Pengaruh Banyaknya Keping Isolator Terhadap Distribusi Tegangan dan Arus Bocor Pada Isolator Rantai Kondisi Basah

PENGARUH BANYAKNYA KEPING ISOLATOR TERHADAP
DISTRIBUSI TEGANGAN DAN ARUS BOCOR PADA ISOLATOR
RANTAI KONDISI BASAH
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh :
NOVAYANTI SIMALANGO
120402075

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Isolator rantai merupakan suatu peralatan yang penting dalam jaringan
transmisi. Oleh sebab itu, kehandalan suatu isolator penting untuk mendukung
penyaluran listrik pada jaringan tenaga listrik. Namun kehandalan dapat
berkurang dikarenakan pengaruh alam, seperti cuaca atau iklim. Banyaknya
isolator piring yang digunakan pada isolator rantai mempengaruhi tegangan yang
dipikul setiap unit isolator dan juga arus bocor yang mengalir pada isolator rantai
tersebut. Pada penelitian ini dilakukan pengujian pada banyaknya keping isolator
yang berbeda, yang bertujuan untuk melihat pengaruh banyaknya keping isolator
terhadap distribusi tegangan dan arus bocor pada isolator rantai dalam 2 kondisi
yaitu kondisi kering dan basah. Dari hasil penelitian, terjadi fluktuasi tegangan
pada kondisi kering maupun basah. Pada kondisi kering, semakin banyak keping
isolator yang digunakan fluktuasi tegangan tidak terlalu signifikan, sedangkan
pada kondisi basah nilai tegangan semakin fluktuatif. Dari penelitian juga
diperoleh semakin banyak keping isolator yang digunakan maka semakin kecil
nilai arus bocor yang mengalir baik pada kondisi kering maupun kondisi basah,
nilai arus bocor terbesar pada kondisi kering yaitu sebesar 0,0353µA. Terjadi
peningkatan arus bocor pada kondisi isolator basah, peningkatan terbesar terjadi
pada intensitas curah hujan 3,3 mm/menit yaitu 38,49µA.
Kata Kunci : Distribusi Tegangan, Arus Bocor, Isolator Rantai

i

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat dan kasih-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
Adapun judul dari tugas akhir ini adalah “PENGARUH BANYAKNNYA
KEPING ISOLATOR TERHADAP DISTRIBUSI TEGANGAN DAN ARUS
BOCOR PADA ISOLATOR RANTAI KONDISI BASAH”.
Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan
pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
Penyelesaian tugas akhir ini tidak lepas dari berbagai kesulitan, namun
atas bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak akhirnya tugas akhir ini dapat
diselesaikan dengan baik dan tepat waktu. Penulis menyadari bahwa tugas akhir
ini masih belum sempurna, untuk itu penulis mengharapkan adanya masukan
berupa kritik dan saran yang membangun dari pembaca sehingga penulis dapat
melakukan perbaikan di masa yang akan datang.

Medan,

September 2016

Penulis,

Novayanti Simalango
120402075

ii

Universitas Sumatera Utara

UCAPAN TERIMA KASIH
Pada kesempatan ini penulis ingin berterima kasih kepada Tuhan Yang
Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas
akhir ini, penulis menyadari bahwa penyelesaian tugas akhir ini tidak lepas dari
bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, maka penulis mengucapkan terima
kasih kepada :

1.

Bapak Ir. Hendra Zulkarnain selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah
banyak

meluangkan

waktu

dan

memberikan

bimbingan

dalam

menyelesaikan tugas akhir ini.
2.

Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

3.

Bapak Rahmad Fauzi S.T, M.T selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4.

Bapak Ir. Riswan Dinzi dan Bapak Ir. Syahrawardi selaku dosen penguji
penulis yang banyak memberikan masukan dan arahan selama proses
pengerjaan Tugas Akhir ini.

5.

Bapak Ir. Syahrawardi selaku Kepala Laboratorium Tegangan Tinggi yang
telah mengijinkan penulis untuk mengambil data di Laboratorium
Tegangan Tinggi FT-USU.

6.

Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.

7.

Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro,Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.

8.

Teman seperjuangan saya di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi TA.
2015/2016 yaitu Gomgom, Andika, Ellyani, dan Salim yang dengan
kerelaan hati meluangkan waktunya untuk membantu pengambilan data
Tugas Akhir.

9.

Sahabat-sahabat kerja praktek yaitu Ray Calvin, Bobby B Kewas yang

banyak memberi semangat dan masukan dalam pengerjaan Tugas Akhir.

10. Sahabat-sahabat stambuk 2012 yang telah banyak memberikan masukan,
doa dan semangat selama pengerjaan Tugas Akhir ini.

iii

Universitas Sumatera Utara

11. Adik - adik stambuk 2013 dan 2014

yang telah banyak memberikan

masukan, doa dan semangat selama pengerjaan Tugas Akhir ini.
12. Serta untuk semua yang telah mendukung penyelesaian Tugas Akhir ini
yang tidak dapat disebutkan penulis satu persatu.
13. Teristimewa buat Orangtua tercinta Ayah Roasi Simon Simalango dan Ibu
Masrita Ginting serta keluarga penulis yang selalu memberikan semangat
serta didikan dan memberi dukungan dan doa.

iv

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK ................................................................................................. i
KATA PENGANTAR ............................................................................... ii
UCAPAN TERIMA KASIH .................................................................... iii
DAFTAR ISI .............................................................................................. v
DAFTAR GAMBAR ................................................................................. ix
DAFTAR TABEL ..................................................................................... xii
BAB I

PENDAHULUAN ................................................................ 1
1.1. Latar Belakang ............................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah .......................................................... 2
1.3. Batasan Masalah ............................................................ 2
1.4. Tujuan Penulisan............................................................ 3
1.5. Manfaat Penelitian ......................................................... 3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA ....................................................... 4
2.1. Isolator ........................................................................... 4
2.1.1. Bahan Dielektrik Isolator ....................................... 4
2.1.2. Isolator Piring ......................................................... 8
2.2. Distribusi Tegangan Pada Isolator Rantai ..................... 9
2.3. Arus Bocor pada Isolator ............................................... 11
2.4. Tahanan Isolator ............................................................ 11
2.5. Pengaruh Kadar Asam terhadap Arus Bocor Isolator .... 13
2.5.1. Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit ...................... 14
2.5.2. Daya Hantar Listrik ................................................ 14
2.6. Curah Hujan ................................................................... 15

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN ......................................... 16
3.1. Umum ............................................................................ 16
3.2. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................ 16
3.3. Alat dan Bahan............................................................... 16

3.4. Rangkaian Pengujian ..................................................... 19
3.4.1. Rangkaian Pengujian Distribusi Tegangan ............. 19
3.4.2. Rangkaian Pengujian Arus Bocor ........................... 20

v

Universitas Sumatera Utara

3.5. Prosedur Percobaan........................................................ 20
3.5.1. Prosedur Percobaan Distribusi Tegangan Isolator
Rantai Kondisi Kering ........................................... 20
3.5.2. Prosedur Percobaan Distribusi Tegangan Isolator
Rantai Kondisi Basah ............................................ 21
3.5.3. Prosedur Percobaan Arus Bocor Isolator Rantai
Kondisi Kering ...................................................... 21
3.5.4. Prosedur Percobaan Arus Bocor Isolator Rantai
Kondisi Basah ....................................................... 22
BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................ 23

4.1. Pengolahan Data Hasil Pengukuran Tegangan pada
Tiap Keping Isolator ....................................................... 23
4.1.1. Kondisi Isolator Kering ....................................... 23
4.1.2. Kondisi Isolator Basah ......................................... 27
4.2. Hasil Perhitungan Persentase Distribusi Tegangan ....... 38
4.2.1. Hasil

Perhitungan

Persentase

Distribusi

Tegangan Kondisi Kering ................................... 39
4.2.2. Hasil

Perhitungan

Presentase

Distribusi

Tegangan Kondisi Basah Ringan ........................ 43
4.2.3. Hasil

Perhitungan

Presentase

Distribusi

Tegangan Kondisi Basah Sedang........................ 47
4.2.4. Hasil

Perhitungan

Presentase

Distribusi

Tegangan Kondisi Basah Tinggi ......................... 51
4.3. Hasil Perhitungan Tegangan yang Dipikul Setiap
Unit Isolator ............................................................... 55
4.4. Distribusi Tegangan Isolator pada Kondisi Kering.... 58
4.5. Distribusi Tegangan Isolator pada Kondisi Basah
Ringan ........................................................................ 59
4.6. Distribusi Tegangan Isolator pada Kondisi Basah
Sedang ........................................................................ 60
4.7. Distribusi Tegangan Isolator pada Kondisi Basah
Tinggi ......................................................................... 61

vi

Universitas Sumatera Utara

4.8. Analisis Pengaruh Pembasahan terhadap Distribusi
Tegangan Isolator Rantai.............................................. 61
4.8.1.

Analisis

Pengaruh

Pembasahan

terhadap

Distribusi Tegangan Isolator Rantai pada 5
Keping Isolator ................................................. 62
4.8.2.

Analisis

Pengaruh

Pembasahan

terhadap

Distribusi Tegangan Isolator Rantai pada 6
Keping Isolator ................................................. 63
4.8.3.

Analisis

Pengaruh

Pembasahan

terhadap

Distribusi Tegangan Isolator Rantai pada 7
Keping Isolator ................................................. 65
4.8.4.

Analisis

Pengaruh

Pembasahan

terhadap

Distribusi Tegangan Isolator Rantai pada 8
Keping Isolator ................................................. 66
4.8.5.

Analisis

Pengaruh

Pembasahan

terhadap

Distribusi Tegangan Isolator Rantai pada 9
Keping Isolator ................................................. 67
4.8.6.

Analisis

Pengaruh

Pembasahan

terhadap

Distribusi Tegangan Isolator Rantai pada 10
Keping Isolator ................................................. 69
4.9. Pengolahan Data Hasil Percobaan untuk Arus Bocor .. 71
4.9.1. Kondisi Isolator Kering ........................................ 71
4.9.2. Kondisi Isolator Basah Ringan ............................. 72
4.9.3. Kondisi Isolator Basah Sedang ............................. 73
4.9.4. Kondisi Isolator Basah Tinggi .............................. 74
4.10.

Analisis Pengaruh Pembasahan Terhadap Arus
Bocor Isolator Rantai .............................................. 78

4.10.1. Pengaruh Pembasahan terhadap Arus Bocor 5
Keping Isolator.................................................... 78
4.10.2. Pengaruh Pembasahan terhadap Arus Bocor 6
Keping Isolator.................................................... 79

vii

Universitas Sumatera Utara

4.10.3. Pengaruh Pembasahan terhadap Arus Bocor 7
Keping Isolator.................................................... 80
4.10.4. Pengaruh Pembasahan terhadap Arus Bocor 8
Keping Isolator.................................................... 81
4.10.5. Pengaruh Pembasahan terhadap Arus Bocor 9
Keping Isolator.................................................... 82
4.10.6. Pengaruh Pembasahan terhadap Arus Bocor 10
Keping Isolator.................................................... 84
BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN.......................................... 85
5.1. Kesimpulan ................................................................... 85
5.2 Saran .............................................................................. 86

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 87
LAMPIRAN .

........................................................................................ 88

viii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.

Bentuk-bentuk isolator porselen .......................................... 5

Gambar 2.2.

Isolator dan parameter listriknya ......................................... 8

Gambar 2.3.

Konstruksi isolator piring .................................................... 8

Gambar 2.4.

a. Isolator Piring Standar .................................................... 8
b. Isolator Anti-Fog ............................................................. 8
c. Isolator Aerodinamis ........................................................ 8

Gambar 2.5.

(a) Susunan “konduktor-dielektrik-konduktor”

pada

isolator rantai dan (b) Susunan kapasitansi pada isolator
rantai .................................................................................... 10
Gambar 2.6.

Arus bocor pada permukaan isolator ................................... 12

Gambar 2.7.

Rangkaian ekivalen arus bocor isolator ............................... 12

Gambar 2.8.

Rangkaian ekivalen arus bocor pada isolator ...................... 13

Gambar 3.1.

Trafo Uji ............................................................................. 16

Gambar 3.2.

Autotrafo .............................................................................. 17

Gambar 3.3.

Tahanan................................................................................ 17

Gambar 3.4.

Multimeter Digital ............................................................... 17

Gambar 3.5.

Barometer/humiditymeter .................................................... 18

Gambar 3.6.

Elektroda bola-bola .............................................................. 18

Gambar 3.7.

Isolator piring keramik ........................................................ 18

Gambar 3.8.

Rangkaian Pengujian Distribusi Tegangan pada Isolator
Rantai ................................................................................... 19

Gambar 3.9.

Rangkaian Pengujian Arus Bocor pada Isolator Rantai...... 20

Gambar 4.1.

Perbandingan

banyaknya

keping

isolator

terhadap

distribusi tegangan isolator rantai pada kondisi kering ....... 61
Gambar 4.2.

Perbandingan

banyaknya

keping

isolator

terhadap

distribusi tegangan isolator rantai pada kondisi basah
ringan ................................................................................... 62
Gambar 4.3.

Perbandingan

banyaknya

keping

isolator

terhadap

distribusi tegangan isolator rantai pada kondisi basah
sedang .................................................................................. 63

ix

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.4.

Perbandingan

banyaknya

keping

isolator

terhadap

distribusi tegangan isolator rantai pada kondisi basah
tinggi .................................................................................... 64
Gambar 4.5.

Tegangan setiap unit isolator pada 5 keping isolator........... 65

Gambar 4.6.

Tegangan setiap unit isolator pada 6 keping isolator........... 67

Gambar 4.7.

Tegangan setiap unit isolator pada 7 keping isolator........... 68

Gambar 4.8.

Tegangan setiap unit isolator pada 8 keping isolator........... 69

Gambar 4.9.

Tegangan setiap unit isolator pada 9 keping isolator........... 71

Gambar 4.10.

Tegangan setiap unit isolator pada 10 keping isolator......... 72

Gambar 4.11.

Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan pada 5
sampai 10 keping isolator kondisi kering ............................ 76

Gambar 4.12.

Hubungan antara banyaknya keping isolator terhadap arus
bocor pada kondisi kering .................................................... 76

Gambar 4.13.

Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan pada 5
sampai 10 keping isolator kondisi basah ringan .................. 78

Gambar 4.14.

Hubungan antara banyaknya keping isolator terhadap arus
bocor pada kondisi basah ringan .......................................... 78

Gambar 4.15.

Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan pada 5
sampai 10 keping isolator kondisi basah sedang ................. 79

Gambar 4.16.

Hubungan antara banyaknya keping isolator terhadap arus
bocor pada kondisi basah sedang ......................................... 79

Gambar 4.17.

Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan pada 5
sampai 10 keping isolator kondisi basah tinggi ................... 81

Gambar 4.18.

Hubungan antara banyaknya keping isolator terhadap arus
bocor pada kondisi basah tinggi........................................... 81

Gambar 4.19.

Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan 5 keping
isolator pada berbagai kondisi ............................................. 82

Gambar 4.20.

Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan 6 keping
isolator pada berbagai kondisi ............................................. 83

Gambar 4.21.

Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan 7 keping
isolator pada berbagai kondisi ............................................. 84

x

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.22.

Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan 8 keping
isolator pada berbagai kondisi ............................................. 85

Gambar 4.23.

Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan 9 keping
isolator pada berbagai kondisi ............................................. 86

Gambar 4.24.

Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan 10 keping
isolator pada berbagai kondisi ............................................. 87

xi

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.

Curah hujan tahunan di beberapa tempat di dunia ................... 15

Tabel 4.1.

Tegangan tembus sela bola 5 keping isolator pada kondisi
kering ........................................................................................ 23

Tabel 4.2.

Tegangan tembus sela bola 6 keping isolator pada kondisi
kering ........................................................................................ 24

Tabel 4.3.

Tegangan tembus sela bola 7 keping isolator pada kondisi
kering ........................................................................................ 24

Tabel 4.4.

Tegangan tembus sela bola 8 keping isolator pada kondisi
kering ........................................................................................ 25

Tabel 4.5.

Tegangan tembus sela bola 9 keping isolator pada kondisi
kering ........................................................................................ 26

Tabel 4.6.

Tegangan tembus sela bola 10 keping isolator pada kondisi
kering ........................................................................................

Tabel 4.7.

Tegangan tembus sela bola 5 keping isolator pada kondisi
basah ringan .............................................................................. 27

Tabel 4.8.

Tegangan tembus sela bola 6 keping isolator pada kondisi
basah ringan .............................................................................. 27

Tabel 4.9.

Tegangan tembus sela bola 7 keping isolator pada kondisi
basah ringan .............................................................................. 28

Tabel 4.10.

Tegangan tembus sela bola 8 keping isolator pada kondisi basah
ringan ........................................................................................ 28

Tabel 4.11.

Tegangan tembus sela bola 9 keping isolator pada kondisi basah
ringan ........................................................................................ 29

Tabel 4.12.

Tegangan tembus sela bola 10 keping isolator pada kondisi basah
ringan ........................................................................................ 30

Tabel 4.13.

Tegangan tembus sela bola 5 keping isolator pada kondisi basah
sedang ....................................................................................... 30

Tabel 4.14.

Tegangan tembus sela bola 6 keping isolator pada kondisi basah
sedang ....................................................................................... 31

xii

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.15.

Tegangan tembus sela bola 7 keping isolator pada kondisi basah
sedang ....................................................................................... 31

Tabel 4.16.

Tegangan tembus sela bola 8 keping isolator pada kondisi basah
sedang ....................................................................................... 32

Tabel 4.17.

Tegangan tembus sela bola 9 keping isolator pada kondisi basah
sedang ....................................................................................... 33

Tabel 4.18.

Tegangan tembus sela bola 10 keping isolator pada kondisi basah
sedang ....................................................................................... 33

Tabel 4.19.

Tegangan tembus sela bola 5 keping isolator pada kondisi basah
tinggi ......................................................................................... 34

Tabel 4.20.

Tegangan tembus sela bola 6 keping isolator pada kondisi basah
tinggi ......................................................................................... 34

Tabel 4.21.

Tegangan tembus sela bola 7 keping isolator pada kondisi basah
tinggi ......................................................................................... 35

Tabel 4.22.

Tegangan tembus sela bola 8 keping isolator pada kondisi basah
tinggi ......................................................................................... 35

Tabel 4.23.

Tegangan tembus sela bola 9 keping isolator pada kondisi basah
tinggi ......................................................................................... 36

Tabel 4.24.

Tegangan tembus sela bola 10 keping isolator pada kondisi basah
tinggi ......................................................................................... 37

Tabel 4.25.

Hasil perhitungan tegangan setiap unit isolator pada 5 keping
isolator ...................................................................................... 55

Tabel 4.26.

Hasil perhitungan tegangan setiap unit isolator pada 5 keping
isolator ...................................................................................... 55

Tabel 4.27.

Hasil perhitungan tegangan setiap unit isolator pada 5 keping
isolator ...................................................................................... 56

Tabel 4.28.

Hasil perhitungan tegangan setiap unit isolator pada 5 keping
isolator ...................................................................................... 56

Tabel 4.29.

Hasil perhitungan tegangan setiap unit isolator pada 5 keping
isolator ...................................................................................... 57

Tabel 4.30.

Hasil perhitungan tegangan setiap unit isolator pada 5 keping
isolator ...................................................................................... 57

xiii

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.30.

Hasil perhitungan efisiensi isolator rantai ................................ 73

Tabel 4.32.

Hasil perhitungan arus bocor isolator kondisi kering ............... 75

Tabel 4.33.

Hasil perhitungan arus bocor isolator kondisi basah ringan ..... 77

Tabel 4.34.

Hasil perhitungan arus bocor isolator kondisi basah sedang .... 79

Tabel 4.35.

Hasil perhitungan arus bocor isolator kondisi basah tinggi...... 81

xiv

Universitas Sumatera Utara