pengaruh asap hasil bakar kayu terhadap tegangan flashover AC isolator piring

(1)

(2)

(3)

DAFTAR PUSTAKA

1. Redaksi Online. 04 November 2014. Giliran Pembangkit Terganggu Asap. Sumatera Ekspress.

2. Kementrian Kehutanan. 2014 . Statistik Kementerian Kehutanan 2013. Jakarta : Kemeterian Kehutanan Indonesia.

3. Forest Watch Indonesia. 2013 . Potret Keadaan Hutan Indonesia 2009-2013.

Bogor : Forest Watc Indonesia.

4. Faisal, Fikri., dkk. 2012. Dampak Asap Kebakaran Hutan Pada Pernafasan.

Jakarta : Departemen Pulmonologi dan Ilmu Kedokteran Respirasi, Fakultas

Kedokteran Universitas Indonesia.

5. Schmaltz, Jeff. 2014. NASA Image Courtesy, MODIS Response Team.

6. Badan Pengendalian Dampak Lingkungan. 1998. KEP-107/ KABAPEDAL/

11/ 1997. Jakarta : BAPELDA.

7. Anshari, Dedi.2009. Impregnasi Asap Cair Tempurung Kelapa, Poliester

Tak Jenuh Yukalac 157 BQTN-EX dan Tolunena Diisosianat Terhadap Kayu Kelapa Sawit. Medan : Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

8. Wijaya, Mohammad., dkk.2008. Perubahan Suhu Pirolisis Terhadap

Struktur Kimia Asap Cair dari Serbuk Gergaji Kayu Pinus. Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan.

9. Holtzhausen, J. P., ”High Voltage Insulators”, IDC Technologies

(4)

11.P. J. Lambeth, B.Sc.(Eng.),C.Eng.,M.I.E.E.1971.Effect of pollution on high-voltage outdoor insulators. PROC. IEE, JEE REVIEWS, Vol. 118, No. 9 12.Wilvian. 2012. Pengaruh Kelembaban terhadap Tegangan Flashover AC

Isolator Piring. Medan: Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

13.Tobing, Bonggas L. 2012. Dasar-dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi,

edisi kedua, Jakarta: Penerbit Erlangga.

14.Tobing, Bonggas L. 2012. Peralatan Tegangan Tinggi, edisi kedua, Jakarta:

(5)

32

BAB III

METODE PENGUJIAN

Pada bab ini akan dijelaskan metode yang dilakukan dalam pengujian

tegangan flashover AC isolator piring, peralatan dan bahan yang digunakan dalam

pengujian, jalannya pengujian serta percobaan pendukung yaitu perhitungan bobot

polusi dan perhitungan luas permukaan isolator.

3.1Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi, Departemen

Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium

Balai Teknik Kesehatan Lingkungan Pengendalian Penyakit (BTKL-PP) Kelas 1

Medan. Yang dilakukan mulai bulan Juli sampai dengan selesai.

3.2Bahan Pengujian

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah

 Asap hasil pembakaran kayu pinus.

(6)

33

 1 liter aquadest

 1 unit isolator piring standar clevis and tongue

Spesifikasi: merek NGK Japan 9 2. Diameter 17,5 cm da tinggi 15 cm.

Gambar 3.2 Isolator Piring Standar Clevis and Tongue

3.3Alat Penelitian dan Spesifikasinya

Peralatan yang digunakan dalam proses penelitian meliputi :

 1 unit trafo uji

Spesifikasi: 200/100.000 Volt; 50 Hz; 10 kVA

 1 unit autotrafo

Spesifikasi: 220/0-220 Volt; 10 kVA

 1 unit ruang pengeringan isolator piring berupa ruang yang dindingnya

terbuat dari bahan plastik transparan.

 2 pasang sarung tangan karet.

 1 unit isolasi listrik ukuran besar.

(7)

34

Gambar 3.3 (a) Autotrafo (b) Trafo Uji

 1 unit tahanan peredam

Spesifikasi:10 MΩ; 60 MW

Gambar 3.4 Tahanan Peredam

 Kabel penggantung isolator 2 meter.

 Penjepit besi ukuran besar.

 1 unit multimeter

Spesifikasi: merek Sanwa CD800a; measuring range ACV

4/40/400/600V; best accuracy ACV (1,6%+9); resolution ACV 0.001 V.

(8)

35

Gambar 3.5 Multimeter Digital

 2 unit barometer/humiditymeter/thermometer digital

Spesifikasi: merek Lutron PHB 318; range tekanan 7,5-825 mmHg; range

suhu 0-50 C, range kelembaban 10-110%.

(9)

36

 1 unit ruang pengasapan (smoke chamber) berupa kotak kaca

Gambar 3.7 Peragaan Rangkaian Percobaan

Rangkaian percobaan ini menirukan kondisi jaringan transmisi

yang melewati kawasan hutan yang dimana diluar daerah clearance

merupakan pepohonan dan apabila terjadi kebakaran maka peralatan

jaringan trasnmisi khususnya isolator piring akan tertutupi penuh oleh

asap.

Keterangan gambar :

1. Kabel fasa

2. Tungku pembakaran kayu

3. Lubang hisap air analyzer

4. Kabel grounding

5. Isolator uji

6. Barometer/humiditymeter

(10)

37

 1 unit Carbon Monoxide (CO) Monitoring

Spesifikasi: tipe AQ5001 Pro; full scale 1000 ppm; repeatibility 3%

2LSD (Least Significant Digits)

Gambar 3.8 Carbon Monoxide (CO) Analyzer tipe AQ5001 Pro

 1 unit Sulfur Dioxide (SO2) dan Nitrogen Dioxide (NO2) analyzer

Spesifikasi: 5 unit tabung impinger dan 5 unit tabung pengaman; kapasitas

hisap maximum 2,0 liter udara/menit; catu daya DC 12 V – 4,5 A

(optional); panjang 47 cm, lebar 21 cm, tinggi 22 cm, dan berat 5 kg.

(11)

38

 1 unit Particulate Air Monitoring

Spesifikasi: merek Haz-Dust model EPAM-5000; calibration NIOSH

gravimetric method; sensing range .001-20.0 mg/m3 .01-200.0 mg/m3

(optional); particle size range 0.1-100 m; precision +/- 0.003 mg/m3 (3

m/m3); accuracy +/- 10% to NIOSH #600 using ARD; filter casette 47

mm disposable EPA FRM style; power rechargeable battery.

Gambar 3.10 Particulate Air Monitoring

 1 unit Conductivitymeter

Spesifikasi: Merek Hanna tipe HI 98129; Range 0 – 3999 S/cm, 0,0 – 60,0oC/ 32,0 – 140,0 oF, 0,00 – 14,00 pH; Accuracy 0,5 oC/ 1 oF,  0,05

pH, 2% f.s (EC/TDS)

(12)

39

3.4Prosedur-Prosedur Dalam Eksperimen

Ada 2 tahap pengujian yang dilakukan, yaitu :

1. Pengujian tegangan flashover AC Isolator piring keadaan bersih.

2. Pengujian tegangan flashover AC isolator piring terpolusi asap.

3.4.1 Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring Keadaan Bersih

Prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Isolator dicuci dengan air bersih.

Gambar 3.12 Pencucian Isolator Piring

2. Isolator dikeringkan secara alami didalam ruang pengeringan

(13)

40

Gambar 3.13 Ruang Pengeringan Isolator Piring

3. Isolator dimasukkan kedalam ruang tabung kaca pengujian dengan

menggunakan sarung tangan karet agar tidak terkontaminasi

kotoran dari tangan seperti pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Proses Pengambilan Isolator Uji Dari Ruang Pengeringan

4. Suhu dan tekanan udara diukur.

5. Konsentrasi CO dan PM10 diukur.

6. Saklar utama S1 ditutup dan AT diatur hingga tegangan

(14)

41

7. Kemudian saklar S2 ditutup.

8. Tegangan keluaran AT dinaikkan secara bertahap sampai terjadi

flashover pada isolator.

9. Pada saat bersamaan, tegangan V2 dicatat dan saklar S1 dan S2

dibuka.

3.4.2 Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring Keadaan Terpolusi Asap

Prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Isolator dicuci dengan air bersih seperti pada Gambar 3.12.

2. Isolator dikeringkan secara alami didalam ruang pengeringan

sekitar 24 jam seperti pada Gambar 3.13.

3. Isolator dimasukkan kedalam ruang tabung kaca pengujian seperti

(15)

42

4. Bakar kayu pinus dalam tungku pembakaran yang telah disediakan.

5. Tunggu sampai proses pembakaran menghasilkan banyak asap.

6. Minimalisasikan api yang dihasilkan dari proses pembakaran.

7. Masukkan tungku pembakaran pada jalur masuk asap dan tunggu

sampai asap memenuhi tabung kaca secara sepenuhnya. Kemudian

catat waktu proses pengasapan.

8. Keluarkan tungku pembakaran dan kemudian tutup tempat

pemasukan asap dengan pintu kaca yang telah disediakan.

9. Nyalakan alat NO2 dan SO2 analyzer untuk pengambilan sample

asap selama  1 jam yang akan dianalisis lebih lanjut kadarnya di

laboratorium.

10.Ukur suhu, tekanan udara, konsentrasi CO dan konsentrasi PM10

pada kondisi setiap percobaan yang dilakukan.

Gambar 3.16 Proses Pengukuran Suhu, Tekanan Udara , Konsentrasi CO

dan Konsentrasi PM10

11.Saklar utama S1 ditutup dan AT diatur hingga tegangan

(16)

43

12.Kemudian saklar S2 ditutup.

13.Tegangan keluaran AT dinaikkan secara bertahap sampai terjadi

flashover pada isolator.

14.Pada saat bersamaan, tegangan V2 dicatat dan saklar S1 dan S2

dibuka.

15.Lakukan langkah 10-14 untuk waktu pengasapan dalam rentang

pengasapan 15 menit sampai 4 kali.

16.Buka pintu kaca sehingga asap keluar dan lakukan langkah 10-14

dalam rentang 15 menit sampai 2 kali.

17.Kemudian lakukan langkah 10-14 untuuk kondisi isolator

didiamkan selama  24 jam untuk mengetahui kondisi akhir

kekuatan isolasi isolator piring terpolusi asap.

18.Isolator dikeluarkan dari ruang pengasapan.

19.Percobaan selesai dan pastikan seluruh peralatan dalam kondisi

OFF.

(17)

44

3.5Pengukuran Tingkat Bobot Polusi

Seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya bahwa isolator yang

terpasang pada saluran udara akan ditempeli oleh polutan pada permukaannya dan

bobot dari polutan yang menempel pada permukaan isolator berbeda-beda. Dalam

hal ini, polutan yang menempel pada permukaan isolator adalah polutan yang

berasal dari proses pengasapan hasil bakar kayu. Oleh karena itu, untuk mengukur

bobot dari polutan yang menempel pada permukaan isolator, dibutuhkan suatu

pengukuran bobot polusi dengan menggunakan metode ESDD (Equivalent Salt

Deposit Density). ESDD menunjukkan tingkat polusi permukaan isolator yang

diekivalenkan dengan kadar garam dalam air. Langkah-langkah untuk

menentukan nilai ESDD polutan pada suatu isolator adalah sebagai berikut:

1. Sediakan air aquadest sebanyak 500 mL yang digunakan untuk melarutkan

polutan yang menempel pada isolator.

2. Ukur temperatur dan konduktivitas aquadest dengan menggunakan alat

pengukur konduktivitas (Conductivitymeter).

(18)

45

Nilai dari b dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut:

Tabel 3.1 Faktor Koreksi Suhu[12]

 (oC) b

5 0,03156

10 0,02817

20 0,02277

30 0,01905

Catatan: untuk suhu yang lain, nilai b dapat diperoleh melalui interpolasi

4. Dihitung salinitas dari larutan dengan menggunakan Persamaan 3.2

Keterangan:

D = salinitas (mg/cm3)

Misalkan hasil yang diperoleh adalah D1.

5. Polutan yang menempel pada isolator dilarutkan ke dalam larutan pencuci

(aquadest).

6. Diukur konduktivitas larutan pencuci yang telah bercampur dengan

polutan. Kemudian dihitung salinitasnya dengan cara seperti diatas.

Misalkan hasilnya adalah D2.

7. Dihitung nilai ESDD dengan menggunakan Persamaan 3.3.

(19)

46

(3.3)

H3 H2

H1

Ra

Rb

(3.4)

Keterangan:

ESDD = Equivalent Salt Deposit Density (mg/cm2)

G = volume air pencuci (cm3)

D1 = salinitas larutan pencuci tanpa polutan (mg/cm3)

D2 = salinitas larutan pencuci terpolusi (mg/cm3)

A = luas permukaan isolator (cm2)

3.6Pengukuran Luas Permukaan Isolator

Perhitungan luas permukaan isolator bergantung kepada bentuk isolator.

Dalam percobaan ini, digunakan isolator piring tipe standar seperti pada Gambar

3.18, yang luas permukaannya dapat dihitung dengan Persamaan 3.4[14].

Gambar 3.18 Bentuk Ekuivalen Isolator Piring

√

(20)

47

3.7 Diagram Alir (Flowchart) Penelitian

Mulai

(21)

48

BAB IV

PENGOLAHAN DATA

Dari data yang telah diperoleh pada saat pengujian yang dilakukan di

Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Universitas Sumatera Utara dan

Laboratorium Balai Teknik Kesehatan Lingkungan Pengendalian Penyakit

(BTKL-PP) Kelas 1 Medan maka akan dilakukan pengolahan data pada data

tersebut. Data yang diperoleh pada saat pengujian adalah data tegangan flashover

AC isolator piring, data konsentrasi PM10, CO, NO2, dan SO2 pada asap, dan data

kondisi udara yaitu suhu, tekanan dan kelembaban udara.

4.1 Data dan Perhitungan Konsentrasi Asap

Tabel 4.1 Data Konsentrasi Asap

(22)

49

Catatan : Hasil analisis telah dikonversi dengan keadaan normal yaitu suhu 25oC dan tekanan 760 mmHg.

 Konversi satuan ppm ke satuan g/m3



Berat molekul CO = 28 g/mol , maka :

= 2.288,9094 g/m3

= 929.297,2231 g/m3

= 894.963,5818 g/m3

= 832.018,5729 g/m3

(23)

50

= 684.383,9155 g/m3

= 494.404,4339 g/m3

= 222.024,2134 g/m3

4.2 Data Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring

Dalam data ini terdapat dua kategori pengujian yaitu pengujian tegangan

flashover AC isolator piring keadaan bersih dan keadaan terpolusi asap.

4.2.1 Data Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring Keadaan Bersih

Tabel 4.2 Data Tegangan Flashover Keadaan Bersih

t = 28,5 oC P = 753,1 mmHg %RH = 85,3

VBD (kV)

1 2 3 4 5 Rata-rata

(24)

51

4.2.2 Data Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring Keadaan Terpolusi Asap

Tabel 4.3 Data Tegangan Flashover Keadaan Terpolusi Asap

Kondisi

Untuk pengujian terpolusi asap, waktu pemasukan asap dilakukan selama

300 detik.

4.2.3 Data Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring Keadaan 24 Jam Setelah Selesai Proses Pengasapan

Tabel 4.4 Data Tegangan Flashover 24 Jam Setelah Pengasapan

t = 27,3 oC P = 753,6 mmHg %RH = 84,3

VBD (kV)

1 2 3 4 5 Rata-rata

(25)

52

4.3Perhitungan Tegangan Flashover AC Dalam Keadaan Standar ( t = 20oC dan p = 760 mmHg)

Dalam data ini terdapat dua kategori yaitu perhitungan tegangan flashover

AC standar isolator piring keadaan bersih dan keadaan terpolusi asap.

4.3.1 Perhitungan Tegangan Flashover AC Standar Isolator Piring Keadaan Bersih

V = 59,42 kV ; t = 28,5oC ; p = 753,1 mmHg

4.3.2 Perhitungan Tegangan Flashover AC Standar Isolator Piring Keadaan Terpolusi Asap

V = 23,5 kV ; t = 52oC ; p = 757,1 mmHg

(26)

53

V = 34,36 kV ; t = 36,5oC ; p = 754,2 mmHg

V = 34,8 kV ; t = 34,2oC ; p = 754,3 mmHg

V = 35,54 kV ; t = 32,5oC ; p = 754,1 mmHg

V = 38,98 kV ; t = 30,4oC ; p = 753,9 mmHg

(27)

54

V = 40,9 kV ; t = 29,9oC ; p = 753,8 mmHg

4.3.3 Perhitungan Tegangan Flashover AC Standar Isolator Piring 24 Jam Setelah Selesai Proses Pengasapan

V = 47,52 kV ; t = 27,3oC ; p = 753,6 mmHg

Dari hasil perhitungan diatas, didapat data tegangan flashover AC

standar isolator piring yang dapat dituangkan dalam bentuk Tabel 4.5

berikut:

Tabel 4.5 Data Pengujian Tegangan Flashover AC dalam Kondisi Standar

(t = 20oC dan p = 760 mmHg)

Kondisi Durasi (menit) (kV) % RH

Udara Ambien - 61,63 85,3

Kotak kaca

tertutup rapat

Awal 26,13 98,7

15 36,15 97,2

(28)

55

4.4Perhitungan Luas Permukaan Isolator Piring

(29)

56

4.5Perhitungan Tingkat Bobot Polusi Isolator Berdasarkan Metode ESDD (Equivalent Salt Deposit Density)

 Perhitungan konsentrasi garam pada aquadest pada t = 29,2 oC

Konduktivitas larutan pada temperatur 20 oC :

[ ]

Dengan melakukan interpolasi didapat :

Maka, didapat :

[ ]

Konsentrasi garam dalam larutan aquadest pada temperatur 20oC

adalah :

(30)

57

 Perhitungan konsentrasi garam pada larutan polutan pada t = 29,3 oC

Konduktivitas larutan pada temperatur 20 oC :

[ ]

Dengan melakukan interpolasi didapat :

Maka, didapat :

[ ]

Konsentrasi garam dalam larutan aquadest pada temperatur 20oC

adalah :

(31)

58

 Perhitungan ESDD (Equivalent Salt Deposit Density)

Maka:

(32)

59

BAB V

ANALISIS PENELITIAN

Secara umum hasil pengujian yang dilakukan menunjukan bahwa isolator

piring terpolusi asap hasil bakar kayu mengakibatkan kondisi kinerjanya akan

menurun. Seberapa jauh penurunannya tergantung dari konsentrasi dan bobot

polutan. Pada bab ini akan dianalisis data hasil pengujian yang cukup mewakili

kondisi polusi akibat kebakaran hutan. Isolator pertama kali diuji pada kondisi

bersih. Kemudian setelah diuji dengan asap, maka tegangan flashover AC isolator

piringnya akan menurun.

Turunnya tegangan flashover dapat disebabkan karena terdapatnya lapisan

pengotor pada permukaan isolator. Dengan adanya lapisan pengotor ini, maka

akan terbentuk lapisan yang bersifat konduktif yang akan mempengaruhi tegangan

flashover dari isolator tersebut. Untuk mengetahui seberapa jauh perubahan

tegangan tegangan flashover AC dari isolator piring yang sudah terpolusi asap,

maka bab ini akan dibandingkan data yang diperoleh selama pengujian.

5.1Analisis Tegangan Flashover AC Terhadap Konsentrasi Kadar Asap

Berdasarkan data perhitungan pada pengolahan data bab iv, dapat dibuat

tabel yang menyatakan hubungan perubahan nilai tegangan flashover AC dalam

keadaan standar (suhu 20oC dan tekanan 760 mmHg) dengan perubahan

(33)

60

Tabel 5.1 Hubungan Antara Konsentrasi Gas CO dan PM10 Dengan Tegangan Flashover

AC Pada Suhu 20oC dan Tekanan 760 mmHg

(34)

61

Gambar 5.1 Grafik Hubungan Perubahan Nilai Tegangan Flashover Keadaan Standar

(Vus) Terhadap Perubahan Nilai Konsentrasi Gas CO

Gambar 5.2 Grafik Hubungan Perubahan Nilai Tegangan Flashover Keadaan Standar

(35)

62 Dari grafik di atas terlihat bahwa:

 Semakin drastis peningkatan konsentrasi gas CO dalam asap,

mengakibatkan penurunan drastis tegangan flashover AC. Hal ini terlihat

ketika peningkatan konsentrasi gas CO dari 2.288,9094 g/m3 menjadi

929.297,2231 g/m3 mengakibatkan penurunan tegangan dari 61,63 kV

menjadi 26,13 kV.

 Dalam hal ini juga terlihat bahwa, ketika konsentrasi gas CO dalam asap

mengalami penurunan, mengakibatkan peningkatan tegangan flashover

AC.

 Peningkatan konsentrasi gas CO pada asap, mengakibatkan penurunan

tegangan flashover AC. Hal ini terjadi karena, jumlah molekul-molekul

terkhususnya gas CO di udara sekitar isolator semakin banyak yang

berakibat semakin meningkat proses terjadinya ionisasi sehingga semakin

luas terbentuk jalur-jalur konduktif untuk mengalirnya arus yang berujung

kepada terjadinya flashover.

 Peningkatan konsentrasi PM10 dalam asap, mengakibatkan penurunan

tegangan flashover AC. Hal ini terlihat ketika peningkatan konsentrasi

PM10 dari 2.288,9094 g/m3 menjadi 929.297,2231 g/m3 mengakibatkan

penurunan tegangan dari 61,63 kV menjadi 26,13 kV. Hal ini disebabkan

karena jumlah partikel-partikel halus yang tersebar disekitar isolator piring

semakin banyak dan rapat sehingga akan semakin terbentuk dan semakin

rapat jalur-jalur konduktif untuk mengalirnya arus yang berujung kepada

(36)

63

 Ketika konsentrasi PM10 dalam asap megalami penurunan,

mengakibatkan kondisi tegangan flashover AC mengalami peningkatan.

Hal ini dapat terlihat ketika konsentrasi PM10 mengalami penurunan

sampai 441 g/m3, tegangan flashover AC meningkat menjadi 42,57 kV.

 Ketika konsentrasi PM10 dalam asap konstan yaitu 20.000 g/m3, hal ini

tidak mengakibatkan kondisi tegangan flashover AC menjadi konstan,

melainkan mengalami peningkatan tetapi tidak terlalu signifikan. Hal ini

disebabkan karena ada faktor lain yang mempengaruhi peristiwa terjadinya

flashover misalnya suhu dan kelembaban.

5.2Analisis Tegangan Flashover AC Terhadap Bobot Polutan Yang Menempel Pada Permukaan Isolator Piring

Berdasarkan data pengujian dan pengolahan data pada bab iv, dapat

dianalisis bahwa:

 Tegangan flashover AC pengujian 24 jam setelah selesai proses

pengasapan, tidak kembali kepada keadaan semula. Hal ini dikarenakan

adanya polutan yang menempel pada permukaan isolator piring yang

berupa cairan-cairan asam sehingga mengakibatkan penurunan tegangan

flashover AC dari 61,63 kV menjadi 49,06 kV.

 Berdasarkan analisis perhitungan tingkat bobot polusi dengan metode

ESDD (Equivalent Salt Deposit Density), didapat bahwa polutan yang

(37)

64

dalam percobaan ini memiliki tingkat bobot polusi ringan yaitu dengan

nilai ESDD sebesar 0,042 mg/cm2.

5.3Analisis Tegangan Flashover AC Terhadap Lama Durasi Penahanan Asap

Berdasarkan data pengujian dan pengolahan data pada bab iv, didapat hasil

bahwa:

 Lamanya durasi penahanan asap berakibat kepada perubahan kondisi asap

yang meliputi perubahan konsentrasi gas CO, suhu, tekanan dan

kelembaban asap.

 Semakin lama durasi penahanan asap, maka temperatur asap akan semakin

menurun yang pada akhirnya akan sama kepada kondisi temperatur udara

disekitarnya.

 Durasi penahanan asap yang semakin lama mengakibatkan juga penurunan

besar kelembaban dan tekanan asap yang tidak terlalu signifikan.

 Bila ditinjau pengaruh durasi penahanan asap terhadap tegangan flashover

AC, semakin lama durasi penahanan asap mengakibatkan nilai tegangan

flashover AC semakin membesar. Hal ini dikarenakan adanya penurunan

temperatur, tekanan, kelembaban, dan konsentrasi gas CO pada asap.

 Dapat disimpulkan bahwa, lama durasi penahanan asap tidak

mempengaruhi kepada penurunan nilai tegangan flashover AC melainkan

(38)

65

5.4Analisis Tegangan Flashover AC Terhadap Kondisi Asap

Berdasarkan data perhitungan pada bab iv, dapat dibuat tabel yang

menyatakan hubungan perubahan tegangan flashover AC terhadap perubahan

suhu asap dan hubungan perubahan tegangan flashover AC standar terhadap

perubahan kelembaban asap yang ditunjukan pada Tabel 5.2 dan Tabel 5.3.

Tabel 5.2 Hubungan Antara Suhu Asap Dengan Tegangan Flashover AC

Kondisi Durasi

Tabel 5.3 Hubungan Antara Kelembaban Asap Dengan Tegangan Flashover AC

Pada Suhu 20oC dan Tekanan 760 mmHg

Kondisi Durasi (menit) Kelembaban

(39)

66

 Lanjutan Tabel 5.3.

Kondisi _{Durasi (menit)} Kelembaan

(%RH) (kV)

Kotak kaca tertutup

rapat

30 96,8 36,52

45 96,6 36,72

60 96,3 37,3

Kotak kaca terbuka 75 93,8 40,64

90 93,1 42,57

24 jam setelah

pengasapan - 84,3 49,06

Dari kedua tabel di atas dapat dibuat grafik hubungan perubahan tegangan

flashover AC terhadap perubahan suhu asap dan hubungan perubahan tegangan

flashover AC keadaan Standar (suhu 20oC dan tekanan 760 mmHg) terhadap

perubahan kelembaban asap yang ditunjukan pada Gambar 5.3 dan Gambar 5.4.

Gambar 5.3 Grafik Hubungan Perubahan Tegangan Flashover AC Terhadap Perubahan

(40)

67

Gambar 5.4 Grafik Hubungan Perubahan Tegangan Flashover AC Keadaan Standar

Terhadap Perubahan Kelembaban Asap

Dari grafik di atas terlihat bahwa:

 Peningkatan suhu asap yang drastis, mengakibatkan penurunan tegangan

flashover AC yang drastis juga yaitu dari 28,5oC menjadi 52 oC yang

mengakibatkan penurunan tegangan flashover AC yang drastis juga yaitu

dari 59,42 kV menjadi 23,5 kV.. Hal ini terjadi karena, ketika temperatur

atau suhu gas dalam suatu bejana tertutup dinaikkan, maka

molekul-molekul gas akan bersirkulasi dengan kecepatan tinggi sehingga terjadi

benturan antar molekul yang dapat membuat terlepasnya elektron dari

molekul netral.

 Ketika suhu pada asap mengalami penurunan, maka tegangan flashover

AC mengalami peningkatan. Tetapi, ketika suhu asap mengalami

(41)

68

AC masih mengalami perbedaan yang cukup besar yaitu antara 59,42 kV

dan 40,9 kV. Hal ini dikarenakan adanya polutan yang menempel pada

permukaan isolator piring.

 Peningkatan kelembaban udara mengakibatkan penurunan tegangan

flashover AC pada isolator yaitu kelembaban 85 %RH menjadi 98,7 %RH

mengakibatkan penurunan tegangan flashover AC dari 61,63 kV menjadi

26,13 kV. Hal ini terjadi karena, semakin tinggi %RH di udara atau asap

maka semakin tinggi konsentrasi uap air yang terkandung dalam asap.

 Dalam hal ini juga terlihat bahwa, ketika kelembaban mengalami

(42)

69

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1Kesimpulan

1. Semakin besar peningkatan konsentrasi PM10 dan gas CO dalam asap

yang melingkupi isolator piring mengakibatkan semakin besar

penurunan nilai tegangan flashover AC isolator piring tersebut yaitu

ketika konsentrasi asap mengalami peningkatan dari 41 g/m3 menjadi

20.000 g/m3 untuk konsentrasi PM10 dan dari 2.288,9094 g/m3

menjadi 929.297,2231 g/m3 untuk konsentrasi gas CO

mengakibatkan penurunan tegangan flashover AC dari 61,63 kV

menjadi 26,13 kV dalam kondisi standar (suhu 20oC dan tekanan

udara 760 mmHg).

2. Proses pengasapan hasil bakar kayu menimbulkan polutan berupa

cairan asam pada permukaan isolator piring yang mengakibatkan

penurunan nilai tegangan flashover AC dari 61,63 kV menjadi 49,06

kV dalam kondisi standar.

3. Semakin tinggi suhu asap yang melingkupi isolator piring

mengakibatkan semakin besar penurunan nilai tegangan flashover AC

pada isolator piring tersebut yaitu dari 28,5oC menjadi 52 oC yang

mengakibatkan penurunan tegangan flashover AC dari 59,42 kV

(43)

70

4. Peningkatan nilai kelembaban dalam asap mengakibatkan penurunan

nilai tegangan flashover AC pada isolator piring yaitu dari 85%RH

menjadi 98,7 %RH mengakibatkan penurunan tegangan flashover AC

dari 61,63 kV menjadi 49,06 kV dalam kondisi standar.

6.2Saran

Dapat meneliti lebih lanjut tentang: “pengaruh pembersihan butiran air

(44)

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Karakteristik Asap Kebakaran Hutan dan Indeks Pencemar Udara (ISPU)

Indonesia dikaruniai dengan salah satu hutan tropis yang paling luas dan

paling kaya keanekaragaman hayatinya di dunia. Selama ini kekayaan dan

keanekaragaman hutan tropis tersebut telah dimanfaatkan secara langsung

maupun tidak langsung untuk memenuhi berbagai kebutuhan manusia,

masyarakat dan negara Indonesia.

Seratus tahun yang lalu Indonesia masih memiliki hutan yang melimpah,

pohon-pohonnya menutupi 80 sampai 95 persen dari luas lahan total. Tutupan

hutan total pada waktu itu diperkirakan sekitar 170 hektar ha. Saat ini, tutupan

hutan sekitar 98 juta hektar, paling sedikit setengahnya diyakini sudah mengalami

degradasi akibat kegiatan manusia.

Banyak sekali ancaman terhadap hutan Indonesia, mulai dari berbagai

kegiatan pembalakan skala besar sampai pembukaan hutan skala kecil oleh para

keluarga petani, tebang habis untuk pembukaan lahan industri pertanian sampai

kehancuran akibat kebakaran hutan yang berulang[3].

2.1.1 Karakteristik Asap Kebakaran Hutan

Kejadian kebakaran hutan dan lahan terjadi semakin intensif dan

(45)

7

dianggap sebagai kejadian dan siklus alami, tetapi kemudian

dipertimbangkan adanya kemungkinan bahwa kebakaran lahan dan hutan

dipicu oleh faktor kesengajaan, seperti misalnya untuk berburu dan

pembukaan lahan atau bisa disebut terjadi pembakaran hutan.

Sejumlah besar bahan kimia asap kebakaran hutan akan menyebar ke

udara secara bebas yang meliputi partikel dan komponen gas seperti

sulfur dioksida (SO2), karbon monoksida (CO), formaldehid, akrelein,

benzen, nitrogen oksida (NOx) dan ozon ( )[4].

Asap merupakan perpaduan atau campuran karbon dioksida, air, zat

yang terdisfusi di udara, zat partikulat, hidrokarbon, zat kimia organik,

nitrogen oksida dan mineral. Ribuan komponen lainnya dapat ditemukan

tersendiri dalam asap. Komposisi asap tergantung dari banyak faktor,

yaitu jenis bahan, kelembapan beban, temperatur api, kondisi angin dan

hal lain yang mempengaruhi cuaca. Jenis kayu dan tumbuhan lain yang

terdiri dari selulosa, lignin, tanin, polifenol, minyak, lemak, resin, lilin

dan tepung, akan membentuk campuran yang berbeda saat terbakar.

Materi partikulat atau Particulate Matter (PM) merupakan bagian

penting dalam asap kebakaran. Materi partikulat merupakan partikel

tersuspensi, yang merupakan campuran partikel solid dan droplet cair.

Partikel debu atau materi partikulat melayang merupakan campuran

sangat rumit berbagai senyawa organik dan anorganik di udara dengan

diameter <1 m sampai maksimal 500 m. Materi partikulat akan berada

di udara dalam waktu relatif lama dalam keadaan melayang. Partikel asap

(46)

8

gelombang cahaya yang terlihat atau 0,4 – 0,7 mm. Terutama partikulat

halus yang disebut PM10. Particulat Matter 10 (PM10) adalah partikel

debu yang berukuran ≤ 10 mikron[4].

Beberapa faktor yang berperan seperti cuaca, fase kebakaran dan

struktur tanah dapat mempengaruhi sifat api dan efek asap kebakaran.

Secara umum cuaca berangin membuat konsentrasi asap lebih rendah

karena asap akan bercampur dengan udara. Sistem cuaca regional akan

membuat api kebakaran menyebar lebih cepat dan membawa dampak

yang lebih besar. Intensitas panas, khususnya saat awal kebakaran akan

membawa asap keudara dan menetap, kemudian turun jika suhu

menurun. Asap kebakaran pertama biasanya langsung dibawa angin

sehingga menjadi prediksi area yang terbakar.

Beberapa produk pembakaran dikategorikan sebagai berikut :

1. Partikel

2. Polynuclear aromatic hydrocarbon

3. Karbon monoksida

4. Aldehid

5. Asam organik

6. Semivolatile dan senyawa organik yang mudah menguap

7. Radikal bebas

8. Ozon

(47)

9

Gambar 2.1 Kabut Asap Hasil Kebakaran Hutan[5]

Gambar tersebut merupakan gambar dari citra satelit resolusi tinggi

MODI NASA pada tanggal 28 Februari 2014 yang memperlihatkan kabut

asap yang terdeteksi akibat dampak asap kebakaran lahan gambut di Riau.

Credit: NASA image courtesy Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response

Team.

2.1.2 Indeks Standar Pencemar Udara (ISPU)

Saat ini indeks standar kualitas udara yang dipergunakan secara resmi

di Indonesia adalah indek Standar Pencemar Udara (ISPU), hal ini sesuai

dengan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor : KEP 45 /

(48)

10

Kualitas udara disampaikan ke masyarakat dalam bentuk indeks

standar pencemar udara atau disingkat ISPU. ISPU adalah laporan

kualitas udara kepada masyarakat untuk menerangkan seberapa bersih

atau tercemarnya kualitas udara dan bagaimana dampaknya terhadap

kesehatan setelah menghirup udara tersebut selama beberapa jam atau

hari. ISPU ini mempertimbangkan tingkat mutu udara terhadap kesehatan

manusia, hewan, tumbuhan, bangunan dan nilai estetika.

Dalam keputusan tersebut yang dipergunakan sebagai bahan

pertimbangan diantaranya : bahwa untuk memberikan kemudahan dari

keseragaman informasi kualitas udara ambien kepada masyarakat di

lokasi waktu tertentu serta sebagai bahan pertimbangan dalam melakukan

upaya-upaya pengendalian pencemaran udara perlu disusun Indeks

Standar Pencemar Udara.

Indeks Standar Pencemar Udara ditetapkan dengan cara mengubah

kadar udara yang terukur menjadi satu angka yang tidak berdimensi. Yang

memiliki rentang seperti pada Tabel 2.1 berikut:

Tabel 2.1 Angka dan Rentang ISPU

Rentang 0 -50 51 - 100 101- 199 200 - 299 300 - lebih

Kategori Baik Sedang

Tidak

Sehat

Sangat

Tidak Sehat

Berbahaya

Untuk setiap parameter pencemar, memiliki batas Indeks Standar

Pencemar Udara dalam Satuan SI (Pada suhu 25C dan 760 mmHg) yang

(49)

11

(2.1)

Tabel 2.2 Batas Indeks Standar Pencemar Udara

Indeks Standar

maka angka nyata ISPU dapat dihitung dengan rumus Persamaan 2.1 :

(50)

12

2.2Asap Cair Kayu Pinus

Pengasapan hasil bakar kayu yang mengenai suatu benda dalam jangka

waktu tertentu, akan menyebabkan benda tersebut terpolusi. Dalam hal ini, polusi

tersebut berupa cairan dengan komponen kimia tersendiri yang menempel pada

permukaan benda yang terkena asap.

Selain proses pembakaran, asap cair dapat diperoleh melalui proses pirolisis

yaitu proses dekomposisi senyawa kimia dengan suhu tinggi dengan pembakaran

tidak sempurna atau proses perubahan kimia melalui aksi panas. Hasil dari proses

pirolisa dapat berupa gas, cairan dan padatan[7]. Berikut komponen kimia dalam

hasil pirolisis asap cair kayu pinus hasil deteksi GC-MC :

Tabel 2.3 Komponen Kimia Dalam Asap Cair Kayu Pinus Hasil Deteksi GC-MC[8]

No. Komponen Kimia % Relatif

1.

Asap Cair 110o C 2 Propanon

Asam Asetat

2 Heptanal, 1 pentena, 2 metil butana 1-ol

4 Asam Pentanoat, 3 Asam oktanoat, Asam

deka-2 enoa

2 Asetal tetrazole dan siklobutilamin

19,48

3,18

(51)

13

 Lanjutan Tabel 2.3.

No. Komponen Kimia % Relatif

2. Asam asetat, metil dan 2,4 toluenadione 17,01

3.

Asap Cair 300o C

2 Propanon, n butana, 1 propena 2 ol

Asam isosianat, propil trikhloroasetat,

2 Propanon 1 hidroksi, asetaldehida

7,26

2 Propanon aseton, 1 propena- 2-ol

Asam Asetat, 1,3 benzenadiamin

asap cair kayu pinus adalah asam asetat. Asam asetat merupakan salah satu asam

karboksilat paling sederhana. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah

(52)

14

Dengan kondisi berada dalam daerah medan tinggi, asam ini akan menjadi

salah satu pengaruh besar terhadap fenomena flashover pada isolator piring yang

akan menjadi media konduktif pada permukaan isolator tersebut

2.3Teori Isolator

Isolator mempunyai peranan penting pada sistem tenaga listrik untuk

mengisolasi bagian yang bertegangan dan bagian yang tidak bertegangan. Tingkat

isolasi yang digunakan tergantung dari besar tegangan tertinggi sistem dan juga

besarnya polutan yang dapat menggangu kinerja isolator tersebut. Besarnya

tingkat isolasi ini juga sangat perlu diperhatikan untuk mencegah terjadi

kegagalan isolasi yang dapat menyebabkan kualitas kontinuitas pelayanan listrik

akan menjadi tidak baik.

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

(53)

15

Jenis isolator dilihat dari konstruksi dan bahannya dapat dibagi :

Gambar 2.2 Jenis Isolator Tegangan Tinggi[9]

2.3.1 Isolator Piring

Dalam jaringan transmisi hantaran udara, isolator yang umumnya

dipakai adalah isolator rantai yang terdiri dari beberapa isolator piring

yang dihubung seri. Jumlah piringan tersebut ditentukan oleh tingkat

isolasi yang diperlukan dan tingkat polusi daerah yang dilaluinya.

(54)

16

Gambar 2.3 Konstruksi Isolator Piring

Adapun persyaratan umum yang harus dipenuhi dalam merancang

suatu isolator adalah sebagai berikut[10]:

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

adar tidak terjadi arus bocor yang besar ke tanah.

3. Isolator harus memiiki kekuatan permitivitas yang tinggi agar

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. Tidak memiliki lekukan runcing agar pada isolator tidak terjadi

medan elektrik yang tinggi.

7. Permukaan isolator harus licin dan bebas partikel runcing.

(55)

17

9. Jarak rambat isolator harus diperbesar jika isolator ditempatkan pada

kawasan yang dihuni banyak burung.

10.Bahan perekat harus memiliki kekuatan adhesi yang tinggi.

11.Bentuk dan dimensi sirip harus dibuat sedemikian rupa agar dapat

dengan mudah dibersihkan.

Dilihat dari bentuknya, isolator dibagi menjadi 3 jenis seperti yang

ditunjukan Gambar 2.4[11].

Gambar 2.4 a. Isolator Piring Standar

b. Isolator Anti-Fog

(56)

18 Keterangan gambar[12] :

a. Isolator piring dengan desain standar. Isolator ini digunakan pada

daerah dengan bobot polusi rendah seperti yang daerah yang tidak ada

industri.

b. Isolator piring dengan desain anti-fog. Isolator ini dirancang memiliki

kelengkungan yang lebih dalam untuk memperpanjang jarak rambat

arus, digunakan pada daerah dengan polusi tinggi seperti daerah

industri berat.

c. Isolator piring dengan desain aerodinamis. Isolator ini dirancang

memiliki daerah permukaan yang licin sehingga polutan sulit untuk

menempel pada permukaannya. Isolator ini digunakan didaerah gurun.

Dilihat dari bentuk sambungannya, isolator piring dibagi dua, yaitu

isolator dengan kopling bola-sendi dan isolator dengan kopling

clevis-tounge. Isolator piring dengan kopilng bola sendi dapat dilihat pada

Gambar 2.4a dan isolator piring dengan kopling clevis-tounge dapat dilihat

pada Gambar 2.5.

(57)

19

2.4Lewat Denyar (Flashover)

Flashover pada isolator hantaran udara merupakan peristiwa pelepasan

muatan melalui permukaan isolator dari konduktor yang bertegangan yang dipikul

isolator ke lengan menara. Peristiwa ini menyebabkan kegagalan isolator dalam

mengisolasi konduktor transmisi dengan lengan menara.

Flashover dapat terjadi pada beberapa kondisi, yaitu pada kondisi

permukaan isolator bersih dan pada kondisi permukaan isolator terpolusi. Saat

permukaan isolator bersih, flashover yang terjadi disebabkan oleh tembusnya

udara di sekitar permukaan. Bila permukaan isolator dilapisi polutan, tahanan

permukaan isolator akan turun sehingga arus bocor akan semakin besar.

2.4.1Mekanisme Lewat Denyar Pada Isolator Bersih

Pada kondisi isolator bersih, peristiwa lewat denyar terjadi karena

tembusnya udara di sekitar permukaan isolator tersebut. Udara

umumnya memiliki sifat isolatif yaitu tidak menghantarkan arus listrik

karena memiliki sedikit elektron bebas. Tetapi sifat udara ini dapat

berubah menjadi konduktif. Berubahnya sifat isolatif menjadi konduktif

karena terjadinya ionisasi dan emisi. Berikut ini akan dijelaskan tentang

ionisasi dan emisi :

 Ionisasi

Ionisasi adalah peristiwa terlepasnya elektron dari ikatan inti atom

netral (molekul netral) sehingga menghasilkan satu elektron bebas dan

(58)

20

Berdasarkan penyebabnya ionisasi dapat dibagi menjadi :

a. Ionisasi Radiasi Sinar Kosmis

Ruang diatas bumi secara terus menerus dibombardir dengan

partikel-partikel submikroskopis yang berenergi tinggi. Sebagian

berasal dari matahari (sinar kosmis) dan sebagian berasal dari

pemisahan bahan radio aktif yang setiap menit terjadi di dalam

bumi. Partikel berenergi tinggi ini membentur elektron molekul

netral sehingga elektron terlepas dari molekul netral.

b. Ionisasi Benturan

Gambar 2.6 Proses Ionisasi [12]

Pada Gambar 2.7 diperlihatkan jika dua elektroda dihubungkan ke

sumber tegangan searah, maka diantara kedua elektroda itu timbul

medan elektrik yang arahnya dari anoda ke katoda. Dalam

perjalanannya menuju anoda, elektron itu membentur

(59)

21

Jika energi kinetis elektron bebas ( ) >> energi ikat elektron

terikat maka akan terjadi ionisasi. Dimana ion positif akan

mengalami gaya dan bergerak ke katoda dan ion elektron bebas

baru menuju anoda.

Gambar 2.7 Ionisasi Benturan[13]

c. Ionisasi Termal

Jika temperatur gas dalam suatu bejana tertutup dianikkan, maka

molekul-molekul gas akan bersirkulasi dengan kecepatan tinggi

sehingga terjadi benturan antar molekul. Jika temperatur semakin

tinggi, maka kecepatan molekul semakin tinggi, sehingga benturan

antar molekul semakin keras dan dapat membuat terlepasnya

elektron dari molekul netral.

 Emisi

Emisi adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam

(60)

22

a. Emisi Termal

Suatu logam jika dipanaskan hingga bertemperatur tinggi maka dari

permukaannya akan dilepaskan elektron-elektron. Elektron tersebut

keluar dari permukaannya dan menjadi elektron bebas di dalam

gas.

b. Emisi Medan Tinggi

Gambar 2.8 Permukaan Logam dan Medan Tinggi[13]

Permukaan suatu logam tidak semuanya mulus, tetapi selalu ada

titik-titik yang runcing seperti pada Gambar 2.8. 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 datar.

c. Emisi Benturan Ion Positif

Suatu ion positif yang berada dalam medan listrik akan bergerak

menuju katoda. Ion postif ini memmiliki energi kinetik saat

(61)

23

besar dari gaya elektrostatik logam, maka elektron di permukaan

logam akan keluar dari permukaannya. Jumlah elektron bebas yang

keluar tergantung dari besarnya energi kinetik ion positif saat

membentur permukaan katoda.

2.4.2Teori Townsend Mekanisme Terjadinya Tembus Listrik Udara

Didalam udara terdapat elektron bebas hasil ionisasi radiasi dan

molekul-molekul netral. Apabila kedua elektroda dihubungkan dengan

sumber tegangan, maka akan timbul medan listrik E yang arahnya dari

anoda ke katoda.

Akibat adanya medan listrik, maka elektron bebas mengalami gaya

F yang arahnya berlawanan dengan arah medan listrik.

Karena adanya gaya F maka elektron bebas bergerak dari katoda ke

anoda. Dalam perjalanannya menuju anoda, elektron bebas membentur

molekul netral. Jika energi kinetik elektron awal lebih besar dari pada

energi ikat elektron molekul netral maka akan terjadi ionisasi.

Ionisasi benturan menghasilkan suatu elektron bebas baru dan satu

ion positif. Elektron-elektron tersebut terus bergerak menuju anoda.

Dalam perjalanannya menuju anoda, elektron-elektron tersebut

membentur lagi molekul netral sehingga terjadi lagi ionisasi. Akibatnya

jumlah elektron bebas dan ion positif semakin banyak.

Ion positif bergerak menuju katoda. Terjadilah benturan ion positif

dengan dinding katoda. Timbul emisi benturan ion positif. Dari

(62)

24

positif dengan dinding katoda. Elektron-elektron baru ini bergerak

menuju anoda. Dalam perjalanannya menuju anoda, elektron-elektron

baru hasil emisi ion positif membentur lagi molekul netral sehingga

terjadi lagi ionisasi. Jumlah elektron bebas dan ion positif semakin

banyak.

Selama medan listrik masih ada maka proses ionisasi benturan dan

emisi ion positif akan terus berlangsung sehingga terjadi banjiran

elektron dan ion positif. Akibatnya muatan yang berpindah dari katoda ke

anoda semakin banyak. Perpindahan muatan sama dengan arus , sehingga

arus semakin besar maka terjadilah tembus listrik.

2.4.3Mekanisme Lewat Denyar Pada Isolator Terpolusi

Setelah melalui waktu yang lama, isolator- isolator pasangan luar

akan dicemari oleh polutan yang dibawa oleh udara. Polutan tersebut

dapat berupa garam, limbah pabrik dalam bentuk gas seperti gas karbon

dioksida dan sulfur oksida, asap produksi pabrik, kotoran burung, pasir

daerah gurun pasir dan lain sebagainya yang dapat menganggu kinerja

isolator. Polutan ini dapat mempengaruhi konduktivitas permukaan dari

isolator tersebut sehingga dapat menyebabkan kegagalan isolasi.

Proses tersebut dimulai dari polutan yang terkandung diudara dapat

menempel pada permukaan isolator dan berangsur-angsur membentuk

suatu lapisan tipis pada permukaan isolator. Unsur yang paling

berpengaruh pada unjuk kerja isolator adalah garam yang terbawa oleh

(63)

25

cuaca lembab, berkabut atau ketika hujan gerimis. Jika cuaca seperti ini

terjadi, maka akan mengalir arus bocor dari kawat fasa jaringan ke tiang

penyangga melalui lapisan konduktif yang menempel di permukaan

isolator dimana resistansi lapisan polutan jauh lebih rendah daripada

resistansi dielektrik padat isolator. Jika jepitan a bertegangan dan jepitan

b dibumikan, maka arus bocor akan mengalir melalui lapisan konduktif

dari jepitan a ke b, sedangkan arus yang melalui dielektrik padat dapat

diabaikan.

Adanya arus bocor ini akan menimbulkan panas yang besarnya

sebanding dengan kuadrat arus bocor dikalikan dengan resistansi lapisan

polutan dari a ke d ( ). Panas yang terjadi mengeringkan lapisan

polutan dan mengakibatkan resistansi lapisan polutan dikawasan jepitan

isolator akan semakin besar. Akibatnya, beda tegangan pada lapisan

polutan yang kering (Vab) semakin besar dan menimbulkan kuat medan

elektrik diantara titik a dan b semakin tinggi. Jika kuat medan elektrik

ini melebihi kekuatan dielektrik udara sekitar isolator, maka akan terjadi

peluahan dari titik a ke titik b. Busur api akibat peluahan ini membuat

lapisan polutan yang kering terhubung singkat, akibatnya arus bocor

akan semakin besar. Proses tersebut akan terus berulang-ulang dan terus

berangsur-angsur sehingga busur api akan semakin panjang dan

akhirnya busur api telah menghubungkan kedua jepitan yang akan

berujung pada peristiwa lewat-denyar pada isolator. Proses tersebut

(64)

26

Gambar 2.9 Rangkaian Ekuivalen Isolator Terpolusi

Oleh karena hal tersebut, perlu diketahuinya informasi tentang

tingkat bobot polusi dikawasan yang akan dilintasi jaringan tersebut.

Informasi tersebut digunakan sebagai parameter penentu isolator yang

layak. Dengan standar tersebut, dapat dihitung juga besar jarak rambat

isolator untuk suatu kawasan yang telah diketahui tingkat bobot

polusinya yang dapat dilihat pada Persamaan 2.2[14].

ln = J

RS

x V x k

d

(2.2)

di mana :

ln = Jarak Rambat nominal minimum (mm)

JRS = Jarak rambat spesifik minimum (mm/kV)

V = Tegangan fasa ke fasa tertinggi sistem (kV)

(65)

27

Tabel 2.4 Nilai Jarak Spesifik Untuk Berbagai Tingkat Bobot Polusi

Tingkat Bobot Polusi JRS (mm/kV)

Ringan 16

Sedang 20

Berat 25

Sangat Berat 31

2.4.4 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Lewat Denyar

Karena peristiwa lewat denyar disebabkan tembusnya udara di

sekitar permukaan isolator, jadi faktor-faktor yang mempengaruhi lewat

denyar adalah kondisi udara disekitar pemukaan isolator tersebut, yaitu:

a. Temperatur udara. Temperatur yang tinggi akan meningkatkan jumlah

proses ionisasi thermis dan emisi thermis.

b. Tekanan udara. Bila tekanan udara besar, jumlah molekul didalam

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. Persamaan

faktor koreksi () untuk tegangan pada suhu t C dan tekanan p mmHg

dapat dilihat pada Persamaan 2.3 dan persamaan tegangan lewat denyar

pada suhu 20 C dan tekanan 760 mmHg dapat dilihat pada Persamaan

(66)

28

c. Kelembaban udara. Bila kelembaban tinggi, maka kandungan air dalam

udara meningkat sehingga terjadi ionisasi karena air memiliki energi

ikat yang lebih rendah dari kandungan lain dalam udara. Bila

kandungan air semakin banyak maka udara akan lebih mudah

terionisasi dan menyebabkan kekuatan dielektrik udara turun.

Kekuatan dielektrik merupakan kuat medan listrik yang mampu dipikul

oleh suatu bahan dielektrik tanpa kandungan air dalam udara

menyebabkan uadara semakin mudah terionisasi. Hal ini menyebabkan

turunnya tegangan yang diperlukan unutk membuat udara tersebut

(67)

29

2.5Pengukuran Tingkat Bobot Polusi

Berdasarkan standar IEC 815, bobot polusi ditetapkan 4 tingkat, yaitu

ringan, sedang, berat, dan sangat berat. Ada banyak metode untuk menentukan

bobot polusi isolator. Metode yang umum digunakan adalah metode ESDD

(Equivalent Salt Density Deposit) dan tinjauan lapangan. Metode ESDD

dilakukan dengan mengukur deposit garam ekuivalen dari polutan yang

menempel di permukaan isolator.

Penentuan tingkat bobot polusi isolator berdasarkan analisis kualitatif dan

metode ESDD ditunjukan pada Tabel 2.5 berikut:

Tabel 2.5 Tingkat Bobot Polusi Berdasarkan analisis kualitatif dan metode ESDD[14]

No.

yang dilengkapi sarana pembakaran dengan

kepadatan rumah rendah.

 Kawasan dengan kepadatan industri rendah

atau pemukiman, tetapi sering terkena angin

dan/atau hujan.

 Kawasan pertanian.

 Kawasan pegunungan.

Semua kawasan ini harus terletak paling sedikit

10 – 20 km dari laut dan bukan kawasan tebuka

bagi hembusan angin langsung dari laut.

(68)

30

 Kawasan industri, khususnya yang tidak

menghasilkan asap polusi dan/atau

pemukiman yang dilengkapi sarana

pembakaran dengan kepadatan rumah

sedang.

 Kawasan dengan kepadatan rumah tinggi

dan/atau kawasan industri kepadatan

tinggi, tetapi sering terkena angin dan/atau

hujan.

 Kawasan terbuka bagi angin laut tetapi

tidak terlalu dekat dengan pantai (paling

sedikit berjarak beberapa kilometer dari

pantai).

0,20

3. Berat

 Kawasan dengan kepadatan industri tinggi

dan pinggiran kota besar dengan

kepadatan sarana pembakaran yang tinggi

dan menghasilkan polusi.

 Kawasan dekat laut atau kawasan yang

senantiasa terbuka bagi hembusan angin

laut yang relatif kencang.

(69)

31

yang khususnya menghasilkan endapan

(70)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang Masalah

Berdasarkan berita yang diterbitkan pada redaksi online tentang “Giliran

Pembangkit Terganggu Asap”, menjelaskan bahwa kabut asap memiliki pengaruh

terhadap kontinuitas sistem tenaga listrik. Hal tersebut dijelaskan bahwa kabut

asap memiliki polutan yang menganggu sistem kerja pembangkit PLTGU Borang

di Banyuasin 1 yang mengakibatkan pemadaman listrik selama 4 jam di Sumatera

Selatan dan sebagian Lampung [1].

Hal tersebut merupakan titik masalah bagi negara Indonesia yang

merupakan negara tropis yang memiliki kekayaan hamparan hutan yang luas,

hampir 100 juta hektar atau sekitar 52,2 % luas wilayah Indonesia [2]. Hal ini

membesarkan kemungkinan Indonesia mengalami kebakaran hutan baik karena

manusia maupun kejadian alam.

Dengan mengacu terhadap masalah diatas, sistem pentransmisian tenaga

listrik Indonesia sampai saat ini menggunakan sistem penyaluran hantaran udara.

Hal ini memungkinkan gangguan terhadap asap kebakaran hutan akan sangat

besar terutama jaringan transmisi yang melewati daerah hutan Indonesia.

Perencanaan isolasi saluran transmisi hantaran udara, dituntut untuk dapat

memperhatikan pengaruh kontaminasi polutan terhadap isolator dan dalam kasus

ini adalah asap hasil kebakaran hutan. Asap akan menimbulkan polutan sejumlah

(71)

2

transmisi saluran hantaran udara yaitu isolator piring yang pada umumnya

digunakan.

Pada tulisan ini, penulis akan membahas pengaruh asap hasil bakar kayu

terhadap tegangan flashover AC isolator piring. Dengan dilakukannya penelitian

ini diharapkan akan memberikan jawaban yang nyata terhadap hipotesa yang

muncul di publik.

1.2Perumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari tugas akhir ini adalah :

 Bagaimana pengaruh tingkat konsentrasi asap terhadap tegangan

flashover ACisolator piring.

 Bagaimana pengaruh tingkat bobot polutan yang dihasilkan dari proses

pengasapan hasil bakar kayu terhadap tegangan flashover AC isolator

piring.

 Bagaimana pengaruh lama durasi penahanan asap dengan tingkat

konsentrasi asap tertentu terhadap tegangan flashover AC isolator

piring.

 Bagaimana pengaruh kondisi asap yang meliputi temperatur dan

kelembaban terhadap tegangan flashover ACisolator piring.

1.3Batasan Masalah

Agar tujuan penulisan sesuai dengan yang diharapkan serta terfokus pada

judul dan bidang yang telah disebutkan diatas, maka penulis membatasi

(72)

3

 Isolator yang digunakan adalah isolator piring berbahan porselen.

 Asap yang dihasilkan dari hasil pembakaran kayu pinus.

 Penelitian tidak membahas pengaruh reaksi kimia yang terjadi pada

asap, pengkondisian suhu lingkungan, dan kecepatan angin.

 Penelitian membahas pengaruh tingkat konsentrasi pengasapan dan

bobot polusi yang dihasilkan terhadap tegangan flashover AC isolator

piring.

1.4Tujuan dan Manfaat Penelitian 1.4.1 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh asap

hasil bakar kayu terhadap tegangan flashover AC isolator piring.

1.4.2 Manfaat Penelitian

 Memberikan jawaban yang nyata terhadap hipotesa yang muncul

di publik tentang pengaruh asap yang mengganggu kontinuitas

pelayanan listrik.

 Memberikan parameter baru dalam penentuan kekuatan isolasi

jaringan transmisi hantaran udara.

 Melakukan penyesuaian tingkat kewaspadaan terhadap

kemampuan kekuatan isolasi jaringan transmisi hantaran udara

terhadap daerah rawan gangguan asap.

1.5Metodologi Penulisan

(73)

4

1. Studi Literatur

Mengambil bahan dari buku- buku referensi, jurnal, koran, media

elektronik (internet) dan sebagainya.

2. Studi Lapangan

Melakukan eksperimen di Laboratorium Tegangan Tinggi

Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik USU.

3. Studi Bimbingan

Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang telah

ditunjuk oleh pihak Jurusan Teknik Elektro USU, mengenai

masalah-masalah yang timbul selama penulisan Tugas Akhir ini berlangsung.

1.6Sistematika Penulisan

Penulisan Tugas Akhir ini ditulis dan disusun dalam urutan sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini berisikan latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah,

tujuan dan manfaat penelitian, metode penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas secara umum karakteristik asap kebakaran hutan dan

Indeks Standar Pencemar Udara (ISPU), asap cair kayu pinus, teori isolator piring,

(74)

5

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 kaidah ilmiah.

BAB IV. PENGOLAHAN DATA

Bab ini berisi data hasil eksperimen dan proses pengolahan data.

BAB V. ANALISIS PENELITIAN

Bab ini berisi tentang penganalisaan data dari proses pengolahan data.

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dari Tugas Akhir

(75)

i

ABSTRAK

Tugas akhir ini membahas pengaruh asap hasil bakar kayu terhadap

tegangan flashover AC isolator piring. Dari hasil analisis didapat bahwa semakin

tinggi tingkat konsentrasi asap (PM10 dan gas CO) maka akan sangat

berpengaruh terhadap penurunan tegangan flashover AC isolator piring yaitu

ketika konsentrasi asap mengalami peningkatan dari 41 g/m3 menjadi 20.000

g/m3 untuk konsentrasi PM10 dan dari 2.288,9094 g/m3 menjadi 929.297,2231

g/m3 untuk konsentrasi gas CO mengakibatkan penurunan tegangan flashover

AC dari 61,63 kV menjadi 26,13 kV dalam kondisi standar (suhu 20oC dan

tekanan udara 760 mmHg). Dalam proses pengujian juga didapat bahwa, ketika

proses pengasapan telah selesai, asap hasil bakar kayu akan meninggalkan

sejumlah polutan berupa cairan asam pada isolator piring yang mengakibatkan

penurunan tegangan flashover ACdari 61,63 kV menjadi 49,06 kV dalam kondisi

standar. Sehingga kekuatan dielektrik isolator piring tidak akan kembali dalam

keadaan normal.

(76)

TUGAS AKHIR

PENGARUH ASAP HASIL BAKAR KAYU TERHADAP TEGANGAN FLASHOVER AC ISOLATOR PIRING

Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh :

YOUKI HUTAURUK NIM : 110402025

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(77)