isolasi_tegangan_tinggi

8/16/2019 isolasi_tegangan_tinggi

1/12

BAB I

PENDAHULUAN

Kegagalan yang terjadi pada alat tegangan tinggi yang sedang dipakai dalam operasi

sehari-hari disebabkan karena isolasinya memburuk atau terjadi karena kegagalan pada bagian-bagiannya.

Kualitas suatu isolasi dapat ditentukan dari suatu hasil pengukuran tahanan isolasi,

pengukuran faktor rugi-rugi dielektri dan pengukuran peluahan parsial. Semua pengukuran

ini termasuk pengujian tidak merusak.

Dalam prakteknya, kuailitas isolasi makin buruk setelah isolasi digunakan dalam

waktu yang lama. Hal ini terjadi karena:

1. kenaikan temperature isolasi setelah beroperasi

. kelembaban udara disekitar isolasi

!. beban mekanisme yang dipikul isolasi

". korona pada bagian peralatan yang run#ing yang berdekatan dengan isolasi$. korosi kimiawi, dan

%. tegangan lebih yang menerpa isolasi.

&emburuknya kualitas isolasi dapat ditandai dengan tan ' yang semakin besar dan

tahanan isolasi yang semakin ke#il. (leh karena itu, pengukuran tahanan isolasi dan

pengukuran tan ' perlu dilakukan se#ara rutin agar pemburukan dapat segera dilakukan

sebelum terjadi kerusakan yang fatal. Dengan demikian kerusakan yang besar dapat

dihindarkan. )engujian yang dilakukan sebelum kegagalan ini terjadi tidak merusakkan

spe#imen yang diuji dan pada pokoknya terdiri dari ! ma#am, yaitu:

1. pengujian kehilangan daya dielektri

. pengujian fa#tor daya dielektri!. pengujian tahanan isolasi

Dalam penjelasan ini akan dijelaskan prinsip pengukuran fa#tor rugi-rugi dielektri,

tahanan isolasi dan peluahan parsial.

Tujuan :

1. *ntuk menjamin peralatan dapat bekerja pada keadaan tegangan normal.

. *ntuk menguji ketahanan isolasi pada peralatan +untuk melihat kemampuannya

memikul tegangan lebih atau karna adanya sambaran petir .

1


2/12

BAB II

PEMBAHASAN

1. )/*02 S(32S 4D2K &5*S2K

1.1 )engukuran 6aktor 5ugi-5ugi Dielektri +4an '

0ika dielektri dikenai medan elektrik, maka elektro-elektron akan mengalami gaya

yang arahnya berlawanan dengan arah medan elekrik sedang inti atom yang bermuatan positif

akan mengalami gaya searah dengan arah medan elektrik. /aya ini akan menindahkan

elektron dari posisinya semula, sehingga molekul-molekul berubah menjadi dipol-dipol yang

letaknya sejajar dengan medan elektrik. 0ika medan elektrik berubah arah membuat dipol

berputar 1788.

Ketika molekul yang terpolarisasi ini berubah posisi, maka terjadilah gesekan antara

molekul akan berulang-ulang. /esekan yang berulang-ulang ini akan menimbulkan panas

pada dielektri dan panas inilah yang disebut rugi-rugi dielektri.

5ugi-rugi dielektri hanya terjadi pada medan dielektri yang terjadi pada medanelektrik bolak-balik, yaitu medan yang ditimbulkan oleh tegangan bolak-balik, sehingga

frekuensi gesekan akan meningkat. 2kibat rugi-rugi dielektrik yang dihasilkan semakin besar.

amun frekuensi yang sangat tinggi, maka perubahan posisi dipol hanya sedikit, karena

molekul harus kembali ke posisi semula.

Ketika suatu tegangan diterapkan pada suatu dielektrik akan ditimbulkan tiga

komponen arus, yaitu arus pengisian, arus absorpsi dan arus konduksi. 5angkaian pendekatan

pendeteksian rugi-rugi dielektrik ini harus dapat menampilkan ketiga komponen tersebut.

2lat untuk mengukur 4an ' adalah Jembatan Schering seperti pada gambar dibawah.

Keterangan gambar:

9enda uji #oba sebagai resistor 5

yang parallel dengan ;. )rinsip

keranya sama dengan jembatan


3/12

rendah dilindungi dengan tabir logam +t yang ditanahkan. ; S adalah #ondensator standar+$8-

$88>6 dengan rugi-rugi dielektri yang dapat diabaikan.

mpedansi komponen +5 1, 5 , ;?dibuat sedemikian rupa sehingga tegangan ? b# dan

?#d tidak melebihi 8 ?. 9ila benda uji tembus listrik, maka tegangan terminal b dan d naik

dan akan merusak komponen 5 1, 5 , ;?. *ntuk menghindari hal tersebut maka dipasang sela prote#tor /,

5 1 dan ;? diatur sehingga di#apai kondisi seimbang, dimana gal@anometer /

menunjuk angka nol. )ada kondisi ini berlaku:

Dimana:

0ika kedua persamaan disubsitusi, maka diperoleh:

Dalam prakteknya, bila frekuensi tegangan sumber $8 HA, tahanan resistor 5 dibuat

1888 B (hm. 0ika ;? dinyatakan dalam satuan mi#rofarad maka diperoleh tan ' menjadi:

Saat ini jembatan S#hering sudah diproduksi se#ara otomatis sehingga kondisi

seimbang diatur se#ara otomatis. 4anpa melakukan perhitungan hasil pengukuran 4g ' dan

; dapat ditampilkan dan di #etak.

)engukuran 4g ' dilakukan dalam dua keadaan yaitu:

1. &engukur 4g delta sebagai fungsi tegangan pengujian pada temperatur konstan.

. &engukur tg delta sebagai fungsi temperatur pada tegangan yang konstan.

Kedua pengukuran tersebut akan menghasilkan kur@a seperti /ambar di bawah ini.

3

Tg δ = 0.1


4/12

/ambar kur@a pengukuran 4g '

4


5/12

1.. )engukuran 4ahanan solasi

)engukuran tahanan isolasi terdiri dari:

1..1. &etode )engukuran 3angsung

)engukuran tahanan dielektri meliputi pengukuran tahanan permukaan dan tahanan@olume. 0ika suatu dielektri ditempatkan diantara dua elektroda ukur yang diberi tegangan,

maka arus yang diberikan sumber tegangan merupakan ju,lah arus permukaan dengan jumlah

arus @olume. Sehingga tahanan isolasinya ditulis dengan rumus :

0ika ? dibuat sama dengan nol, maka tahanan yang terukur adalah tahanan permukaan yaitu :

Dan jika ) dibuat sama dengan nol maka tahanan yang terukur adalah tahanan @olume yaitu:

)engukuran tahanan isolasi membutuhkan dua elektroda piring masing-masing

berukuran antara $-18 #m dan satu elektroda #in#in. 3ebar #in#in sekurang-kurangnya dua

kali tebal dielektrik yang diuji. 4ebal dielektrik uji umumnya antara !-1 mm. susunan

elektroda dan rangjkaian pengukuran tahanan permukaan ditunjukka pada gambar dibawah.

Dalam pengukuran, arus @olume diusahakan sama dengan nol, hal ini dilakukan dengan

menyamkan kedua tegangan keduan ele#tron )1 dan ).

4ahanan permukaan dapat juga diukur dengan:

1. menggunakan elektroda bermata pisau yang panjangnya 18 #m.

. 0arak antara kedua elektroda dibuat 1 #m.

5


6/12

!. 5angkaian

pengukuran

ditunjukan

seperti pada

gambar

". 4ahanan permukaan dapat

dihitung

berdasarkan hasil

pengukuran

tegangan dan

arus.

Sedangkan susunan elektroda

dan rangkaian pengukuran tahanan

@olume ditunjukkan pada gambar

disamping.Dalam hal ini arus

permukaan diusahakan sama dengan

nol yang dilakukan dengan

menyamakan tegangan elektroda )1

dengan elektroda #in#in.

1... )engukuran 4idak 3angsung.

Karena arus yang mengalir pada suatu isolasi sangat ke#il, maka pengukuran tahanan

dengan menggunakan ammeter seperti metode diatas sulit dilaksanakan. (leh kerena arus

diukur dengan gal@anometer seperti gambar dibawah ini. lektroda pengukuran pengukuran

sama halnya dalam pegukuran langsung.

B adalah sumber tegangan d# yang stabil dan dapat membangkitkan tegangan antara

$88-1888?. &ula-mula gal@anometer harus mempunyai sensitifitas yang tinggi dan

diparalelkan dengan suatu resistor shunt +!sh. 5esistor standar +!s terbuat dari bahan

manganin, 18% ohm, dengan ketelitian C18. Kemudian /al@anometer / dikalibrasi dengan

resistor standard 5 S, yaitu dengan memindahkan saklar S pada posisi 1 dan men#atat

penyimpangan pada gal@anometer. &isalnya penyimpangan gal@anometer adalah DS.kemudian saklar S dipindahkan ke posisi dan di#atat penimpangan gal@anometer.

6


7/12

&isalkan hasil yang diperoleh pada keadan ini adalah D. setelah selesai pengukuran,

saklar S1 dibumikan untuk membuang muatan dari benda uji ke tanah. 4ahanan isolasi

dihitung dengan rumus dibawah ini :

5 E DS

DX 5 S

Sedangkan radius efektif elektroda pengukuran tanah adalah:

rEr 1 F

g

2 G

dimana:

E

2d

π ln #osh

πd

4d

rE radius elektroda )1

gE jarak sela elektroda )1 dengan elektroda #in#in

dE tebal dielektri

setelah 5 diketahui, tahanan jenis dielektri dapat dihitung dengan rumus:

tahanan jenis @olume : ρ= Rx π r

2

t

tahanan jenis permukaan :

ρ pE

π (2 r1+g)

g 5I

0enis elektroda lain yang dapat digunakan untu" pengu"uran #ie$e"tri" cair adalah

e$e"tr%#a si$in#er seperti ditunjukkan pada /ambar. ;ontoh ukuran elektroda standar

menurut 0S ; 181, yang digunakan untuk pengukuran kondukti@itas dielektrik #air

ditunjukkan pada /ambar.

7


8/12

Sebelum pengukur dimulai, elektroda harus di#u#i bersih. 4ahanan udara diantara

elektroda pada keadaan kosong dan bersih harus lebih besar dari tahananisolasi sampel uji

+ J181" (hm. 0ika ukuran tahanan isolasi sampel tidak diketahui, maka elektroda harus

dibersihkan sehingga untuk mengukur tahanan udara diantara kedua elektroda menunjukkan

nilai maksimum. Setelah elektroda dibersihkan, elektroda di bilas dengan sampel uji atau !kali. Selanjutnya elektroda diisi dengan $ ## sampel dielektri #air yang akan diukur.

Kemudian bejana uji ditutup rapat. )engukuran dilakukan denganmenghubungkan terminal

elektroda sesuai dengan gambar rangkaian.

5esisti@itas @olume jika menggunakan elektroda silinder sbb :

Dimana,

l E )anjang efektif elektroda ukur +m

d1E Diameter luar elektroda ukur +m

dE Diameter dalam elektroda utama +m

9ia kapasitansi elektroda tanpa dielektrik #air diketahui adalah ;, maka resisti@itas @olume :

0ika ; belum diketahui, maka pengukuran ; dilakukan dengan menggunakan alat

ukur faktor rugi-rugi dielektrik +0embatan S#hering.

1.! )engukuran )eluahan )arsial

)engukuran peluahan sebagian umumnya dilakukan dengan mendeteksi pulsa listrik

dalam rangkaian tegangan tinggi. Sensitifitas pengukuran mengalami keterbatasan dengan

adanya deru (noise), maka pengukuran peluahan sebagian harus mampu membedakan deru

yang terjadi dan deru yang datang dari sumber lain.

4ujuannya untuk mengukur nilai tegangan yang membuat benda uji mengalami

peluahan, inilah yang disebut tegangan mulai peluahan sebagian (partial discharge inception

voltage). Setelah peluahan terjadi beberapa saat, tegangan diturunkan dan diukur padategangan peluahan itu padam (partial discharge exception voltage).

8


9/12

9


10/12

1.!.1. )engukuran 3angsung

Detektor peluahan parsial pengukuran lansung ditunjukkan pada /ambar di bawah

ini.

*ntuk men#egah masuknya signyal peluahan parsial yang terjadi pada trafo uji,

dipasang filter 6. bila pada benda uji terjadi peluahan parsial, maka arus pulsa akan mengalir

pada impedansi m, sehingga menimbulkan beda potensial sangat ke#il yang menjadi sinyal

pada dete#tor. &elalui filter 9)6 sinyal diteruskan ke penguat 2 sehingga teramato pada

osilosop. 6ilter 9)6 menepis sinyal yang mengakibatkan arus berfrekuensi rendah yang

bukan berasal dari peluahan parsial, tetapi meneruskan sinyal berfrekuensi tinggi yang

menimbulkan arus pulsa peluahan parsial.

1.!.. )engukuran 4idak 3angsung

Detektor peluahan parsial pengukuran tidak langsung ditunjukkan pada gambar.

9ila pada benda uji terjadi peluahan parsial, maka akan terjadi arus pulsa berfrekuensitinggi. 2rus ini menimbulkan medan elektromagnet yang diradiasikan ke sekitar benda uji.

&edan elektromagnetik ini menginduksi gaya gerak listrik pada kumparan K /aya gerak

listrik ini sebagai sinyal detektor. &elalui filter 9)6 sinyal diteruskan ke penguat 2 sehingga

teramati pada osiloskop (;5. 6ilter 9)6 melapisi sinyal yang diakibatkan arus berfrekuensi

rendah yang berasal dari peluahan parsial, tetapi meneruskan sinyal yang ditimbulkan arus

pulsa peluahan parsial.

10


11/12

929

)*4*)

9. KS&)*32

Kegagalan yang terjadi pada alat tegangan tinggi yang sedang dipakai dalam operasisehari-hari disebabkan karena isolasinya memburuk atau terjadi karena kegagalan pada

bagian-bagiannya.

Kualitas suatu isolasi dapat ditentukan dari suatu hasil pengukuran tahanan isolasi,

pengukuran faktor rugi-rugi dielektri dan pengukuran peluahan parsial. Semua pengukuran

ini termasuk pengujian tidak merusak.

Dalam prakteknya, kuailitas isolasi makin buruk setelah isolasi digunakan dalam

waktu yang lama. Hal ini terjadi karena:

1. kenaikan temperature isolasi setelah beroperasi

. kelembaban udara disekitar isolasi

!. beban mekanisme yang dipikul isolasi". korona pada bagian peralatan yang run#ing yang berdekatan dengan isolasi

$. korosi kimiawi, dan

%. tegangan lebih yang menerpa isolasi.

2lat untuk mengukur 4g ' adalah jembatan s#hering seperti ditunjukkan pada

pengukuran tahanan isolasi terdiri dari:

1. &etode pengukuran langsung

. )engukuran tidak langsung

9. Saran

Setelah membahas permasalahan tentang pengujian isolasi yang tak menrusak

mahasiswa diharapkan dapat memahami apa yang dimaksud dengan isolasi yang tidak

merusak.

11


12/12

DA&TA! PUSTA'A

2.2rismunandar, 4eknik 4egangan 4inggi+Suplemen, /halia, ndonesia, 1L7

K.4.Sirait, 0oko Darwanto, 4eknik 4egangan 4inggi, 9agian , 49, 1L71

http==: www.dunialistrik.blogspot.#om

http==:www.isomath.#om

http==:www.google.#om

http==:www.wikipedia.#om

12
http://www.dunialistrik.blogspot.com/http://www.dunialistrik.blogspot.com/

Documents

isolasi_tegangan_tinggi