) merupakan bagian
penting dalam asap kebakaran. Materi partikulat merupakan partikel
tersuspensi, yang merupakan campuran partikel solid dan droplet cair.
Partikel debu atau materi partikulat melayang merupakan campuran
sangat rumit berbagai senyawa organik dan anorganik di udara dengan
diameter > energi ikat elektron
terikat maka akan terjadi ionisasi. Dimana ion positif akan
mengalami gaya dan bergerak ke katoda dan ion elektron bebas
baru menuju anoda.
Gambar 2.7 Ionisasi Benturan[13]
c. Ionisasi Termal
Jika temperatur gas dalam suatu bejana tertutup dianikkan, maka
molekul-molekul gas akan bersirkulasi dengan kecepatan tinggi
sehingga terjadi benturan antar molekul. Jika temperatur semakin
tinggi, maka kecepatan molekul semakin tinggi, sehingga benturan
antar molekul semakin keras dan dapat membuat terlepasnya
elektron dari molekul netral.
Emisi
Emisi adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam
menjadi elektron bebas.
21
a. Emisi Termal
Suatu logam jika dipanaskan hingga bertemperatur tinggi maka dari
permukaannya akan dilepaskan elektron-elektron. Elektron tersebut
keluar dari permukaannya dan menjadi elektron bebas di dalam
gas.
b. Emisi Medan Tinggi
Gambar 2.8 Permukaan Logam dan Medan Tinggi[13]
Permukaan suatu logam tidak semuanya mulus, tetapi selalu ada
titik-titik yang runcing seperti pada Gambar 2.8. Elektron pada
ujung runcing akan mengalami gaya yang lebih besar karena
intensitas medan elektrik di titik tersebut relatif lebih besar
dibandingkan dengan intensitas medan elektrik dibagian datar.
c. Emisi Benturan Ion Positif
Suatu ion positif yang berada dalam medan listrik akan bergerak
menuju katoda. Ion postif ini memmiliki energi kinetik saat
membentur permukaan katoda. Bila energi kinetik ion positif lebih
22
besar dari gaya elektrostatik logam, maka elektron di permukaan
logam akan keluar dari permukaannya. Jumlah elektron bebas yang
keluar tergantung dari besarnya energi kinetik ion positif saat
membentur permukaan katoda.
2.4.2 Teori Townsend Mekanisme Terjadinya Tembus Listrik Udara
Didalam udara terdapat elektron bebas hasil ionisasi radiasi dan
molekul-molekul netral. Apabila kedua elektroda dihubungkan dengan
sumber tegangan, maka akan timbul medan listrik E yang arahnya dari
anoda ke katoda.
Akibat adanya medan listrik, maka elektron bebas mengalami gaya
F yang arahnya berlawanan dengan arah medan listrik.
Karena adanya gaya F maka elektron bebas bergerak dari katoda ke
anoda. Dalam perjalanannya menuju anoda, elektron bebas membentur
molekul netral. Jika energi kinetik elektron awal lebih besar dari pada
energi ikat elektron molekul netral maka akan terjadi ionisasi.
Ionisasi benturan menghasilkan suatu elektron bebas baru dan satu
ion positif. Elektron-elektron tersebut terus bergerak menuju anoda.
Dalam
perjalanannya
menuju
anoda,
elektron-elektron
tersebut
membentur lagi molekul netral sehingga terjadi lagi ionisasi. Akibatnya
jumlah elektron bebas dan ion positif semakin banyak.
Ion positif bergerak menuju katoda. Terjadilah benturan ion positif
dengan dinding katoda. Timbul emisi benturan ion positif. Dari
permukaan katoda muncul elektron-elektron baru hasil benturan ion
23
positif dengan dinding katoda. Elektron-elektron baru ini bergerak
menuju anoda. Dalam perjalanannya menuju anoda, elektron-elektron
baru hasil emisi ion positif membentur lagi molekul netral sehingga
terjadi lagi ionisasi. Jumlah elektron bebas dan ion positif semakin
banyak.
Selama medan listrik masih ada maka proses ionisasi benturan dan
emisi ion positif akan terus berlangsung sehingga terjadi banjiran
elektron dan ion positif. Akibatnya muatan yang berpindah dari katoda ke
anoda semakin banyak. Perpindahan muatan sama dengan arus , sehingga
arus semakin besar maka terjadilah tembus listrik.
2.4.3 Mekanisme Lewat Denyar Pada Isolator Terpolusi
Setelah melalui waktu yang lama, isolator- isolator pasangan luar
akan dicemari oleh polutan yang dibawa oleh udara. Polutan tersebut
dapat berupa garam, limbah pabrik dalam bentuk gas seperti gas karbon
dioksida dan sulfur oksida, asap produksi pabrik, kotoran burung, pasir
daerah gurun pasir dan lain sebagainya yang dapat menganggu kinerja
isolator. Polutan ini dapat mempengaruhi konduktivitas permukaan dari
isolator tersebut sehingga dapat menyebabkan kegagalan isolasi.
Proses tersebut dimulai dari polutan yang terkandung diudara dapat
menempel pada permukaan isolator dan berangsur-angsur membentuk
suatu lapisan tipis pada permukaan isolator.
Unsur yang paling
berpengaruh pada unjuk kerja isolator adalah garam yang terbawa oleh
angin laut. Lapisan garam ini bersifat konduktif terutama pada keadaan
24
cuaca lembab, berkabut atau ketika hujan gerimis. Jika cuaca seperti ini
terjadi, maka akan mengalir arus bocor dari kawat fasa jaringan ke tiang
penyangga melalui lapisan konduktif yang menempel di permukaan
isolator dimana resistansi lapisan polutan jauh lebih rendah daripada
resistansi dielektrik padat isolator. Jika jepitan a bertegangan dan jepitan
b dibumikan, maka arus bocor akan mengalir melalui lapisan konduktif
dari jepitan a ke b, sedangkan arus yang melalui dielektrik padat dapat
diabaikan.
Adanya arus bocor ini akan menimbulkan panas yang besarnya
sebanding dengan kuadrat arus bocor dikalikan dengan resistansi lapisan
polutan dari a ke d (
). Panas yang terjadi mengeringkan lapisan
polutan dan mengakibatkan resistansi lapisan polutan dikawasan jepitan
isolator akan semakin besar. Akibatnya, beda tegangan pada lapisan
polutan yang kering (Vab) semakin besar dan menimbulkan kuat medan
elektrik diantara titik a dan b semakin tinggi. Jika kuat medan elektrik
ini melebihi kekuatan dielektrik udara sekitar isolator, maka akan terjadi
peluahan dari titik a ke titik b. Busur api akibat peluahan ini membuat
lapisan polutan yang kering terhubung singkat, akibatnya arus bocor
akan semakin besar. Proses tersebut akan terus berulang-ulang dan terus
berangsur-angsur sehingga busur api akan semakin panjang dan
akhirnya busur api telah menghubungkan kedua jepitan yang akan
berujung pada peristiwa lewat-denyar pada isolator. Proses tersebut
dapat dibuat rangkaian ekuivalennya seperti pada Gambar 2.9.
25
Gambar 2.9 Rangkaian Ekuivalen Isolator Terpolusi
Oleh karena hal tersebut, perlu diketahuinya informasi tentang
tingkat bobot polusi dikawasan yang akan dilintasi jaringan tersebut.
Informasi tersebut digunakan sebagai parameter penentu isolator yang
layak. Dengan standar tersebut, dapat dihitung juga besar jarak rambat
isolator untuk suatu kawasan yang telah diketahui tingkat bobot
polusinya yang dapat dilihat pada Persamaan 2.2[14].
ln = JRS x V x kd
di mana :
ln
= Jarak Rambat nominal minimum (mm)
JRS = Jarak rambat spesifik minimum (mm/kV)
V
= Tegangan fasa ke fasa tertinggi sistem (kV)
kd
= Faktor koreksi tergantung pada diameter isolator
26
(2.2)
Tabel 2.4 Nilai Jarak Spesifik Untuk Berbagai Tingkat Bobot Polusi
Tingkat Bobot Polusi
JRS (mm/kV)
Ringan
16
Sedang
20
Berat
25
Sangat Berat
31
2.4.4 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Lewat Denyar
Karena peristiwa lewat denyar disebabkan tembusnya udara di
sekitar permukaan isolator, jadi faktor-faktor yang mempengaruhi lewat
denyar adalah kondisi udara disekitar pemukaan isolator tersebut, yaitu:
a. Temperatur udara. Temperatur yang tinggi akan meningkatkan jumlah
proses ionisasi thermis dan emisi thermis.
b. Tekanan udara. Bila tekanan udara besar, jumlah molekul didalam
udara semakin banyak yang berarti proses ionisasi dapat terjadi lebih
banyak. Tetapi bila tekanan terlalu tinggi, gerakan muatan dari proses
ionisasi akan terhambat sehingga proses ionisasi berikutnya akan
berkurang. Bila tekanan udara terlalu rendah, jumlah molekul yang
sedikit akan menyebabkan proses ionisasi sangat sedikit. Persamaan
faktor koreksi () untuk tegangan pada suhu t C dan tekanan p mmHg
dapat dilihat pada Persamaan 2.3 dan persamaan tegangan lewat denyar
pada suhu 20 C dan tekanan 760 mmHg dapat dilihat pada Persamaan
2.4[13].
27
(2.3)
di mana :
= faktor koreksi suhu dan tekanan udara
p
= tekanan udara (mmHg)
T
= suhu udara (C)
(2.4)
di mana :
vus
= tekanan lewat denyar pada suhu 20C dan tekanan 760 mmHg
(kV)
v
= tegangan lewat denyar pada suhu t C dan tekanan p mmHg
(kV)
c. Kelembaban udara. Bila kelembaban tinggi, maka kandungan air dalam
udara meningkat sehingga terjadi ionisasi karena air memiliki energi
ikat yang lebih rendah dari kandungan lain dalam udara. Bila
kandungan air semakin banyak maka udara akan lebih mudah
terionisasi dan menyebabkan kekuatan dielektrik udara turun.
Kekuatan dielektrik merupakan kuat medan listrik yang mampu dipikul
oleh suatu bahan dielektrik tanpa kandungan air dalam udara
menyebabkan uadara semakin mudah terionisasi. Hal ini menyebabkan
turunnya tegangan yang diperlukan unutk membuat udara tersebut
tembus llistrik[12].
28
2.5 Pengukuran Tingkat Bobot Polusi
Berdasarkan standar IEC 815, bobot polusi ditetapkan 4 tingkat, yaitu
ringan, sedang, berat, dan sangat berat. Ada banyak metode untuk menentukan
bobot polusi isolator. Metode yang umum digunakan adalah metode ESDD
(Equivalent Salt Density Deposit) dan tinjauan lapangan. Metode ESDD
dilakukan dengan mengukur deposit garam ekuivalen dari polutan yang
menempel di permukaan isolator.
Penentuan tingkat bobot polusi isolator berdasarkan analisis kualitatif dan
metode ESDD ditunjukan pada Tabel 2.5 berikut:
Tabel 2.5 Tingkat Bobot Polusi Berdasarkan analisis kualitatif dan metode ESDD[14]
Tingkat
Ciri Lingkungan Berdasarkan Analisis
ESDD
Bobot Polusi
Kualitatif
(mg/cm2)
No.
Kawasan tanpa industri dan pemukiman
yang dilengkapi sarana pembakaran dengan
kepadatan rumah rendah.
Kawasan dengan kepadatan industri rendah
atau pemukiman, tetapi sering terkena angin
1.
Ringan
dan/atau hujan.
Kawasan pertanian.
Kawasan pegunungan.
Semua kawasan ini harus terletak paling sedikit
10 – 20 km dari laut dan bukan kawasan tebuka
bagi hembusan angin langsung dari laut.
29
0,06
Lanjutan Tabel 2.5.
Tingkat
Ciri Lingkungan Berdasarkan Analisis
ESDD
Bobot Polusi
Kualitatif
(mg/cm2)
No.
Kawasan industri, khususnya yang tidak
menghasilkan
pemukiman
asap
yang
polusi
dan/atau
dilengkapi
sarana
pembakaran dengan kepadatan rumah
sedang.
2.
Sedang
Kawasan dengan kepadatan rumah tinggi
dan/atau
kawasan
industri
kepadatan
0,20
tinggi, tetapi sering terkena angin dan/atau
hujan.
Kawasan terbuka bagi angin laut tetapi
tidak terlalu dekat dengan pantai (paling
sedikit berjarak beberapa kilometer dari
pantai).
Kawasan dengan kepadatan industri tinggi
dan
pinggiran
kota
besar
dengan
kepadatan sarana pembakaran yang tinggi
3.
Berat
dan menghasilkan polusi.
Kawasan dekat laut atau kawasan yang
senantiasa terbuka bagi hembusan angin
laut yang relatif kencang.
30
0,60
Lanjutan Tabel 2.5.
Tingkat
Ciri Lingkungan Berdasarkan Analisis
ESDD
Bobot Polusi
Kualitatif
(mg/cm2)
No.
Kawasan yang umumnya cukup luas,
terkena debu konduktif dan asap industri
yang khususnya menghasilkan endapan
konduktif tebal.
Kawasan yang umumnya cukup luas
sangat dekat dengan pantai dan terbuka
bagi semburan air laut atau hembusan
4.
Sangat Berat
angin laut yang sangat kencang dan
mengandung polutan.
Kawasan padang pasir yang ditandai
dengan tidak adanya hujan untuk jangka
waktu lama, terbuka bagi angin kencang
yang membawa pasir dan garam, serta
terkena kondensasi yang tetap.
31
>0,60
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Karakteristik Asap Kebakaran Hutan dan Indeks Pencemar Udara
(ISPU)
Indonesia dikaruniai dengan salah satu hutan tropis yang paling luas dan
paling kaya keanekaragaman hayatinya di dunia. Selama ini kekayaan dan
keanekaragaman hutan tropis tersebut telah dimanfaatkan secara langsung
maupun tidak langsung untuk memenuhi berbagai kebutuhan manusia,
masyarakat dan negara Indonesia.
Seratus tahun yang lalu Indonesia masih memiliki hutan yang melimpah,
pohon-pohonnya menutupi 80 sampai 95 persen dari luas lahan total. Tutupan
hutan total pada waktu itu diperkirakan sekitar 170 hektar ha. Saat ini, tutupan
hutan sekitar 98 juta hektar, paling sedikit setengahnya diyakini sudah mengalami
degradasi akibat kegiatan manusia.
Banyak sekali ancaman terhadap hutan Indonesia, mulai dari berbagai
kegiatan pembalakan skala besar sampai pembukaan hutan skala kecil oleh para
keluarga petani, tebang habis untuk pembukaan lahan industri pertanian sampai
kehancuran akibat kebakaran hutan yang berulang[3].
2.1.1 Karakteristik Asap Kebakaran Hutan
Kejadian kebakaran hutan dan lahan terjadi semakin intensif dan
meningkatkan kerusakan hutan dan lahan. Kebakaran hutan semula
6
dianggap
sebagai
kejadian
dan
siklus
alami,
tetapi
kemudian
dipertimbangkan adanya kemungkinan bahwa kebakaran lahan dan hutan
dipicu oleh faktor kesengajaan, seperti misalnya untuk berburu dan
pembukaan lahan atau bisa disebut terjadi pembakaran hutan.
Sejumlah besar bahan kimia asap kebakaran hutan akan menyebar ke
udara secara bebas yang meliputi partikel dan komponen gas seperti
sulfur dioksida (SO2), karbon monoksida (CO), formaldehid, akrelein,
benzen, nitrogen oksida (NOx) dan ozon (
)[4].
Asap merupakan perpaduan atau campuran karbon dioksida, air, zat
yang terdisfusi di udara, zat partikulat, hidrokarbon, zat kimia organik,
nitrogen oksida dan mineral. Ribuan komponen lainnya dapat ditemukan
tersendiri dalam asap. Komposisi asap tergantung dari banyak faktor,
yaitu jenis bahan, kelembapan beban, temperatur api, kondisi angin dan
hal lain yang mempengaruhi cuaca. Jenis kayu dan tumbuhan lain yang
terdiri dari selulosa, lignin, tanin, polifenol, minyak, lemak, resin, lilin
dan tepung, akan membentuk campuran yang berbeda saat terbakar.
Materi partikulat atau Particulate Matter (PM) merupakan bagian
penting dalam asap kebakaran. Materi partikulat merupakan partikel
tersuspensi, yang merupakan campuran partikel solid dan droplet cair.
Partikel debu atau materi partikulat melayang merupakan campuran
sangat rumit berbagai senyawa organik dan anorganik di udara dengan
diameter > energi ikat elektron
terikat maka akan terjadi ionisasi. Dimana ion positif akan
mengalami gaya dan bergerak ke katoda dan ion elektron bebas
baru menuju anoda.
Gambar 2.7 Ionisasi Benturan[13]
c. Ionisasi Termal
Jika temperatur gas dalam suatu bejana tertutup dianikkan, maka
molekul-molekul gas akan bersirkulasi dengan kecepatan tinggi
sehingga terjadi benturan antar molekul. Jika temperatur semakin
tinggi, maka kecepatan molekul semakin tinggi, sehingga benturan
antar molekul semakin keras dan dapat membuat terlepasnya
elektron dari molekul netral.
Emisi
Emisi adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam
menjadi elektron bebas.
21
a. Emisi Termal
Suatu logam jika dipanaskan hingga bertemperatur tinggi maka dari
permukaannya akan dilepaskan elektron-elektron. Elektron tersebut
keluar dari permukaannya dan menjadi elektron bebas di dalam
gas.
b. Emisi Medan Tinggi
Gambar 2.8 Permukaan Logam dan Medan Tinggi[13]
Permukaan suatu logam tidak semuanya mulus, tetapi selalu ada
titik-titik yang runcing seperti pada Gambar 2.8. Elektron pada
ujung runcing akan mengalami gaya yang lebih besar karena
intensitas medan elektrik di titik tersebut relatif lebih besar
dibandingkan dengan intensitas medan elektrik dibagian datar.
c. Emisi Benturan Ion Positif
Suatu ion positif yang berada dalam medan listrik akan bergerak
menuju katoda. Ion postif ini memmiliki energi kinetik saat
membentur permukaan katoda. Bila energi kinetik ion positif lebih
22
besar dari gaya elektrostatik logam, maka elektron di permukaan
logam akan keluar dari permukaannya. Jumlah elektron bebas yang
keluar tergantung dari besarnya energi kinetik ion positif saat
membentur permukaan katoda.
2.4.2 Teori Townsend Mekanisme Terjadinya Tembus Listrik Udara
Didalam udara terdapat elektron bebas hasil ionisasi radiasi dan
molekul-molekul netral. Apabila kedua elektroda dihubungkan dengan
sumber tegangan, maka akan timbul medan listrik E yang arahnya dari
anoda ke katoda.
Akibat adanya medan listrik, maka elektron bebas mengalami gaya
F yang arahnya berlawanan dengan arah medan listrik.
Karena adanya gaya F maka elektron bebas bergerak dari katoda ke
anoda. Dalam perjalanannya menuju anoda, elektron bebas membentur
molekul netral. Jika energi kinetik elektron awal lebih besar dari pada
energi ikat elektron molekul netral maka akan terjadi ionisasi.
Ionisasi benturan menghasilkan suatu elektron bebas baru dan satu
ion positif. Elektron-elektron tersebut terus bergerak menuju anoda.
Dalam
perjalanannya
menuju
anoda,
elektron-elektron
tersebut
membentur lagi molekul netral sehingga terjadi lagi ionisasi. Akibatnya
jumlah elektron bebas dan ion positif semakin banyak.
Ion positif bergerak menuju katoda. Terjadilah benturan ion positif
dengan dinding katoda. Timbul emisi benturan ion positif. Dari
permukaan katoda muncul elektron-elektron baru hasil benturan ion
23
positif dengan dinding katoda. Elektron-elektron baru ini bergerak
menuju anoda. Dalam perjalanannya menuju anoda, elektron-elektron
baru hasil emisi ion positif membentur lagi molekul netral sehingga
terjadi lagi ionisasi. Jumlah elektron bebas dan ion positif semakin
banyak.
Selama medan listrik masih ada maka proses ionisasi benturan dan
emisi ion positif akan terus berlangsung sehingga terjadi banjiran
elektron dan ion positif. Akibatnya muatan yang berpindah dari katoda ke
anoda semakin banyak. Perpindahan muatan sama dengan arus , sehingga
arus semakin besar maka terjadilah tembus listrik.
2.4.3 Mekanisme Lewat Denyar Pada Isolator Terpolusi
Setelah melalui waktu yang lama, isolator- isolator pasangan luar
akan dicemari oleh polutan yang dibawa oleh udara. Polutan tersebut
dapat berupa garam, limbah pabrik dalam bentuk gas seperti gas karbon
dioksida dan sulfur oksida, asap produksi pabrik, kotoran burung, pasir
daerah gurun pasir dan lain sebagainya yang dapat menganggu kinerja
isolator. Polutan ini dapat mempengaruhi konduktivitas permukaan dari
isolator tersebut sehingga dapat menyebabkan kegagalan isolasi.
Proses tersebut dimulai dari polutan yang terkandung diudara dapat
menempel pada permukaan isolator dan berangsur-angsur membentuk
suatu lapisan tipis pada permukaan isolator.
Unsur yang paling
berpengaruh pada unjuk kerja isolator adalah garam yang terbawa oleh
angin laut. Lapisan garam ini bersifat konduktif terutama pada keadaan
24
cuaca lembab, berkabut atau ketika hujan gerimis. Jika cuaca seperti ini
terjadi, maka akan mengalir arus bocor dari kawat fasa jaringan ke tiang
penyangga melalui lapisan konduktif yang menempel di permukaan
isolator dimana resistansi lapisan polutan jauh lebih rendah daripada
resistansi dielektrik padat isolator. Jika jepitan a bertegangan dan jepitan
b dibumikan, maka arus bocor akan mengalir melalui lapisan konduktif
dari jepitan a ke b, sedangkan arus yang melalui dielektrik padat dapat
diabaikan.
Adanya arus bocor ini akan menimbulkan panas yang besarnya
sebanding dengan kuadrat arus bocor dikalikan dengan resistansi lapisan
polutan dari a ke d (
). Panas yang terjadi mengeringkan lapisan
polutan dan mengakibatkan resistansi lapisan polutan dikawasan jepitan
isolator akan semakin besar. Akibatnya, beda tegangan pada lapisan
polutan yang kering (Vab) semakin besar dan menimbulkan kuat medan
elektrik diantara titik a dan b semakin tinggi. Jika kuat medan elektrik
ini melebihi kekuatan dielektrik udara sekitar isolator, maka akan terjadi
peluahan dari titik a ke titik b. Busur api akibat peluahan ini membuat
lapisan polutan yang kering terhubung singkat, akibatnya arus bocor
akan semakin besar. Proses tersebut akan terus berulang-ulang dan terus
berangsur-angsur sehingga busur api akan semakin panjang dan
akhirnya busur api telah menghubungkan kedua jepitan yang akan
berujung pada peristiwa lewat-denyar pada isolator. Proses tersebut
dapat dibuat rangkaian ekuivalennya seperti pada Gambar 2.9.
25
Gambar 2.9 Rangkaian Ekuivalen Isolator Terpolusi
Oleh karena hal tersebut, perlu diketahuinya informasi tentang
tingkat bobot polusi dikawasan yang akan dilintasi jaringan tersebut.
Informasi tersebut digunakan sebagai parameter penentu isolator yang
layak. Dengan standar tersebut, dapat dihitung juga besar jarak rambat
isolator untuk suatu kawasan yang telah diketahui tingkat bobot
polusinya yang dapat dilihat pada Persamaan 2.2[14].
ln = JRS x V x kd
di mana :
ln
= Jarak Rambat nominal minimum (mm)
JRS = Jarak rambat spesifik minimum (mm/kV)
V
= Tegangan fasa ke fasa tertinggi sistem (kV)
kd
= Faktor koreksi tergantung pada diameter isolator
26
(2.2)
Tabel 2.4 Nilai Jarak Spesifik Untuk Berbagai Tingkat Bobot Polusi
Tingkat Bobot Polusi
JRS (mm/kV)
Ringan
16
Sedang
20
Berat
25
Sangat Berat
31
2.4.4 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Lewat Denyar
Karena peristiwa lewat denyar disebabkan tembusnya udara di
sekitar permukaan isolator, jadi faktor-faktor yang mempengaruhi lewat
denyar adalah kondisi udara disekitar pemukaan isolator tersebut, yaitu:
a. Temperatur udara. Temperatur yang tinggi akan meningkatkan jumlah
proses ionisasi thermis dan emisi thermis.
b. Tekanan udara. Bila tekanan udara besar, jumlah molekul didalam
udara semakin banyak yang berarti proses ionisasi dapat terjadi lebih
banyak. Tetapi bila tekanan terlalu tinggi, gerakan muatan dari proses
ionisasi akan terhambat sehingga proses ionisasi berikutnya akan
berkurang. Bila tekanan udara terlalu rendah, jumlah molekul yang
sedikit akan menyebabkan proses ionisasi sangat sedikit. Persamaan
faktor koreksi () untuk tegangan pada suhu t C dan tekanan p mmHg
dapat dilihat pada Persamaan 2.3 dan persamaan tegangan lewat denyar
pada suhu 20 C dan tekanan 760 mmHg dapat dilihat pada Persamaan
2.4[13].
27
(2.3)
di mana :
= faktor koreksi suhu dan tekanan udara
p
= tekanan udara (mmHg)
T
= suhu udara (C)
(2.4)
di mana :
vus
= tekanan lewat denyar pada suhu 20C dan tekanan 760 mmHg
(kV)
v
= tegangan lewat denyar pada suhu t C dan tekanan p mmHg
(kV)
c. Kelembaban udara. Bila kelembaban tinggi, maka kandungan air dalam
udara meningkat sehingga terjadi ionisasi karena air memiliki energi
ikat yang lebih rendah dari kandungan lain dalam udara. Bila
kandungan air semakin banyak maka udara akan lebih mudah
terionisasi dan menyebabkan kekuatan dielektrik udara turun.
Kekuatan dielektrik merupakan kuat medan listrik yang mampu dipikul
oleh suatu bahan dielektrik tanpa kandungan air dalam udara
menyebabkan uadara semakin mudah terionisasi. Hal ini menyebabkan
turunnya tegangan yang diperlukan unutk membuat udara tersebut
tembus llistrik[12].
28
2.5 Pengukuran Tingkat Bobot Polusi
Berdasarkan standar IEC 815, bobot polusi ditetapkan 4 tingkat, yaitu
ringan, sedang, berat, dan sangat berat. Ada banyak metode untuk menentukan
bobot polusi isolator. Metode yang umum digunakan adalah metode ESDD
(Equivalent Salt Density Deposit) dan tinjauan lapangan. Metode ESDD
dilakukan dengan mengukur deposit garam ekuivalen dari polutan yang
menempel di permukaan isolator.
Penentuan tingkat bobot polusi isolator berdasarkan analisis kualitatif dan
metode ESDD ditunjukan pada Tabel 2.5 berikut:
Tabel 2.5 Tingkat Bobot Polusi Berdasarkan analisis kualitatif dan metode ESDD[14]
Tingkat
Ciri Lingkungan Berdasarkan Analisis
ESDD
Bobot Polusi
Kualitatif
(mg/cm2)
No.
Kawasan tanpa industri dan pemukiman
yang dilengkapi sarana pembakaran dengan
kepadatan rumah rendah.
Kawasan dengan kepadatan industri rendah
atau pemukiman, tetapi sering terkena angin
1.
Ringan
dan/atau hujan.
Kawasan pertanian.
Kawasan pegunungan.
Semua kawasan ini harus terletak paling sedikit
10 – 20 km dari laut dan bukan kawasan tebuka
bagi hembusan angin langsung dari laut.
29
0,06
Lanjutan Tabel 2.5.
Tingkat
Ciri Lingkungan Berdasarkan Analisis
ESDD
Bobot Polusi
Kualitatif
(mg/cm2)
No.
Kawasan industri, khususnya yang tidak
menghasilkan
pemukiman
asap
yang
polusi
dan/atau
dilengkapi
sarana
pembakaran dengan kepadatan rumah
sedang.
2.
Sedang
Kawasan dengan kepadatan rumah tinggi
dan/atau
kawasan
industri
kepadatan
0,20
tinggi, tetapi sering terkena angin dan/atau
hujan.
Kawasan terbuka bagi angin laut tetapi
tidak terlalu dekat dengan pantai (paling
sedikit berjarak beberapa kilometer dari
pantai).
Kawasan dengan kepadatan industri tinggi
dan
pinggiran
kota
besar
dengan
kepadatan sarana pembakaran yang tinggi
3.
Berat
dan menghasilkan polusi.
Kawasan dekat laut atau kawasan yang
senantiasa terbuka bagi hembusan angin
laut yang relatif kencang.
30
0,60
Lanjutan Tabel 2.5.
Tingkat
Ciri Lingkungan Berdasarkan Analisis
ESDD
Bobot Polusi
Kualitatif
(mg/cm2)
No.
Kawasan yang umumnya cukup luas,
terkena debu konduktif dan asap industri
yang khususnya menghasilkan endapan
konduktif tebal.
Kawasan yang umumnya cukup luas
sangat dekat dengan pantai dan terbuka
bagi semburan air laut atau hembusan
4.
Sangat Berat
angin laut yang sangat kencang dan
mengandung polutan.
Kawasan padang pasir yang ditandai
dengan tidak adanya hujan untuk jangka
waktu lama, terbuka bagi angin kencang
yang membawa pasir dan garam, serta
terkena kondensasi yang tetap.
31
>0,60