BAB III METODE PENELITIAN
3.3 Prosedur Pengujian
3.3.2 Pengujian Dalam Kondisi Stub
1. Isolator dicuci sampai bersih, kemudian dikeringkan selama 24 jam dengan ditutupi plastik agar tidak terjadi pencemaran.
2. Rangkai peralatan seperti Gambar 3.12 untuk posisi kerusakan posisi 1 bergantian hingga posisi 5.
3. Terminal P dihubungkan pada posisi A dan terminal Q dihubungkan pada posisi A secara bergantian hingga posisi F.
4. Jarak sela bola dibuat 0,2cm.
5. Saklar primer (S1) ditutup dan AT diatur hingga tegangan keluarannya nol.
6. Saklar sekunder (S2) ditutup.
7. Isolator dihujani dengan intensitas pembasahan rendah.
8. Tegangan keluaran TU dinaikan secara bertahap dengan kecepatan 1kv/detik, samapi udara pada sela bola tembus listrik.
9. Pada saat bersamaan, tegangan V dicatat dan saklar S2 dibuka.
10. Turunkan AT sampai keluarannya nol.
11. Ulangi prosedur 6 s/d10 sebanyak 5 kali.
12. Prosedur selanjutnya diulangi untuk posisi terminal P tetap dan terminal Q berpindah pada posisi B, C, D sampai F.
13. Perlakukan hal yang sama dari prosedur 1 s/d 12 dilakukan kembali dengan posisi stub isolator berpindah pada posisi 2,3,4, sampai posisi isolator ke 5.
14. Pengujian selesai.
Secara umum, prosedur pengujian dapat dilihat pada diagram alir (flowchart) pada Gambar 3.14.
Gambar 3.14 Diagram Alir Prosedur Pengujian
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Data hasil penelitian pengukuran distribusi tegangan didapatkan dengan percobaan di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro USU dengan mengggunakan Pembangkit Tegangan Tinggi AC dengan jarak sela bola 2mm. Hasil dari percobaan penelitian untuk kondisi normal dan setiap posisi kerusakan/stub isolator dalam kondisi hujan intensitas rendah diperlihatkan pada Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.9.
Tabel 4.1 Tegangan tembus sela bola pada kondisi normal.
KONDISI NORMAL
No. Terminal Tegangan Tembus Bola(Kv) Percobaan
Ke-
V.Rata-rata
P Q 1 2 3 4 5
1 Posisi A Posisi A 6.07 6.25 6.04 6.05 6.15 6.112 2 Posisi A Posisi B 14.21 14.13 14.29 14.39 14.3 14.264 3 Posisi A Posisi C 22.65 21.88 22.08 21.97 21.9 22.096 4 Posisi A Posisi D 30.24 29.94 30.33 30.3 29.96 30.154 5 Posisi A Posisi E 40.33 39.95 39.74 39.68 39.75 39.89 6 Posisi A Posisi F 53.8 53.6 53 52.5 53.1 53.2
Tabel 4.2 Tegangan tembus sela bola pada kondisi stub posisi 1 dengan hujan intensitass rendah.
KONDISI STUB POSISI 1
No. Terminal Tegangan Tembus Bola(Kv) Percobaan
Ke-
Tabel 4.3 Tegangan tembus sela bola pada kondisi stub posisi 2 dengan hujan intensitass rendah.
KONDISI STUB POSISI 2
No. Terminal Tegangan Tembus Bola(Kv) Percobaan
Ke- V.Rata
Tabel 4.4 Tegangan tembus sela bola pada kondisi stub posisi 3 dengan hujan intensitass rendah.
KONDISI STUB POSISI 3
No. Terminal Tegangan Tembus Bola(Kv) Percobaan
Ke-
Tabel 4.5 Tegangan tembus sela bola pada kondisi stub posisi 4 dengan hujan intensitass rendah.
KONDISI STUB POSISI 4
No. Terminal Tegangan Tembus Bola(Kv) Percobaan
Ke-
Tabel 4.6 Tegangan tembus sela bola pada kondisi stub posisi 5 dengan hujan intensitass rendah.
KONDISI STUB POSISI 5
No. Terminal Tegangan Tembus Bola(Kv) Percobaan
Ke-
4.2 Hasil Perhitungan Persentase Distribusi Tegangan
Nilai dari kapasitansi C1, C2, dan C3 sulit untuk dihitung sehingga perhitungan tegangan pada setiap unit isolator hasilnya kurang akurat. Oleh karena itu distribusi tegangan pada isolator rantai biasanya ditentukan dengan percobaan di laboratorium. Namun pada percobaan di laboratorium nilai C2 dan C3 diabaikan disebabkan arus bocor yang terjadi sangat kecil sehingga komponen kapasitansi yang diperhatikan adalah C1.
Air hujan memiliki tahanan yang lebih rendah dibandingkan dengan udara dikarenakan kontaminan yang terkandung di dalam air, sehingga saat kondisi hujan arus lebih mudah mengalir melalui air dibandingkan melalui udara sekitar. Pada saat hujan nilai resistansi permukaan isolator rantai akan turun yang disebabkan air hujan melapisi permukaan isolator. Demikian halnya pada isolator piring gelas yang mengalamai kerusakan juga menyebabkan penurunan nilai resistansi tetapi menyebabkan nilai kapasitansi isolator meningkat. Nilai tahanan permukaan isolator juga turun akibat jarak rambat yang semakin dekat.
Berdasarkan penurunan rumus 2.11 dapat dibuktikan bahwa dengan naiknya nilai C dan turunnya nilai R mengakibatkan impedansi isolator akan menjadi berkurang. Dengan mengasumsikan bahwa arus pada masing-masing isolator adalah sama, maka nilai tegangan pikul yang dimiliki isolator dapat didapatkan dengan menggunakan persamaan:
𝑉 = 𝐼. 𝑍 ………(4.1)
Persamaan diatas terbukti berdasarkan hasil percobaan bahwa tegangan tembus elektroda bola-bola akan turun ketika isolator dalam kondisi hujan ringan dan dihubungkan dengan stub. Hal tersebut disebabkan telah menurunnya nilai impedansi pada isolator, dimana pada persamaan diatas nilai impedansi berbanding lurus dengan nilai tegangan.
Dengan menggunakan persamaan (2.22) sampai dengan (2.27), maka diperoleh hasil distribusi tegangan seperti pada Tabel 4.7. Perhitungan distribusi tegangan ditunujkan pada Lampiran 3.
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Persentase Distribusi Tegangan Persentase
4.3 Analisis Perhitungan Distribusi Tegangan 4.3.1 Analisis Perbandingan Kondisi Normal
Gambar 4.1 Perbandingan persentase distribusi tegangan kondisi normal Dari Gambar 4.1 ditunjukan bahwa persentase tegangan isolator 1 pada kondisi normal memikul tegangan lebih besar dibanding isolator lain. Besarnya persentase distribusi tegangan pada isolator 1 dikarenakan adanya kapasitansi sasar yang menyebabkan distribusi tegangan tidak merata.
4.3.2 Analisis Perbandingan Kondisi Normal Vs Stub Posisi 1
Dari Gambar 4.2 ditunjukan bahwa persentase tegangan isolator pada posisi 1 turun disebabkan isolator piring posisi 1 diganti dengan stub. Persentase tegangan isolator yang paling dekat dengan ground meningkat disebabkan air hujan yang menurunkan tahanan permukaan seluruh isolator. Penurunan persentase distribusi tegangan isolator posisi 1 sebesar 55.27% dari isolator kondisi normal.
57.15
57.15
Gambar 4.2 Perbandingan persentase distribusi tegangan kondisi normal vs stub pada posisi 1.
4.3.3 Analisis Perbandingan Kondisi Normal Vs Stub Posisi 2
Gambar 4.3 Perbandingan persentase distribusi tegangan kondisi normal vs stub pada posisi 2.
Dari Gambar 4.3 ditunjukan bahwa persentase tegangan isolator 1 turun disebabkan tahanan permukaan isolator 1 turun akibat air hujan yang membasahi isolator. Isolator posisi 2 mengalami penurunan distribusi tegangan disebabkan isolator piring posisi 2 diganti dengan stub, sehingga isolator 1 tingkat diatasnya mengalami peningkatan persentase distribusi tegangan. Penurunan persentase distribusi tegangan isolator posisi 2 sebesar 13.82% dari isolator kondisi normal.
57.15
4.3.4 Analisis Perbandingan Kondisi Normal Vs Stub Posisi 3
Gambar 4.4 Perbandingan persentase distribusi tegangan kondisi normal vs stub pada posisi 3.
Dari Gambar 4.4 ditunjukan bahwa persentase tegangan isolator 1 turun disebabkan tahanan permukaan isolator 1 turun akibat air hujan yang membasahi isolator. Isolator posisi 3 mengalami penurunan distribusi tegangan disebabkan isolator piring posisi 3 diganti dengan stub, sehingga isolator 1 tingkat diatasnya mengalami peningkatan persentase distribusi tegangan. Penurunan persentase distribusi tegangan isolator posisi 3 sebesar 5.97% dari isolator kondisi normal.
4.3.5 Analisis Perbandingan Kondisi Normal Vs Stub Posisi 4
Dari Gambar 4.5 ditunjukan bahwa persentase tegangan isolator 1 turun disebabkan tahanan permukaan isolator 1 turun akibat air hujan yang membasahi isolator. Isolator posisi 4 mengalami penurunan distribusi tegangan disebabkan isolator piring posisi diganti dengan stub, sehingga isolator 1 tingkat diatasnya mengalami peningkatan persentase distribusi tegangan. Penurunan persentase distribusi tegangan isolator posisi 4 sebesar 3.97% dari isolator kondisi normal.
57.15
Kondisi Normal Vs Stub Posisi 5
Normal Stub Posisi 5
Gambar 4.5 Perbandingan persentase distribusi tegangan kondisi normal vs stub pada posisi 4.
4.3.6 Analisis Perbandingan Kondisi Normal Vs Stub Posisi 5
Dari Gambar 4.6 ditunjukan bahwa persentase tegangan isolator 1 turun disebabkan tahanan permukaan isolator 1 turun akibat air hujan yang membasahi isolator. Isolator posisi 5 mengalami penurunan distribusi tegangan disebabkan isolator piring posisi diganti dengan stub, sehingga isolator 1 tingkat diatasnya mengalami peningkatan persentase distribusi tegangan. Penurunan persentase distribusi tegangan isolator posisi 5 sebesar 3% dari isolator kondisi normal.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Impedansi total isolator rantai menurun dikarenakan adanya stub sehingga nilai resistansi turun dan nilai kapasitansi meningkat. Demikian juga air hujan menyebabkan penurunan tahanan permukaan isolator.
2. Posisi stub semakin ke atas mendekati ground, maka tegangan yang dipikul stub semakin kecil. Tegangan terkecil dipikul stub
pada posisi 5 sebesar 0,83% dan terbesar pada posisi 1 sebesa 1,88%.
3. Hujan intensitas rendah yang membasahi isolator dan terpecahnya salah satu keping isolator (stub) pada isolator rantai mempengaruhi besarnya distribusi tegangan isolator rantai. Persentase distribusi tegangan isolator yang terdekat dengan konduktor menurun dan persentase distribusi tegangan isolator lain yang menuju ground akan meningkat.
5.2 Saran
Beberapa saran yang dapat dikemukakan pada penelitian diharapkan dapat dikembangkan lebih lanjut adalah :
1. Penelitian yang sama dapat dilakukan dengan menggunakan isolator terpolutan dan dengan menggunakan isolator berbahan porselen.
2. Penelitian yang sama dapat dilakukan dengan memperhitungkan nila C1, C2,
dan C3 agar memperoleh hasil yang lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
[1] N. A. Othman et al., “Characterization of charge distribution on the high voltage glass insulator string,” J. Electrostat., vol. 72, no. 4, pp. 315–321, 2014, doi: 10.1016/j.elstat.2014.05.003.
[2] J. He and R. S. Gorur, “Flashover of insulators in a wet environment,” IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 24, no. 2, pp. 1038–1044, 2017, doi:
10.1109/TDEI.2017.005795.
[3] J. M. George, S. Prat, S. Tartier, and Z. Lodi, “Electrical Characteristics And Properties Of A Stub ( Damaged Toughened Glass Insulator ) OE1-03,” no.
OE1-03, pp. 1154–1159, 2013.
[4] N. A. Othman, M. A. M. Piah, and Z. Adzis, “Effect of broken skirts on voltage distribution along insulator strings,” Int. J. Simul. Syst. Sci. Technol., vol. 17, no. 41, pp. 16.1-16.4, 2017, doi: 10.5013/IJSSST.a.17.41.16.
[5] B. L. Tobing, Peralatan Tegangan Tinggi. Jakarta: Erlangga, 2012.
[6] K. M S, Naidu; V, High-voltage engineering, 5th ed., vol. 176, no. 6.
McGraw Hill Education (India), 2013.
[7] J. T. Burnham and R. J. Waidelich, “Gunshot damage to ceramic and nonceramic insulators,” IEEE Trans. Power Deliv., vol. 12, no. 4, pp. 1651–
1656, 1997, doi: 10.1109/61.634186.
[8] D. Suswanto, Sistem Distribusi Tenaga Listrik. Padang: Lembaga Universitas Negeri Padang, 2009.
[9] B. L. Tobing, Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi. Jakarta: PT.
Gramedia Pustaka Utama, 2012.
[10] E. Akbari and M. Mirzaie, “Investigating the effects of disc insulator type and corona ring on voltage distribution over 230-kV insulator string using 3-D FEM,” Int. J. Eng. Sci. Emerg. Technol., vol. 3, no. 1, pp. 1–8, 2012.
[11] S. Ilhan and A. Ozdemir, “Voltage distribution effects of non-uniform units in suspension strings,” 2007 IEEE Lausanne POWERTECH, Proc., pp. 801–
806, 2007, doi: 10.1109/PCT.2007.4538418.
[12] Bayong Tjasyono, Mikrofisika awan dan hujan. 2012.
[13] BMKG, “Kondisi cuaca ekstrem dan iklim tahun 2010-2011,” Press Release, pp. 7–9, 2010.
LAMPIRAN 1
Spesifikasi Isolator uji
LAMPIRAN 2
Dokumentasi Selama Pengujian
LAMPIRAN 3
Perhitungan Persentase Distribusi Tegangan
Hasil Perhitungan Kondisi Normal
𝑉6 = 6.112
Hasil Perhitungan Kondisi Stub Pada Posisi 1
𝑉6 = 6.046
Hasil Perhitungan Kondisi Stub Pada Posisi 2
Hasil Perhitungan Kondisi Stub Pada Posisi 3
𝑉6 = 6.094
Hasil Perhitungan Kondisi Stub Pada Posisi 4
Hasil Perhitungan Kondisi Stub Pada Posisi 5
𝑉6 = 5.844