Pengaruh Ukuran Butiran Air Hujan Terhadap Tegangan Tembus Udara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
LATAR BELAKANG
Udara dan gas termasuk bahan isolasi yang banyak digunakan untuk mengisolasi
peralatan listrik tegangan tinggi karena biayanya lebih murah dibandingkan bahan isolasi
yang lainnya. Isolasi dimaksudkan untuk memisahkan dua atau lebih penghantar listrik
yang bertegangan, sehingga antara penghantar -penghantar yang bertegangan tidak terjadi
lompatan listrik (flashover) atau percikan (sparkover). Mekanisme kegagalan isolasi pada
peralatan tegangan tinggi pada saat digunakan disebabkan banyak hal antara lain
temperatur, kelembaban, angin, tingkat kontaminasi udara dan besar tegangan yang
diterapkan. Salah satu kegagalan di antaranya adalah pada isolasi gas yang mengalami
kerusakan karena pengaruh lingkungan berupa hujan. Hal ini dapat kita jumpai pada
arcing horn dan penghantar kawat antar fasa.
Hujan adalah suatu fenomena alam dimana air hujan tersebut dapat
mengakibatkan tegangan tembus karena air hujan akan dapat menghantarkan arus, hal ini
dipengaruhi adanya faktor konduktivitas yang dimiliki oleh hujan yang memberikan
pengaruh kontaminasi terhadap udara sekitar sehingga tegangan tembus udara akan
berubah dari keadaan idealnya. Dalam kenyataan tetesan air hujan dapat menyebabkan
breakdown. Air hujan sendiri turun dengan kondisi yang berbeda, ada hujan gerimis,
sedang, dan lebat. Tentu hal ini membuat ukuran butiran yang berbeda – beda, sesuai
dengan kondisi alam yang terjadi pada saat itu.
Pada tugas akhir ini akan di kaji adalah butiran air hujan terhadap tegangan
tembus (breakdown voltage) udara. Masalah yang akan di analisis adalah bagaimana
pengaruh ukuran butiran air hujan terhadap perubahan tegangan tembus udara. Untuk
melakukan analisis datanya digunakan pemodelan simulasi hujan buatan dan alat uji yang
digunakan peralatan tegangan tinggi dengan elektroda bola – bola, jarum – jarum, dan
jarum piring di laboratorium Teknik Tegangan Tinggi di Departemen Teknik Elektro
USU.
1.2.
TUJUAN
Universitas Sumatera Utara
Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengamati dan menganalisis
pengaruh ukuran butiran air hujan terhadap perubahan tegangan tembus pada isolasi
udara dengan menggunakan berbagai elektroda (bola – bola, jarum – jarum, dan jarum
piring). Sehingga dapat diperoleh seberapa besar faktor hujan dan ukuran butiran air
hujan mempengaruhi nilai tegangan tembus pada isolasi udara.
1.3.
BATASAN MASALAH
Untuk membatasi materi yang akan dibahas pada tugas akhir ini, penulis
membuat batasan masalah yang akan dibahas, supaya isi dan pembahasan dari tugas akhir
ini menjadi lebih terarah dan dapat mencapai hasil yang diharapkan. Maka penulis
membatasi penulisan Tugas Akhir ini kepada hal-hal sebagai berikut :
a) Membahas tentang tegangan tembus (breakdown voltage) pada dielektrik udara.
b) Membahas tentang pengaruh butiran air hujan terhadap tegangan tembus dielektrik
udara.
c) Pengujian dilakukan dengan menggunakan pemodelan simulasi hujan, dimana ukuran
diameter butiran air hujan dibuat bervariasi yaitu 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 2,5 mm dan 3
mm.
d) Analisis data dilakukan dengan percobaan pengujian tegangan tinggi AC (50 Hz)
menggunakan berbagai elektroda yaitu bola – bola, jarum – jarum dan jarum piring
dengan posisi horizontal dengan jarak sela bervariasi yaitu 4 cm, 3,5 cm, 3 cm, 2,5
cm, 2 cm dan 1,5 cm, serta kecepatan butiran juga dibuat bervariasi dengan
memvariasikan ketinggian jatuhnya air hujan pada ketinggian 1 m, 2 m, dan 3 m.
e) Tekanan dan temperatur udara mengikuti tekanan dan temperatur sekitar.
f) Dalam percobaan ini, pengaruh kapasitansi dianggap diabaikan atau tidak
diperhitungkan.
1.4.
METODE PENULISAN
Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menerapkan beberapa
metode studi diantaranya adalah sebagai berikut.
Universitas Sumatera Utara
a) Studi Literatur
Berupa studi kepustakaan dan kajian dari berbagai sumber pustaka yang relevan
dan mendukung dalam penulisan tugas akhir ini.
b) Studi Lapangan
Melakukan eksperimen di Laboratorium Tegangan Tinggi Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik USU.
c) Studi Bimbingan
Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh
pihak Jurusan Teknik Elektro USU, mengenai masalah-masalah yang timbul
selama penulisan Tugas Akhir ini berlangsung.
1.5.
SISTEMATIKA PENULISAN
Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir ini maka penulis
menyusun sitematika penulisan sebagai berikut.
BAB I. PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, dan
sistematika penulisan.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas tentang teori kegagalan isolasi, Mekanisme tegangan tembus,
faktor yang mempengaruhi tegangan tembus udara dan pengaruh butiran air hujan
terhadap perubahan tegangan tembus udara.
BAB III. METODE PENELITIAN
Bab ini berisi tentang waktu dan tempat penelitian, bahan pengujian, alat pegujian yg
digunakan dan spesifikasinya, variasi pengujian dan prosedur – prosedur percobaan serta
flowchart penelitian.
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang hasil data eksperimen dan analisis data.
Universitas Sumatera Utara
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran
penulis kepada pembaca.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1.
LATAR BELAKANG
Udara dan gas termasuk bahan isolasi yang banyak digunakan untuk mengisolasi
peralatan listrik tegangan tinggi karena biayanya lebih murah dibandingkan bahan isolasi
yang lainnya. Isolasi dimaksudkan untuk memisahkan dua atau lebih penghantar listrik
yang bertegangan, sehingga antara penghantar -penghantar yang bertegangan tidak terjadi
lompatan listrik (flashover) atau percikan (sparkover). Mekanisme kegagalan isolasi pada
peralatan tegangan tinggi pada saat digunakan disebabkan banyak hal antara lain
temperatur, kelembaban, angin, tingkat kontaminasi udara dan besar tegangan yang
diterapkan. Salah satu kegagalan di antaranya adalah pada isolasi gas yang mengalami
kerusakan karena pengaruh lingkungan berupa hujan. Hal ini dapat kita jumpai pada
arcing horn dan penghantar kawat antar fasa.
Hujan adalah suatu fenomena alam dimana air hujan tersebut dapat
mengakibatkan tegangan tembus karena air hujan akan dapat menghantarkan arus, hal ini
dipengaruhi adanya faktor konduktivitas yang dimiliki oleh hujan yang memberikan
pengaruh kontaminasi terhadap udara sekitar sehingga tegangan tembus udara akan
berubah dari keadaan idealnya. Dalam kenyataan tetesan air hujan dapat menyebabkan
breakdown. Air hujan sendiri turun dengan kondisi yang berbeda, ada hujan gerimis,
sedang, dan lebat. Tentu hal ini membuat ukuran butiran yang berbeda – beda, sesuai
dengan kondisi alam yang terjadi pada saat itu.
Pada tugas akhir ini akan di kaji adalah butiran air hujan terhadap tegangan
tembus (breakdown voltage) udara. Masalah yang akan di analisis adalah bagaimana
pengaruh ukuran butiran air hujan terhadap perubahan tegangan tembus udara. Untuk
melakukan analisis datanya digunakan pemodelan simulasi hujan buatan dan alat uji yang
digunakan peralatan tegangan tinggi dengan elektroda bola – bola, jarum – jarum, dan
jarum piring di laboratorium Teknik Tegangan Tinggi di Departemen Teknik Elektro
USU.
1.2.
TUJUAN
Universitas Sumatera Utara
Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengamati dan menganalisis
pengaruh ukuran butiran air hujan terhadap perubahan tegangan tembus pada isolasi
udara dengan menggunakan berbagai elektroda (bola – bola, jarum – jarum, dan jarum
piring). Sehingga dapat diperoleh seberapa besar faktor hujan dan ukuran butiran air
hujan mempengaruhi nilai tegangan tembus pada isolasi udara.
1.3.
BATASAN MASALAH
Untuk membatasi materi yang akan dibahas pada tugas akhir ini, penulis
membuat batasan masalah yang akan dibahas, supaya isi dan pembahasan dari tugas akhir
ini menjadi lebih terarah dan dapat mencapai hasil yang diharapkan. Maka penulis
membatasi penulisan Tugas Akhir ini kepada hal-hal sebagai berikut :
a) Membahas tentang tegangan tembus (breakdown voltage) pada dielektrik udara.
b) Membahas tentang pengaruh butiran air hujan terhadap tegangan tembus dielektrik
udara.
c) Pengujian dilakukan dengan menggunakan pemodelan simulasi hujan, dimana ukuran
diameter butiran air hujan dibuat bervariasi yaitu 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 2,5 mm dan 3
mm.
d) Analisis data dilakukan dengan percobaan pengujian tegangan tinggi AC (50 Hz)
menggunakan berbagai elektroda yaitu bola – bola, jarum – jarum dan jarum piring
dengan posisi horizontal dengan jarak sela bervariasi yaitu 4 cm, 3,5 cm, 3 cm, 2,5
cm, 2 cm dan 1,5 cm, serta kecepatan butiran juga dibuat bervariasi dengan
memvariasikan ketinggian jatuhnya air hujan pada ketinggian 1 m, 2 m, dan 3 m.
e) Tekanan dan temperatur udara mengikuti tekanan dan temperatur sekitar.
f) Dalam percobaan ini, pengaruh kapasitansi dianggap diabaikan atau tidak
diperhitungkan.
1.4.
METODE PENULISAN
Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menerapkan beberapa
metode studi diantaranya adalah sebagai berikut.
Universitas Sumatera Utara
a) Studi Literatur
Berupa studi kepustakaan dan kajian dari berbagai sumber pustaka yang relevan
dan mendukung dalam penulisan tugas akhir ini.
b) Studi Lapangan
Melakukan eksperimen di Laboratorium Tegangan Tinggi Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik USU.
c) Studi Bimbingan
Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh
pihak Jurusan Teknik Elektro USU, mengenai masalah-masalah yang timbul
selama penulisan Tugas Akhir ini berlangsung.
1.5.
SISTEMATIKA PENULISAN
Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir ini maka penulis
menyusun sitematika penulisan sebagai berikut.
BAB I. PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, dan
sistematika penulisan.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas tentang teori kegagalan isolasi, Mekanisme tegangan tembus,
faktor yang mempengaruhi tegangan tembus udara dan pengaruh butiran air hujan
terhadap perubahan tegangan tembus udara.
BAB III. METODE PENELITIAN
Bab ini berisi tentang waktu dan tempat penelitian, bahan pengujian, alat pegujian yg
digunakan dan spesifikasinya, variasi pengujian dan prosedur – prosedur percobaan serta
flowchart penelitian.
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang hasil data eksperimen dan analisis data.
Universitas Sumatera Utara
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran
penulis kepada pembaca.
Universitas Sumatera Utara