Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola yang Terpolusi Asam

(1)

DAFTAR PUSTAKA

1. Kacaribu, Rusdin. Skripsi – Pengaruh Pelapisan Minyak Pada Dielektrik

Plastik Terhadap Tegangan Tembus AC. Universitas Sumatera Utara.

Medan. 2007

2. Chanlyn, Join Wan. Skripsi – Pengaruh Butiran Air Hujan Terhadap

Tegangan Tembus Udara. Universitas Sumatera Utara. Medan. 2013

3. Tobing, Bonggas L. Dasar-dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi,

edisi kedua. Penerbit Erlangga. Jakarta. 20012

4. Simanjuntak, Christian Daniel. Skripsi – Pengaruh Kenaikan Suhu

Terhadap Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Yang Terpolusi

Asam. Universitas Sumatera Utara. Medan. 2014

5. Nurhamzah, Tezar Prima. Skripsi – Studi Laju Korosi Pada Sampel Pipa

Baja API 5L X-52 dengan Pengaruh Kecepatan Putaran dan Gas CO2 Pada pH 6 dalam Larutan NaCl 3.5%. Universitas Indonesia. Depok.

2011

6. Djaprie, Sriati. Ilmu dan Teknologi Bahan ( Ilmu Logam dan Bukan

(2)

BAB III

METODOLOGI

Pada bab ini akan dibahas mengenai persiapan dan proses pengujian dalam

pengambilan data. Dimana data ini akan di analisa untuk mendapatkan pengaruh

kelembaban udara terhadap tegangan tembus sela bola yang telah terpolusi asam.

Ada beberapa proses untuk dapat melakukan pengujian ini dengan baik.

1. Tahap persiapan, yang diantaranya melengkapi peralatan dan bahan

yang akan digunakan serta mengecek kondisi peralatan.

2. Tahap proses pengujian, yang diantaranya melakukan prosedur

pengujian yang baik dan pengambilan data.

3.1 Tahap Persiapan

Untuk melakukan pengujian ini dibutuhkan beberapa bahan dan

peralatan.Peralatan yang digunakan dalam pengujian ini dimiliki oleh

Laboratorium Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

3.1.1 Peralatan yang Digunakan

1. Empat buah elektroda bola

Elektroda yang digunakan dalam pengujian ini terbuat dari bahan baja

dengan diameter 5 cm sebanyak 2 buah dan diameter 10 cm sebanyak 2

buah

2. Satu unit trafo uji

Trafo uji ini memiliki spesifikasi 200/100.000 Volt; 50 Hz; 10

kVA.Gambar 3.1 menunjukkan satu unit trafo uji yang digunakan

(3)

Gambar 3.1 Trafo Uji

3. Satu unit autotrafo

Autotrafo yang digunakan memiliki spesifikasi 220/0-200 Volt; 10

kVA.Gambar 3.2 menunjukkan satu unit autotrafo yang digunakan

dalam pengujian.

Gambar 3.2 Autotrafo

4. Satu unit tahanan peredam

Tahanan peredam yang digunakan dengan spesifikasi

10 MΩ; 60 MW.Gambar 3.3 menjukkan tahanan

(4)

Gambar 3.3 Tahanan peredam

5. Satu unit multimeter

Multimeter yang digunakan dengan spesifikasi merk Excel DT9205A;

0,2 – 750 VAC; 0,2 – 1000 VDC; 0,02 – 20 AAC; 0,002 – 20 ADC.

Gambar 3.4 memperlihatkan satu unit multimeter yang digunakan

dalam pengujian.

Gambar 3.4 Multimeter

6. Satu unit barometer/humiditymeter/thermometer digital

Spesifikasi: merk Lutron PHB 318; range tekanan 7,5 – 825,0 mmHg;

range kelembaban 10 – 110 % RH; range suhu 0 – 50 0C.Gambar 3.5

menunjukkan satu unit barometer/humiditymeter/thermometer digital

(5)

7. Ketel listrik

Ketel listrik digunakan untuk menghasilkan uap untuk

kelembaban.Gambar 3.6 memperlihatkan ketel listrik yang digunakan

dalam pengujian ini.

Gambar 3.6Ketel Listrik

8. Wadah untuk melembabkan udara di sekitar elektroda

Wadah ini berupa peti terbuat dari rangka kayu dengan dinding plastic

transparan.Peti berukuran 100 x 30 x 30 cm ini diberi 2 lubang pada

dinding plastiknya.Satu lubang untuk tempat masuk dan keluarnya uap

air dan lubang yang lainya tempat memasukkan humiditymeter untuk

mengukur kelembaban udara di dalam wadah.Gambar 3.7

memperlihatkan wadah untuk melembabkan udara dalam pengujian ini.

Gambar 3.7Wadah untuk Melembabkan Udara di Sekitar Elektroda

9. Selang plastik

Selang plastik digunakan untuk memasukkan uap air ke kotak kaca

(6)

Ember plastik digunakan untuk tempat mencelupkan elektroda bola ke

dalam larutan asam klorida.

3.1.2 Bahan yang Digunakan

1. 10 liter air murni

2. 3 liter larutan asam klorida dengan pH 4

3.1.3 Tempat dan Waktu

Tempat pengujian dilakukan di laboratorium Teknik Tegangan Tinggi

FT-USU. Pengujian dilakukan dari hari senin hingga jumat pada pukul

10.00 sampai dengan pukul 18.00 WIB.

3.2 Tahap Proses Pengujian

Pada tahapan ini akan dijelaskan bagaimana tahapan-tahapan dalam

pengambilan data yang diinginkan. Tahapan ini meliputi rangkaian pengujian

dan prosedur pengujian.

3.2.1 Rangkaian Percobaan

Gambar 3.8 Rangkaian Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap

Tegangan Tembus Udara pada Elektroda Bola Terpolusi

Asam.

Keterangan :

(7)

3.2.2 Prosedur Pengujian

Pengujian yang akan dilakukan ada dua pengujian yaitu

pengujian pengaruh kelembaban terhadap tegangan tembus udara

dengan elektroda bola yang tidak terpolusi asam dan pengujian

pengaruh kelembaban terhadap tegangan tembus udara dengan

elektroda bola yang telah terpolusi asam.

3.2.2.1 Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan

Tembus Udara dengan Elektroda Bola tidak Terpolusi

Asam.

1. Mengukur suhu, tekanan, dan kelembaban udara

disekitar percobaan.

2. Elektroda bola berdiameter 5 cm.

3. Jarak sela elektroda bola-bola dibuat 0,8 cm.

4. Atur tingkat kelembaban udara di dalam kotak dengan

mengalirkan uap pada kotak.

5. Saklar pemisah (S1) ditutup dan AT diatur hingga

tegangan keluarannya nol.

6. Saklar (S2) ditutup.

7. Tegangan keluaran TU dinaikkan secara bertahap

dengan kecepatan 1 kV/detik sampai udara pada sela

bola tembus listrik.

8. Saat terjadi tembus listrik dicatat tegangan sekunder

trafo uji dan saklar sekunder (S2) segera dibuka.

9. AT diatur kembali hingga tegangan keluarannya nol.

10.Ulangi prosedur 4 s.d.8 sebanyak 3 kali.

11.Lakukan prosedur 4 s.d. 8 untuk jarak sela bola 1,4 cm

12.Lakukan prosedur 5 s.d. 8 untuk elektroda bola

berdiameter 10 cm.

3.2.2.2 Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan

Tembus Udara dengan Elektroda Bola yang

Telah Terpolusi Asam.

(8)

2. Seluruh permukaan elektroda bola direndam dalam

larutan asam klorida dengan pH 2.

3. Keringkan elektroda bola dalam ruang pengering dan

biarkan selama 2 hari.

4. Mengukur suhu, tekanan dan kelembaban udara

disekitar percobaan.

5. Jarak sela elektroda bola-bola dibuat 0,8 cm.

6. Atur tingkat kelembaban udara di dalam kotak kaca

dengan memasukkan uap air melalui pipa masuk uap.

7. Saklar pemisah (S1) ditutup dan AT diatur hingga

tegangan keluarannya nol.

8. Saklar (S2) ditutup.

9. Tegangan keluaran TU dinaikkan secara bertahap

dengan kecepatan 1kV/detik sampai udara pada sela

bola tembus listrik.

10.Saat terjadi tembus listrik dicatat tegangan sekunder

trafo uji dan saklar sekunder (S2) segera dibuka.

11.AT diatur kembali hingga tegangan keluarannya nol.

12.Ulangi prosedur 5 s.d.8 sebanyak 3 kali.

13.Lakukan prosedur 5 s.d.8 untuk jarak sela bola 1,2 cm.

14.Lakukan prosedur 5 s.d. 8 untuk elektroda bola

(9)

BAB IV

HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS

Dalam bab ini akan dibahas mengenai hasil pengujian dan menganalisa

pengaruh kelembaban terhadap kekuatan dielektrik udara pada elektroda bola

yang terpolusi asam.

4.1 Hasil Percobaan untuk Elektroda Berdiameter 10 cm

Untuk hasil percobaan elektroda berdiameter 10 cm dibagi kedalam

dua bagian, yaitu untuk jarak sela 0,8 cm dan untuk jarak sela 1,4 cm.

4.1.1 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 0,8 cm

Hasil percobaan untuk elektroda bola berdiameter 10 cm dengan

jarak sela 0,8 cm ditampilkan pada table berikut.

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda

Bola Diameter 10 cm dengan Sela Bola 0,8 cm.

% RH

Tegangan Tembus (kV)

Va Vb Vc

(10)

85 13,32 11,08 9,76

a. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk

masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi elektroda bola

normal (Va).

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-85%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban

dinaikkan dari 80%-90%.

(11)

Dari perhitungan diatas dapat ditampilkan grafik persentase penurunan

tegangan tembus terhadap kenaikan kelembaban pada elektroda bola

berdiameter 10 cm yang belum terpolusi asam, seperti pada Gambar 4.1

berikut.

Gambar 4.1 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada

Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 0,8

cm Pada Saat Elektroda Bola Belum Terpolusi Asam.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan antara persentase

penurunan tegangan tembus (y) dengan kenaikan kelembaba %RH (x)

yaituy = 0,005x3 – 0,106x2 + 1,619x – 2,090. Dimana nilai x pada keadaan

elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban 5%.

b. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk

masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi hari ke-2

elektroda bola terpolusi asam asam (Vb).

(12)

berdiameter 10 cm yang telah terpolusi asam selama dua hari, seperti pada

Gambar 4.2 berikut.

cm Pada Hari ke-2 Elektroda Bola Terpolusi Asam.

(13)

yaituy = -0,033x3 + 1,275x2 – 13,078x + 41,115. Dimana nilai x pada

keadaan elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban

5%.

c. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk

elektroda bola terpolusi asam (Vc).

berdiameter 10 cm yang telah terpolusi asam selama tujuh hari, seperti pada

(14)

5%.

Untuk memudahkan pengamatan, ketiga grafik tersebut dapat

(15)

Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dan Jarak Sela 0,8

cm dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam.

Dimana:

Grafik untuk keadaan elektroda bola sebelum terpolusi

asam.

Grafik untuk keadaan elektroda bola telah terpolusi asam

selama dua hari.

selama tujuh hari.

4.1.2 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 1,4 cm

jarak sela 1,4 cm ditampilkan pada table berikut.

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda Bola

Diameter 10 cm dengan Sela Bola 1,4 cm.

% RH

% RH = Kelembaban relatif celah udara.

Va = Tegangan tembus udara pada elektroda kondisi sebelum terpolusi

(16)

Vb = Tegangan tembus udara pada hari ke-2 setelah elektroda terpolusi

asam.

Vc = Tegangan tembus udara pada hari ke-7 setelah elektroda terpolusi

asam.

masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi elektroda belum

terpolusi asam (Va).

berdiameter 10 cm yang belum terpolusi asam, seperti pada Gambar 4.5

(17)

cm Pada Saat Elektroda Bola Belum Terpolusi Asam.

yaituy = 0,0178x3 – 0,6614x2 + 8,7956x – 25,463. Dimana nilai x pada

5%.

(18)

Gambar 4.6 berikut.

(19)

elektroda bola terpolusi asam asam (Vc).

(20)

yaituy = 0,0159x3– 0,6211x2 + 8,4946x – 20,558. Dimana nilai x pada

5%.

ditampilkan dalam grafik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.8

(21)

Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dan Jarak Sela 1,4

cm dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam.

Dimana:

asam.

selama dua hari.

selama tujuh hari.

4.2 Hasil Percobaan untuk Elektroda Bola Diamater 5 cm.

Untuk hasil percobaan elektroda berdiameter 10 cm dibagi kedalam dua

bagian, yaitu untuk jarak sela 0,8 cm dan untuk jarak sela 1,4 cm.

4.2.1 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 0,8 cm.

(22)

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda Bola

Diameter 5 cm dengan Sela Bola 0,8 cm.

% RH

% RH = Kelembaban relatif celah udara.

Va = Tegangan tembus udara pada elektroda kondisi sebelum terpolusi

belum terpolusi asam.

(23)

berdiameter 5 cm yang belum terpolusi, seperti pada Gambar 4.9 berikut.

Gambar 4.9 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada

Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm

Pada Saat Elektroda Bola Belum Terpolusi Asam.

(24)

(25)

cm Pada Hari ke-2 Elektroda BolaTerpolusi Asam.

5%.

masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi hari ke 7

(26)

Gambar 4.11 berikut.

Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm

Pada Hari ke-7 Elektroda Bola Terpolusi Asam.

5%.

(27)

Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dan Jarak Sela 0,8cm

dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam.

Dimana:

asam.

selama dua hari.

selama tujuh hari.

4.2.2 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 1,4 cm.

(28)

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda

Bola Diameter 5 cm dengan Sela Bola 1,4 cm.

% RH

belum terpolusi asam (Va).

(29)

berdiameter 5 cm yang telah belum terpolusi asam, seperti pada Gambar

4.13 berikut.

cm Pada Keadaan Elektroda Bola Belum Terpolusi Asam.

(30)

(31)

cm Pada Keadaan Hari ke-2 Elektroda Bola Terpolusi

Asam.

5%.

(32)

Gambar 4.15 berikut.

cm Pada Keadaan Hari ke-7 Elektroda Bola Terpolusi

Asam.

(33)

Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dan Jarak Sela 1,4 cm

dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam.

Dimana:

asam.

selama dua hari.

(34)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan pengujian dan menganalisa data hasil pengujian

maka didapat beberapa kesimpulan, yaitu:

1. Pada elektroda bola berdiameter 10 cm, persentase penurunan

tegangan paling tinggi terjadi saat kenaikan kelembaban 20% (100%

RH). Pada jarak sela 0,8 cm dengan kondisi elektroda sebelum

terpolusi asam 27,61%, setelah dua hari terpolusi asam 25,87% dan

setelah tujuh hari terpolusi asam 46,17%. Pada jarak sela 1,4 cm

dengan kondisi elektroda sebelum terpolusi asam 27,96%, setelah dua

hari terpolusi asam 28,71% dan setelah tujuh hari terpolusi asam

28,26%.

2. Pada elektroda bola berdiameter 5 cm, persentase penurunan tegangan

paling tinggi terjadi saat kenaikan kelembaban 20% (100% RH). Pada

jarak sela 0,8 cm dengan kondisi elektroda sebelum terpolusi asam

11,57%, setelah dua hari terpolusi asam 24,7% dan setelah tujuh hari

terpolusi asam 19,59%. Pada jarak sela 1,4 cm dengan kondisi

elektroda sebelum terpolusi asam 5,10%, setelah dua hari terpolusi

asam 6,77% dan setelah tujuh hari terpolusi asam 7,88%.

3. Kenaikan kelembaban udara mengakibatkan penurunan tegangan

tembus udara. Hal ini terjadi karena dengan meningkatnya

kelembaban maka kandungan air dalam udara juga semakin tinggi,

sementara itu energi ikat air lebih rendah dibanding dengan unsur lain

yang terkandung dalam udara, yaitu 13,6 eV.

4. Semakin lama elektroda bola terpolusi asam mengakibatkan tegangan

tembus udara semakin menurun. Hal ini disebabkan karena pada

elektroda yang terpolusi asam akan menimbulkan korosi pada

permukaan elektroda bola, sehingga permukaan elektroda bola tidak

(35)

5.2 Saran

Penelitian ini masih memiliki kekurangan, untuk penelitian yang lebih baik

harus dilakukan beberapa perbaikan. Adapun saran yang dapat diberikan

untuk penelitian selanjutnya antara lain:

1. Penelitian ini dapat dikembangkan dengan memperhitungkan

waktu perendaman elektroda ke dalam larutan asam.

(36)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dielektrik

Dielektrik adalah suatu bahan yang memiliki daya hantar arus yang

sangat kecil atau bahkan hampir tidak ada.Bahan dielektrik dapat berwujud

padat, cair dan gas. Pada bahan dielektrik tidak terdapat elektron-elektron

konduksi yang bebas bergerak di seluruh bahan oleh pengaruh medan listrik.

Sifat inilah yang menyebabkan bahan dielektrik itu merupakan isolator yang

baik.Sifat utama suatu isolator adalah kekuatan dielektrik. Yaitu nilai

gradient potensial, V/mm, yang dapat digunakan oleh perancang untuk

menghindarkan terjadinya kegagalan listrik

Agar dielektrik mampu menjalankan tugasnya dengan baik maka

dielektrik harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:[1]

1. Mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi.

2. Rugi-rugi dielektrik yang rendah, agar suhu bahan isolasi tidak melebihi

batas yang ditentukan.

3. Memiliki kekuatan kerak tinggi, agar tidak erosi karena tekanan elektrik

permukaan.

4. Memiliki kostanta dielektrik yang tepat dan cocok.

5. Kemampuan menahan panas tinggi.

6. Kerentanan terhadap perubahan bentuk pada keadaan panas.

7. Konduktivitas panas yang tinggi.

8. Koefisien muai panas yang rendah.

9. Tidak mudah terbakar.

10. Tahan terhadap busur api.

11. Daya serap air yang rendah.

Udara memiliki sifat listrik yang dipengaruhi oleh lingkungan sekitar,

sehingga nilai tegangan tembus udara juga akan berubah sesuai kondisi

(37)

Peningkatan temperatur udara akan mempengaruhi pertambahan

energi yang dapat mempercepat pergerakan electron-elektron di udara,

selain itu temperature yang tinggi juga akan meningkatkan jumlah proses

ionisasi termis dan emisi termis yang akan berakibat pada penurunan

kekuatan dielektrik udara.

2. Tekanan Udara

Bila tekanan udara besar, jumlah molekul di dalam udara semakin

banyak yang berarti proses ionisasi dapat terjadi lebih banyak. Tetapi bila

tekanan terlalu tinggi, gerakan muatan dari proses ionisasi akan terhambat

sehingga proses ionisasi berikutnya akan berkurang. Bila tekanan udara

terlalu rendah, jumlah molekul yang sedikit akan menyebabkan proses

ionisasi sangat sedikit.

3. Kelembaban Udara

Kelembaban didefenisikan sebagai besarnya kandungan uap air

dalam udara. Bila kelembaban tinggi, kandungan air dalam udara

meningkat sehingga mudah terjadi ionisasi karena air memiliki energi ikat

yang lebih rendah dari kandungan udara lain dalam udara.

Hasil pengujian dielektrik udara tergantung pada kondisi udara.

Karena itu, hasil pengujian ketika udara dalam keadaan standar perlu

dinyatakan, yaitu pada suhu 200C, tekanan udara 760 mmHg dan kelembaban

udara 11 g/m3. Hasil pengujian pada keadaan standar adalah:

Vs = (kh/kd) Vb (2.1)

Dimana:

Vs = hasil pengujian pada keadaan standar

kh = faktor koreksi kelembaban udara

kd = faktor koreksi kerapatan udara

Vb = hasil pengujian pada sembarang keadaan udara

Faktor koreksi kerapatan udara dihitung dengan persamaan

(38)

Dimana:

kd = faktor koreksi kerapatan udara

p = tekanan udara (mmHg)

T = temperatur udara (0C)

m,n = 1,0 untuk pengujian dengan tegangan tinggi dc dan impuls petir

1,0 untuk semua objek uji yang ditempatkan pada sela elektroda

bola-bola

2..2 Teori Kegagalan Isolasi

Jika suatu peralatan listrik mengalami percikan (sparkover) atau

lompatan listrik (flashover) menandakan bahwa peralatan tersebut

mengalami kegagalan isolasi.Terjadinya percikan atau lompatan listrik

diakibatkan isolasi yang digunakan mengalami tembus listrik. Tembus listrik

berhubungan dengan peristiwa ionisasi, deionisasi dan emisi. Ketiga

peristiwa ini akan dijelaskan berikut ini.[2]

1. Ionisasi

Ionisasi adalah proses fisik mengubah atom atau molekul

menjadi ion dengan menambahkan atau mengurangi partikel bermuatan

seperti elektron atau lainnya. Kegagalan listrik yang terjadi pada

dielektrik udara tergantung dari jumlah electron bebas yang ada dalam

udara tersebut.Konsentrasi electron bebas ini dalam keadaan normal

sangat kecil dan ditentukan oleh pengaruh radioaktif dari luar.Pengaruh

ini dapat berupa radiasi ultraviolet dari sinar matahari, radiasi radioaktif

dari bumi, radiasi sinar kosmis dari luar angkasa dan sebagainya, yang

semua hal tersebut menyebabkan udara terionisasi.

Jika diantara elektroda diterapkan suatu tegangan V, maka akan

timbul suatu medan listrik E yang mempunyai besar dan arah tertentu.

Di dalam medan listrik, elektron-elektron bebas akan mendapat energi

(39)

elektron yang terikat tadi keluar dari lintasannya menjadi elektron bebas,

seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.1 (b).

(a)

(b)

Gambar 2.1 (a) Suatu Elektron Bebas Membentur Elektron Terikat

(b) Elektron Terikat Keluar dari Lintasannya Menjadi

Elektron Bebas

Kegagalan listrik yang terjadi di udara tergantung dari jumlah

elektron bebas yang ada di udara. Penyebab tembus antara lain tekanan,

temperatur, kelembaban, konfigurasi medan, tegangan yang diterapkan,

material elektroda, dan kondisi permukaan elektroda. Ada beberapa cara

pembangkitan ion antara lain:

a. Ionisasi benturan elektron

b. Ionisasi termal

(40)

d. Ionisasi radiasi sinar kosmis.

2. Deionisasi

Deionisasi adalah preoses bergabungnya suatu elektron dengan

suatu ion positif menghasilkan suatu molekul netral. Proses deionisasi

merupakan kebalikan dari proses ionisasi. Deionisasi akan mengurangi

partikel bermuatan dalam suatu gas. Jika pada suatu gas terjadi aktivitas

deionisasi yang lebih besar dari pada aktivitas ionisasi, maka

muatan-muatan bebas didalam gas itu akan berkurang.

3. Emisi

Emisi adalah peristiwa pelepasan elektron dari permukaan suatu

logam menjadi elektron bebas di dalam gas.Gambar 2.2 menunjukkan

beberapa elektron yang terlepas dari permukaan suatu logam.

Dalam keadaan normal, elektron tidak dapat terlepas dari

permukaan logam karena gaya elektrostatik antara elektron dengan ion

dalam kisi logam. Supaya elektron ini dapat keluar dari permukaan

logam, diperlukan sejumlah energi luar.Besarnya energi ini

didefenisikan sebagai fungsi kerja dengan satuan elektron Volt (eV)

yang besarnya berbeda untuk setiap jenis logam.

Gambar 2.2 Emisi yang Terjadi pada Logam

Ada empat proses yang menyebabkan terjadinya emisi, yaitu:

(41)

d. Emisi termis

a. Emisi Fotoelektrik

Emisi fotoelektrik terjadi ketika permukaan logam terkena

cahaya. Cahaya menghasilkan energi foton akan membentur

permukaan logam yang memiliki banyak elektron bebas. Ketika

energi foton lebih besar dari energi ikat elektron maka elektron

akan terlepas dari permukaan logam seperti ditunjukkan pada

Gambar 2.3 berikut.

Gambar 2.3 Emisi Fotoelektrik

b. Emisi Benturan Ion Positif

Massa ion positif (proton) lebih besar daripada

massaelektron bebas. Ketika ion positif membentur elektron,

elektron akan terlepas dari permukaan logam. Hal ini dikarenakan

energy kinetik ion positif lebih besar dari energi ikat elektron

logam tersebut.Gambar 2.4 memperlihatkan electron yang terlepas

(42)

Gambar 2.4 Emisi Benturan Ion Positif

c. Emisi Medan Tinggi

Permukaan suatu logam tidak semuanya mulus, tetapi

selalu ada titik-titik yang runcing. Gambar 2.5 menunjukkan suatu

permukaan elektroda yang memiliki bagian yang runcing dikenai

medan elektrik. Maka elektron yang terdapat permukaan logam

katoda (K) akan mengalami gaya yang arahnya menuju anoda (A).

Gambar 2.5 Emisi Medan Tinggi

Elektron pada ujung runcing akan mengalami gaya yang

lebih besar karena intensitas medan elektrik di titik tersebut relatif

lebih besar dibandingkan dengan intensitas medan elektrik

dibagian yang datar. Jika intensitas medan elektrik cukup besar,

maka dari titik runcing tersebut akan dilepaskan elektron bebas.

Pelepasan elektron ini yang disebut emisi bintik katoda.

d. Emisi Termis

(43)

kinetic elektron lebih besar dari gaya elektrostatik logam, maka

elektron tersebut keluar dari permukaannya dan menjadi elektron

bebas pada udara disekitar permukaan logam tersebut, seperti yang

diperlihatkan pada Gambar 2.6 berikut.

Gambar 2.6 Emisi Termis

2.3 Mekanisme Tembus Listrik pada Udara

Ada 2 teori meklanisme tembus listrik pada udara, yaitu mekanisme

Townsend dan mekanisme Streamer. Mekanisme towsend hanya berlaku

pada medan listrik seragam, sedangkan mekanisme Streamer berlaku pada

medan listrik seragam maupun tidak seragam.

2.3.1 Mekanisme Townsend

Mekanisme ini ditemui ketika dua plat sejajar mempunyai

jarak yang sempit dihubungkan dengan sumber tegangan. Dari

Gambar 2.7 dapat dijelaskan bahwa didalam udara terdapat electron

bebas yang disebabkan karena peristiwa ionisasi foton dan radiasi

sinar ultraviolet dan juga terdapat molekul-molekul netral. Apabila

kedua elektroda dihubungkan dengan sumber tegangan maka timbul

medan listrik (E) yang arahnya dari anoda ke katoda. Akibat adanya

medan listrik, maka ea (elektron bebas) akan mengalami gaya (F)

yang arahnya berlawanan dengan arah medan listrik (E).Karena

adanya gaya (F) maka ea bergerak dari dari katoda ke anoda. Dalam

perjalanan menuju anoda, elektron bebas membentur molekul netral.

Jika energi kinetik elektron bebas yang membentur molekul netral

(44)

ionisasi benturan. Ionisasi benturan menghasilkan satu elektron bebas

baru (eb) dan satu ion positif.Jadi ea dan eb terus bergerak menuju

anoda.Dalam perjalannya menuju anoda ea dan eb membentur lagi

molekul netral sehingga terjadi lagi ionisasi sehingga jumlah elektron

bebas dan ion positif semakin banyak.Ion positif bergerak menuju

katoda dan terjadilah benturan antara ion positif dengan permukaan

katoda yang disebut dengan emisi benturan ion positif.Dari

permukaan katoda muncul elektron-elektron baru hasil emisi ion

positif membentur lagi molekul netral sehingga terjadi lagi ionisasi

sehingga jumlah elektron dan ion positif semakin banyak. Selama

medan listrik masih ada maka proses ionisasi benturan dan emisi ion

positif akan terus berlangsung sehingga terjadilah banjiran elektron

dan ion positif. Ion positif yang membentur katoda semakin banyak

sehingga elektron hasil emisi ion positif semakin banyak yang

menyebabkan banjiran muatan seperti yang diperlihatkan pada

Gambar 2.8. Muatan yang berpindah dari katoda ke anoda semakin

besar yang dimana perpindahan muatan sebanding dengan arus dan

dalam selang waktu tertentu perpindahan muatan akan terus

bertambah yang menyebabkan banjir muatan dan arus pun semakin

besar yang kemudian terjadilah tembus listrik.

(45)

Gambar 2.8 Banjiran Elektron Penyebab Tembus Listrik

2.3.2 Mekanisme Streamer

Mekanisme Streamer berlaku pada medan listrik seragam

maupun tidak seragam. Udara yang berada di antara dua plat sejajar

yang diberi tegangan, akan mengalami terpaan medan listrik sebesar

E0 yang seragam. Elektron bebas di udara yang dihasilkan dari proses

ionisasi radiasi sinar kosmis atau fotoionisasi akan mengalami gaya

yang arahnya menuju anoda.Dalam perjalanannya, elektron ini akan

menyebabkan proses ionisasi benturan sehingga terbentuk suatu

muatan. Karena adanya muatan ruang pada celah, maka medan listrik

pada celah kedua plat berbeda pada setiap bagian pada celah, seperti

yang dapat dilihat pada Gambar 2.9 berikut.

Gambar 2.9 Medan pada Celah karena Adanya Muatan Ruang

(46)

a. Positif, atau streamer yang mengarah ke katoda

b. Negatif, atau streamer yang menuju ke anoda

a. Streamer Positif

Karena massa elektron yang lebih ringan dari pada ion

positif, maka pergerakan elektron lebih cepat daripada ion positif.

Saat elektron bebas sudah mencapai anoda dan masuk ke dalam

anoda, ion positif dapat dianggap masih dalam posisi semulanya.

Ion positif yang tertinggal ini membentuk muatan ruang seperti

kerucut dengan muatan yang terkonsentrasi pada bagian depan

kerucut (kawasan P dan Q) dekat anoda sehingga medan listrik di

sekitarnya lebih besar dibandingkan dengan bagian runcing

kerucut, seperti yang dapat dilihat pada gambar 2.10.

Gambar 2.10 Ion Positif Masih Berada pada Posisinya Saat

Elektron Telah Masuk ke dalam Anoda

Kemudian elektron bebas baru terbentuk dari proses

fotoionisasi dan bergerak ke daerah P dan Q. Selama perjalanan,

elektron ini akan membentur molekul netral dan membentuksuatu

banjiran muatan sekunder, seperti yang dapat dilihat pada Gambar

(47)

Gambar 2.11 Terbentuknya Banjiran Muatan Sekunder dari

Elektron Bebas Baru

Banjiran elektron pada banjiran muatan ini akan bergerak

menuju bagian depan kerucut dan membentuk plasma. Plasma adalah

gas terionisasi, yaitu gas yang memiliki banyak elektron bebas dan ion

positif. Karena plasma memiliki elektron bebas dan ion positif,

medanlistrik pada plasma lebih rendah daripada medan listrik E0.

Bagian depan kerucut memendek karena terbentuknya plasma tersebut,

tetapi medan listrik di sekitarnya masih tinggi. Proses pembentukan

banjiran muatan sekunder terjadi lagi di sekitar bagian depan kerucut

lagi dan membentuk plasma sehingga plasma memanjang, seperti yang

dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Ion Positif dan Elektron Membentuk Plasma dan

(48)

Proses ini akan terus berlangsung sampai plasma mencapai

katoda. Saat plasma ini menghubungkan anoda dan katoda,

peristiwa lewat denyar terjadi.Mekanisme ini disebut mekanisme

Streamer positif karena plasma memanjang dari anoda ke katoda.

b.Streamer Negatif

Pada mekanisme Streamer negatif ini, plasma berawal dari

katoda dan memanjang sampai anoda.Saat electron bebas awal

berada dekat dengan katoda dan banjiran muatan terjadi dekat

dengan katoda. Banjiran electron ini menyebabkan medan listrik E1

di daerah R menjadi lebih besar daripada medan listrik E0

ditunjukkan pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Medan Listrik pada Daerah R Berubah karena

Muatan pada Celah

Kemudian elektron bebas dari proses fotoionisasi yang

berada pada daerah tersebut akan bergerak lebih cepat dan

membentuk suatu banjiran muatan sekunder, ditunjukkan dalam

(49)

Gambar 2.14 Terbentuknya Banjiran Muatan Sekunder pada

Daerah R

Banjiran ion positif sekunder akan bergerak menuju

banjiran elektron awal dan membentuk plasma ditunjukkan dalam

Gambar 2.15. Proses ini akan berlangsung terus sampai plasma

mencapai anoda.

Gambar 2.15 Terbentuknya Plasma dan Proses Plasma

Memanjang

2.4 Elektroda Bola

Salah satu alat yang digunakan dalam pengukuran tegangan tinggi

adalah elektroda bola.Elektroda bola standar terdiri dari dua elektroda bola

(50)

mengisolasi kedua elektroda disebut sela bola. Udara yang terdapat di antara

sela bola dikatakan dalam keadaan standar jika termperaturnya 20oC,

tekanannya 760 mmHg, dan kelembaban mutlaknya 11 g/m3. Pada kondisi

udara standar ini, sela bola akan mangalami tembus listrik pada suatu nilai

tegangan yang tetap dan sudah diketahui dengan catatan medan elektrik

pada sela bola uniform. Misalnya, udara standar pada sela bola 1 cm akan

mengalami tembus listrik pada tegangan 31,7 kV. Nilai tegangan tembus ini

tetap, baik untuk tegangan ac, tegangan dc, maupun tegangan impuls

sepanjang kondisi udara tidak berubah.Sifat elektrik inilah yang menjadi

dasar pengukuran tegangan tinggi dengan elektroda bola standar.

Elektroda bola umumnya terbuat dari bahan tembaga, kuningan, atau

aluminium.Permukaannya halus dan kelengkungannya uniform. Ukuran

standar elektroda bola antara lain 2, 5, 6, 6,25, 10, 12,5, 15, 20, 50, 50, 75,

150, dan 200 cm. Permukaan elektroda dijaga bersih dan kering, tidak boleh

digosok dan berdebu, tidak boleh terkena cat dan minyak, dan lapisan

lainnya.

Saat pengujian menggunakan elektroda bola standar diusahakan agar

medan elektrik pada sela bola uniform. Syarat-syarat medan elektrik di sela

bola dikatakan standar adalah sebagai berikut:[3]

1. Diameter bola sama;

2. Letak kedua elektroda bola harus satu sumbu;

3. Panjang sela tidak lebih dari setengah diameter elektroda bola, dan

4. Titik percikan elektroda bola bertegangan tinggi harus memiliki

jarak bebas (clearance).

Pada saat pengujian adakalanya dijumpai keadaan udara yang tidak

standar. Oleh karena itu, hasil pengujian dalam kondisi udara sembarang

adalah sebagai berikut:

(51)

S

D

̂= Tegangan sela bola pada saat pengujian (keadaan udara sembarang) ̂s = Tegangan tembus sela bola standar

δ = faktor koreksi udara

Faktor koreksi udara tergantung pada suhu dan tekanan udara.

Besarnya faktor koreksi tersebut adalah sebagai berikut :

δ

=

(2.4)

Dimana :

P = Tekanan (mmHg) θ = Suhu (°C)

Dalam pengujian menggunakan elektroda bola, elektroda bola

dapat diposisikan horizontal dan vertikal.Gambar 2.2 menunjukkan

elektroda bola yang diposisikan secara vertical dan Gambar 2.3

menunjukkan elektroda bola yang diposisikan elektroda bola secara

horizontal.

Gambar 2.2Posisi Elektroda Bola Vertikal

(52)

Distribusi medan elektrik pada permukaan elektroda bola dapat

terjadi pada permukaan rata dan permukaan kasar.

2.4.1 Distribusi Medan Elektrikpada Permukaan Elektroda Bola yang

Rata

Distribusi medan elektrik pada permukaan elektroda yang rata

dan halus tersebar secara rata di setiap permukaan. Dengan meratanya

medan elektrik di setiap titik pada permukaan elektroda

mengakibatkan tidak ditimbulkannya gaya yang menyebabkan

elektron terlepas dari molekulnya. Gambar 2.4 menunjukkan medan

elektrik yang merata pada dua elektroda bola yang permukaannya

rata.

A

B

Gambar 2.4 Distribusi Medan Elektrik diantara Dua Elektroda

Bola dengan Permukaan Merata.

2.4.2 Distribusi Medan Elektrik pada Permukaan Elektroda Bola yang

tidak Rata

Permukaan elektroda bola yang kasar dan tidak merata

menyebabkan distribusi medan listrik di setiap titik pada permukaan

elektroda bola tidak uniform seperti yang ditunjukkan oleh Gambar

2.5.

Gambar 2.5 Distribusi Medan Elektrik diantara Dua Elektroda Bola

(53)

Pada Gambar 2.5 diatas terlihat bahwa distribusi

medanelektrik tidak merata di setiap permukaan elektroda bola. Ini

disebabkan karena sebagian permukaan elektroda memiliki bagian

yang runcing. Pada bagian runcing, rapat medan elektrik lebih besar

dari bagian yang rata, yaitu EA ≥ EB.[4]

Perbedaan rapat medanelektrik ini menyebakan gaya lebih

besar pada bagian runcing daripada gaya pada bagian yang rata.

Kelembaban adalah jumlah uap air di udara.Kelembaban dapat

dinyatakan berupa kelembaban absolut, kelembaban relatif, dan kelembaban

spesifik.

Dalam pengujian ini hanya kelembaban relatif yang diperhitungkan.

Rasio kelembaban (ω) adalah berat atau massa air yang terkandung dalam setiap kilogram udara kering.[2]

(2.8)

dimana:

ω = rasio kelembaban (kg uap air/kg udara kering)

(54)

Ps = tekanan parsial uap air dalam keadaan jenuh (kPa)

Bila kelembaban tinggi, kandungan air dalam udara meningkat

sehingga mudah terjadi ionisasi karena air memiliki energy ikat yang lebih

rendah dari kandungan lain dalam udara. Energy ikat air sekitar 13,6 eV,

nitrogen (N2) sekitar 17,1 eV, karbon dioksida (CO2) sekitar 14,6 eV, dan

oksigen (O2) sekitar 12,08 eV. Dimana eV adalah satuan dari energy suatu

partikel yang besarnya 1,6 x 10-19 Joule. Bila kandungan air yang terdapat di

udara semakin banyak maka udara akan lebih mudah terionisasi dan

menyebabkan kekuatan dielektrik udara turun. Hal ini menyebabkan

tegangan maksimum yang dapat ditahan udara sebelum terjadi tembus listrik

akan semakin kecil.

2.6 Korosi

Korosi didefenisikan sebagai degradasi dari material yang

diakibatkan oleh reaksi kimia dengan material lainnya dan lingkungan.

Akibat dari adanya korosi, suatu material akan mengalami perubahan sifat

kearah yang lebih rendah atau dapat dikatakan kemampuan dari material

tersebut akan berkurang.Gambar 2.6 memperlihatkan perubahan materi dari

elektroda bola sebelum mengalami korosi (a) dan sesudah mengalami korosi

(b).

(55)

(b)

Gambar 2.6 (a) Elektroda Bola Sebelum Terkena Korosi

(b) Elektroda Bola Setelah Terkena Korosi

Peristiwa korosi terjadi akibat adanya reaksi kimia dan

elektrokimia.Namun untuk terjadinya peristiwa korosi terdapat beberapa

elemen utama yang harus dipenuhi agar reaksi tersebut dapat berlangsung.

Elemen-elemen utama tersebut adalah sebagai berikut:[5]

a. Material

Dalam suatu peristiwa korosi, suatu material akan bersifat sebagai

anoda. Anoda adalah suatu bagian dari reaksi yang akan mengalami

oksidasi. Akibat reaksi oksidasi, suatu logam akan akan kehilangan

elektron.

b. Lingkungan

Dalam suatu peristiwa korosi, suatu lingkungan akan bersifat

sebagai katoda. Katoda adalah suatu bagian dari reaksi yang akan

mengalami reduksi. Akibat reaksi reduksi, lingkungan yang bersifat

katoda akan membutuhkan electron yang akan diambil dari anoda.

Beberapa lingkungan yang bersifat katoda adalah lingkungan air,

atmosfer, gas, mineral acid, tanah, dan minyak.

(56)

Peristiwa korosi hanya akan terjadi jika terdapat hubungan atau

kontak langsung antara material dan lingkungan. Akibat adanya

hubungan tersebut, akan terjadi reaksi reduksi dan oksidasiyang

berlangsung secara spontan.

Adapun beberapa faktor yang mempengaruhi korosi adalah:[4]

1. Kontak langsung dengan H2O dan O2

2. Kontak dengan elektrolit

3. Keberadaan zat pengotor

4. Temperatur

5. Tingkat keasaman lingkunga sekitar (pH)

6. Mikroba.

Beberapa cara yang dilakukan dalam pengendalian korosi adalah:[6]

1. Mengadakan lapisan pelindung

2. Menghindari terjadinya pasangan galvanic

(57)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Peralatan listrik terutama yang bertegangan tinggi banyak

menggunakan udara sebagai media isolasi.Hal ini disebabkan

olehpenggunaan udara sebagai bahan isolasinya lebih murah dari segi biaya

dibandingkan dengan menggunakan isolasi minyak atau gas.Udara

digunakan untuk memisahkan dua atau lebih elektroda sehingga tidak terjadi

tembus listrik saat kedua atau lebih elektroda tersebut diberi tegangan.

Sifat elektrik udara tidak selalu konstan pada berbagai keadaan

seperti temperatur, tekanan, dan kelembaban. Selain terpengaruh oleh tiga

hal tersebut, sifat elektrik dalam hal ini kekuatan dielektrik udara juga

dipengaruhi oleh kandungan zat lain di dalam udara tersebut. Misalnya, di

daerah perindustrian yang banyak mengeluarkan limbah berbentuk gas,

udara disekitar daerah ini telah bercampur dengan limbah yang biasa disebut

sebagai polusi udara. Jika udara yang bertindak sebagai isolator peralatan

listrik tersebut telah terpolusi, fungsinya sebagai isolator akan berkurang.

Polutan yang terkandung di udara dapat menempel pada permukaan

isolator berangsur-angsur membentuk suatu lapisan tipis pada permukaan

isolator.Lapisan ini akan bersifat konduktif saat keadaan udara disekitarnya

lembab dan menyebabkan arus bocor yang mengalir melalui arus lapisan ini

akan semakin besar.

Pengujian dilakukan pada elektroda bola yang udara sekitarnya

dilembabkan.Selanjutnya elektroda bola diberi larutan asam klorida sebagai

bahan polutan.Kemudian udara disekitarnya dilembabkan dengan persentase

kelembaban meningkat secara bertahap, lalu diuji berapa tegangan

tembusnya. Dari hasil pengujian ini dapat dicari solusi bagaimana cara

mengatasi tegangan tembus pada peralatan yang terpolusi dan keadaan

(58)

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut di atas, dapat dirumuskan

masalah yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini:

1. Bagaimana pengaruh kelembaban udara terhadap tegangan tembus

udara?

2. Bagaimana pengaruh konduktor yang terpolusi asam terhadap

tegangan tembus udara?

3. Bagaimana pengaruh kelembaban udara disekitar konduktor yang

terpolusi asam terhadap tegangan tembus udara?

1.3 Batasan Masalah

Pembahasan masalah pada Tugas Akhir ini akan dibatasi pada:

1. Elektroda bola yang diuji terbuat dari bahan baja dengan diameter 5 cm

dan 10 cm.

2. Kelembaban udara di sekitar objek yang diuji diperoleh dengan

memasukkan uap air melalui selang kedalam wadah yang didalamnya

telah terdapat elektroda bola yang akan diuji.

3. Uap air diperoleh dari ketel listrik.

4. Jarak sela bola diatur pada 0,8 dan 1,4 cm

5. Pengujian elektroda bola yang terpolusi dilakukan pada 2 hari dan 7 hari

setelah polusi tanpa membersihkan polutan yang ada pada elektroda.

6. Tegangan yang diterapkan adalah AC 50 Hz.

7. Pengaruh medan listrik sekitar diabaikan.

1.4 Tujuan Pengujian

Adapun yang menjadi tujuan dari pengujian ini adalah untuk

mendapatkan nilai pengaruh kelembaban udara disekitar elektroda bola yang

terpolusi asam dan pengaruh jangka waktu (durasi) terhadap kondisi

(59)

ABSTRAK

Udara merupakan salah satu bahan dielektrik yang baik, tetapi kekuatan dielektrik udara akan dipengaruhi beberapa faktor seperti suhu dan kelembaban. Semakin tinggi kelembaban udara maka kekuatan dielektrik udara tersebut akan berkurang. Pengujian tegangan tembus udara dilakukan pada dua buah elektroda bola yang belum terpolusi asam dan dua buah elektroda yang telah terpolusi asam. Dari pengujian yang menggunakan elektroda berdiameter 10 cm yang belum terpolusi asam pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan terbesar 27,61% dan 27,96 pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Pengujian yang menggunakan elektroda berdiameter 10 cm yang telah terpolusi asam pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan tembus terbesar 46,17% dan 28,26 pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Pengujian yang menggunakan elektroda berdiameter 5 cm yang belum terpolusi pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan tembus terbesar 11,57% dan 5,1% pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Pengujian menggunakan elektroda berdiameter 5 cm yang telah terpolusi asam pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan tembus 19,59% dan 7,88% pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Penurunan tegangan tembus udara saat meningkatnya kelembaban disebabkan adanya ionisasi dan emisi medan tinggi yang terjadi pada udara dan elektroda bola.

(60)

TUGAS AKHIR

Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda

Bola Yang Terpolusi Asam

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalammenyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) padaDepartemen Teknik Elektro

Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh :

WILLIAM STEVEN SIJABAT

080402038

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(61)

Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda

Bola Yang Terpolusi Asam

Oleh :

William S Sijabat

080402038

Disetujui oleh:

Pembimbing,

Ir. SYAHRAWARDI

NIP. 195702231983031002

Diketahui oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,

Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si

NIP. 19540531 198601 1002

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(62)

ABSTRAK

Udara merupakan salah satu bahan dielektrik yang baik, tetapi kekuatan dielektrik udara akan dipengaruhi beberapa faktor seperti suhu dan kelembaban. Semakin tinggi kelembaban udara maka kekuatan dielektrik udara tersebut akan berkurang. Pengujian tegangan tembus udara dilakukan pada dua buah elektroda bola yang belum terpolusi asam dan dua buah elektroda yang telah terpolusi asam. Dari pengujian yang menggunakan elektroda berdiameter 10 cm yang belum terpolusi asam pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan terbesar 27,61% dan 27,96 pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Pengujian yang menggunakan elektroda berdiameter 10 cm yang telah terpolusi asam pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan tembus terbesar 46,17% dan 28,26 pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Pengujian yang menggunakan elektroda berdiameter 5 cm yang belum terpolusi pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan tembus terbesar 11,57% dan 5,1% pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Pengujian menggunakan elektroda berdiameter 5 cm yang telah terpolusi asam pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan tembus 19,59% dan 7,88% pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Penurunan tegangan tembus udara saat meningkatnya kelembaban disebabkan adanya ionisasi dan emisi medan tinggi yang terjadi pada udara dan elektroda bola.

(63)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur tiada terkira penulis panjatkan kepada Tuhan atas segala berkat dan karunianya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :

PENGARUH KELEMBABAN TERHADAP TEGANGAN TEMBUS UDARA PADA ELEKTRODA BOLA YANG TERPOLUSI ASAM

Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. .

Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas akhir ini, penulis banyak mendapat dukungan, bimbingan, maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Syahrawardi, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan tugas akhir ini.

2. Bapak Ir. Pernantin Tarigan, MSc selaku Dosen Wali penulis.

3. Bapak Ir.Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT.USU serta Bapak Rahmat Fauzi, ST,MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU yang banyak memberi motivasi selama penulis menjalani kuliah.

4. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

6. Orang tua penulis yang selalu memberikan semangat dan saudara-saudara penulis yang selalu memberikan dukungan moril maupun materil.

7. Asisten Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi terutama Sandro Panggabean dan Josiah yang telah membantu penulis mengambil data untuk Tugas Akhir ini.

(64)

Penulis sadar bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapakan kritik dan saran yang membangun demi memperbaiki Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca.

Medan, Mei 2015

Penulis,

(65)

DAFTAR ISI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dielektrik……….. 3

2.2 Teori Kegagalan Isolasi……… 5

2.2.1 Ionisasi……… 5

2.2.2 Deionisasi……… 7

2.2.3 Emisi……… 7

2.3 Mekanisme Tembus Listrik pada Udara……….. 10

2.3.1 Mekanisme Twosend………. 10

(66)