TUGAS AKHIR
SIMULASI PERHITUNGAN DISTRIBUSI TEGANGAN PADA ISOLATOR RANTAI
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Oleh
KENTRICK PRANOTO
NIM : 090402037
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Isolator rantai digunakan sebagai isolasi yang memisahkan antara kawat
fasa yang bertegangan dengan menara. Karena adanya pengaruh kapasitansi maka
distribusi tegangan pada setiap rantai / piring isolator rantai menjadi tidak merata.
Hal ini memungkinkan adanya satu atau lebih piring isolator yang memikul
tegangan melebihi kemampuannya.
Tugas Akhir ini mengsimulasikan perhitungan distribusi tegangan dari
setiap rantai isolator yang ada dengan menggunakan metode hukum Kirchoff
untuk beberapa skenario. Dari simulasi, diperoleh bahwa distibusi tegangan pada
isolator rantai akan semakin baik jika kapasitansi sendiri (C1) semakin besar,
kapasitansi antara elektroda penghubung dengan menara / tanah (C2) semakin
kecil dan kapasitansi antara elektroda penghubung dengan kawat fasa (C3)
semakin besar. Flashover pada salah satu piring isolator rantai akan menyebabkan
tegangan pada setiap piring isolator lain naik
dan menyebabkan effisiensi
menurun dengan variasi 0,25% - 15%, sementara putusnya kawat pembumian
akan menyebabkan isolator yang terdekat ke kawat fasa memikul tegangan
terendah dan piring isolator yang terdekat ke menara akan memikul tegangan
tertinggi.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkah
dan rahmat-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan dengan
baik Tugas Akhir yang berjudul:
“SIMULASI PERHITUNGAN DISTRIBUSI TEGANGAN PADA
ISOLATOR RANTAI”
Penulisan Tugas Akhir ini adalah salah satu persyaratan yang wajib
dipenuhi setiap mahasiswa untuk memperoleh gelar sarjana teknik pada
departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orangtua yang telah
membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak terhingga yaitu Ayahanda
(Eddy Susanto) dan Ibunda (Elly) serta Adinda (Hendrick Pranoto) yang memberi
dukungan, semangat dan doanya.
Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis
mendapat dukungan, bimbingan, dan pertolongan dari berbagai pihak. Untuk itu,
dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada:
1.
Bapak Ir. Syahrawardi sebagai Dosen Pembimbing tugas akhir saya yang
telah bersedia meluangkan waktu di sela-sela kesibukan beliau untuk
membimbing penulis mulai dari awal sampai selesainya Tugas Akhir ini.
2.
Bapak Ir. Riswan Dinzi, M.T., selaku dosen wali penulis yang banyak
memberikan masukan dan pengarahan selama penulis menempuh
3.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro.
4.
Bapak Rachmad Fauzi, S.T., M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro.
5.
Keluarga besar Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi yang telah banyak
membantu penulis dan tidak lupa kepada para asisten atas
masukan-masukannya.
6.
Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
7.
Sahabat-sahabat terbaik, Agung, Rizky, Dimas, Rizal, Tondy, Arfan, Rizi,
Nisa, Yuli, Lukman, Adly, Masykur, Afit, Adit, Faya, Asri, Leo, Doni,
Wangto, Rudy, Ahmad, Fahrul, Teguh, Reza, Budi, Arif dan seluruh
teman-teman elektro stambuk 2009 lainnya yang tak bisa saya sebutkan satu persatu.
8.
Tiffany, terima kasih banyak atas semua bantuan, motivasi dan dukungan
yang luar biasa serta doanya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
9.
Senior-seniorku dan junior-juniorku yang telah membantu penulis selama
perkuliahan.
10.
Saudaraku yang telah menjadi bagian hidup penulis.
11.
Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah
memberikan kontribusinya kepada penulis, baik secara langsung maupun
tidak langsung, jasa kalian akan senantiasa penulis kenang dan sebagai acuan
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh
karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi
penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini
dapat bermanfaat bagi para pembaca, khususnya mahasiswa yang ingin lebih
mengetahui dan mendalami Tugas Akhir Penulis.
Medan, Januari 2014
Penulis
Kentrick Pranoto
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...
i
KATA PENGANTAR ...
ii
DAFTAR ISI ...
v
DAFTAR GAMBAR ... viii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ...
1
1.2 Rumusan Masalah ...
2
1.3 Tujuan Penulisan ...
2
1.4 Manfaat Penulisan ...
2
1.5 Batasan Masalah...
3
1.6 Metoda Penulisan ...
4
1.7 Sistematika Penulisan...
4
BAB II DASAR TEORI
2.1 Isolator ... 6
2.1.1 Konstruksi Isolator ... 7
2.1.2 Bahan dielektrik Isolator ... 8
2.1.3 Jenis Isolator ... 11
2.2 Isolator Rantai ... 13
2.3 Distribusi Tegangan Pada Isolator Rantai ... 15
2.4 Metode Kirchoff ... 17
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 21
3.2 Metode Pengumpulan Data ... 21
3.3 Langkah-Langkah Penelitian ... 22
3.4 Analisa Data ... 24
3.5 Peralatan Yang Digunakan ... 24
3.6 Prosedur Pengujian ... 25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Simulasi Distribusi Tegangan Pada Isolator Rantai ... 26
4.2 Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai dalam Keadaan Normal 28
4.2.1 Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai dalam Keadaan
Normal dengan Variasi C1 ... 28
4.2.2 Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai dalam Keadaan
Normal dengan Variasi C2 ... 29
4.2.3 Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai dalam Keadaan
Normal dengan Variasi C3 ... 30
4.3 Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai Saat ada Satu Isolator yang
Flashover ... 31
4.3.1 Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai Saat ada Satu Isolator
yang Flashover ... 31
4.3.2 Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai Saat ada Satu Isolator
yang Flashover dengan nilai C2 dan C3 yang Bervariasi . 33
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ... 44
5.2 Saran ... 45
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN 1 DATA HASIL SIMULASI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kontruksi Isolator ...
7
Gambar 2.2 Isolator Porselen ...
9
Gambar 2.3 Isoaltor Gelas ... 10
Gambar 2.4 Isolator Komposit ... 11
Gambar 2.5 Isolator Pin, Isolator Post dan Isolator Pin-Post ... 12
Gambar 2.6 Pemasangan Vertikal dan Horizintal ... 12
Gambar 2.7 Isolator Piring dan Isolator Batang ... 13
Gambar 2.8 Isolator Rantai ... 15
Gambar 2.9 Isolator Piring yang Ekivalen dengan Kapasitor ... 15
Gambar 2.10 Rangkaian Ekivalen Isolator Rantai ... 16
Gambar 2.11 Rangkaian Ekivalen Isolator Rantai ... 17
Gambar 2.12 Flashover Pada Salah Satu Isolator Rantai ... 19
Gambar 2.13 Rangkaian Sebelum dan Sesudah Terjadinya Flashover ... 19
Gambar 2.14 Rangkaian Sebelum dan Sesudah Terjadi Putusnya Kawat
Pembumian ... 20
Gambar 3.1 Diagram Blok Simulasi ... 23
Gambar 4.1 Hasil Program Distribusi Tegangan Pada Isolator Rantai ... 26
Gambar 4.2 Penomoran Isolator Rantai ... 27
Gambar 4.3 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi Terhadap Perubahan Nilai
C1 ... 28
Gambar 4.5 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi Terhadap Perubahan Nilai
C3 ... 30
Gambar 4.6 Hasil Perhitungan Program ... 31
Gambar 4.7 Grafik Distribusi Tegangan Pada Isolator Rantai yang Flashover
... 31
Gambar 4.8 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-1 ... 33
Gambar 4.9 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-2 ... 34
Gambar 4.10 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-3 ... 34
Gambar 4.11 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-4 ... 35
Gambar 4.12 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-5 ... 35
Gambar 4.13 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-6 ... 36
Gambar 4.14 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-7 ... 36
Gambar 4.15 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-8 ... 37
Gambar 4.16 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Gambar 4.17 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-10 ... 38
Gambar 4.18 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-11 ... 38
Gambar 4.19 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-12 ... 39
Gambar 4.20 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-13 ... 39
Gambar 4.21 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-14 ... 40
Gambar 4.22 Grafik Perubahan Nilai Effisiensi pada Isolator Rantai yang
Flashover pada Isolator Ke-15 ... 41
Gambar 4.23 Hasil Perhitungan Program ... 42
Gambar 4.24 Grafik Distribusi Tegangan Pada Isolator Rantai yang Kawat
ABSTRAK
Isolator rantai digunakan sebagai isolasi yang memisahkan antara kawat
fasa yang bertegangan dengan menara. Karena adanya pengaruh kapasitansi maka
distribusi tegangan pada setiap rantai / piring isolator rantai menjadi tidak merata.
Hal ini memungkinkan adanya satu atau lebih piring isolator yang memikul
tegangan melebihi kemampuannya.
Tugas Akhir ini mengsimulasikan perhitungan distribusi tegangan dari
setiap rantai isolator yang ada dengan menggunakan metode hukum Kirchoff
untuk beberapa skenario. Dari simulasi, diperoleh bahwa distibusi tegangan pada
isolator rantai akan semakin baik jika kapasitansi sendiri (C1) semakin besar,
kapasitansi antara elektroda penghubung dengan menara / tanah (C2) semakin
kecil dan kapasitansi antara elektroda penghubung dengan kawat fasa (C3)
semakin besar. Flashover pada salah satu piring isolator rantai akan menyebabkan
tegangan pada setiap piring isolator lain naik
dan menyebabkan effisiensi
menurun dengan variasi 0,25% - 15%, sementara putusnya kawat pembumian
akan menyebabkan isolator yang terdekat ke kawat fasa memikul tegangan
terendah dan piring isolator yang terdekat ke menara akan memikul tegangan
tertinggi.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Isolator rantai adalah isolator yang terdiri dari beberapa isolator piring
yang dirangkai menjadi rantai yang dipasang secara menggantung pada menara
transmisi. Oleh karena itu akan timbul kapasitansi antara isolator rantai dengan
menara transmisi/tanah dan kapasitansi antara jepitan isolator dengan kawat
transmisi. Hal ini menyebabkan distribusi tegangan pada setiap isolator piring
menjadi berbeda-beda. Jika tegangan yang dipikul oleh salah satu isolator piring
melebihi dari kemampuan isolator piring tersebut, maka isolator tersebut dapat
retak bahkan pecah. Jika hal ini sampai terjadi maka tegangan yang dipikul oleh
isolator rantai akan naik dan satu persatu isolator rantai lainnya akan pecah. Oleh
karena hal itu tegangan pada masing-masing isolator harus diperhitungkan.
Ada beberapa cara untuk menghitung distribusi tegangan pada isolator
rantai. Namun perhitungan yang telah ada membutuhkan jalan perhitungan yang
cukup panjang dan cukup rumit untuk dilakukan dengan hand calculation. Jika
kita ingin melakukan penambahan terhadap isolator piring pada suatu isolator
rantai. Maka kita harus kembali menghitung distribusi tegangan dari awal lagi.
Dan tidak dapat dilanjutkan dari perhitungan yang sebelumnya.
Mengingat sedikitnya tulisan yang berhubungan dengan distribusi
tegangan pada isolator rantai ini. Maka penulis tertarik untuk membahas tentang
masalah ini. Pada Tugas Akhir ini, penulis memilih untuk melakukan simulasi
1.2
Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1.
Bagaimana pengaruh nilai kapasitansi sendiri (C1), kapasitansi antara
elektroda penghubung dengan menara / tanah (C2) dan kapasitansi antara
elektroda penghubung dengan kawat fasa (C3) terhadap distribusi tegangan
pada isolator rantai.
2.
Bagaimana pengaruh Flashover pada salah satu isolator piring terhadap
distribusi tegangan pada isolator rantai.
3.
Bagaimana pengaruh putusnya kawat pembumian terhadap distribusi
tegangan pada isolator rantai.
1.3
Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk membuat
simulasi dari perhitungan distribusi tegangan pada isolator rantai dengan
menggunakan metode hukum kirchhoff.
1.4
Manfaat Penulisan
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah memberikan informasi
kepada penulis dan pembaca yang lain agar dapat menghitung distribusi tegangan
pada isolator rantai dengan lebih mudah. Selain itu juga untuk mengetahui
1.5
Batasan Masalah
Untuk memudahkan pembahasan dalam tulisan ini, maka dibuat
pembatasan masalah sebagai berikut :
1.
Tidak memperhitungkan perataan distribusi tegangan pada isolator rantai.
2.
Hanya membahas simulasi perhitungan distribusi tegangan pada isolator
rantai.
3.
Membahas penentuan distribusi tegangan pada isolator rantai dari lima
hingga lima belas isolator.
4.
Dalam pembahasan memperhitungkan distribusi tegangan pada isolator
rantai dengan memperhitungkan nilai C1, C2 dan C3. Dimana nilai C1, C2
dan C3 dianggap sama untuk setiap rantai isolator rantai.
5.
Dalam pembahasan hanya membahas skenario simulasi keadaan dianggap
normal, ada satu isolator yang flashover, dan tahanan pembumian putus.
6.
Semua isolator piring dianggap bersih atau tidak kotor.
7.
Dalam pembahasan memperhitungkan distribusi tegangan pada isolator rantai
dengan mengabaikan tahanan pembumian menara.
8.
Dalam pembahasan skenario simulasi dalam keadaan ada isolator yang
flashover tahanan permukaan isolator saat flashover diabaikan. Sehingga
isolator yang mengalami flashover diasumsikan sebagai rangkaian short
1.6
Metode Penulisan
Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menerapkan
beberapa metode studi diantaranya :
1.
Studi literatur yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan
dengan topik tugas akhir ini dari buku-buku referensi baik yang
dimiliki oleh penulis atau di perpustakaan dan juga dari
artikel-artikel, jurnal, internet dan lain-lain.
2.
Studi bimbingan yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik
tugas akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh
pihak departemen Teknik Elektro USU, dengan dosen-dosen
bidang Teknik Tegangan Tinggi, asisten Laboratorium Teknik
Tegangan Tinggi dan teman-teman sesama mahasiswa.
1.7
Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar
belakang masalah, tujuan dan manfaat penulisan, batasan
masalah, metode dan sistematika penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini membahas tentang isolator rantai, jenis-jenis isolator,
bahan-bahan isolator, isolator rantai, distribusi tegangan pada
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini membahas tentang cara yang harus ditempuh dalam
kegiatan penelitian agar pengetahuan yang akan dicapai dari
suatu penelitian dapat memenuhi harga ilmiah.
BAB IV SIMULASI PERHITUNGAN DISTRIBUSI TEGANGAN
PADA ISOLATOR RANTAI
Bab ini membahas tentang simulasi distribusi tegangan pada
isolator rantai yang dilakukan dengan menggunakan komputer
sehingga didapat karakteristik distribusi tegangan pada isolator
rantai.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas tentang hal-hal yang dianggap penting
didalam tulisan yang dirangkum sebagai kesimpulan dan saran
BAB II
DASAR TEORI
2.1
Isolator
Pada suatu sistem tenaga listrik terdapat berbagai bagian yang memiliki
tegangan dan juga tidak bertegangan. Sehingga bagian yang tidak bertegangan ini
harus dipisahkan dari bagian-bagian yang tidak bertegangan. Hal ini dilakukan
agar tidak terjadi aliran arus yang tidak semestinya ada antara satu bagian dengan
yang lainnya. Misalnya pada suatu jaringan transmisi, antara suatu konduktor
penghantar dengan konduktor lainnya dipisahkan oleh udara. Namun konduktor
ini harus digantungkan pada tower penopang sehingga dibutuhkan suatu isolator
yang cukup kuat untuk menopang konduktor ini sekaligus mengisolasi antara
konduktor dengan menara yang terhubung ke tanah agar tidak terjadi hubung
singkat ke tanah.
[1,2,4]
Isolator dapat ditemui pada setiap bagian sistem tenaga listrik. Selain pada
transmisi, isolator juga dapat ditemui pada jaringan distribusi hantaran udara,
gardu induk dan panel pembagi daya. Pada jaringan distribusi hantaran udara
isolator digunakan sebagai penggantung atau penopang konduktor. Pada gardu
induk isolator digunakan sebagai pendukung sakelar pemisah, pendukung
konduktor penghubung dan penggantung rel dengan kerangka pendukung
2.1.1 Konstruksi isolator
Isolator pada umumnya memiliki tiga bagian utama yaitu bahan dielektrik,
kap dan fitting. Selain itu juga terdapat semen yang berfungsi sebagai bahan
perekat yang merekatkan ketiga bagian ini.
[1]
Gambar 2.1 konstruksi isolator piring
[3]
Adapun persyaratan umum yang harus dipenuhi dalam merancang suatu
isolator adalah sebagai berikut:
[1,4]
1.
Isolator harus memiliki kekuatan mekanis yang kuat untuk menahan beban
konduktor , terpaan angin dan lain-lain.
2.
Isolator harus menggunakan bahan dengan resistansi yang tinggi agar
tidak terjadi arus bocor yang besar ke tanah.
3.
Isolator harus memiliki kekuatan permitivitas yang tinggi agar dapat
memiliki kemampuan dielektrik yang baik.
4.
Isolator harus padat dan tidak memiliki celah udara karena dapat
menimbulkan peluahan sebagian.
5.
Isolator dapat menahan flashover.
6.
Setiap lubang pada bahan isolator harus memiliki sumbu yang sejajar
dengan sumbu tegak isolator. Dan lubang dibuat pada temperatur
7.
Tidak memiliki lekukan runcing agar pada isolator tidak terjadi medan
elektrik yang tinggi.
8.
Permukaan isolator harus licin dan bebas partikel runcing.
9.
Tidak ada resiko meledak atu pecah.
10.
Jarak rambat isolator harus diperbesar jika isolator ditempatkan pada
kawasan yang dihuni banyak burung.
11.
Bahan perekat harus memiliki kekuatan adhesi yang tinggi.
12.
Bentuk dan dimensi sirip harus dibuat sedemikian rupa agar dapat dengan
mudah dibersihkan.
2.1.2 Bahan dielektrik isolator
Karakteristik dari suatu isolator baik mekanis maupun elektriknya
dipengaruhi oleh konstruksi dan bahan yang digunakan. Dimana pada suatu
isolator bahan yang paling utama adalah bahan dielektriknya. Bahan dielektrik
dari suatu isolator harus memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi serta tidak
dipengaruhi oleh kondisi udara sekitarnya.
[1]
Ada tiga jenis bahan dielektrik isolator yang paling sering digunakan pada
isolator :
[1,3]
1.
Porselen
Porselen merupakan bahan dielektrik yang paling sering digunakan
pada isolator. Hal ini terjadi karena porselen memiliki kekuatan dielektrik
yang tinggi dan tidak dipengaruhi oleh perubahan kondisi udara
Kekuatan mekanik porselin bergnatung pada cara pembuatannya.
Kemampuan mekanis suatu porselen standar dengan diameter 2-3 cm
adalah 45.000 kg/cm2 untuk beban tekan; 700kg/cm2 untuk beban tekuk
dan 300 kg/cm2 untuk beban tarik. Sehingga dapat disimpulkan bahwa
porselen adalah bahan yang memiliki kemampuan mekanik yang sangat
baik pada beban tekan. Kekuatan mekanik dari porselen akan berkurang
jika dilakukan penambahan luas penampang porselen.
Gambar 2.2 isolator porselen
[1]
Suatu dielektrik porselen dengan tebal 1,5 mm memiliki kekuatan
dielektrik sebesar 22-28 kVrms/mm. Jika tebal dielektrik bertambah maka
kemampuan dielektrik bahan berkurang. Hal ini terjadi karena medan
elektriknya tidak seragam. Bila tebal bertambah dari 10 mm menjadi 30
mm kekuatan dielektrik berkurang dari 80 kVrms/mm menjadi 55
kVrms/mm. Kekuatan dielektrik porselen pada tegangan impuls adalah
50-70 % lebih tinggi daripada kekuatan dielektrik pada frekuensi daya.
2.
Gelas
Isolator gelas lebih murah daripada porselen, sedangkan
Karakteristik elektrik dan mekanik dari isolator gelas bergantung pada
kandungan alkali pada isolator tersebut. Semakin tinggi kandungan
alkalinya maka kemampuan dielektrik isolator akan semakin menurun hal
ini dikarenakan isolator memiliki konduktivitas lebih tinggi. Kekuatan
dielektrik gelas alkali tinggi adalah 17,9 kVrms/mm sedangkan
kemampuan dielektrik gelas alkali rendah adalah 48 kVrms/mm.
Jika isolator gelas dipasangkan pada suatu sistem tegangan arus
searah. Maka dapat menimbulkan penguaian kimiawi gelas sehingga akan
meningkatkan kandungan alkalinya. Dimana hal ini akan menyebabkan
penurunan
kemampuan
isolasi
dari
gelas.
Berdasarkan
proses
pembuatannya isolator gelas dibagi menjadi 2 yaitu gelas yang dikuatkan
(annealed glass) dan gelas yang dikeraskan (hardened glass)
Gambar 2.3 Isolator gelas
[1]
3.
Bahan komposit
Isolator komposit adalah isolator yang dikembangkan untuk
mengatasi kekurangan-kekurangan dari isolator porselen dan gelas. Bahan
akhir-Struktur suatu isolator komposit diperlihatkan pada gambar
berikut:
Gambar 2.4 isolator komposit
[1]
Seperti yang terlihat pada gambar diatas, isolator komposit
memiliki beberapa bagian utama yaitu : inti berbentuk batang (rod) yang
terbuat dari bahan komposit, fitting yang terbuat dari bahan logam dan
bahan antar muka (interface).
2.1.3 Jenis Isolator
Berdasarkan fungsinya didalam suatu sistem tenaga listrik isolator dapat
dibagi menjadi :
[1,3]
1.
Isolator pendukung
Isolator pendukung ini dibuat untuk menopang batang-batang konduktor
yang ditempatkan baik di dalam maupun luar ruangan. Isoaltor dipakai
karena bagian konduktor yang bertegangan harus dipisahkan dari tiang
penopang yang terhubung ke tanah. Pada setiap bagian atas dari isolator ini
terdapat lekukan yang dipakai untuk menopang konduktor penghantar.
Isolator pendukung ini biasanaya hanya dioperasikan pada tegangan kerja
isolator dibawah 33kV. Hal ini dikarenakan jika isolator dioperasiakan pada
tegangan diatas 33kV, maka besar isolator menjadi tidak efisien lagi. Hal ini
tegangan kerja. Isolator pendukung terbagi atas tiga jenis yaitu : isolator pin,
isolator post, dan isolator pin-post.
Gambar 2.5 Gambar Isolator Pin, Isolator Post dan Isolator Pin-Post
[1]2.
Isolator Gantung
Isolator gantung digunakan pada tiang maupun tower transmisi untuk
menggantung konduktor hantaran udara baik secara vertikal maupun
horizontal (gambar).
Gambar 2.6 pemasangan vertikal dan horizontal
[4]Isolator gantung digunakan pada sistem dengan tegangan kerja
melebihi 33 kV. Isolator gantung ini terdiri dari dua jenis yaitu isolator
piring dan isolator batang tonggak. Untuk transmisi tegangan tinggi, isolator
isolator rantai dari bahaya tegangan lebih yang dapat menyebabkan isolator
rantai pecah.
Gambar 2.7 gambar isolator piring dan isolator batang
[1]
2.2
Isolator rantai
Isolator rantai adalah merupakan kumpulan dari beberapa isolator piring
yang disusun secara berantai sehingga menjadi satu kesatuan isolator. Isolator
rantai seperti gambar 2.8 biasanya digunakan untuk menggantung penghantar
transmisi tegangan tinggi pada menara-menara transmisi. Penghantar ini
digantung dengan menggunakan isolator agar penghantar ini tidak menyentuh
badan menara yang dibumikan. Isolator jenis ini banyak digunakan karena pada
sistem transmisi tegangan tinggi isolator ini dianggap paling effisien untuk
Adapun keuntungan menggunakan isolator rantai adalah:
[3]
1.
Biaya instalasi isolator rantai cenderung lebih murah dari isolator pin
untuk sistem dengan tegangan lebih dari 33kV.
2.
Setiap unit isolator piring dirancang untuk bekerja pada tegangan rendah.
Sehingga dapat disusun agar dapat mengisolir tegangan kerja.
3.
Jika salah satu isolator piring pada suatu renteng isolator rantai rusak.
Maka kita hanya perlu mengganti isolator piring tersebut dengan isolator
yang baru.
4.
Karna tersusun dari beberapa isolator piring maka isolator rantai memiliki
tingkat fleksibel yang tinggi sehingga dapat mengayun mengikutikabel
transmisi.
5.
Dengan bertambahnya permintaan akan jaringan transmisi, akan lebih
menguntungkan jika menigkatkan suplai daya dengan menaikkan tegangan
transmisi. Karena tegangan transmisi naik maka isolator pendukung yang
ada juga harus disesuaikan. Dimana isolator rantai dapat dengan mudah
dinaikkan kapasitasnya dengan menambahkan jumlah isolator piringnya.
6.
Isolator rantai biasanya dipasangkan pada tower besi. Dimana isolator
rantai berada dibawah crossarm sehingga secara tidak langsung kabel
Gambar 2.8 Isolator Rantai
[1]
2.3
Distribusi Tegangan pada isolator rantai
Isolator rantai terdiri dari beberapa buat isolator piring yang disusun
menjadi suatu rentengan. Dimana setiap unit isolator piring membentuk suatu
susunan “konduktor-dielektrik-konduktor”.
Gambar 2.9 isolator piring yang ekivalen dengan kapasitor
[1]
Oleh karena itu suatu isolator dapat juga dianggap sebagai suatu
kapasitor(gambar 4.4). Dan jika permukaan isolator kotor, maka akan muncul
suatu resistansi yang paralel dengan kapasitansi isolator. Jika beberapa isolator
piring disusun menjadi isolator rantai (gambar), maka akan dijumpai tiga
kelompok susunan “konduktor-dielektrik-konduktor”, masing-masing dibentuk
a.
Kap isolator-dielektrik-fitting. Susunan ini membentuk kapasitansi sendiri
isolator (C1).
b.
Kap isolator-udara-menara. Susunan ini membentuk kapasitansi kap
isolator dengan menara yang dibumikan (C2) yang disebut kapasitansi
tegangan rendah.
c.
Kap isolator-udara-konduktor transmisi. Susunan ini membentuk
kapasitansi kap isolator dengan konduktor tegangan tinggi (C3) yang
disebut kapasitansi tegangan tinggi.
Sehingga jika isolator dianggap bersih maka akan didapatkan suatu
rangkaian kapasitansi sebagai berikut
Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen isolator rantai
[1]
dimana dapat dilihat bahwa unit isolator rantai yang paling dekat dengan kawat
penghantar adalah unit yang menerima tegangan paling besar dibandingkan
dengan unit lain. Dan tegangan akan semakin kecil untuk unit yang semakin jauh
dari konduktor penghantar.
2.4
Metode kirchoff
Metode pendekatan kirchoff adalah salah satu cara yang dapat digunakan
untuk menghitung distribusi tegangan pada isolator rantai. Hal ini dapat dilakukan
dengan membuat suatu rangkaian ekivalen isolator rantai untuk menghitung
distribusi tegangan pada isolator rantai seperti gambar 2.11
[1,3]
Gambar 2.11 rangkaian ekivalen isolator rantai
C2 = kapasitansi antara jepitan isolator dengan menara / tanah
C3 = kapasitansi antara jepitan isolator dengan konduktor transmisi
Dimana jika tegangan pada suatu kapasitor adalah V. Maka
=
Hukum kirchoff pada titik (1) adalah sebagi berikut :
+
=
+
Dengan demikian maka
+
(
− ) =
+
+ (
− ) =
+
Hukum kirchoff pada titik (2) adalah sebagi berikut :
+
=
+
+
(
−
− ) =
( + ) +
Hukum kirchoff pada titik (n-1) adalah sebagai berikut :
(
)
+
(
)
=
(
)
+
(
)
+
−
−
− ⋯ −
(
)
=
−
− ⋯ −
(
)
+
Jika jumlah isolator piring adalah n, maka hukum kirchoff akan memberikan (n-1)
persamaan. Di samping (n-1) persamaanitu ada satu persamaan tegangan yaitu:
=
+
+
… +
Sehingga ada n persamaan dengan n tegangan yang tidak diketahui. Dengan
demikian semua V dapat dihitung. Baik dengan metode eliminasi maupun
2.5 Flashover pada Isolator Rantai
Flashover pada isolator rantai dapat terjadi jika tegangan yang dipikul oleh
suatu isolator piring melebihi dari kemampuan isolator tersebut. Atau dapat juga
terjadi karena kotornya isolator piring sehingga tahanan permukaan dari isolator
menjadi lebih rendah dari yang seharusnya. Flashover dapat didefinisikan sebagai
kegagalan isolasi udara yang menyebabkan mengalirnya arus pada permukaan
[image:31.595.272.358.275.443.2]isolator.
[5]
Gambar 2.12 Flashover pada salah satu piring isolator rantai
Sehingga rangkaian pengganti isolator rantai akan menjadi :
C 1
C 1
C 1
C 1
C !
C 1
C 2 C 3
C 2 C 3
C 2 C 3
C 2 C3
C 2 C 3
C 1
C 1
C 1
C !
C 1
C 2 C3
C 2 C3
C 2 C3
C 2 C 3
C 2 C3
flashover
[image:31.595.216.429.522.719.2]2.6 Putusnya Kawat Pembumian pada Isolator Rantai
Pembumian adalah salah satu hal yang sangat penting dalam suatu sistem
kelistrikan. Distribusi tegangan pada isolator rantai akan terganggu jika kawat
pembumian pada menara putus. Karena jarak dari jepitan isolator dengan tanah
menjadi sangat besar sehingga nilai kapasitansi C2 (kapasitansi antara jepitan
isolator dengan menara/tanah) akan menjadi sangat kecil bahkan dapat diabaikan.
[image:32.595.238.442.283.483.2]Dan dapat digambarkan sebagai berikut:
Gambar 2.14 Rangkaian sebelum dan sesudah terjadi putusnya kawat
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian
Pengambilan data dalam penelitian tugas Akhir ini dilakukan di
Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi FT-USU.
3.2
Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data dalam suatu penelitian akan sangat menentukan
keberhasilan penelitian, oleh karena itu perlu direncanakan dengan tepat dalam
memilih metode untuk pengumpulan data. Sedangkan metode-metode tersebut
adalah sebagai berikut :
1.
Metode Dokumentasi
Yang dimaksud metode dokumentasi adalah cara memperoleh data melalui
hal-hal atau variabel yang berupa catatan, transkrip, buku, surat kabar, majalah
dan lain-lain. Adapun dokumentasi yang akan peneliti gunakan adalah data-data
yang berhubungan dengan tegangan pada isolator piring.
2.
Metode Simulasi
Pengumpulan data dengan melakukan pemodelan simulasi terhadap
peralatan sesungguhnya. Dalam hal ini penulis memodelkan simulasi dengan
menggunakan komputer sehingga didapatkan hal-hal yang perlu dicatat sebagai
3.3
Langkah- Langkah Penelitian
Langkah-langkah penelitian yang ditempuh dalam penelitian ini meliputi :
1.
Tahap Persiapan
Tujuan dari tahap persiapan ini adalah untuk mempersiapkan
semua peralatan dan bahan yang dibutuhkan untuk mendukung kelancaran
penelitian ini.
2.
Tahap Pemodelan
Tujuan dari tahap ini adalah untuk memodelkan peralatan nyata.
Sehingga dapat diteliti model simulasi yang dapat digunakan untuk
melakukan pengambilan data untuk penelitian. Dimana model simulasi
dibuat dalam tiga macam skenario yaitu:
a.
Normal
Dalam skenario ini mengsimulasikan 15 buah isolator rantai
dimana dilakukan pengambilan data untuk 50 data untuk
masing-masing variasi dari nilai C1, C2 dan C3.
b.
Salah Satu Isolator Flashover
Dalam skenario ini mengsimulasikan 15 buah isolator dimana
dilakukan pengambilan data untuk setiap isolator yang
flashover diambil 50 buah data yang bervariasi berdasarkan
kenaikan nilai kapasitansi C2 dan C3.
c.
Tahanan Pembumian Putus
Dalam skenario ini mengsimulasikan 15 buah isolator dimana
3.
Tahap Pengambilan Data
Tujuan dari tahap ini untuk memperoleh data penelitian yang
meliputi hubungan kapasitansi terhadap distribusi tegangan pada isolator
rantai.
3.4
Analisis Data
Analisis data merupakan bagian penting dalam penelitian, karena dengan
analisis data yang diperoleh mampu memberikan arti dan makna untuk
memecahkan masalah dan mengambil kesimpulan penelitian. Dalam penelitian ini
teknik analisis data yang digunakan adalah analisis matematis yang dimodelkan
dalam sebuah simulasi. Analisis ini adalah mengadakan perhitungan-perhitungan
berdasarkan rumus yang berlaku di dalam perhitungan distribusi tegangan pada
isolator rantai untuk mendapatkan hubungan antara kapasitansi dengan distribusi
tegangan. Parameter penentu kinerja isolator adalah effisiensi isolator yang
dirumuskan sebagai berikut:
=
×
3.5
Peralatan Yang Digunakan
Penelitian mengenai simulasi distribusi tegangan pada isolator rantai ini
dilakukan pada Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi FT-USU.
Peralatan-peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
4.
Microsoft office Word
5.
Microsoft office Excel
3.6
Prosedur Penelitian
Prosedur pengujian dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1.
Melakukan persiapan peralatan dan bahan
2.
Melakukan pemodelan isolator rantai dalam keadaan normal dan terhadap
gangguan yang ada
3.
Memprogram model isolator rantai yang telah ada
4.
Melakukan penelitian dengan menggunakan variabel acak
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Simulasi Distribusi Tegangan Pada Isolator Rantai
Pada tugas akhir ini distribusi tegangan pada isolator rantai dihitung
dengan menggunakan pemodelan simulasi dengan menggunakan Matlab. Adapun
[image:38.595.112.512.290.520.2]hasil program dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 4.1 Hasil Program Distribusi Tegangan Pada Isolator rantai
Penomoran isolator pada simulasi ini dimulai dari nomor isolator terkecil
Gambar 4.2 Penomoran isolator rantai
Pada pembahasan selanjutnya akan dilakukan sampling dengan
menggunakan isolator rantai yang terdiri dari 15 buah isolator piring. Hal ini
dilakukan karena pada isolator jenis inilah akan nampak distribusi tegangan pada
setiap isolator rantai yang berubah berdasarkan perubahan dari kapasitansi baik
C1, C2 maupun C3. Dan juga distribusi tegangan saat terjadi flashover pada salah
satu isolator rantai dan tahanan pembumian yang putus. Dimana tegangan line-
4.2
Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai dalam Keadaan Normal
4.2.1 Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai dalam Keadaan Normal
dengan Variasi C1 yang Meningkat
Pada bagian ini dilakukan simulasi perhitungan distribusi tegangan pada
isolator rantai dengan parameter C2 = 4 , C3 = 1 , V = 1000 dianggap konstan dan
nilai C1 yang dibuat bervariasi antara 50 sampai 70. Hasil dari simulasi ini dapat
[image:40.595.115.530.276.440.2]dilihat pada Lampiran.
Gambar 4.3 Grafik perubahan nilai effisiensi terhadap perubahan nilai C1
Dari data diatas dapat terlihat bahwa semakin besar nilai C1 maka akan
semakin baik pula effisiensi dari isolator rantai tersebut. Hal ini juga
menunjukkan bahwa semakin besar nilai C1 maka akan semakin merata pula
distribusi tegangan pada isolator rantai.
0.280
0.290
0.300
0.310
0.320
0.330
0.340
0.350
0.360
50.00
52.86
55.71
58.57
61.43
64.29
67.14
70.00
E
F
F
IS
IE
N
S
I
4.2.2 Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai dalam Keadaan Normal
dengan Variasi C2
Pada bagian ini dilakukan simulasi perhitungan distribusi tegangan pada
isolator rantai dengan parameter C1 = 50 , C3 = 1 , V = 1000 dianggap konstan
dan nilai C2 yang dibuat bervariasi antara 4 - 6. Hasil dari simulasi ini dapat
[image:41.595.148.514.278.494.2]dilihat pada tabel 4.2.
Gambar 4. 4 Grafik perubahan nilai effisiensi terhadap perubahan nilai C2
Dari data diatas dapat terlihat bahwa semakin besar nilai C2 maka akan
semakin buruk effisiensi dari isolator rantai tersebut. Hal ini juga menunjukkan
bahwa semakin kecil nilai C2 maka akan semakin merata pula distribusi tegangan
pada isolator rantai. Serta dengan bertambahnya C2 maka distribusi tegangan
isolator rantai akan cenderung membesar pada ujung isolator rantai yang dekat
dengan kawat transmisi.
0.250
0.260
0.270
0.280
0.290
0.300
0.310
4.000
4.143
4.286
4.429
4.571
4.714
4.857
5.000
E
F
F
IS
IE
N
S
I
4.2.3 Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai dalam Keadaan Normal
dengan Variasi C3
Pada bagian ini dilakukan simulasi perhitungan distribusi tegangan pada
isolator rantai dengan parameter C1 = 50 , C2 = 4 , V = 1000 dianggap konstan
dan nilai C3 yang dibuat bervariasi yaitu 0,5 - 1. Hasil dari simulasi ini dapat
[image:42.595.148.526.264.482.2]dilihat pada Lampiran.
Gambar 4.5 Grafik perubahan nilai effisiensi terhadap perubahan nilai C3
Dari data diatas dapat terlihat bahwa semakin besar nilai C3 maka akan
semakin baik pula effisiensi dari isolator rantai tersebut. Hal ini juga
menunjukkan bahwa semakin besar nilai C3 maka akan semakin merata pula
distribusi tegangan pada isolator rantai. Serta dengan bertambahnya C3 maka
distribusi tegangan isolator rantai akan cenderung membesar pada ujung isolator
rantai yang dekat dengan menara.
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
0.500
0.571
0.643
0.714
0.786
0.857
0.929
1.000
E
F
F
IS
IE
N
S
I
4.3
Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai Saat ada Satu Isolator yang
Flashover
4.3.1 Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai Saat ada Satu Isolator yang
Flashover
Pada bagian ini dilakukan simulasi perhitungan distribusi tegangan pada
isolator rantai yang mengalami flashover pada isolator nomor 1 ,2 dan 3. Dimana
nilai C2 dan C3 dari isolator yang mengalami flashover dianggap nol. Dengan
nilai C1 = 50, C2 = 4, C3 = 1, dan V = 1000. Hasil dari simulasi ini dapat dilihat
[image:43.595.142.484.333.463.2]pada Lampiran.
Gambar 4.6 Hasil Perhitungan Program
Gambar 4.7 Grafik Distribusi Tegangan pada isolator rantai yang flashover
0
50
100
150
200
250
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
T
e
g
an
g
an
(
V
)
Nomor Isolator
Isolator ke-1
Isolator ke-2
[image:43.595.132.493.368.718.2]Effisiensi Normal
×
,
,
Effisiensi Flashover
×
,
,
Dari data diatas dapat dilihat bahwa jika terjadi flashover pada salah satu
piring isolator rantai maka akan terjadi penurunan effisien. Namun penurunan
effisiensi ini tidak signifikan dan cenderung kecil. Namun tegangan pada setiap
4.3.2 Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai Saat ada Salah Satu
Isolator yang Flashover dengan Nilai C2 dan C3 yang bervariasi
Pada bagian ini dilakukan simulasi perhitungan distribusi tegangan pada
isolator rantai yang mengalami flashover pada salah satu isolatornya. Dimana
nilai C2 dan C3 dari isolator yang mengalami flashover dianggap naik menjadi
1-2 kali nilai awal. Dengan nilai C1 = 50, C1-2 = 4, C3 = 1, dan V = 1000. Hasil dari
[image:45.595.128.497.277.492.2]simulasi ini dapat dilihat pada Lampiran.
Gambar 4.8 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-1
Dari Gambar 4.8 dapat dilihat bahwa nilai effisiensi turun secara konstan
dan tidak dipengaruhi oleh variasi nilai C2 dan C3. Ini dapat terjadi karena saat
isolator ke-1 flashover, tidak ada C2 dan C3 yang terpengaruh oleh kejadian ini.
Sehingga keadaan ini dapat juga digambarkan sebagai hilangnya salah satu
isolator dari isolator rantai.
0.3058
0.306
0.3062
0.3064
0.3066
0.3068
0.307
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
Gambar 4.9 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-2
Gambar 4.10 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-3
0.23
0.24
0.25
0.26
0.27
0.28
0.29
0.3
0.31
0.32
1 3 5 7 9 1113151719212325272931333537394143454749
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
Flashover
0.265
0.27
0.275
0.28
0.285
0.29
0.295
0.3
0.305
0.31
1
4
7
10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
[image:46.595.120.503.342.566.2]Gambar 4.11 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-4
Gambar 4.12 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-5
0.285
0.29
0.295
0.3
0.305
0.31
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
Flashover
0.294
0.296
0.298
0.3
0.302
0.304
0.306
0.308
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
[image:47.595.127.494.339.566.2]Gambar 4.13 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-6
Gambar 4.14 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-7
0.3
0.301
0.302
0.303
0.304
0.305
0.306
0.307
0.308
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
Flashover
0.3025
0.303
0.3035
0.304
0.3045
0.305
0.3055
0.306
0.3065
0.307
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
[image:48.595.126.497.346.563.2]Gambar 4.15 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-8
Gambar 4.16 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-9
0.3045
0.305
0.3055
0.306
0.3065
0.307
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
Flashover
0.3052
0.3054
0.3056
0.3058
0.306
0.3062
0.3064
0.3066
0.3068
0.307
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
[image:49.595.125.499.340.565.2]Gambar 4.17 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-10
Gambar 4.18 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-11
0.3056
0.3058
0.306
0.3062
0.3064
0.3066
0.3068
0.307
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
Flashover
0.3058
0.306
0.3062
0.3064
0.3066
0.3068
0.307
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
[image:50.595.118.504.344.560.2]Gambar 4.19 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-12
Gambar 4.20 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-13
0.3058
0.306
0.3062
0.3064
0.3066
0.3068
0.307
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
Flashover
0.3058
0.306
0.3062
0.3064
0.3066
0.3068
0.307
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
[image:51.595.128.496.344.565.2]Gambar 4.21 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-14
Dari Gambar 4.9 hingga Gambar 21 dapat dilihat bahwa nilai effisiensi
turun secara bervariasi. Dimana nilai variasi semakin menurun dari isolator ke-2
hingga isolator ke-10 dan kembali naik pada isolator ke-11 hingga isolator ke-14.
Hal ini disebabkan oleh adanya pengaruh dari nilai C2 dan C3 yang bervariasi
saat terjadinya flashover.
0.3058
0.306
0.3062
0.3064
0.3066
0.3068
0.307
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
Gambar 4.22 Grafik perubahan nilai effisiensi pada isolator rantai yang flashover
pada isolator ke-15
Dari Gambar 4.22 dapat dilihat bahwa nilai effisiensi turun secara konstan
dan tidak dipengaruhi oleh variasi nilai C2 dan C3. Ini dapat terjadi karena saat
isolator ke-15 flashover, tidak ada C2 dan C3 yang terpengaruh oleh kejadian ini.
Sehingga keadaan ini dapat juga digambarkan sebagai hilangnya salah satu
isolator dari isolator rantai.
Dari Gambar 4.8 hingga Gambar 4.22 dapat kita lihat bahwa effisiensi
isolator rantai yang mengalami flashover lebih rendah daripada effisiensi isolator
rantai pada keadaan normal. Dimana penurunan nilai ini berkisar antara 0,25 –
15%.
0.3058
0.306
0.3062
0.3064
0.3066
0.3068
0.307
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
E
ff
is
ie
n
si
Urutan Percobaan
Normal
4.4
Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai Saat Tahanan Pembumian
Putus.
Pada bagian ini dilakukan simulasi perhitungan distribusi tegangan pada
isolator rantai yang tahanan pembumiannya putus. Dengan parameter simulasi C1
= 50, C2 = 4, C3 = 1 dan V = 1000. Hasil dari simulasi ini dapat dilihat pada
[image:54.595.137.487.250.475.2]Lampiran.
Gambar 4.23 Hasil Perhitungan Program
0.000
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
160.000
[image:54.595.147.476.510.695.2]Dari data diatas dapat dilihat bahwa distribusi tegangan menjadi terbalik
saat kawat pembumian putus. Dimana isolator terdekat ke kawat fasa yang
seharusnya memikul tegangan tertinggi menjadi memikul tegangan terendah. Dan
isolator yang paling jauh dari kawat fasa yang seharusnya memikul tegangan
BAB V
PENUTUP
5.1
Kesimpulan
Berdasarkan uraian dan penelitian yang dilakukan, maka dapat diperoleh
kesimpulan sebagai berikut:
1.
Dari hasil simulasi didapatkan bahwa semakin besar nilai C1 maka
effisiensi dan distribusi tegangan dari isolator rantai akan semakin
merata. Nilai C1 dapat diperbesar dengan mengganti isolator piring yang
ada dengan isolator piring yang lebih besar.
2.
Dari hasil simulasi didapatkan bahwa semakin kecil nilai C2 maka
effisiensi dan distribusi tegangan dari isolator rantai akan semakin
merata. Nilai C2 dapat diperkecil dengan memperbesar jarak antara
isolator rantai dengan menara yaitu dengan memperpanjang lengan
menara.
3.
Dari hasil simulasi didapatkan bahwa semakin besar nilai C3 maka
effisiensi dan distribusi tegangan dari isolator rantai akan semakin
merata. Nilai C3 dapat diperbesar dengan menggunakan cincin perata
yang memperkecil jarak antara konduktor dengan jepitan isolator.
4.
Dari hasil simulasi didapatkan bahwa flashover akan menyebabkan
tegangan pada masing-masing isolator piring akan naik dimana kenaikan
terbesar terjadi pada isolator yang terdekat ke isolator yang mengalami
5.
Dari hasil simulasi didapatkan bahwa putusnya kawat pembumian akan
menyebabkan isolator yang paling dekat ke menara memikul tegangan
terbesar dan isolator yang paling dekat ke kawat fasa memikul tegangan
paling kecil.
5.2 Saran
Adapun beberapa saran yang bisa diberikan dari hasil tugas akhir ini
adalah;
1.
Disarankan agar melakukan percobaan distribusi tegangan secara
langsung.
2.
Disarankan agar dapat melakukan percobaan distribusi tegangan dalam
keadaan terpolusi.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Tobing, B. L. 2012. Peralatan Tegangan Tinggi. Edisi Kedua. Jakarta :
Erlangga.
[2] Haddad, A. & Warne, D. Advances in High Voltage Engineering.
London : The Institute of Engineering and Technology, 2004
[3] Holtzhausen, J. P., High Voltage Insulators. IDC Technologies.
[4] Mehta, V.K. 2003. Principles of Power System. India : S.Chand & Company
LTD, 2003
[5] Arismunandar, Artono. 1984. Teknik Tegangan Tinggi. Edisi Kelima. Jakarta :
Pradya Paramita
LAMPIRAN 1
Data distribusi tegangan pada isolator rantai dengan variasi C1
C1 V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10 V11 V12 V13 V14 V15 Effisiensi
50.000 217.303 159.033 116.667 85.967 63.864 48.147 37.245 30.068 25.897 24.316 25.166 28.534 34.754 44.450 58.591 0.307 50.408 216.581 158.711 116.584 86.022 63.991 48.308 37.417 30.237 26.056 24.460 25.290 28.628 34.806 44.436 58.474 0.308
50.816 215.867 158.392 116.502 86.075 64.117 48.467 37.587 30.404 26.214 24.603 25.412 28.722 34.858 44.423 58.360 0.309 51.224 215.161 158.075 116.419 86.126 64.240 48.624 37.755 30.571 26.371 24.744 25.534 28.815 34.909 44.411 58.247 0.310 51.633 214.462 157.760 116.335 86.176 64.361 48.779 37.921 30.736 26.526 24.885 25.654 28.908 34.961 44.399 58.137 0.311
52.041 213.772 157.448 116.251 86.224 64.481 48.933 38.086 30.899 26.680 25.025 25.774 29.000 35.012 44.388 58.028 0.312 52.449 213.088 157.137 116.167 86.270 64.598 49.084 38.249 31.061 26.833 25.164 25.894 29.092 35.063 44.377 57.921 0.313 52.857 212.412 156.830 116.082 86.315 64.714 49.234 38.411 31.221 26.985 25.302 26.012 29.183 35.114 44.367 57.817 0.314
53.265 211.743 156.524 115.997 86.359 64.828 49.381 38.571 31.381 27.136 25.439 26.130 29.274 35.165 44.358 57.714 0.315 53.673 211.082 156.220 115.912 86.401 64.940 49.528 38.729 31.539 27.286 25.575 26.247 29.364 35.216 44.349 57.613 0.316 54.082 210.427 155.919 115.826 86.442 65.050 49.672 38.886 31.695 27.435 25.710 26.363 29.454 35.267 44.341 57.514 0.317 54.490 209.779 155.620 115.741 86.482 65.159 49.814 39.041 31.850 27.582 25.845 26.479 29.543 35.317 44.333 57.416 0.318
54.898 209.137 155.323 115.654 86.520 65.265 49.955 39.195 32.004 27.728 25.978 26.594 29.631 35.368 44.326 57.321 0.319 55.306 208.503 155.028 115.568 86.557 65.371 50.094 39.347 32.157 27.874 26.110 26.708 29.720 35.419 44.319 57.227 0.320 55.714 207.874 154.735 115.482 86.592 65.474 50.232 39.498 32.308 28.018 26.242 26.821 29.808 35.469 44.313 57.135 0.321
56.122 207.252 154.444 115.395 86.627 65.576 50.368 39.647 32.458 28.161 26.373 26.934 29.895 35.519 44.308 57.044 0.322 56.531 206.637 154.155 115.308 86.660 65.677 50.502 39.795 32.607 28.303 26.502 27.046 29.982 35.569 44.303 56.955 0.323 56.939 206.027 153.868 115.221 86.692 65.775 50.635 39.941 32.754 28.444 26.631 27.157 30.068 35.619 44.298 56.867 0.324
57.347 205.424 153.584 115.134 86.723 65.873 50.766 40.086 32.901 28.584 26.759 27.268 30.154 35.669 44.294 56.781 0.325 57.755 204.826 153.301 115.047 86.753 65.969 50.896 40.230 33.046 28.723 26.887 27.378 30.240 35.719 44.291 56.697 0.325 58.163 204.235 153.020 114.959 86.781 66.063 51.024 40.372 33.190 28.861 27.013 27.487 30.325 35.769 44.288 56.614 0.326 58.571 203.649 152.741 114.872 86.809 66.156 51.151 40.513 33.332 28.998 27.139 27.596 30.409 35.818 44.285 56.532 0.327
58.980 203.069 152.464 114.784 86.835 66.248 51.276 40.652 33.474 29.134 27.263 27.704 30.493 35.868 44.283 56.452 0.328 59.388 202.494 152.189 114.696 86.861 66.338 51.400 40.790 33.614 29.269 27.387 27.811 30.577 35.917 44.281 56.374 0.329 59.796 201.925 151.916 114.609 86.885 66.427 51.523 40.927 33.754 29.403 27.510 27.918 30.661 35.967 44.280 56.296 0.330 60.204 201.362 151.644 114.521 86.909 66.514 51.644 41.063 33.892 29.536 27.633 28.024 30.743 36.016 44.279 56.220 0.331
60.612 200.803 151.375 114.433 86.931 66.601 51.764 41.197 34.029 29.668 27.754 28.130 30.826 36.065 44.279 56.146 0.332 61.020 200.250 151.107 114.345 86.953 66.685 51.882 41.330 34.165 29.799 27.875 28.235 30.908 36.114 44.279 56.073 0.333 61.429 199.702 150.841 114.257 86.974 66.769 51.999 41.462 34.300 29.929 27.995 28.339 30.990 36.163 44.280 56.001 0.334
61.837 199.160 150.577 114.169 86.993 66.852 52.115 41.593 34.434 30.058 28.114 28.443 31.071 36.212 44.281 55.930 0.335 62.245 198.622 150.314 114.081 87.012 66.933 52.230 41.722 34.566 30.187 28.232 28.546 31.152 36.260 44.282 55.860 0.336 62.653 198.089 150.054 113.993 87.030 67.013 52.343 41.851 34.698 30.314 28.350 28.648 31.232 36.309 44.284 55.792 0.337
63.061 197.561 149.795 113.906 87.048 67.092 52.455 41.978 34.829 30.441 28.467 28.750 31.312 36.358 44.286 55.725 0.337 63.469 197.038 149.538 113.818 87.064 67.169 52.566 42.104 34.958 30.567 28.583 28.851 31.392 36.406 44.288 55.659 0.338 63.878 196.519 149.282 113.730 87.080 67.246 52.676 42.228 35.087 30.691 28.698 28.952 31.471 36.454 44.291 55.594 0.339 64.286 196.006 149.028 113.642 87.095 67.321 52.784 42.352 35.214 30.815 28.813 29.052 31.550 36.503 44.294 55.531 0.340
64.694 195.496 148.776 113.554 87.109 67.396 52.891 42.475 35.341 30.938 28.927 29.151 31.629 36.551 44.298 55.468 0.341 65.102 194.992 148.526 113.467 87.122 67.469 52.997 42.596 35.466 31.061 29.040 29.250 31.707 36.599 44.301 55.407 0.342 65.510 194.492 148.277 113.379 87.135 67.541 53.102 42.716 35.591 31.182 29.153 29.349 31.785 36.647 44.306 55.346 0.343
65.918 193.996 148.029 113.291 87.147 67.612 53.206 42.836 35.715 31.303 29.265 29.447 31.862 36.695 44.310 55.287 0.344 66.327 193.504 147.784 113.204 87.158 67.682 53.309 42.954 35.837 31.422 29.376 29.544 31.939 36.742 44.315 55.229 0.345 66.735 193.017 147.540 113.116 87.168 67.751 53.410 43.071 35.959 31.541 29.486 29.641 32.016 36.790 44.320 55.171 0.345
67.143 192.534 147.297 113.029 87.178 67.819 53.511 43.187 36.080 31.659 29.596 29.737 32.092 36.838 44.326 55.115 0.346 67.551 192.055 147.056 112.942 87.188 67.887 53.611 43.303 36.200 31.777 29.705 29.833 32.168 36.885 44.332 55.060 0.347 67.959 191.580 146.817 112.855 87.196 67.953 53.709 43.417 36.319 31.893 29.814 29.928 32.244 36.932 44.338 55.006 0.348 68.367 191.109 146.579 112.768 87.204 68.018 53.806 43.530 36.437 32.009 29.922 30.023 32.319 36.980 44.344 54.952 0.349
68.776 190.643 146.342 112.681 87.211 68.082 53.903 43.642 36.554 32.124 30.029 30.117 32.394 37.027 44.351 54.900 0.350 69.184 190.180 146.107 112.594 87.218 68.146 53.998 43.753 36.670 32.238 30.135 30.210 32.469 37.074 44.358 54.849 0.351 69.592 189.721 145.874 112.507 87.224 68.208 54.093 43.864 36.786 32.351 30.241 30.303 32.543 37.121 44.366 54.798 0.351
Data distribusi tegangan pada isolator rantai dengan variasi C2
C2 V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10 V11 V12 V13 V14 V15 Effisiensi
4.000 217.303 159.033 116.667 85.967 63.864 48.147 37.245 30.068 25.897 24.316 25.166 28.534 34.754 44.450 58.591 0.307
4.020 217.881 159.350 116.818 86.017 63.852 48.098 37.174 29.983 25.802 24.212 25.052 28.408 34.617 44.302 58.434 0.306
4.041 218.457 159.665 116.969 86.066 63.840 48.050 37.104 29.898 25.707 24.108 24.939 28.284 34.481 44.154 58.279 0.305
4.061 219.031 159.978 117.119 86.114 63.827 48.001 37.033 29.814 25.613 24.005 24.826 28.161 34.346 44.008 58.124 0.304
4.082 219.604 160.290 117.267 86.162 63.814 47.952 36.963 29.730 25.519 23.902 24.714 28.038 34.212 43.862 57.970 0.304
4.102 220.174 160.600 117.414 86.209 63.801 47.902 36.892 29.647 25.426 23.800 24.603 27.916 34.078 43.718 57.818 0.303
4.122 220.743 160.909 117.560 86.255 63.787 47.853 36.822 29.564 25.334 23.699 24.493 27.795 33.946 43.574 57.666 0.302
4.143 221.310 161.217 117.705 86.300 63.772 47.804 36.752 29.481 25.241 23.599 24.383 27.675 33.814 43.431 57.515 0.301
4.