naskah skripsi

PENGARUH KONTAMINAN CaCO3 TERHADAP TEGANGAN

FLASHOVER DAN ARUS BOCOR PADA ISOLATOR GANTUNG

Skripsi

Disusun oleh :

Erwin Prasetya Adi Nugraha06/196171/TK/31964

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASIFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA2010

HALAMAN PENGESAHAN

PENGARUH KONTAMINAN CaCO3 TERHADAP

TEGANGAN FLASHOVER DAN ARUS BOCOR PADA

ISOLATOR GANTUNG

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Program S-1

Pada Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas Teknik

Universitas Gadjah Mada

Oleh:

Erwin Prasetya Adi Nugraha06/196171/TK/31964

Telah diperiksa dan disetujui

Pada Tanggal : 5 April 2010

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. T. Haryono, M.Sc. C.Eng., MIET194806171980031001

Dr. Eng. Suharyanto, S.T., M. Eng197611121999031002

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan

segala berkat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan

penyusunan skripsi ini. Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk

menyelesaikan strata satu di Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi

Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Dalam penulisan ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai

pihak. Oleh karena itu, perkenankanlah penulis untuk menyampaikan

penghargaan dan ucapan terimakasih kepada :

1. Ir. Lukito Edi Nugroho, M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik

Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas Teknik Universitas Gadjah

Mada.

2. Ir. T. Haryono, M.Sc. C.Eng., MIET., selaku dosen pembimbing I dalam

penyusunan skripsi.

3. Dr. Eng. Suharyanto, S.T., M.Eng., selaku dosen pembimbing II dalam

penyusunan skripsi.

4. Bapak Daryadi dan Mas Pras selaku laboran laboratorium Teknik

Tegangan Tinggi Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas

Teknik Universitas Gadjah Mada.

5. Bapak Surawan dan Bapak Pur, selaku laboran di Jurusan Biologi

Universitas Gadjah Mada.

6. Bapak laboran Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam Universitas Gadjah Mada.

7. Bapak / Ibu Dosen Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas

Teknik UGM yang telah membimbing penulis selama menuntut ilmu di

Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas Teknik UGM

8. Karyawan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas Teknik UGM.

9. Keluarga yang telah banyak membantu kelancaran penyusunan skripsi.

10.Teman – teman yang telah banyak memberi bantuan : Rugun Paulina,

Brian, Danang, Sinung, Kadek, Dimas dll.

Yogyakarta, 5 April 2010

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman Judul iiHalaman Pengesahan iiiKata Pengantar ivDaftar Isi viDaftar Gambar ixDaftar Tabel xiiIntisari xiiiAbstract xivBAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 21.3 Tujuan Penelitian 31.4 Batasan Masalah 31.5 Pendekatan Masalah 31.6 Sistematika Penulisan 4

BAB II LANDASAN TEORI 62.1 Umum 62.2 Media Isolasi 7

2.2.1 Gas sebagai media isolasi 72.2.2 Vakum sebagai media isolasi 82.2.3 Media isolasi cair 82.2.4 Media isolasi padat 9

2.3 Teknik Pembangkitan dan Pengujian Dengan Tegangan Tinggi

Bolak-balik Frekuensi Rendah

11

2.3.1 Keperluan dan fungsi pengujian 112.3.2 Transformator pembangkit tegangan tinggi untuk pengujian 12

2.4 Faktor yang Mempengaruhi Daya Dielektrik Bahan 142.4.1 Bentuk elektroda 142.4.2 Tebal isolasi 142.4.3 Waktu penerapan tegangan 162.4.4 Frekuensi 172.4.5 Waktu penerapan dan frekuensi 17

2.5 Pemburukan Isolator 182.6 Proses Kontaminasi dan Kontaminan pada Isolator 182.7 Perhitungan Arus Bocor 20

BAB III METODE PENELITIAN23

1. Pengujian Isolator 233.2 Sampel Pengujian 233.3 Alat dan Bahan Penelitian 243.4 Prosedur Penelitian 26

3.4.1 Persiapan pengujian 263.4.2 Pengujian arus bocor 29

3.4.3 Pengujian tegangan flashover AC 324.4. Penentuan ESDD polutan isolator 343.4.5 Pengukuran NSDD (Non-Soluble Deposit Density) 37

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 391. Hasil Penelitian 39

4.2 Analisis Metode Kontaminasi Buatan 394.3 Pengujian Tegangan Flashover 43

4.3.1 Pembahasan hasil pengujian tegangan flashover vs

kelembaban udara

44

4.3.2 Pembahasan hasil pengujian tegangan flashover yang

dipengaruhi oleh adanya kontaminan

48

4.3.3 Pembahasan pengaruh kelembaban udara dan kontaminan

kalsium karbonat terhadap tegangan flashover

54

4.4 Pengujian Arus Bocor 564.4.1 Pembahasan pengaruh kelembaban udara terhadap arus

bocor

57

4.4.2 Pembahasan pengaruh kontaminan terhadap arus bocor 604.4.3 Pembahasan pengaruh kontaminan dan kelembaban

terhadap arus bocor

66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 685.1 Kesimpulan 685.2 Saran 68

Daftar Pustaka 70

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Macam ketahanan isolasi setelah beberapa waktu

diaplikasikan di suatu nilai tegangan

10

Gambar 2.2 Rangkaian pembagi tegangan 22Gambar 3.1 Isolator gantung 24Gambar 3.2 Rangkaian pengujian arus bocor 29Gambar 3.3 Rangkaian pengujian tegangan flashover ac 32Gambar 4.1 Lama pengotoran 2 menit dan 11 menit 39Gambar 4.2 Hubungan antara lama pengotoran dengan nilai NSDD 40Gambar 4.3 Hubungan antara lama pengotoran dengan nilai ESDD 41Gambar 4.4 Grafik hubungan tegangan flashover vs kelembaban

udara dengan nilai NSDD = 0 mg/cm2

44

Gambar 4.5 Grafik hubungan tegangan flashover vs kelembaban

udara dengan nilai NSDD = 0,0314 mg/cm2

45



45



46



46

Gambar 4.9 Grafik hubungan tegangan flashover vs ESDD dengan

kelembaban udara 66%

48

Gambar 4.10 Grafik hubungan tegangan flashover vs ESDD dengan


49

Gambar 4.11 Grafik hubungan tegangan flashover vs ESDD dengan 49

kelembaban udara 72%Gambar 4.12 Grafik hubungan tegangan flashover vs ESDD dengan


50

Gambar 4.13 Grafik hubungan tegangan flashover vs NSDD dengan


51



51



52



52

Gambar 4.17 Grafik hubungan gradien gambar 4.4 sampai gambar 4.8

vs NSDD

55

Gambar 4.18 Grafik hubungan arus bocor vs kelembaban udara

dengan nilai NSDD = 0 mg/cm2

57


dengan nilai NSDD = 0,0314 mg/cm2

57



58



58



59

Gambar 4.23 Grafik hubungan arus bocor vs NSDD dengan

kelembaban udara = 66 %

60



61



61



62

Gambar 4.27 Grafik hubungan arus bocor vs ESDD dengan


63


kelembaban udara = 69%

63


kelembaban udara= 72%

64


kelembaban udara= 75%

64

Gambar 4.31 Bentuk gelombang pada pengujian arus bocor dengan

nsdd 0.0523 mg/cm2 dan kelembaban 66% dan 72%

66

Gambar 4.32 Bentuk gelombang pada pengujian arus bocor dengan

kelembaban 66% dan NSDD 0.0523 mg/cm2 dan 0.077

mg/cm2

67

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Faktor b 36

Tabel 4.1 Pengaruh lama pengotoran terhadap nilai NSDD dan ESDD 40Tabel 4.2 Pengaruh kontaminasi CaCO3 dan kelembaban udara terhadap

tegangan flashover43

Tabel 4.3 Pengaruh kontaminasi CaCO3 dan kelembaban udara terhadap arus bocor

56

Intisari

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh dari kontaminasi kalsium karbonat (CaCO3) yang mengendap pada permukaan isolator

gantung dalam beberapa nilai kelembaban udara terhadap terjadinya tegangan flashover dan arus bocor.

Prosedur penelitian yang dilakukan meliputi : (1) pelapisan kontaminan. Pelapisan kontaminan ini dilakukan secara buatan dengan cara menyemprotkan kontaminan ke dalam ruang kabut dimana isolator uji ditempatkan. (2) pengujian tegangan flashover, (3) pengujian arus bocor, (4) penghitungan nilai NSDD dan ESDD.

Hasil dari percobaan ini menunjukkan bahwa makin tinggi nilai endapan kontaminan (NSDD dan ESDD) dan kelembaban udara menyebabkan turunnya tegangan gagal dan bertambahnya nilai arus bocor yang terjadi.

Kata kunci: tegangan flashover, arus bocor, equivalent salt deposit density, non-soluble deposit density

Abstract

The aim of this study was to know the influence of CaCO3 contamination at the surface of suspension insulator on current leakage and flashover voltage occuring at some value of air humidity.

This study was carried out according to the following procedures : (1) coating of insulator surface with contaminant, (2) flashover voltage test (3) measurement of leakage current on contaminated insulator surface, (4) calculation of NSDD and ESDD.

The result of this study showed that the higher the value of contaminant deposition (NSDD and ESDD) and the value of air humidity, the lower the flashover voltages, but the higher the leakage current.

Index Terms: flashover voltage, leakage current, equivalent salt deposit density, non-soluble deposit density

BAB IPENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Salah satu perhatian utama dalam sistem tenaga listrik adalah efisiensi

penyaluran energi listrik dari pembangkit listrik sampai ke konsumen melalui

saluran transmisi dan distribusi. Dalam penyaluran energi listrik yang besarnya

sama, semakin tinggi tingkat tegangan yang digunakan maka rugi-rugi yang

terjadi pada kawat penghantar akan semakin kecil. Namun demikian, penggunaan

tegangan tinggi ini menimbulkan permasalahan dalam hal isolasinya.

Isolator merupakan salah satu jenis alat listrik yang banyak digunakan

pada sistem tenaga listrik, terutama pada sistem transmisi dan distribusi saluran

udara. Isolator ini berfungsi untuk mengisolasi bagian yang bertegangan terhadap

bagian yang seharusnya tidak bertegangan atau untuk memisahkan penghantar

dengan penghantar.

Tahanan isolasi dari permukaan isolator yang bersih memiliki nilai

tertentu yang telah didesain oleh produsen. Nilai tahanan tersebut akan turun bila

permukaannya menjadi kotor atau terkontaminasi polutan. Isolator yang berada

di daerah dengan tingkat polusi yang tinggi dapat menyebabkan isolator tersebut

tidak bekerja secara optimal baik dari segi peningkatan besarnya arus bocor

maupun penurunan tegangan gagal dari nilai awalnya. Komponen konduktif dan

komponen tak larut yang dibawa oleh angin akan membentuk lapisan kontaminan

pada permukaan isolator. Apabila isolator yang terkontaminasi berada di udara

lembab dan berkabut, maka lapisan kontaminan akan menyerap uap air di

sekitarnya dan bila terjadi secara berkelanjutan hingga suatu nilai kritis, maka

akan terjadi lompatan api ataupun arus bocor dari saluran ke tanah melalui

permukaan isolator yang terkontaminasi polutan.

1.2 Perumusan Masalah

Unjuk kerja isolator dalam mengisolir tegangan operasional jaringan

sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan, antara lain, suhu, tekanan,

kelembaban, dan polusi udara. Isolator yang dipasang di daerah berkapur mudah

sekali mengalami kontaminasi oleh polutan debu kapur yang sebagian besar

penyusunnya adalah kalsium karbonat (CaCO3). Polutan tersebut dapat

menurunkan tahanan permukaan isolator yang dapat menyebabkan rugi arus bocor

maupun flashover.

Debu kapur merupakan salah satu polutan yang bersifat lembam yaitu

merupakan zat padat yang tidak larut dalam air. Komponen lembam ini dapat

mengurangi ketahanan isolasi suatu isolator karena kapur yang menempel pada

permukaan isolator mempunyai konduktifitas yang lebih tinggi dibandingkan

dengan konduktifitas permukaan isolator. Untuk mengetahui watak isolator

terkontaminasi polutan kapur, perlu dilakukan uji laboratorium.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk :

1. Mengetahui pengaruh kontaminasi kalsium karbonat terhadap nilai

tegangan flashover dan nilai arus bocor.

2. Mengetahui pengaruh kelembaban udara terhadap besarnya tegangan

flashover dan nilai arus bocor.

1.4 Batasan Masalah

Penelitian ini dilakukan dengan beberapa batasan sebagai berikut.

1. Jenis isolator yang digunakan adalah isolator gantung berbahan porselin.

2. Polutan yang digunakan adalah kalsium karbonat (CaCO3) yang diperoleh

dari pasaran. Metode pemberian polutan dilakukan dengan cara

pengkabutan buatan menggunakan sprayer.

3. Pengujian dilakukan dengan menggunakan tegangan tinggi AC frekuensi

50 Hz. Pengujian ini meliputi pengujian flashover, pengujian arus bocor,

dan pengukuran Equivalent Salt Deposit Density (ESDD).

1.5 Pendekatan Masalah

Dalam melakukan pengujian ini, dilakukan studi yang terdiri atas.

1. Studi literatur.

Studi literatur yang dilakukan yaitu mempelajari literatur – literatur yang

berhubungan dengan teknik tegangan tinggi terutama yang memiliki

korelasi dengan penelitian yang dilakukan. Selain itu, dilakukan pula

telaah sistematis tentang hasil-hasil penelitian yang telah dilakukan oleh

peneliti terdahulu yang ada hubungannya dengan penelitian yang akan

dilakukan.

2. Pengujian laboratorium.

Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi dengan

menggunakan tegangan tinggi AC. Pengujian yang dilakukan meliputi

pengujian arus bocor dan pengujian tegangan flashover yang dipengaruhi

oleh polutan kalsium karbonat dan kelembaban udara yang ditentukan.

Setelah isolator selesai diuji, dilakukan pengukuran Equivalent Salt

Deposit Density (ESDD) dan non-Soluble Deposit Density (NSDD).

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan penelitian ini adalah

1. Bab I merupakan pendahuluan yang memuat latar belakang masalah,

perumusan masalah, batasan masalah, pendekatan masalah, serta

sistematika penulisan.

2. Bab II berisikan dasar teori yang memuat uraian tentang isolator dan

faktor-faktor yang mempengaruhi unjuk kerja isolator.

3. Bab III mengungkapkan prosedur penelitian yang berisi mengenai bahan

dan alat yang digunakan, proses pembuatan polutan, metode pengujian dan

alat ujinya.

4. Bab IV berisikan hasil penelitian dan pembahasan yang memuat seluruh

hasil penelitian dan pembahasan serta analisa tentang data yang diperoleh.

5. Bab V adalah bab penutup yang berisi kesimpulan dari bab-bab

sebelumnya dan saran yang diperoleh dari hasil dan analisa.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 UmumIsolasi merupakan sifat dari suatu bahan yang dapat memisahkan secara

elektris dua buah penghantar atau lebih yang berdekatan sehingga tidak terjadi

kebocoran arus maupun terjadi flashover. Peran isolasi ini sangat penting dalam

sistem tenaga listrik karena merupakan salah satu kondisi dasar yang diperlukan

untuk pengoperaian sistem ini. Isolator adalah alat listrik yang dipakai untuk

menjalankan tugas mengisolasi. Dalam bidang teknik tegangan tinggi, fungsi

isolasi dan bahan isolasi secara ekonomis sangat penting sehingga penghematan

dalam pemakaiannya mutlak diperlukan.

Berdasarkan fungsinya maka bahan isolator dapat digolongkan sebagai

berikut (Naidu, Kamaraju).

1. Penyangga / penggantung (solid supports), merupakan isolator padat

(contoh : porselin, kayu, dan sebagainya)

2. Bahan pengisi (filling media), berupa bahan cairan atau gas, contohnya :

udara, minyak bitumen dan sebagainya

3. Bahan penutup (covering materials), yaitu bahan yang biasanya terdapat

pada bagian paling luar, berupa bahan padat atau cair, misalnya : mika dan

pernis.

2.2 Media Isolasi (Naidu, Kamaraju)

2.2.1 Gas sebagai media isolasi

Bahan dielektrik yang paling sederhana dan paling banyak ditemukan

adalah gas. Udara pada tekanan atmosfer merupakan media isolasi gas yang

paling umum digunakan. Selain udara, gas yang digunakan untuk media isolasi

adalah nitrogen (N2), karbon dioksida (CO2), freon (CCl2F2) dan sulfur

hexafluoride (SF6).

Berbagai fenomena dapat terjadi pada isolasi gas saat suatu tegangan

diterapkan. Saat tegangan yang diterapkan rendah, arus lemah mengalir diantara

elektroda (namun tegangan listrik ini masih dapat ditahan). Akan tetapi, bila

tegangan yang diterapkan tinggi, arus yang mengalir naik secara tajam, dan

terjadilah kegagalan isolasi listrik. Lucutan api yang besar selama terjadi

kegagalan isolasi menyebabkan suatu short circuit diantara elektroda. Nilai

maksimum tegangan yang diterapkan pada media isolasi pada saat terjadinya

kegagalan isolasi disebut tegangan gagal.

Terjadinya perkembangan arus yang besar saat kegagalan isolasi

disebabkan oleh proses ionisasi. Elektron dan ion timbul dari atom-atom atau

molekul-molekul netral, dan perpindahan elektron dan ion menuju anoda dan

katoda inilah yang menyebabkan terjadinya arus yang besar.

2.2.2 Vakum sebagai media isolasi

Gagasan penggunaan vakum sebagai media isolasi telah dikemukakan

sejak lama. Menurut teori Townsend, pertumbuhan arus pada sela elektoda (sela

udara atau hampa) disebabkan oleh aliran partikel bermuatan. Dengan tidak

adanya partikel ini, pada vakum yang sempurna, seharusnya media vakum

menjadi media isolasi yang sempurna. Dalam praktek, suatu nilai tegangan yang

tinggi tetap dapat menyebabkan terjadinya kegagalan isolasi. Saat ini, media

vakum diklasifikasikan sebagai berikut.

High vacuum : 1 x 10-3 sampai 1 x 10-6 Torr

Very high vacuum : 1 x 10-6 sampai 1 x 10-8 Torr

Ultra high vacuum : 1 x 10-9 dan di bawahnya.

Untuk tujuan isolasi listrik, kelas vakum yang umum digunakan adalah high

vacuum, pada rentang tekanan 10-3 Torr sampai 10-6 Torr.

2.2.3 Media isolasi cair

Zat cair dianggap lebih bermanfaat sebagai media isolasi daripada zat

padat ataupun gas. Hal ini dikarenakan baik zat cair maupun zat padat pada

umumnya 103 kali lebih padat daripada zat gas. Selain itu, zat cair, seperti halnya

zat gas, mengisi seluruh volume yang diisolasinya dan secara simultan akan

mendisipasi panas secara konveksi. Media minyak memiliki efisiensi 10 kali lebih

baik daripada udara atau nitrogen dalam hal kemampuan disipasi panasnya saat

digunakan pada transformator. Walaupun zat cair diperkirakan memiliki kekuatan

dielektrik pada orde 10 MV / cm, dalam praktek kekuatan dielektrik yang

diperoleh hanya pada orde 100 kV / cm.

Minyak trafo (minyak petroleum) adalah media isolasi cair yang paling

banyak dipakai. Untuk aplikasi pada temperatur yang sangat tinggi, minyak

silikon dan fluorinated hydrocarbons merupakan media cair yang cocok

digunakan. Minyak nabati tertentu dan ester pernah pula dicoba sebagai media

isolasi, tetapi sebagian isomer dari poly-chlorinated diphenyls (umumnya disebut

dengan nama askerel) dapat bersifat sangat toxic dan beracun, sehingga

penggunaanya sudah hampir dihentikan. Sebagai ganti dari askerel ini maka suatu

sintetik ester (dengan nama dagang Midel) telah dikembangkan karena zat cair ini

tidak bersifat toxic.

Isolasi zat cair biasanya merupakan campuran dari hidrokarbon. Saat

digunakan untuk isolasi listrik, isolasi cair sedapat mungkin terbebas dari uap air,

hasil oksidasi dan kontaminan lainnya. Faktor paling penting yang berdampak

pada kekuatan dielektrik dari isolasi cair adalah kehadiran dari air. Kehadiran air

0,01% saja pada minyak trafo dapat menurunkan kekuatan dielektriknya sebesar

20% dari keadaan sebelum kehadiran air.

2.2.4 Media isolasi padat

Bahan isolasi padat digunakan pada segala macam rangkaian dan peralatan

listrik untuk memisahkan satu konduktor dengan yang lainnya saat dioperasikan

pada tegangan yang berbeda. Suatu bahan isolasi yang baik haruslah memiliki

kerugian dielektrik yang rendah, kekuatan mekanik yang tinggi, bebas dari gas

dan uap air di dalam tubuh bahan isolasi, tahan terhadap kemerosotan terhadap

panas dan kimia.

Penyelidikan kegagalan isolasi berbahan padat merupakan hal yang sangat

penting dalam penyelidikan isolasi. Saat kegagalan isolasi terjadi, bahan padat

mengalami kerusakan secara permanen sementara isolasi gas dapat memulihkan

kekuatan dielektriknya seperti semula dan isolasi cair pulih sebagian setelah

medan listrik yang dikenai ke bahan tersebut hilang.

Pada isolasi padat, mekanisme kegagalan isolasi merupakan fenomena

yang kompleks, dan bervariasi tergantung waktu penerapan tegangan seperti

ditunjukkan pada gambar 2.1. Beberapa macam mekanisme kegagalan isolasi ini

dapat dikelompokkan sebagai berikut.

1. Intrinsik atau kegagalan ionik,

2. Kegagalan elektromekanikal,

3. Kegagalan karena treeing dan tracking,

4. Kegagalan termal,

5. Kegagalan elektrokimia, dan

6. Kegagalan karena internal discharges.

Gambar 2.1 Macam ketahanan isolasi setelah beberapa waktu diaplikasikan di

suatu nilai tegangan

2.3 Teknik Pembangkitan dan Pengujian Dengan Tegangan Tinggi Bolak-

balik Frekuensi Rendah (Arismunandar, 1994)

2.3.1 Keperluan dan fungsi pengujian

Dalam praktek operasi sistem sehari-hari mungkin terjadi tegangan lebih

yang ditimbulkan oleh faktor-faktor di dalam sistem itu sendiri. Tegangan lebih

dalam hal ini dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu

a. Kenaikan amplitudo tegangan bolak-balik dengan frekuensi rendah, disebut

tegangan lebih stasioner.

b. Tegangan lebih peralihan (transient), yang menyebabkan sebagian sistem

berosilasi pada frekuensinya sendiri atau pada frekuensi lain yang tak

periodik.

Kenaikan tegangan dengan frekuensi rendah dapat ditimbulkan, misalnya,

oleh putusnya kawat tegangan tinggi yang panjangnya melebihi suatu batas

tertentu, atau karena adanya hubung singkat pada kawat-kawat transmisi antara

satu atau dua fasa dengan tanah. Dalam beberapa keadaan tertentu tegangannya

dapat mencapai 200 persen atau lebih dari tegangan nominalnya. Berdasarkan atas

keadaan ini maka untuk menyelidiki apakah peralatan listrik yang terpasang pada

jaringan tegangan tinggi dapat menahan tegangan lebih tersebut untuk waktu

terbatas. Besarnya tegangan yang harus diterapkan tergantung pada tegangan

nominal alat listrik yang harus diuji dan pada standar yang berlaku.

2.3.2 Transformator pembangkit tegangan tinggi untuk pengujian

Alat yang dipakai untuk membangkitkan tegangan tinggi bolak-balik

frekuensi rendah ialah sebuah transformator, yang biasanya disebut transformator

penguji (testing transformer). Transformator ini mempunyai ciri-ciri sebagai

berikut.

1. Perbandingan jumlah lilitannya lebih besar daripada perbandingan pada

transformator tenaga. Hal ini masuk akal, oleh karena transformator penguji

yang dipasang dalam sebuah laboratorium diaplikasikan pada tegangan

distribusi (127 – 220 volt), sedangkan tegangan keluaran yang harus

dihasilkannya adalah tegangan uji ribuan volt.

2. Kapasitas kVA-nya kecil dibandingkan dengan kapasitas trafo tenaga oleh

karena untuk keperluan mengadakan lompatan api tidak diperlukan tenaga

yang besar. Yang diperlukan ialah tegangan, bukan tenaga.

3. Kecuali untuk pengujian-pengujian khusus, hanya transformator satu fasa

yang digunakan. Hal ini disebabkan karena biasanya pengujian dilakukan

fasa demi fasa.

4. Biasanya satu ujung lilitannya (terminal) dibumikan untuk keperluan

pengamanan.

5. Pada waktu merencanakan isolasi untuk transformator penguji hanya

diperhitungkan isolasi terhadap tegangan penguji maksimum, oleh karena

tidak diharapkan bahwa trafo tersebut akan mengalami tegangan lebih

(dalam maupun luar). Seperti dinyatakan sebelumnya bahwa trafo ini

dipasang dalam sebuah laboratorium yang cukup dilindungi terhadap

bahaya tegangan lebih.

6. Konstruksi lilitan dan isolasinya harus direncanakan sedemikian rupa

sehingga tercapai gradien tegangan (de/dx) yang seragam dan osilasi-

tegangan-dalam yang dapat diabaikan dalam lilitannya. Osilasi-dalam ini

adalah gejala peralihan yang disebabkan karena hubung singkat yang

terjadi pada waktu terjadi lompatan api pada benda yang diuji yang

menyebabkan rangkaian pengujiannya mempunyai frekuensi osilasi

tertentu.

Oleh karena jumlah lilitannya relatif lebih banyak, sebab perbandingan

kumparannya tinggi, maka kapasitansi-tersebar (distributed capacitance) dari

trafo-penguji antara kumparan dengan inti atau tangki besar sekali. Oleh sebab itu

maka meskipun trafo itu tak berbeban, arus-pemuatpun (charging current)

mengalir di dalamnya. Oleh karena arus pemuat lebih besar daripada arus eksitasi,

maka hasilnya adalah arus-mendahului (leading current) yang mengalir di dalam

trafo atau spesimen yang diuji. Akibatnya adalah tegangan yang lebih tinggi

daripada tegangan yang ditentukan oleh perbandingan lilitan. Cara menghilangkan

pengaruh arus pemuat ini ialah dengan membuat sela udara di dalam inti dan

membesarkan arus pembangkit.

Berhubung dengan kapasitansi distribusi tersebut di atas dan adanya

reaktansi yang besar maka timbullah resonansi yang frekuensinya mempunyai

besar beberapa ratus hertz. Apabila bentuk gelombang dari sumber tenaga tidak

sempurna, maka akan timbul perubahan bentuk yang lebih besar lagi yang

ditimbulkan oleh resonansi tersebut. Hal ini berakibat bahwa tegangan yang

dihasilkan tidak lagi dapat diperkirakan dari perbandingan kumparan.

2.4 Faktor yang Mempengaruhi Daya Dielektrik Bahan(Arismunandar, 1994)

2.4.1 Bentuk elektroda

Kekuatan dielektrik isolator dipengaruhi oleh bentuk dari elektroda.

Isolator yang digunakan di lapangan jarang sekali ada dalam medan seragam

karena medan selalu dipengaruhi oleh efek samping dari penghantar atau tanah.

Oleh sebab itu perlu sekali dan telah dijadikan standar untuk melakukan semua

pengujian rutin di laboratorium terhadap isolator dengan elektroda piring dari

berbagai garis-tengah dengan pinggiran persegi atau sedikit diratakan (rounded

edges).

2.4.2 Tebal isolasi

Banyak bahan isolasi hanya dapat dibuat dengan tebal terbatas. Hal ini

berarti bahwa pada tegangan tinggi dimana diperlukan isolasi tebal gradien

tegangannya perlu diatur dalam tubuh isolator dengan mengadakan elektroda

tambahan atau dengan memakai bahan dengan konstanta dielektrik yang berbeda.

Gaya dielektrik dari bahan isolasi termasuk minyak umumnya dapat

dinyatakan sebagai rumus eksponensiil sederhana dimana gayanya naik dengan

tebalnya dipangkatkan angka kurang dari satu.

V = Atn …………………………………………………………(2.1)

dengan,

V = gaya dielektrik

A = konstanta, tergantung pada bahan

t = tebal isolasi

n = 0,5 – 1,0

Harga n untuk bahan padat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti

kekeringan, struktur bahan, pengolahan bahan (n lebih rendah untuk bahan yang

diolah daripada yang tidak diolah), dan bentuk medan (seragam atau tidak) yang

tergantung pada bentuk elektroda yang dipakai, untuk medan seragam harga n

biasanya lebih tinggi daripada harga n untuk medan tak seragam.

Penggunaan bahan isolasi minyak, ada faktor lain lagi yang mempengaruhi

harga n, minyak yang dihilangkan gasnya, bila diuji diantara piringan rata gaya

dan dielektrik dan harga n-nya berubah-ubah, tergantung dari piringan, tegak atau

mendatar, hal ini disebabkan karena udara yang tertangkap pada elektroda atas

yang mendatar memegang peranan penting dalam kegagalan.

Harga n = 2/3 pada umumnya dipakai untuk bahan padat dan minyak dalam

perencanaan isolator. Secara kasar dapat dikatakan bahwa untuk meningkatkan

sifat mengisolasi dua kali, tebal bahan isolasi harus dilipatkan tiga kali. Inilah

sebabnya besar dan harga peralatan naik dengan cepat terhadap kenaikan tegangan

nominal.

2.4.3 Waktu penerapan tegangan

Dalam batas waktu yang biasanya dipakai dalam pengujian frekuensi

rendah, besarnya nilai tegangan gagal banyak disebabkan oleh penyimpanan dan

disipasi panas di dalam bahan yang diuji. Bila tegangan bolak-balik diterapkan,

bahan uji mulai terjadi kehilangan histerisis dan rugi dielektrik. Mula-mula

kehilangan daya disimpan dan suhunya mulai naik. Bila suhunya mulai naik,

bahan mulai mendisipasi panas itu sampai keadaan seimbang tercapai (disipasi

panas = panas yang dibangkitkan), suhunya akan naik terus, tahanannya turun,

dan arusnya naik sampai pada akhirnya arus meluncur, titik luncur ini disebut nilai

gagal. Sesudah keadaan seimbang tercapai, kuat gagalnya tidak turun lagi dengan

waktu.

Sebagai hasil berbagai percobaan dengan gaya gagal sebagai fungsi dari

tegangan yang diterapkan (frekuensi 25 Hz sampai 420 Hz), maka telah

ditemukan rumus empiris sebagai berikut.

Rt = + -a 1 aTn …………………………………………………………

(2.2)

Rt = VV1 a = VoV1

dengan V = kuat gagal, setiap waktu T

V1 = kuat gagal, 1 menit (T = 1)

V0 = kuat gagal, waktu tak terhingga, atau tidak ada kegagalan

T = waktu dalam menit

N = bilangan konstan

2.4.4 Frekuensi

Pengaruh frekuensi pada bahan padat dalam batas 25 Hz sampai 420 Hz

dapat dinyatakan dalam rumus.

= Rf Kfn ………………………………………………………………..(2.3)

dengan Rf = perbandingan gaya sebagai fungsi dari frekuensi

K = konstanta tergantung pada bahan

f = frekuensi

n = 0,137

Meskipun ketelitian rumus ini untuk frekuensi di atas 500 Hz tidak

dijamin, kecocokannya untuk pengujian yang dilakukan oleh Peek ternyata cukup

baik. Dalam pengujian minyak trafo pada 60 Hz dan 420 Hz dengan

menggunakan elektroda bulat dan kecepatan menaikkan tegangan 1 kV per 5

detik, dapat dibuktikan bahwa pengaruh frekuensi pada gaya dielektrik dapat

diabaikan.

2.4.5 Waktu penerapan dan frekuensi

Pengaruh waktu penerapan dan frekuensi pada frekuensi komersiil pada

bahan padat adalah sesuai dengan rumus berikut.

= = + - / ,R RtRf 1 1 aT1 4 Kf0 137 ………………………………….(2.4)

dengan R =1 untuk f = 60 Hz dan T = 1 menit

Sedang untuk minyak, karena tidak ada pengaruh dari frekuensi, maka harga R

hanya ditentukan oleh waktu penerapan.

2.5 Pemburukan Isolator(Arismunandar,1994)

Pemakaian isolator selama bertahun-tahun menyebabkan penurunan daya

isolasinya. Proses ini dinamakan pemburukan (deterioration) isolator. Penyebab

utama dari pemburukan isolator adalah perubahan kimiawi dan proses pengerasan

semen, perubahan karena panas dan berkaratnya pasangan-pasangan logam.

Untuk mencegah proses pemburukan dilakukan hal-hal sebagai berikut:

1. Meninggikan kuat-mekanis dari bagian porselin

2. Membatasi pengembangan kimiawi dari bagian-bagian semen

3. Mengecat (buffer paint) bagian-bagian semen

4. Tidak menggunakan semen di dalam lapisan porselin

2.6 Proses Kontaminasi dan Kontaminan pada Isolator (Looms,1988)

Bahan-bahan penyebab kontaminasi terbawa oleh angin melekat pada

isolator karena gaya gravitasi, tarikan elektrostatik oleh partikel-partikel

bermuatan listrik, perpindahan dielektrophoretik dari partikel-partikel yang

mempunyai permitivitas tinggi ke dalam ruang yang mempunyai divergensi

medan magnet besar, penguapan larutan ataupun endapan, dan tangkapan

aerodinamik.

Uap air yang mengandung polusi dapat berpengaruh buruk terhadap

isolator yang permukaannya sengaja diberi lapisan semir. Material polusi yang

terkumpul karena peristiwa ini dapat menyebabkan flashover dalam keadaan

basah.

Tangkapan aerodinamik merupakan penyebab utama polusi pada isolator.

Ketika udara yang mengandung partikel-partikel mengalir menuju isolator, maka

isolator akan menangkap partikel-partikel tersebut. Banyaknya tangkapan

tergantung dari bentuk isolator, besar dan densitas partikel, serta kecepatan aliran

udara.

Efek aerodinamik akan semakin besar apabila kecepatan angin semakin

tinggi melebihi kesebandingan linear. Dalam hal ini bentuk isolator sangat

menentukan tingkat tangkapan, tangkapan tertinggi dalam bentuk anti-fog,

terendah pada bentuk-bentuk biconvex, dan sedang pada bentuk dish. Efek

aerodinamik ini tidak hanya dijumpai di daerah yang kotor (berdebu), tetapi juga

pada isolator yang terpasang jauh (puluhan km) dari sumber debu. Hal ini terjadi

karena debu halus dapat diterbangkan oleh angin sampai jarak yang sangat jauh.

Tumbukan partikel-partikel yang terbawa angin selain menyebabkan

timbulnya polusi, ada pula yang bersifat menghilangkan polusi yang sudah

tertimbun, seperti tetes hujan dengan diameter 0,1 sampai 4 mm, dan pasir hingga

diameter 0,1 mm.

Kontaminan yang menempel pada isolator ada yang dapat larut (bersifat

konduktif) dan tidak larut. Komponen yang bersifat konduktif terdiri dari garam

yang dapat terurai menjadi ion-ion dalam suatu larutan, akan mempengaruhi besar

tegangan flashover isolator karena membentuk suatu lapisan konduktif pada

permukaan isolator tersebut.

Komponen tak larut merupakan zat padat yang tidak dapat terurai menjadi

ion-ion di dalam larutan. Zat-zat tersebut dapat membentuk suatu ikatan mekanis

yang mengikat partikel-partikel komponen konduktif. Ikatan mekanis ini

menurunkan proses pencucian permukaan isolator. Komponen tak larut dapat

bersifat hydrophilic (menyerap air) misal semen, dan hydrophobic (kedap air)

misal minyak oli.

Komponen tak larut yang bersifat hydrophilic dapat meningkatkan tingkat

kebasahan permukaan isolator karena bersifat menyerap air, sedang yang bersifat

hydrophobic dapat menurunkan tingkat kebasahan isolator.

2.7 Perhitungan Arus Bocor

Pengujian arus bocor dimaksudkan untuk mendapatkan data berupa nilai

arus bocor dari isolator gantung jika diterapkan pada tegangan kerjanya.

Pengamatan arus bocor ini memerlukan osiloskop sebagai alat bantunya. Input

tegangan yang masuk ke dalam osiloskop harus sesuai dengan karakteristik

kemampuan osiloskop tersebut. Piranti pengaman dan pelindung bagi osiloskop

diperlukan untuk membatasi tegangan besar yang masuk ke dalam osiloskop

dengan cara memasang rangkaian pembagi tegangan dan sela jarum.

Nilai resistans pada rangkaian pembagi tegangan tersebut adalah sebagai

berikut : R1 = 680 ohm, R2 = 920 ohm, R3 = 100 ohm, R4 = 820 ohm, R5 = 10.000

ohm. Berdasarkan perhitungan rangkaian pada gambar 2.2 dapat diukur besarnya

arus I1 berdasarkan nilai tegangan input osiloskop, VCD melalui persamaan berikut

Loop ABDE :

( I1 - I2) R1 = I2 R2 + ( I2 – I3) R3 …………………………………(2.5)

Loop BCD :

( I2 – I3) R3 = I3 ( R4 + R5) …………………………………………(2.6)

I3 R5 = VCD ……………………………………………………………………………………(2.7)

Jika persamaan di atas disederhanakan dan dimasukkan nilai resistansinya maka

diperoleh

I2 = + +I3820 10000 100100 = 109,2 I3

…………………………………(2.8)

I2 = × , = , VCD10000 109 2 0 01092 VCD

………………………………….(2.9)

Sehingga diperoleh persamaan akhir :

(I1- , 0 01092 VCD 680) = ( 920×0,01092VCD ) + ( 0,01092VCD - VCD10000 )100

680 I1- 7,4256 VCD = 10,0464 VCD + 1,092 VCD – 0,01 VCD

680 I1 = 18,574 VCD

I1 = 0,02732 VCD ………………………………………………………..(2.10)

Untai pembagi tegangan yang diperlukan adalah sebagai berikut

Gambar 2.2 Rangkaian pembagi tegangan

BAB III

METODE PENELITIAN

1. Pengujian Isolator

Isolator lebih banyak digunakan di luar ruangan, sehingga kemungkinan

terkontaminasi polutan sangat besar. Akibat kontaminasi tersebut permukaan

isolator akan dapat bersifat konduktif yang memungkinkan terjadinya flashover

ataupun arus bocor.

Kegagalan isolasi disebabkan oleh beberapa hal antara lain isolasi tersebut

sudah dipakai untuk waktu yang lama, kerusakan mekanis, berkurangnya

kekuatan dielektriknya, dan karena isolasi tersebut dikenakan tegangan lebih.

Dalam hal ini, pengujian tegangan tinggi dimaksudkan untuk

1. Menemukan bahan yang kualitasnya tidak baik atau salah cara

pembuatannya.

2. Memberikan jaminan bahwa alat-alat listrik dapat dipakai pada tegangan

normalnya untuk waktu yang tak terbatas.

3. Memberikan jaminan bahwa isolasi alat-alat listrik dapat tahan terhadap

tegangan lebih untuk waktu yang tak terbatas.

3.2 Sampel Pengujian

Isolator yang digunakan sebagai sampel adalah isolator gantung berbahan

keramik yang terpolusi oleh polutan buatan yang terbuat dari kalsium karbonat.

Pemberian polutan dilakukan dengan cara penyemprotan. Lama penyemprotan

dilakukan dari dua menit hingga sebelas menit.

Pengujian Equivalent Salt Deposit Density dan non-Soluble Deposit

Density dilakukan pada urutan terakhir karena prosesnya memerlukan pencucian

polutan pada bahan uji sampel.

3.3. Alat dan Bahan Penelitian

a. Bahan

Bahan yang digunakan sebagai kontaminan adalah kalsium karbonat

(CaCO3) yang merupakan unsur utama pada batu kapur, sedangkan isolator yang

digunakan adalah isolator keramik jenis gantung seperti pada gambar 3.1 yang

banyak diaplikasikan pada jaringan 20 kV dan 150 kV dengan luas permukaan

1500 cm2.

Gambar 3.1 Isolator gantung

b. Alat

Alat-alat yang digunakan pada pengujian ini adalah sebagai berikut :

1. Rangkaian pengujian tegangan tinggi AC dengan kapasitas transformator

uji = 5 kVA dan tegangan masukkan 220 V, 50 Hz.

2. Ruang kabut ( fog chamber )

Digunakan untuk ruang pelapisan polutan dengan metode pengkabutan

dan pengaturan kelembaban saat proses pengujian.

3. Multimeter HIOKI tipe 3200 Digital Hi Tester

Digunakan untuk mengukur tegangan pada sisi primer transformator uji.

4. Osiloskop LeCroy tipe 9354 AL

Digunakan untuk melihat bentuk gelombang dan mengukur besar arus

bocor yang terjadi.

5. Sprayer dan kompresor

Digunakan sebagai alat bantu pelapisan polutan dengan metode

pengkabutan dan pengaturan kelembaban pada ruang kabut.

6. Gantungan / tempat peletakan isolator gantung.

7. Kapas bersih

Digunakan untuk memisahkan polutan isolator bersama air pencuci.

8. Termometer gelas

Digunakan untuk mengukur suhu air pencuci yang dipanaskan dan

kalibrasi konduktometer.

9. Timbangan analitis

Digunakan untuk menimbang kapas dan pengukuran NSDD.

10. Konduktometer buatan Hanna Instruments No. Code HI8633

Digunakan untuk mengukur konduktivitas air bersama kapas sebelum ada

polutan dan setelah ada polutan.

11. Sarung tangan karet

Digunakan saat proses pemisahan polutan dari isolator

12. Gelas beker berkapasitas 1000 ml dan 500 ml

Digunakan untuk tempat pembuatan larutan CaCO3 dan tempat air pencuci

isolator uji.

13. Kertas saring

Digunakan untuk menyaring polutan yang akan diukur NSDD-nya

14. Oven

Digunakan untuk proses pengeringan polutan untuk pengukuran NSDD.

15. Air destilasi

Digunakan untuk pelapisan dan pencucian polutan pada isolator serta

untuk membersihkan batang konduktometer.

16. Kaolin

17. Kamera

3.4 Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian ini dilakukan sebagai berikut.

3.4.1 Persiapan pengujian

Pada tahap persiapan pengujian dilakukan beberapa langkah, yaitu

1. Pemilihan dan Pembersihan Isolator

Sebelum melakukan pengujian, terlebih dahulu disiapkan isolator

gantung yang akan diuji. Isolator yang telah dipilih tersebut

dibersihkan dengan air biasa dan digosok-gosok dengan

menggunakan busa. Setelah permukaan isolator tampak bersih,

isolator tersebut masih harus dibilas dengan menggunakan air

destilasi untuk meminimalkan partikel-partikel yang bersifat

konduktif. Setelah isolator dirasa cukup bersih, isolator tersebut

dikeringkan pada tempat yang telah tersedia.

2. Penimbangan CaCO3, Kaolin dan Kapas

Kalsium karbonat ( CaCO3 ) dan kaolin yang digunakan diperoleh

dari pasaran. Dalam pembuatan larutan polutan, digunakan 40 gram

kalsium karbonat dan 40 gram kaolin untuk setiap satu liter air

destilasi.

Untuk memisahkan polutan dari isolator digunakan kapas.

Penimbangan kapas ini harus lebih teliti dengan ketelitian sampai

10-4 gram. Massa kapas yang digunakan sekitar 4 gram.

3. Pemberian Lapisan Polutan

Metode kontaminasi buatan yang digunakan adalah metode kabut

garam (salt fog method). Prinsip dari metode ini adalah

menyemprotkan larutan polutan dengan konsentrasi tertentu ke

dalam ruangan tertutup. Jarak antara sprayer dengan obyek uji

sekitar 50 cm. Dalam proses pelapisan kontaminan, kontaminan

tidak disemprotkan langsung ke arah obyek uji. Dengan metode ini

diharapkan polutan dapat menempel secara merata pada permukaan

isolator. Dalam percobaan ini, pengotoran dibagi menjadi dua, yaitu

1. Pengotoran sampel untuk uji arus bocor

Sampel isolator yang digunakan terdiri dari lima kelompok

(berdasarkan lama penyemprotan polutan) yang salah satunya adalah

isolator bebas kontaminan (isolator bersih) sedangkan sisanya

merupakan isolator yang terkontaminasi. Pemberian kontaminan ini

dilakukan melalui penyemprotan larutan polutan yang lama

penyemprotannya divariasi dari 2 menit sampai 11 menit. Setelah

penyemprotan selesai, isolator didiamkan dalam ruang kabut selama

sepuluh menit sampai kabut polutan mengendap sepenuhnya lalu

isolator tersebut dikeluarkan dari ruang kabut untuk dikeringkan.

2. Pengotoran sampel untuk uji tegangan flashover

Sampel uji untuk tegangan gagal terdiri dari lima kelompok

sampel (berdasarkan lama penyemprotan polutan). Tiap kelompok

sampel terdiri dari empat isolator. Lama penyemprotan untuk tiap

kelompok sampel adalah 0 menit (tidak diberi polutan), 2 menit, 4

menit, 7 menit, dan 11 menit. Setelah penyemprotan selesai, isolator

didiamkan dalam ruang kabut selama kurang lebih 10 menit hingga

kabut sepenuhnya mengendap. Selanjutnya, isolator dikeluarkan dari

ruang kabut untuk dikeringkan.

Pada pembuatan sampel ini, tiap kelompok sampel diasumsikan

telah dikotori oleh polutan secara seragam sehingga nilai Equivalent

Salt Deposit Density dan nilai Non-Soluble Deposit Density dianggap

sama.

3.4.2 Pengujian arus bocor

Pengujian ini menggunakan tegangan kerja isolator gantung, yaitu 10 kV.

Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui besar arus bocor pada tegangan kerja

isolator tersebut (tegangan yang diaplikasikan tidak boleh menyebabkan terjadi

flashover pada isolator saat pengujian arus bocor). Rangkaian pengukuran arus

bocor dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 3.2 Rangkaian pengujian arus bocor

Keterangan gambar :

1. T : trafo tegangan tinggi, perbandingan transormasi pada name plate

adalah 220 V / 100 kV, 5 kVA (setelah dikalibrasi ternyata perbandingan

transformasinya 1 : 466)

2. CM : kapasitor tegangan tinggi, 100 Pf

3. VM : alat ukur tegangan tinggi

4. SJ : sela jarum

pengaman osiloskop saat pengukuran arus bocor atau untuk melewatkan

arus tinggi apabila terjadi flashover secara mendadak.

5. Osc : osiloskop LeCroy type 9354 AL, digunakan untuk menampilkan

dan merekam gelombang saat pengukuran arus bocor.

6. Pembagi tegangan, untuk mengamankan osiloskop dan mengkonversi arus

ke tegangan ketika pembacaan arus bocor oleh osiloskop.

7. Ruang kabut.

Di dalam ruang kabut ini diletakkan termometer, barometer, dan higrometer.

Untuk pengamanan peralatan, terutama osiloskop dari bahaya arus bocor

yang besarnya tidak terduga akibat penerapan tegangan tinggi maka dalam

percobaan ini digunakan dua pengaman yaitu pembagi tegangan dan sela jarum.

Prosedur yang dilakukan untuk pengujian arus bocor adalah sebagai berikut

a. Persiapan alat dan bahan

1. Isolator yang akan diuji dimasukkan ke dalam ruang kabut dengan cara

digantung di langit-langit ruang kabut. Usahakan posisi atas permukaan

isolator datar supaya tidak terjadi tetesan air saat pemberian kabut buatan.

2. Siapkan rangkaian pengujian seperti pada gambar 3.2

3. Siapkan sprayer, air destilasi, barometer, higrometer, dan thermometer

b. Pelaksanaan pengujian

1. Pasang higrometer, barometer, dan termometer di dalam ruang kabut.

Penempatan higrometer, barometer, dan termometer ini harus diatur

sedemikian rupa agar tidak terlalu jauh dan tidak terlalu dekat dari isolator

uji.

2. Semprotkan air destilasi hingga terbentuk kabut dengan menggunakan

sprayer. Tujuan pengkabutan ini untuk menciptakan kelembaban yang

diinginkan yaitu antara 55% hingga kelembaban kritis 75 %. Pengujian

arus bocor dilakukan setelah 10 menit proses pengkabutan.

3. Periksa rangkaian pengujian seperti pada gambar 3.2

4. Secara berturut-turut main switch, control switch, primer switch, dan

sekunder switch diposisiskan “ON”.

5. Switch penaik tegangan diputar pada posisi ON dengan kecepatan 1,5 kV /

detik, hingga voltmeter menunjukkan tegangan di sekunder 21 V (di

primer 10 kV, karena tegangan yang diukur voltmeter adalah tegangan

primer maka untuk memperoleh nilai tegangan sekunder tegangan primer

dikalikan dengan rasio 466). Catat hasil pengukuran pada osiloskop.

Catat data yang dihasilkan osiloskop tiap pengujian.

4.3. Pengujian tegangan flashover AC

Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh kontaminasi kalsium

karbonat dan kelembaban lingkungan terhadap karakteristik tegangan flashover

isolator gantung. Rangkaian pengujian adalah seperti tampak pada gambar di

bawah ini.

Gambar 3.3 Rangkaian pengujian tegangan flashover ac

Langkah pengujian tegangan flashover AC isolator terkontaminasi kalsium

karbonat adalah sebagai berikut

1. Isolator uji dimasukkan ke dalam ruang kabut.

2. Pasang termometer, barometer, dan higrometer.

3. Atur kelembaban dari 66 % hingga 75 %. Pengaturan kelembaban ini

dilakukan dengan cara pengkabutan. Setelah itu, isolator dibiarkan dalam

ruang kabut selama 10 menit sebelum pengujian.

4. Setelah 10 menit, catat nilai suhu, kelembaban, dan tekanan udara dalam

ruang kabut. Lakukan pengujian tegangan flashover AC dengan

menaikkan tegangan dengan kecepatan 1,5 kV / detik. Pengujian tegangan

flashover dilakukan tiga sampai lima kali untuk tiap isolator.

Untuk mendapatkan tegangan flashover pada kondisi tekanan dan suhu

standar, maka perlu dilakukan koreksi dengan menggunakan persamaan

berikut.

VS = VB / d …………………………………………(3.1)

dengan,

VS = tegangan flashover pada keadaan standar

VB = tegangan flashover yang diukur pada keadaan sebenarnya

d = kepadatan udara relatif

d = × + + = , +bB760 273 20273 t 0 386bB273 tB

…………………(3.2)

bB = tekanan udara pada waktu pengujian (mmHg)

tB = suhu pada waktu pengujian (0C)

Bila tekanan dinyatakan dalam mbar, maka

d = × + + = , +bB1013 273 20273 t 0 289bB273 tB

…………………(3.3)

3.4.4 Penentuan ESDD polutan isolator

Lapisan polutan atau garam yang menempel pada permukaan isolator

dapat menyebabkan turunnya nilai hambatan permukaan isolator tersebut. Untuk

memperoleh nilai kepadatan garam atau disingkat ESDD (Equivalent Salt Deposit

Density) dari isolator uji dilakukan proses sebagai berikut.

1. Pengukuran ESDD dimulai dengan mempersiapkan peralatan dan air

destilasi yang digunakan untuk memisahkan polutan yang menempel pada

permukaan isolator uji. Peralatan yang disiapkan antara lain.

- Gelas ukur berkapasitas 1000 mL

Digunakan untuk menampung air pencuci dan air hasil cucian isolator

uji bersama polutan yang telah dipisahkan serta kapas untuk

membersihkan permukaan isolator uji dari polutan.

- Kapas

Kapas ditimbang dengan berat kira-kira 4 gr untuk membersihkan tiap

isolator uji

- Konduktometer buatan Hanna Instruments No Code HI8633

Digunakan untuk menentukan konduktivitas air dan kapas, baik

sebelum maupun sesudah ada polutan

- Sarung tangan karet

Digunakan untuk memisahkan polutan dari permukaan isolator uji agar

isolator uji tidak terkontaminasi oleh kotoran dari luar.

2. Pengukuran konduktivitas

Semua peralatan yang digunakan pada proses pengukuran

konduktivitas ini terlebih dahulu dibersihkan untuk menghindari adanya

kontaminasi dari luar. Proses yang dilakukan adalah sebagai berikut.

- Isikan air destilasi ke dalam gelas hingga 1000 ml .

- Masukkan kapas bersih ke dalam air tersebut

- Aduk air destilasi bersama kapas bersih tersebut lalu ukur suhu dan

konduktivitas. Catat hasilnya.

- Bersihkan isolator uji dari polutan yang menempel di permukaannya

menggunakan kapas dan air destilasi tersebut.

- Setelah proses pencucian isolator uji selesai, kapas bersama air destilasi

dan polutan ditampung kembali dalam gelas ukur.

- Aduk kapas dan polutan supaya polutan larut secara merata. Setelah itu,

ukur suhu dan konduktvitasnya dengan konduktometer. Catat hasilnya.

3. Perhitungan ESDD

- Hasil pengukuran konduktivitas air bersama kapas baik yang mengandung

polutan maupun yang tidak pada suhu tertentu dikonversikan ke

konduktivitas pada suhu 200 C menggunakan faktor koreksi (K), seperti

pada tabel 3.1 berikut.

Tabel 3.1 Faktor b

θ (ᵒC) b

5 0,031556

10 0,02817

20 0,02277

30 0,01905

Perhitungan konduktifitasnya adalah

σ20 = σθ [1 – b(θ - 20)] …………………………(3.4)

- Dari konduktivitas pada suhu 200 C kemudian dapat ditentukan

konsentrasi garam dalam % dengan menggunakan persamaan

D =( , × - × ) , /5 7 10 4 σ20 1 03 10 …………………(3.5)

dengan D = konsentrasi garam dalam %

σ20 = konduktivitas garam, μS/cm pada suhu 20 0C

- ESDD dihitung dengan menggunakan persamaan

ESDD = 10 x V x ( - )D1 D2 S …………………(3.6)

dengan,

ESDD = Equivalent Salt Deposit Density (mg / cm2)

V = Volume air pencuci (ml)

D1 = Ekivalen konsentrasi garam dari air bersama kapas

sesudah ada polutan

D2 = Ekivalen konsentrasi garam dari air bersama kapas

sebelum ada polutan

S = Luas seluruh permukaan isolator (cm2)

4.5. Pengukuran NSDD (Non-Soluble Deposit Density)

Pengukuran NSDD atau material endapan tak larut dilakukan sebagai

berikut.

Alat yang digunakan

- Kertas saring digunakan untuk menyaring endapan

- Corong dan gelas beker

- Oven, digunakan untuk proses pengeringan hasil saringan

- Timbangan analitik, digunakan untuk menimbang kertas saring baik

sebelum ada endapan dan kapas maupun sesudahnya

Langkah-langkah pengukuran.

- Air hasil pencucian isolator terkontaminasi dan kapasnya disaring

menggunakan kertas saring dan air hasil saringannya ditampung dalam

gelas beker. Kertas saring yang digunakan sebelumnya ditimbang dengan

menggunakan timbangan analitik.

- Hasil penyaringan (endapan polutan dan kapas) dan kertas saringnya

dikeringkan dengan menggunakan oven.

- Endapan polutan, kapas dan kertas saring ditimbang dengan menggunakan

timbangan analitik.

- Massa endapan diperoleh dengan cara

Massa endapan = (massa total kapas, kertas saring dan polutan) –

(massa kapas + massa kertas saring)

- Selanjutnya dilakukan perhitungan NSDD dengan cara membagi massa

endapan dengan seluruh luas permukaan isolator uji.

BAB IV

HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

1. Hasil Penelitian

Setelah pengujian-pengujian tersebut dilakukan, maka didapat hasil

sebagai berikut.

1. Hubungan antara kontaminasi CaCO3 terhadap nilai ESDD

2. Pengaruh kontaminasi CaCO3 terhadap tegangan flashover

3. Pengaruh kelembaban udara terhadap tegangan flashover

4. Pengaruh kontaminasi CaCO3 terhadap arus bocor

5. Pengaruh kelembaban udara terhadap arus bocor

2. Analisis Metode Kontaminasi Buatan

Pengujian ini menggunakan metode kontaminasi buatan dalam penyiapan

sampel pengujian. Dari metode ini diperoleh sampel uji seperti gambar berikut.

(a) (b)

Gambar 4.1 (a) lama pengotoran 2 menit ; (b) lama pengotoran 11 menit

Gambar 4.1 merupakan sampel uji yang diperoleh dengan metode

kontaminasi buatan dengan lama pengkabutan 2 menit dan 11 menit. Secara kasat

mata, dapat diketahui bahwa dengan lama pengotoran 11 menit (gambar 4.1.b)

menghasilkan endapan kontaminan yang lebih banyak dibandingkan dengan lama

penyemprotan 2 menit (gambar 4.1.a). Nilai NSDD dan ESDD pada tiap sampel

uji yang diperoleh adalah sebagai berikut.

Tabel 4.1 Pengaruh lama pengotoran terhadap nilai NSDD dan ESDD

No. Lama pengotoran(menit)

NSDD(mg/cm2)

ESDD(mg/cm2)

1 0 0 02 2 0.0314 0,295x10-3

3 4 0.0523 0,730x10-3

4 7 0.077 0,978x10-3

5 11 0.1097 1,274x10-3

Untuk mengetahui hubungan antara lama pengotoran dengan nilai ESDD

dan NSDD, dapat dilihat pada gambar 4.2 dan gambar 4.3.

Gambar 4.2 Hubungan antara lama pengotoran dengan nilai NSDD

Gambar 4.3 Hubungan antara lama pengotoran dengan nilai ESDD

Dari gambar 4.2 dan 4.3, diperoleh hasil bahwa makin lama pengotoran

maka nilai NSDD dan nilai ESDD yang terdeposit pada permukaan bagian atas

isolator gantung menjadi makin bertambah. Dari gambar 4.1, tampak bahwa

kontaminan menempel secara merata di permukaan bagian atas isolator gantung

sedangkan permukaan yang menghadap ke bawah tidak terkontaminasi. Penyebab

dari fenomena tersebut karena kontaminan yang melekat pada isolator

dipengaruhi oleh beberapa hal, antara lain gaya gravitasi, tarikan elektrostatik oleh

partikel bermuatan listrik, dan desain dari isolator.

Gaya gravitasi dipengaruhi oleh massa benda dan percepatan gravitasi

menurut persamaan

F = m x g …………………………………………(4.1)

dengan,

F = gaya gravitasi (dalam N)

m = massa benda (dalam kg)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

Larutan CaCO3 yang dikabutkan dalam ruang kabut akan menghasilkan

partikel CaCO3 bersama partikel air yang beterbangan memenuhi ruang kabut

secara merata. Karena pengaruh gaya gravitasi, partikel tersebut lambat laun akan

turun seluruhnya. Sebagian partikel yang berada tepat di atas permukaan isolator

akan mengendap di permukaan tersebut. Makin besar massa partikel, makin

mudah dan cepat partikel tersebut mengendap. Untuk permukaan isolator yang

menghadap ke bawah, permukaan ini tidak terkontaminasi oleh kontaminan

karena gaya lekat kontaminan lebih kecil daripada berat kontaminan sehingga

kontaminan akan jatuh.

Salah satu faktor lain yang mempengaruhi pelekatan kontaminan pada

permukaan isolator adalah desain dari isolator itu sendiri. Desain isolator ini akan

sangat mempengaruhi efek aerodinamik pada isolator. Saat partikel kontaminan

yang terbawa udara terhembus melewati isolator, maka isolator akan menangkap

partikel-partikel tersebut. Banyaknya partikel kontaminan yang tertangkap

dipengaruhi pula oleh jumlah partikel kontaminan dan kecepatan angin.

Kontaminan yang mengendap pada permukaan isolator dapat terbagi

menjadi dua jenis yaitu, kontaminan yang tidak larut dalam air (NSDD) dan yang

larut dalam air atau ESDD. Pengaruh dari NSDD dan ESDD terhadap besarnya

arus bocor dan tegangan flashover akan dibahas pada ulasan berikutnya.

3. Pengujian Tegangan Flashover

Pengujian tegangan flashover dilakukan untuk mengetahui pengaruh

kehadiran kontaminan dan pertambahan kelembaban terhadap besarnya tegangan

gagal yang terjadi. Pengujian tegangan flashover dilakukan sebanyak 3 sampai 5

kali untuk setiap isolator uji. Pengujian ini merupakan salah satu cara untuk

mengetahui kekuatan dielektrik isolator. Tabel 4.2 berikut menunjukkan hasil

pengujian tegangan flashover untuk berbagai nilai kontaminasi CaCO3 dan

kelembaban udara.

Tabel 4.2 Pengaruh kontaminasi CaCO3 dan kelembaban udara terhadap tegangan flashover

No.Lama

penyemprotan(menit)

NSDD(mg/cm2)

ESDD(mg/cm2)

Tegangan flashover (kV) untuk kelembaban udara

66 % 69 % 72 % 75 %1 0 0 0 90,4 88,7 86,8 79,1

2 2 0.0314 0,295x10-3 84,0 79 71,4 71,6

3 4 0.0523 0,730x10-3 83,5 76,1 71.4 66,6

4 7 0.077 0,978x10-3 82,2 68,3 70,8 65,3

5 11 0.1097 1,274x10-3 82 64 60,8 57,3

Tabel 4.2 menunjukkan nilai rata-rata hasil pengujian tegangan flashover.

Nilai tegangan flashover tersebut merupakan nilai pada keadaan standar-nya.

Dengan menggunakan program excel, dapat dibuat grafik yang

menyatakan hubungan kelembaban udara terhadap tegangan flashover, nilai

ESDD terhadap tegangan flashover dan nilai NSDD terhadap tegangan flashover.

3.1. Pembahasan hasil pengujian tegangan flashover vs

kelembaban udara

Pada pengujian ini, kelembaban udara divariasi dari 66% hingga 75%.

Hasil pengujian ditampilkan pada tabel 4.2 dan gambar 4.4 sampai 4.8.

Gambar 4.4 Grafik hubungan tegangan flashover vs kelembaban udara dengan nilai NSDD = 0 mg/cm2

Gambar 4.5 Grafik hubungan tegangan flashover vs kelembaban udara dengan nilai NSDD = 0,0314 mg/cm2




Grafik yang terbentuk dari gambar 4.4 sampai gambar 4.8 ini

terhubung dengan persamaan sebagai berikut

• Nilai NSDD = 0 mg/cm2

y = -1.193x + 170.3 ; R² = 0.858

• Nilai NSDD = 0,0314 mg/cm2

y = -1.493x + 181.7 ; R² = 0.891


y = -1.846x + 204.5; R² = 0.986


y = -1.606x + 184.9 ; R² = 0.710


y = -2.576x + 247.6 ; R² = 0.823

Kurva pada grafik menggambarkan hubungan matematis besaran yang

diamati. Besar pendekatan regresi dengan data sebenarnya ditunjukkan dengan

koefisien R2 (semakin mendekati angka 1, maka tingkat estimasi makin baik)

Dari data tersebut, dapat diketahui bahwa pada nilai kontaminasi yang sama,

tegangan flashover turun bila kelembaban ditingkatkan dari 66% menuju 75%.

Tegangan gagal pada frekuensi rendah (pada pengujian ini digunakan

tegangan ac 50 Hz) lebih mudah terjadi melalui permukaan isolator daripada

melalui bagian dalam isolator. Karena hal ini, maka faktor lingkungan mempunyai

peranan yang cukup besar terhadap besarnya arus bocor, seperti kelembaban

lingkungan. Kelembaban udara menyatakan banyaknya partikel air yang

terkandung dalam udara tersebut. Dengan meningkatnya kelembaban udara, hal

ini menyebabkan makin banyak partikel air yang berada di udara. Air

mengandung ion yang konduktif sehingga ion-ion tersebut akan bergerak menuju

elektroda (bila diberikan tegangan tinggi sebesar Vbd) yang disebabkan oleh

pengaruh medan listrik. Karena pengaruh ion tersebut, maka di sekitar elektroda

terjadi akumulasi muatan sehingga mengakibatkan distribusi medan litrik tidak

homogen lalu bila tegangan sudah tidak dapat ditahan lagi, maka akan terjadi

kegagalan isolasi lewat permukaan.

3.2. Pembahasan hasil pengujian tegangan flashover yang

dipengaruhi oleh adanya kontaminan

Adanya kontaminan pada permukaan isolator dapat mempengaruhi kinerja

dari isolator. Gambar 4.9 sampai 4.12 berikut ini menunjukkan hubungan antara

nilai ESDD terhadap besarnya tegangan flashover isolator uji.

Gambar 4.9 Grafik hubungan tegangan flashover vs ESDD dengan kelembaban udara 66%




Dari gambar grafik tersebut diperlihatkan adanya hubungan yang tidak

linear antara besarnya tegangan flashover yang terjadi dengan nilai ESDD pada

permukaan isolator. Dari gambar tersebut diketahui pula bahwa kenaikan nilai

ESDD menyebabkan nilai tegangan flashover permukaan isolator menjadi

menurun (pada nilai kelembaban udara yang sama).

Gambar 4.13 hingga gambar 4.16 memperlihatkan hubungan antara

tegangan flashover terhadap keberadaan komponen kontaminan tak larut

(NSDD).

Gambar 4.13 Grafik hubungan tegangan flashover vs NSDD dengan kelembaban udara 66%




Gambar 4.13 sampai gambar 4.16 memperlihatkan pengaruh dari adanya

NSDD terhadap kekuatan dielektrik isolator pada tegangan tinggi bolak-balik

frekuensi rendah 50 Hz. Dengan bertambahnya nilai NSDD, hal ini menyebabkan

tegangan flashover isolator uji menjadi turun secara eksponensial (pada nilai

kelembaban udara yang sama).

Pada isolator bersih dalam kondisi kering, tegangan flashover yang terjadi

dapat dijelaskan sebagai berikut. Medan listrik pada isolator uji terdistribusi

hampir merata di seluruh bagian isolator, walaupun pada bagian sudut isolator

yang dekat dengan konduktor bertegangan memiliki konsentrasi medan yang lebih

besar (Vosloo, Holtzhausen). Hal inilah yang menyebabkan dibutuhkannya

tegangan listrik yang lebih besar untuk dapat menyebabkan sejumlah besar

elektron yang berada di katoda bergerak menuju anoda.

Pada isolator yang terkontaminasi, kontaminan kalsium karbonat melekat

hanya pada permukaan isolator yang menghadap ke atas, sedangkan permukaan

isolator yang menghadap ke bawah terbebas dari kontaminan tersebut. Perbedaan

kondisi ini menyebabkan ketidakhomogenan distribusi medan listrik (ada bagian

yang memiliki konsentrasi medan lebih tinggi). Bila pada isolator tersebut

dilakukan uji tegangan gagal ac frekuensi rendah, maka didapat hasil tegangan

flashover yang lebih rendah daripada isolator uji dalam keadaan bersih.

3.3. Pembahasan pengaruh kelembaban udara dan

kontaminan kalsium karbonat terhadap tegangan flashover

Permukaan isolator yang masih baik memiliki sifat hydrophobic yang

tinggi untuk memperkecil kemungkinan partikel air menempel di permukaan

isolator. Sifat hydrophobic ini dapat berkurang bila permukaan isolator terkikis

atau terdapat kontaminan.

Pada pengujian ini, dilakukan pengotoran terhadap permukaan isolator

dengan menggunakan kontaminan kalsium karbonat. Kontaminan ini menurunkan

sifat hydrophobic permukaan isolator. Kontaminan kalsium karbonat yang

menempel pada permukaan isolator uji menyebabkan partikel air mudah melekat.

Melekatnya partikel air ini juga dapat menyebabkan larutnya sebagian partikel

kontaminan (kontaminan yang terlarut disebut ESDD) yang dapat meningkatkan

konduktifitas air.

Akibat dari adanya kontaminan dan partikel air pada permukaan isolator

uji ini mempengaruhi tegangan flashover. Dari gambar grafik 4.4 sampai gambar

4.8 diperoleh persamaan garis yang menghubungkan antara nilai kelembaban

udara dan besarnya tegangan flashover pada suatu nilai kontaminasi tertentu

sebagai berikut.

• Nilai NSDD = 0 mg/cm2

y = -1.193x + 170.3 ; R² = 0.858


y = -1.493x + 181.7 ; R² = 0.891


y = -1.846x + 204.5; R² = 0.986


y = -1.606x + 184.9 ; R² = 0.710


y = -2.576x + 247.6 ; R² = 0.823

Dari persamaan garis tersebut diketahui bahwa nilai gradien garis

cenderung meningkat (makin curam) bila nilai kontaminan juga

meningkat. Untuk lebih jelas, dapat dilihat pada gambar 4.17 berikut.

Gambar 4.17 Grafik hubungan gradien gambar 4.4 sampai gambar 4.8 vs NSDD

Dari gambar 4.17 di atas, tampak bahwa peningkatan nilai NSDD

akan menyebabkan gradien menjadi makin besar. Hal ini dikarenakan

dengan makin banyaknya endapan kontaminan di permukaan isolator,

partikel air yang terserap makin banyak. Bila hal ini terjadi, maka

pengaruh kelembaban udara akan makin signifikan sehingga pengaruhnya

terhadap tegangan flashover makin besar.

4.4 Pengujian Arus Bocor

Pengujian arus bocor dilakukan pada tegangan kerja isolator gantung yaitu

10 kV. Hasil pengujian arus bocor untuk tegangan uji 10 kV ditampilkan pada

tabel 4.3 berikut.

Tabel 4.3 Pengaruh kontaminasi CaCO3 dan kelembaban udara terhadap arus bocor

No.

NSDD(mg/cm2)

ESDD(mg/cm2)

Arus Bocor (mA) untuk kelembaban udara66 % 69 % 72 % 75 %

1 0 0 0,075 0,088 0,087 0,0902 0.0314 0,295x10-3 0,080 0,090 0,092 0,0973 0.0523 0,730x10-3 0,087 0,093 0,095 0,0974 0.077 0,978x10-3 0,093 0,096 0,100 0,1015 0.1097 1,274x10-3 0,129 0,138 0,150 0,156

Data tabel di atas dapat digunakan untuk mencari grafik hubungan antara

besar arus bocor yang terjadi terhadap kelembaban udara, nilai ESDD dan NSDD.

Grafik ini dibuat dengan menggunakan perangkat lunak Excel.

4.4.1 Pembahasan pengaruh kelembaban udara terhadap arus bocor

Gambar 4.18 sampai gambar 4.22 yang ditampilkan berikut merupakan

hasil analisis regresi berdasarkan tabel 4.3 yang menunjukkan hubungan antara

arus bocor dengan kelembaban udara.

Gambar 4.18 Grafik hubungan arus bocor vs kelembaban udara dengan nilai NSDD = 0 mg/cm2

Gambar 4.19 Grafik hubungan arus bocor vs kelembaban udara dengan nilai NSDD = 0,0314 mg/cm2




Dari grafik tersebut, diketahui bahwa kenaikan kelembaban udara akan

memperbesar nilai arus bocor yang mengalir melalui isolator. Hal ini disebabkan

oleh menurunnya konduktivitas permukaan isolator yang dipengaruhi oleh

kenaikan kelembaban udara. Kenaikan kelembaban udara tersebut menambah

jumlah partikel air di permukaan isolator. Partikel air yang menempel di

permukaan isolator inilah yang menyebabkan nilai konduktivitas permukaan

isolator menjadi meningkat. Karena konduktivitasnya meningkat, maka arus yang

mengalir melalui permukaan isolator akan meningkat pula.

4.4.2 Pembahasan pengaruh kontaminan terhadap arus bocor

Kontaminan sangat mempengaruhi besarnya arus bocor yang mengalir.

Telah disebutkan bahwa kontaminan terdiri dari kontaminan yang dapat larut

dalam air dan tidak terlarut dalam air. Gambar 4.23 sampai gambar 4.26 berikut

ini menunjukkan pengaruh dari kontaminan kalsium karbonat yang tidak terlarut

dalam air (NSDD) terhadap arus bocor yang mengalir pada nilai kelembaban

tertentu.

Gambar 4.23 Grafik hubungan arus bocor vs NSDD dengan kelembaban udara = 66 %




Dari grafik tersebut diketahui bahwa dengan meningkatnya nilai NSDD

ini akan menyebabkan naiknya nilai arus bocor yang mengalir melalui isolator uji.

Gambar 4.27 hingga gambar 4.30 merupakan grafik yang disajikan untuk

menyatakan secara visual pengaruh nilai ESDD terhadap arus bocor yang terjadi

dalam kelembaban tertentu.

Gambar 4.27 Grafik hubungan arus bocor vs ESDD dengan kelembaban udara 66%

Gambar 4.28 Grafik hubungan arus bocor vs ESDD dengan kelembaban udara = 69%

Gambar 4.29 Grafik hubungan arus bocor vs ESDD dengan kelembaban udara= 72%

Gambar 4.30 Grafik hubungan arus bocor vs ESDD dengan kelembaban udara= 75%

Dari gambar tersebut, diketahui bahwa makin besar jumlah kontaminan

terlarut (ESDD) akan menyebabkan meningkatnya arus bocor yang terjadi.

Baik gambar grafik arus bocor vs NSDD (gambar 4.23 sampai 4.26)

maupun gambar grafik arus bocor vs ESDD (gambar 4.27 sampai gambar 4.30)

menunjukkan hubungan yang tidak linear. Persamaan garis yang terbentuk (yang

paling mendekati data) merupakan persamaan garis polinomial derajat dua.

Kemungkinan bentuk persamaan ini tidak dapat sepenuhnya mewakili hubungan

antara nilai arus bocor dengan NSDD dan antara nilai arus bocor dengan ESDD

karena nilai NSDD dan ESDD tersebut mempengaruhi nilai arus bocor secara

simultan. Namun, gambar grafik tersebut sudah dapat dianggap memenuhi apa

yang hendak dicapai dalam penelitian ini.

Kontaminan kalsium karbonat menutupi permukaan isolator uji yang

menghadap ke atas secara merata. Kontaminan ini memiliki nilai konduktifitas

yang lebih tinggi daripada permukaan isolator sehingga dengan kehadiran

kontaminan tersebut akan menyebabkan mengalirnya arus bocor yang lebih besar

daripada saat isolator uji dalam keadaan bersih dan kering.

4.4.3 Pembahasan pengaruh kontaminan dan kelembaban terhadap arus

bocor

Kehadiran kontaminan yang bersifat lembam dapat menyebabkan partikel

H2O mudah menempel di permukaan isolator karena berkurangnya sifat

hydrophobic permukaan isolator. Partikel H2O ini merupakan larutan elektrolit

lemah sehingga memiliki kemampuan konduktivitas yang relatif tinggi

dibandingkan permukaan isolator. Selain itu, kehadiran partikel H2O ini juga

dapat menyebabkan larutnya kontaminan yang terlarut yang dinyatakan dengan

nilai ESDD. Kontaminan yang terlarut ini menambah tinggi tingkat konduktifitas

dari air. Karena nilai konduktifitas dari larutan dan adanya endapan tak larut

tersebut menyebabkan arus bocor yang mengalir menjadi bertambah.

Berkut ini ditampilkan bentuk gelombang perekaman dari hasil pengujian

arus bocor pada osiloloskop.

(a) (b)

Gambar 4.31 Bentuk gelombang pada pengujian arus bocor dengan nsdd 0.0523 mg/cm2 dan kelembaban (a) 66% ; (b) 72%

(a) (b)

Gambar 4.32 Bentuk gelombang pada pengujian arus bocor dengan kelembaban 66% (a) 0.0523 mg/cm2; (b) 0.077 mg/cm2

Dari gambar 4.31 diketahui bahwa dengan naikkannya kelembaban udara

selain menyebabkan kenaikan nilai arus bocor juga menyebabkan timbulnya

impuls. Implus yang terjadi ini merupakan discharge pada permukaan isolator.

Gambar 4.32 merupakan gambar gelombang arus bocor pada kelembaban

66 % dari nilai NSDD yang berbeda. Pertambahan endapan kontaminan kalsium

karbonat dapat memicu terjadinya discharge sehingga fenomena ini menjadi

semakin sering terjadi.

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KesimpulanDari percobaan, dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut.

1. Endapan kontaminan kalsium karbonat pada permukaan isolator gantung

dapat menyebabkan turunnya kekuatan dielektrik isolator. Semakin banyak

endapan kontaminan tersebut, semakin menurun tegangan flashover yang

dapat ditahan isolator.

2. Faktor lingkungan,seperti kelembaban udara, turut pula mempengaruhi

besarnya tegangan flashover pada isolator. Naiknya kelembaban udara

menyebabkan tegangan flashover menurun.

3. Meningkatnya jumlah endapan kontaminan kalsium karbonat

menyebabkan pengaruh kelembaban terhadap tegangan flashover menjadi

makin signifikan.

4. Pengaruh meningkatnya nilai kelembaban udara dan atau endapan

kontaminan menyebabkan arus bocor menjadi makin besar.

5.2 Saran

Penelitian yang dilakukan ini masih memiliki banyak kekurangan, untuk

itu perlu dilakukan perbaikan untuk penelitian-penelitian sejenis. Beberapa

perbaikan yang dapat dilakukan adalah sebagai berikut.

1. Percobaan yang dilakukan hendaknya memperhatikan pengaruh intensitas

cahaya, suhu, dan tekanan udara secara lebih seksama supaya diperoleh

lama pengeringan yang sama pada permukaan isolator saat dilakukan

pengujian. Hal ini perlu dilakukan supaya didapat data arus bocor yang

lebih akurat agar hasil penelitian menjadi lebih valid.

2. Perlunya dilakukan penanggulangan derau yang timbul pada pembacaan

osiloskop supaya data yang sebenarnya dapat diperoleh.

3. Perlunya tempat penyimpanan isolator uji yang benar-benar jauh dari

jangkauan manusia dan hewan agar kerusakan kontaminan pada

permukaan isolator dapat diminimalkan.

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, Artono., 1994, “Teknik Tegangan Tinggi”, Pradnya Paramita,

Jakarta.

International Electrotechnical Commision : IEC 507, 1991, “Artificial Pollution

Test on High Voltage Insulator To Be on AC System”,2nd Edition.

Khan, Yasin.,”Impact of Arid Desert’s Simulated Environmental Conditions on

High Voltage Polymeric Insulators”, King Saud University, Saudi

Arabia

Kusmana, E., 2000, “Pengaruh Kontaminasi Kapur terhadap Tegangan Gagal dan

Arus Bocor Isolator”, Skripsi, UGM, Yogyakarta.

Looms, J.S.T., 1988,”Insulator for High Voltages”, Peter Peregrinus Ltd., London.

Naidu, M.S. dan V.Kamaraju., “High Voltage Engineering,2nd Edition”, McGraw-

Hill Publishing Co.Ltd., New Delhi.

Prasetyohadi.,2001,”Pengaruh Kontaminasi Semen terhadap Tegangan Gagal dan

Arus Bocor Isolator”, Skripsi, UGM, Yogyakarta.

Vosloo, W.L. dan Holtzhausen, J.P.,”The Electric Field of Polluted

Insulators”,University of Stellenbosch, South Afica.

Vosloo, W.L. dan Holtzhausen, J.P.,”The Effect of Thermal Characteristics of

Power Line Insulators on Pollution Performance”, University of

Stellenbosch, South Africa

Documents

naskah skripsi