BAHAN SIDANG TUGAS AKHIR
PENGARUH KELEMBABAN UDARA TERHADAP ARUS BOCOR
ISOLATOR POST 20 kV TERPOLUSI
Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana
(S-1) pada Departemen Teknik Elektro
OLEH :
ANGELINA
NIM : 080402034
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2012
ABSTRAK
Isolator yang terpasang pada ruangan terbuka akan dilapisi polutan yang berasal dari
udara di sekitarnya. Konduktivitas dari polutan akan dipengaruhi oleh kelembaban
udara. Arus bocor pada permukaan suatu isolator dipengaruhi oleh konduktivitas
permukaan isolator. Oleh karena itu, arus bocor dipengaruhi oleh kelembaban udara.
Pada Tugas Akhir ini akan diamati pengaruh kelembaban udara terhadap besarnya nilai
arus bocor yang mengalir di sekitar permukaan isolator yang terpolusi. Penelitian
menunjukkan bahwa semakin tinggi tingkat kelembaban udara, semakin tinggi arus
bocor yang mengalir melalui permukaan isolator. Khusus untuk isolator uji yang
digunakan, kenaikan arus bocor karena kelembaban adalah 1.373 sampai 41.171 kali
dari arus bocor pada keadaan bersih. Kenaikan rugi-rugi yang signifikan karena
kelembaban udara terjadi jika tingkat kelembaban melebihi 97%.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
berkat dan rahmat yang telah diberikan-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “ Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap
Arus Bocor Isolator Post 20 kV Terpolusi ”. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah
satu persyaratan untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah
membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu Heng
Kuang Bun dan Ainy, kedua adik penulis Wilsen dan Golfin atas seluruh perhatian dan
dukungannya hingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis
mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan
setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada:
1. Bapak Ir. Bonggas L. Tobing 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.
Terima kasih sebesar-besarnya penulis ucapkan untuk Beliau.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, MSi selaku Ketua Departemen Teknik Elektro
FT USU dan Bapak Rahman Fauzi, ST.,MT., selaku Sekretaris Departemen
Teknik Elektro FT USU.
3. Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT., selaku Dosen Wali penulis.
4. Bapak Ir. Syahrawardi selaku Kepala Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi.
5. Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Jhony Huang yang telah memberikan semangat, dorongan dan ide-ide kepada
penulis.
7. Seluruh asisten Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi : Wilvian, Eykel,
Harmoko, dan khususnya Wilvian yang telah membantu penulis dalam
pengambilan data.
8. Teman-teman stambuk 2008: Teguh, Robin, Antonius, Jhonson, Aji, Bayu, Eka,
Rama, Dina, Dian, Siska, Ellys, Chrisitan dan teman-teman 2007 lain yang tidak
dapat penulis sebutkan satu per satu. Jasa-jasa kalian tidak akan dilupakan.
9. Kepada abang-abang senior dan adik-adik junior: Herman, Frendy, Angga,
Budiman, Thomas, Sugianto, Rumonda, Teguh, Wangto, Kentrick dan
abang/kakak senior serta adik-adik junior yang tidak dapat penulis sebutkan satu
per satu. Yang telah memberi motivasi kepada penulis.
10.Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis ucapkan
terima kasih banyak.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak luput dari kesalahan-kesalahan,
baik dari segi tata bahasa maupun dari segi ilmiah. Untuk itu, penulis akan menerima
dengan terbuka, segala saran dan kritik yang ditujukan untuk memperbaiki Tugas Akhir
ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca.
Medan, 18 Juli 2012
Penulis,
Angelina
DAFTAR ISI
Abstrak...i
Kata Pengantar...ii
Daftar Isi...v
Daftar Gambar...viii
Daftar Tabel...xii
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang...1
I.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan...1
I.3 Batasan Masalah...2
I.4 Metode Penelitian...2
I.5 Sistematika Penelitian...3
BAB II ARUS BOCOR DAN KELEMBABAN UDARA II.1 Jenis Isolator………...5
II.2 Tahanan Isolator………...10
II.3 Rugi-Rugi Akibat Arus Bocor Isolator………...12
II.4 Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Arus Bocor Isolator Terpolusi...16
BAB III METODOLOGI III.1 Umum………...18
III.2 Pengukuran Bobot Polusi……...19
III.3 Pengukuran Konduktivitas………...21
III.4 Perhitungan Luas Permukaan Isolator………...24
III.5 Proses Pembuatan Polusi Pada Isolator………..…….……25
III.6 Proses Pelembaban Udara Di Sekitar Isolator……….27
III.7 Peralatan Ukur………..………...30
III.8 Pengukuran Arus Bocor Pada Isolator……….34
III.9 Hasil Pengujian………..…………..36
BAB IV
ANALISIS DATA
IV.1 Perhitungan ESDD...38IV.2 Pengolahan Data Hasil Pengukuran Arus Bocor...39
IV.3 Perhitungan Rugi-Rugi Daya...51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan...63
V.2 Saran...64
DAFTAR PUSTAKA...65
LAMPIRAN A
LAMPIRAN B
DAFTAR GAMBAR
Gambar1.1 Rangkaian Percobaan………..….………...3
Gambar 2.1 Tipe Konstruksi dari Isolator Gantung Keramik. (a) Standar (b) Tipe Terbuka (c) Anti Kabut dan Digunakan pada Aplikasi Tegangan DC…….6
Gambar 2.2 Bentuk-Bentuk Isolator Keramik. (a) Tipe Pin. (b) Tipe Post. (c) Tipe Post-Pin. (d) Isolator Piring………..……….7
Gambar 2.3 Bentuk Isolator Polimer. (a) Tipe Rantai dan (b) Tipe Post………...9
Gambar 2.4 Arus Bocor pada Permukaan Isolator………...10
Gambar 2.5 Rangkaian Ekivalen Arus Bocor………...11
Gambar 2.6 Rangkaian Ekivalen Arus Bocor pada Isolator…………...12
Gambar 2.7 Representatif dari Saluran Distribusi pada Keadaan Tanpa Beban...13
Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Tanpa Arus Bocor pada Keadaan Tanpa Beban…....13
Gambar 2.9 Rangkaian Ekivalen Tanpa Arus Bocor pada Keadaan Berbeban…….….14
Gambar 2.10 Rangkaian Ekivalen Saluran Distribusi Hantaran Udara dengan Arus Bocor pada Keadaan Tanpa Beban………...14
Gambar 2.11 Pendekatan T untuk Rangkaian Ekivalen Saluran Distribusi Hantaran Udara dengan Arus Bocor pada Keadaan Tanpa Beban…………..…...15
Gambar 3.1 Rangkaian Pengukur Konduktivitas………...22
Gambar 3.2 (a) Sumbat Gabus dengan Konduktor (b) Sumbat Gabus dengan Konduktor yang Dibengkokkan (c) Sumbat Gabus dengan Aluminium Foil (d) Tabung Uji………22
Gambar 3.3 Isolator Post...24
Gambar 3.4 Kaolin Bubuk………...26
Gambar 3.5 Larutan Polutan………...26
Gambar 3.6 Pengeringan Isolator Postdalam Ruang Plastik………..……27
Gambar 3.7 Wadah Kaca dengan Konduktor……….……28
Gambar 3.8 Isolator Uji dalam Wadah Kaca……….….29
Gambar 3.9 (a) Penghasil Uap (b) Penghubung Ketel Listrik dengan Wadah Kaca…..29
Gambar 3.10 Termometer………....31
Gambar 3.11 Neraca………...31
Gambar 3.12 Barometer/ Humidity meter……….….….32
Gambar 3.13 (a) Trafo Uji (b) Autotrafo……….…...33
Gambar 3.14 Voltmeter……….……….34
Gambar 3.15 Rangkaian Percobaan….……….……..35
Gambar 4.1 Arus Bocor Isolator Bersih pada Berbagai Tingkat Kelembaban Udara…41
Gambar 4.2 Arus Bocor Isolator Terpolusi Ringan pada Berbagai Tingkat Kelembaban
Udara……….43
Gambar 4.3 Arus Bocor Isolator Terpolusi Sedang pada Berbagai Tingkat Kelembaban
Udara ………..………..45
Gambar 4.4 Arus Bocor Isolator Terpolusi Berat Pertama pada Berbagai Tingkat
Kelembaban
Udara………...47
Gambar 4.5 Arus Bocor Isolator Terpolusi Berat Kedua pada Berbagai Tingkat
Kelembaban
Udara………...49
Gambar 4.6 Perbandingan Arus Bocor pada Berbagai Tingkat Kelembaban…….…..50
Gambar 4.7 Rugi-Rugi Daya Isolator Bersih pada Berbagai Tingkat Kelembaban…..54
Gambar 4.8 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Ringan pada Berbagai Tingkat
Kelembaban……….56
Gambar 4.9 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Sedang pada Berbagai Tingkat
Kelembaban……….58
Gambar 4.10 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Berat pada Berbagai Tingkat
Kelembaban...60
Gambar 4.11 Perbandingan Rugi-Rugi Daya pada Berbagai Tingkat Kelembaban…..61
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Faktor Koreksi Suhu...20
Tabel 3.2 Hubungan Tingkat Intensitas Polusi dengan ESDD………..……..21
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Konduktivitas, Salinitas dan ESDD...39
Tabel 4.2 Kategori Bobot Polutan Isolator...39
Tabel 4.3 Arus Bocor Isolator Bersih untuk Berbagai Tingkat Kelembaban………...40
Tabel 4.4 Arus Bocor Isolator Terpolusi Ringan untuk Berbagai Tingkat Kelembaban………...42
Tabel 4.5 Arus Bocor Isolator Terpolusi Sedang untuk Berbagai Tingkat Kelembaban………...44
Tabel 4.6 Arus Bocor Isolator Terpolusi Berat Pertama untuk Berbagai Tingkat Kelembaban………...………..46
Tabel 4.7 Arus Bocor Isolator Terpolusi Berat Kedua untuk Berbagai Tingkat Kelembaban………...………..48
Tabel 4.8 Rugi-Rugi Daya Isolator Bersih untuk Berbagai Tingkat Kelembaban………..53
Tabel 4.9 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Ringan untuk Berbagai Tingkat Kelembaban..55
Tabel 4.10 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Sedang untuk Berbagai Tingkat Kelembaban.57
Tabel 4.11 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Berat untuk Berbagai Tingkat Kelembaban….58
ABSTRAK
Isolator yang terpasang pada ruangan terbuka akan dilapisi polutan yang berasal dari
udara di sekitarnya. Konduktivitas dari polutan akan dipengaruhi oleh kelembaban
udara. Arus bocor pada permukaan suatu isolator dipengaruhi oleh konduktivitas
permukaan isolator. Oleh karena itu, arus bocor dipengaruhi oleh kelembaban udara.
Pada Tugas Akhir ini akan diamati pengaruh kelembaban udara terhadap besarnya nilai
arus bocor yang mengalir di sekitar permukaan isolator yang terpolusi. Penelitian
menunjukkan bahwa semakin tinggi tingkat kelembaban udara, semakin tinggi arus
bocor yang mengalir melalui permukaan isolator. Khusus untuk isolator uji yang
digunakan, kenaikan arus bocor karena kelembaban adalah 1.373 sampai 41.171 kali
dari arus bocor pada keadaan bersih. Kenaikan rugi-rugi yang signifikan karena
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Isolator banyak dipasang pada saluran listrik hantaran udara. Karena dipasang
pada ruangan terbuka, permukaan isolator menjadi rawan polusi. Polutan berupa debu,
asap-asap kendaraan, maupun garam akan menempel pada permukaan isolator dan
berangsur-angsur membentuk suatu lapisan kontaminan. Lapisan kontaminan ini akan
mempengaruhi konduktivitas permukaan isolator.
Konduktivitas permukaan isolator dipengaruhi oleh kelembaban udara. Karena
kelembaban udara menyebabkan lapisan polutan menjadi konduktif. Arus bocor pada
permukaan isolator tergantung kepada konduktivitas permukaan isolator. Akibatnya,
jika udara di sekitar isolator terpolusi semakin lembab, maka arus bocor pada
permukaan isolator akan semakin besar.
I.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan
Tujuan penelitian ini adalah untuk menyelidiki pengaruh kelembaban udara
terhadap arus bocor isolator keramik yang terpolusi.
Adapun manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah untuk memberikan
informasi tentang persentase kenaikan rugi-rugi arus bocor pada saluran listrik udara
I.3 Batasan Masalah
Dilihat dari bahannya, isolator keramik dibedakan menjadi isolator porselen dan
isolator kaca. Dalam penelitian ini yang menjadi obejk uji adalah isolator porselen.
Ditinjau dari jenis siripnya, isolator post terdiri dari beberapa ukuran. Dalam
penelitian ini yang menjadi objek uji adalah isolator post dengan enam sirip.
Jenis tegangan yang dipikul oleh suatu isolator di lapangan adalah tegangan AC
dan impuls. Dalam penelitian ini, yang diteliti adalah arus bocor konduktif, sehingga di
laboratorium, arus bocor diukur pada saat isolator memikul tegangan DC.
Ada beberapa jenis material polutan yang menempel pada permukaan suatu
isolator. Dalam penelitian ini, polutan yang digunakan adalah polutan buatan berupa
lapisan garam.
I.4 Metodologi Penelitian
Penelitian kasus dilakukan dengan merendam isolator (objek uji) dengan larutan
garam. Isolator dikeringkan dalam suatu ruang tertutup selama 24 jam. Isolator
terpolusi yang sudah kering tersebut kemudian dimasukkan ke dalam wadah uji yang
tertutup. Dalam wadah uji dialirkan uap air sampai kelembaban udara dalam wadah
mencapai nilai yang ditentukan. Isolator dirangkai seperti pada gambar 1 dan diberi
tegangan, kemudian diukur arus bocornya. Pengujian arus bocor dilakukan untuk
beberapa tingkat kelembaban sehingga diperoleh suatu kurva yang menyatakan
S1 S2
AT
V1 TU
V2 R
Gambar 1.1 Rangkaian Percobaan
I.5 Sistematika Penelitian
BAB 1. PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang, judul, batasan masalah,
metodologi penelitian dan sistematika penelitian.
BAB 2. ARUS BOCOR DAN KELEMBABAN UDARA
Bab ini menjelaskan tentang jenis isolator, tahanan isolator, rugi-rugi
akibat arus bocor isolator, dan pengaruh kelembaban udara terhadap
arus bocor isolator terpolusi.
BAB 3. METODOLOGI
Bab ini menjelaskan mengenai metode pengukuran bobot polusi,
pembuatan polusi pada isolator, pelembaban udara di sekitar isolator,
peralatan ukur, dan pengukuran arus bocor pada isolator.
BAB 4. ANALISIS DATA
Bab ini memuat hasil pengolahan data dan hasil analisis dari data
tersebut.
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
BAB II
ARUS BOCOR DAN KELEMBABAN UDARA
II.1 Jenis Isolator
Isolator merupakan salah satu bahan dielektrik yang digunakan untuk
memisahkan konduktor bertegangan dengan kerangka penyangga yang dibumikan.
Berdasarkan bahan pembuatnya isolator terdiri dari isolator keramik dan isolator
polimer. Berikut akan dijelaskan secara singkat mengenai kedua isolator tersebut.
1. Isolator Keramik
Isolator Keramik pertama kali digunakan sebagai salah satu komponen di
jaringan telegraf pada tahun 1800. Ada beberapa rancangan dasar dari isolator keramik,
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 (a), (b) dan (c).
(b) (c)
Gambar 2.1 Tipe Konstruksi dari Isolator Gantung Keramik. (a) Standar (b)
Tipe Terbuka (c) Anti Kabut dan Digunakan pada Aplikasi
Tegangan DC
Berdasarkan bahan pembuatannya, isolator keramik terdiri dari dua jenis yaitu
isolator porselen dan isolator kaca.
Bahan porselen digunakan dalam pembuatan isolator rantai, isolator tipe post
dengan inti padat maupun berongga, isolator tipe pin, isolator post dengan sirip banyak
dan bushing. Isolator berbahan porselen sering dilapisi dengan suatu lapisan mengkilat
yang berfungsi untuk meningkatkan daya tahan pada permukaannya.
Kaca kebanyakan digunakan dalam pembuatan isolator rantai dan isolator tipe
post yang bersirip banyak. Pada umumnya isolator kaca diproduksi melalui pemanasan
material kaca. Tujuan dari pemanasan ini adalah untuk menghasilkan bentuk isolator
yang diinginkan dan mendapatkan sifat yang lebih kokoh dan tidak mudah retak.
Bahan porselen dan kaca memiliki permukaan yang bersifat lembam, sehingga
jika pada permukaannya terjadi busur api. Bahan porselen dan kaca juga memiliki
ketahanan yang tinggi terhadap tekanan.
Berdasarkan konstruksinya, isolator keramik dibagi menjadi empat jenis yaitu
isolator tipe pin, isolator tipe post, isolator tipe pin-postdan isolator gantung.
Isolator tipe pin, post dan pin-post digunakan untuk jaringan distribusi hantaran
udara tegangan menengah. Isolator post juga digunakan untuk pasangan dalam (indoor)
yaitu sebagai penyangga rel daya pada panel tegangan menengah. Isolator gantung
digunakan untuk jaringan hantaran udara tegangan menengah dan tegangan tinggi. Pada
jaringan tegangan menengah, isolator gantung digunakan pada tiang akhir dan tiang
sambungan. Bentuk dari keempat isolator ini ditunjukkan pada Gambar 2.2 (a), (b), (c)
dan (d).
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 2.2 Bentuk-Bentuk Isolator Keramik. (a) Tipe Pin. (b) Tipe Post. (c)
2. Isolator Polimer
Isolator polimer atau isolator non-keramik pertama kali diperkenalkan pada
tahun 1959. Bahan utama pembuatan isolator polimer adalah epoksi. Isolator polimer
yang dipasang di luar ruangan rentan terhadap masalah kerusakan akibat sinar
ultraviolet dan erosi. Kerusakan yang terjadi pada isolator polimer umumnya
berhubungan dengan penggunaan material yang tidak tepat, teknik produksi, kualitas
batang serat fiber yang rendah, serta penyegelan antara batang, kerangka dan ujung
logam yang tidak bagus. Penyebab kerusakan isolator polimer dapat juga berupa
pengapuran, krasing (patah inti polimer), dan penetrasi air. Selain itu, material polimer
umumnya rentan terhadap pengaruh lingkungan dan polusi yang tinggi. Keuntungan
dari isolator polimer adalah berat dari isolator yang 90% lebih ringan dibanding dengan
isolator keramik. Isolator polimer juga mempunyai sifat hidrofobik, sifat termal dan
dielektrik yang lebih baik. Selain itu, isolator polimer juga memiliki kekuatan mekanik
yang lebih baik dibandingkan dengan isolator keramik dan gelas.
Pada awalnya desain utama dari isolator ini ada dua, yaitu dalam bentuk isolator
Besi tempa dan logam yang disatukan dengan menggunakan proses swaging
Serat fiber yang diperkuat batang damar Karet penahan udara dan selubung batang
(a)
Serat fiber yang diperkuat batang damar
Ujung logam yang disatukan dengan batang fiber melalui
proses swaging
Karet penahan udara dan lapisan pelindung
(b)
Isolator polimer memanfaatkan inti dari serat fiber sebagai penopang mekanis.
Pada serat fiber tersebut ditambatkan logam untuk menambah kekuatan mekanis pada
isolator.
II.2 Tahanan Isolator
Apabila isolator memikul tegangan searah, maka arus akan mengalir melalui
permukaan dan bagian dalam isolator. Arus yang melalui permukaan disebut arus
permukaan. Sedangkan hambatan yang dialami arus ini disebut tahanan permukaan.
Arus yang melalui bagian dalam isolator disebut arus volume dan hambatan yang
dialami arus tersebut disebut tahanan volume. Besarnya tahanan volume dipengaruhi
oleh bahan isolator yang digunakan. Sedangkan besarnya tahanan permukaan
dipengaruhi oleh kondisi dari permukaan isolator. Jumlah arus volume dan arus
permukaan disebut arus bocor.
Jika tegangan yang dipikul isolator adalah tegangan AC, maka selain kedua
jenis arus tersebut, pada isolator juga mengalir arus kapasitif. Arus kapasitif terjadi
karena adanya kapasitansi yang dibentuk isolator dengan elektroda. Pada Gambar 2.4
ditunjukkan arus permukaan, arus volume dan arus kapasitif yang mengalir pada suatu
Gambar 2.4 Arus Bocor pada Permukaan Isolator
Rangkaian listrik ekivalen suatu isolator ditunjukkan pada Gambar 2.5.
IC
IP
RP C
V
IB
IV
RV
Gambar 2.5 Rangkaian Ekivalen Arus Bocor
Menurut Gambar 2.5, arus bocor yang mengalir melalui suatu isolator adalah :
IB
=IP
+IC
+IV
2.1
Karena tahanan volume relatif besar dibandingkan dengan tahanan permukaan,
maka menyebabkan arus volume dapat diabaikan. Sehingga, arus bocor total menjadi :
Iv
IP
IC
IC
V
IB =
IP +
IC
2.2
Dengan demikian, tahanan ekivalen isolator menjadi seperti pada Gambar 2.6
IC
IP
RP
C V
IB
Gambar 2.6 Rangkaian Ekivalen Arus Bocor pada Isolator
Tahanan permukaan isolator dapat bervariasi, bergantung pada material yang
menempel pada permukaan isolator. Keadaan iklim, daerah pemasangan isolator serta
kelembaban udara menjadi faktor yang mempengaruhi besar dari tahanan permukaan
isolator. Polutan yang menempel pada permukaan isolator akan menyebabkan tahanan
permukaan isolator turun dan meningkatkan besar arus permukaan yang mengalir pada
permukaan isolator sehingga arus bocor semakin besar.
II.3 Rugi-Rugi Akibat Arus Bocor Isolator
Dalam sistem distribusi, akan selalu timbul rugi–rugi daya selama penyaluran.
Pada Gambar 2.7, ditunjukkan representatif dari suatu saluran distribusi hantaran
udara dengan arus kapasitansi (Ic) yang diabaikan. Pada gambar terdapat pembangkit,
tahanan kawat penghantar per gawang (R), reaktansi kawat penghantar per gawang (X),
tiang distribusi, isolator dan beban.
Tiang distribusi
R1 X1 R2 X2 Rn Xn
Isolator
Panel Tegangan Menengah
Beba n
Gambar 2.7 Representatif dari Saluran Distribusi pada Keadaan Tanpa
Beban
Apabila arus bocor pada isolator diabaikan, maka rangkaian ekivalen dari
saluran distribusi hantaran udara adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8. Bila
dioperasikan pada keadaan tidak berbeban, maka tidak ada rugi-rugi daya pada saluran
distribusi hantaran udara.
Beban
R1 X1 R2 X2 Rn Xn
Pada keadaan berbeban, arus mengalir di sepanjang penghantar seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.9.
Beban
R1 X1 R2 X2 Rn Xn
I
Gambar 2.9 Rangkaian Ekivalen Tanpa Arus Bocor pada Keadaan Berbeban
Rugi-rugi daya pada saluran hantaran udara menjadi :
P = I
2. ( R
1+ R
2+ R
3+ …….. + R
n)
2.4
Jika arus bocor pada isolator diperhitungkan, maka rangkaian ekivalen saluran
distribusi hantaran udara adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 2.10.
R1 X1 R2 X2 Rn Xn
Rp 1
Rp 2
Rp 3
Rp n Rp
(n-1) Ik2
Ik1 Ikn
Ii1 Ii2 Ii3 Ii (n-1) Ii n
Gambar 2.10 Rangkaian Ekivalen Saluran Distribusi Hantaran Udara dengan Arus
Pada keadaan tidak berbeban, ada rugi–rugi daya hantaran udara sebesar :
P = I
k12
. R
1+ I
i12
. R
p1+ I
k22
. R
2+ I
i22
. R
p2+ I
k32
. R
3+
I
i32
. R
p3+ …….. +
I
kn2
. R
n+ I
i (n-1)2
. R
p (n-1)+ I
in 2. R
pn2.5
Sebagai pendekatan, rangkaian ekivalen saluran distribusi hantaran udara dapat
dibuat dalam rangkaian T-nominal, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.11.
Beban
Rie
I
Rek /2 XLek/2
Rek /2 XLek/2
Keterangan :
1. Rek = Tahanan Seluruh Kawat
per Fasa
2. Xlek = Reaktansi Seluruh Kawat per
Fasa
3. Rie = Tahanan Ekivalen Permukaan
Semua Isolator
Gambar 2.11 Pendekatan T untuk Rangkaian Ekivalen Saluran Distribusi Hantaran
Udara dengan Arus Bocor pada Keadaan Tanpa Beban
Jika tahanan permukaan setiap isolator dianggap sama, jumlah isolator per tiang
per fasa adalah satu unit, dan jumlah tiang adalah , maka
R
ie=
Pada saat keadaan tanpa beban, arus akan mengalir melalui permukaan isolator,
sehingga rugi-rugi total pada saluran distribusi hantaran udara adalah :
P = I
2. ( R
ek/2 + R
ie)
2.7Pada keadaan berbeban, rangkaian ekivalen saluran distribusi hantaran udara adalah seperti pada Gambar 2.12.
Beban
RieI
1I
BI
2Xek/2 Rek/2
[image:30.595.175.433.275.384.2]Xek/2 Rek/2
Gambar 2.12 Pendekatan T untuk Rangkaian Ekivalen Saluran Distribusi Hantaran Udara dengan Arus Bocor pada Keadaan Berbeban
Untuk kasus ini, rugi-rugi saluran distribusi hantaran udara menjadi :
P = I
12. R
ek/2
+ I
B2. R
ei+ I
22. R
ek/2
2.8
Dengan membandingkan 2.4 dan 2.8 dapat disimpulkan bahwa rugi-rugi daya
pada saluran distribusi hantaran udara semakin besar jika ada arus bocor pada
permukaan isolator. Dengan perkataan lain, arus bocor pada permukaan isolator
memperbesar rugi-rugi daya pada saluran distribusi hantaran udara.
II.4 Pengaruh Kelembaban Udara terhadap Arus Bocor Isolator Terpolusi
Keadaan cuaca akan mempengaruhi kinerja dari isolator yang terpasang pada
berpengaruh penting terhadap kinerja isolator. Udara di sekitar isolator mengandung
polutan. Polutan tersebut dapat berupa debu, asap-asap kendaraan maupun garam.
Polutan akan menempel pada permukaan isolator. Banyaknya polutan yang menempel
pada suatu isolator berbeda-beda bobotnya, bergantung pada bobot polutan udara di
sekitar tempat isolator tersebut. Polutan ini kemudian membentuk suatu lapisan yang
disebut lapisan kontaminan. Pada musim hujan, akan terjadi proses pembasahan
kontaminan secara alami. Apabila isolator dikenai hujan deras, maka lapisan
kontaminan pada isolator akan tercuci bersih. Sebaliknya, jika hujan yang terjadi berupa
hujan rintik- rintik atau kondisi udara pada sekitar isolator lembab, maka lapisan
kontaminan akan menyerap uap air dari udara basah. Lapisan kontaminan yang basah
ini membuat konduktivitas lapisan kontaminan semakin besar sehingga tahanan
permukaan isolator semakin kecil, akibatnya, arus permukaan semakin tinggi dan
menyebabkan rugi-rugi daya pada permukaan isolator bertambah. Dengan demikian
BAB III
METODOLOGI
III.1 Umum
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai metode yang digunakan dalam Tugas
Akhir ini. Untuk meneliti pengaruh kelembaban udara terhadap arus bocor pada
permukaan isolator perlu dilakukan eksperimen. Eksperimen dilakukan di laboratorium
Teknik Tegangan Tinggi, Universitas Sumatera Utara. Pada bab ini akan dijelaskan
mengenai langkah-langkah yang dilakukan dalam eksperimen tersebut terutama perihal:
1. Pengukuran bobot polusi,
2. pengukuran konduktivitas,
3. perhitungan luas permukaan isolator,
4. pembuatan polusi pada isolator,
5. pelembaban udara di sekitar isolator,
6. peralatan ukur, dan
7. pengukuran arus bocor pada isolator.
Dalam pengukuran bobot polusi dibutuhkan pengukuran konduktivitas suatu
larutan dan luas permukaan isolator. Oleh karena itu, dalam bab ini juga akan dijelaskan
III.2 Pengukuran 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. 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 ( Equivalent Salt Deposit Density )
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. Mula-mula sebanyak 1 liter air ledeng dan 4 lembar kain kasa ( ukuran 16cm x
16 cm ) dimasukkan ke dalam suatu wadah. Air dan kain kasa dalam wadah ini
disebut larutan pencuci.
2. Diukur konduktivitas dari larutan pencuci dan dihitung nilai konduktivitas
larutan pencuci isolator pada suhu 20 C dengan menggunakan Persamaan 3.1.
20=
[ 1
–
b(
- 20 ) ]
3.1
Dalam hal ini :
= suhu larutan ( C )
20 = konduktivitas larutan pada suhu 20 C ( S/m )
= konduktivitas larutan pada suhu C ( S/m )
Nilai dari b dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut :
Tabel 3.1 Faktor Koreksi Suhu
( C ) b
5 0.03156
10 0.02817
20 0.02277
30 0.01905
3. Dihitung salinitas dari larutan dengan menggunakan Persamaan 3.2.
D = ( 5.7
x
20)
1.03
3.2
Dalam hal ini :
D = salinitas ( mg/cm3 )
Misalkan hasil yang diperoleh adalah D1.
4. Polutan yang menempel pada isolator dilarutkan ke dalam larutan pencuci.
5. Diukur konduktivitas larutan pencuci yang telah bercampur dengan polutan.
Kemudian dihitung salinitasnya dengan cara seperti di atas. Misalkan hasilnya
adalah D2.
6. Dihitung nilai dari ESDD dengan menggunakan persamaan 3.3.
Dalam hal ini :
ESDD = Equivalent Salt Deposit Density ( mg/cm2 )
V = Volume air pencuci ( mL )
D1 = Salinitas larutan pencuci tanpa polutan
( mg/cm3 )
D2 = Salinitas larutan pencuci yang terpolusi
( mg/cm3 )
S = Luas Permukaan isolator ( cm2 )
Berdasarkan IEC 815, tingkat intensitas polusi dibagi menjadi empat yaitu
ringan, sedang, berat dan sangat berat. Hubungan antara ESDD dengan tingkat intesitas
[image:35.595.141.470.119.329.2]polusi dapat dilihat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Hubungan Tingkat Intensitas Polusi dengan ESDD
Tingkat Intensitas Polusi ESDD maksimum (mg/cm2)
Ringan 0.06
Sedang 0.20
Berat 0.60
III.3 Pengukuran Konduktivitas
Untuk menghitung nilai ESDD, diperlukan nilai konduktivitas dari larutan
pencuci. Nilai konduktivitas dapat diperoleh melalui alat ukur konduktivitas yang dapat
diperoleh di pasaran. Tetapi karena harga dari alat ukur konduktivitas mahal, maka
pengukuran konduktivitas dapat dilakukan dengan menggunakan rangkaian sederhana
seperti yang ditunjukkan Gambar 3.1.
A V
Tabung uji yang diisi dengan larutan uji
[image:36.595.203.377.300.466.2]18V DC
Gambar 3.1 Rangkaian Pengukur Konduktivitas
Panjang dari tabung yang digunakan dalam eksperimen ini adalah 27,5 cm dan
luas permukaannya adalah 4,908 cm2. Pada kedua ujung tabung dimasukkan sumbat
karet yang sebelumnya telah dilubangi dan dihubungkan dengan konduktor seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 3.2(a). Konduktor yang berada di dalam tabung kemudian
dibengkokkan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.2(b). Kemudian ditutupi dengan
aluminium foil seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.2(c). Selanjutnya, sumbat
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 3.2 (a) Sumbat Gabus dengan Konduktor (b) Sumbat Gabus dengan
Konduktor yang Dibengkokkan (c) Sumbat Gabus dengan Aluminium Foil (d) Tabung
Uji
Penempatan lembar aluminium foil bertujuan untuk membuat distribusi arus
pada larutan menjadi merata. Larutan yang nilai konduktivitasnya akan diukur
kemudian dituang ke dalam tabung uji sampai penuh dan ditutup rapat dengan
menggunakan sumbat karet. Selanjutnya tabung uji dirangkai seperti Gambar 3.1.
Menurut rangkaian ini, nilai konduktivitas dari larutan tersebut adalah :
3.4
Dalam hal ini :
= konduktivitas larutan ( mS/cm )I = arus yang melalui larutan ( mA )
V = tegangan DC dari batere ( V )
A = luas penampang (cm2)
= panjang tabung uji (cm)
III.4 Perhitungan Luas Permukaan Isolator
Untuk menghitung nilai ESDD, selain diperlukan nilai konduktivitas, juga
dalam eksperimen adalah isolator keramik tipe post seperti yang ditunjukkan pada
[image:39.595.251.344.174.326.2]Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Isolator Post
Luas permukaan isolator post dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
3.5.
3.5
Dalam hal ini :
S = Luas permukaan isolator (cm2)
d1 = Diameter luar isolator (cm)
d2 = Diameter dalam isolator (cm)
l = Panjang permukaan isolator (cm)
Isolator post yang digunakan dalam eksperimen memiliki diameter luar 15,76
cm, diameter dalam 7,8 cm dan panjang permukaan 26,5 cm. Dari Persamaan 3.5
III.5 Proses Pembuatan Polusi pada Isolator
Eksperimen dimulai dengan membuat isolator uji terpolusi dengan bobot
tertentu sesuai dengan pembobotan yang diatur pada IEC 815. Larutan polutan dibuat
dengan menggunakan kaolin, air dan garam. Pada Gambar 3.4 ditunjukkan kaolin bubuk
yang digunakan dalam percobaan. Kaolin sebanyak 40 gram dicampur dengan aquadest
sebanyak 6 liter. Kaolin pada larutan bertujuan untuk menempelkan polutan pada
[image:40.595.220.377.323.481.2]permukaan isolator. Campuran kaolin dan aquadest akan membentuk bubur.
Gambar 3.4 Kaolin Bubuk
Garam dengan berat tertentu kemudian akan ditambahkan ke dalam larutan
Gambar 3.5 Larutan Polutan
Isolator dicelupkan ke dalam larutan polutan dan dibiarkan selama 5 menit.
Setelah larutan polutan menempel pada permukaan isolator, isolator diangkat dan
dikeringkan selama 24 jam dalam suatu ruangan yang ditutupi oleh plastik seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 3.6.
[image:41.595.229.367.504.699.2]Untuk mengetahui bobot polutan yang menempel pada isolator dilakukan
pengukuran dengan metode ESDD seperti yang telah dijelaskan pada Sub-bab III.2.
Setelah nilai ESDD dari larutan polutan diketahui, maka ditentukan bobot dari polutan
isolator. Bila nilai ESDD belum memenuhi salah satu kategori bobot polusi menurut
IEC 815, maka diulangi pencampuran dengan mengurangi bobot garam yang
ditambahkan. Bila sudah memenuhi, maka ditambahkan garam untuk tingkat polusi
berikutnya.
III.6 Proses Pelembaban Udara di Sekitar Isolator
Setelah proses pencemaran isolator selesai, proses selanjutnya adalah proses
pelembaban udara di sekitar isolator. Proses pelembaban udara akan dilakukan dalam
suatu wadah kaca yang telah dirancang khusus untuk percobaan seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 3.7. Ukuran wadah kaca yang digunakan adalah 60cm x 60
cm x 80 cm.
Gambar 3.7 Wadah Kaca dengan Konduktor
Pipa Uap Wadah kaca
. Wadah ini dilengkapi dengan terminal tegangan tinggi dan terminal
pembumian. Terminal tegangan tinggi dibuat dari suatu batang konduktor yang
ujungnya dibengkokkan untuk menghindari medan yang tinggi pada ujung konduktor.
Konduktor dilewatkan melalui suatu lubang kecil dengan diameter 6 mm pada bagian
atas wadah kaca. Konduktor yang digunakan harus berdiameter 6 mm. Apabila
diameternya lebih kecil dari 6 mm, maka akan menimbulkan korona antara konduktor
dengan kaca. Terminal pembumian menyatu dengan konduktor pada isolator post yang
digunakan. Terminal pembumian diapit dengan menggunakan 2 meja yang digunakan
untuk menopang wadah kaca. Wadah juga dilengkapi dengan pipa PVC uap yang
dihubungkan dengan keran uap yang digunakan untuk mengatur uap air yang masuk ke
dalam wadah kaca.
Isolator yang telah dicemari dan dikeringkan kemudian dimasukkan ke dalam
wadah kaca seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Isolator Uji dalam Wadah Kaca
Uap air dihasilkan melalui air yang dididihkan dengan menggunakan ketel
listrik. Uap kemudian dimasukkan ke dalam wadah kaca melalui selang plastik menuju
ke pipa uap yang dihubungkan dengan keran dan dipasang pada wadah kaca seperti
yang ditunjukkan pada gambar 3.9 (a) dan (b).
(a)
(b)
Gambar 3.9 (a) Penghasil Uap (b) Penghubung Ketel Listrik dengan Wadah Kaca
Ketel Listrik Selang Plastik
[image:44.595.129.468.222.680.2]Setelah uap air masuk ke dalam wadah kaca, diperhatikan alat ukur kelembaban
yang terpasang pada wadah kaca. Apabila nilai kelembaban sudah mencapai tingkat
yang diinginkan maka keran yang terpasang pada pipa uap ditutup.
III.7 Peralatan Ukur
Alat-alat ukur yang digunakan dalam pengujian adalah :
Termometer.
Neraca.
Barometer / Humidity meter.
Trafo Uji.
Voltmeter.
1. Termometer.
Termometer digunakan untuk mengukur suhu yang diperlukan dalam proses
perhitungan ESDD. Pada Gambar 3.10 ditunjukkan termometer yang digunakan dalam
pengujian.
Gambar 3.10 Termometer
Spesifikasi dari termometer adalah sebagai berikut :
Merek : lokal.
2. Neraca.
Neraca digunakan untuk mengukur bobot dari garam dan kaolin yang akan
digunakan pada saat proses pencemaran isolator. Pada Gambar 3.11 ditunjukkan neraca
[image:46.595.218.378.232.390.2]yang digunakan.
Gambar 3.11 Neraca
Spesifikasi dari neraca adalah sebagai berikut :
Merek Ohaus.
Berat Maksimum : 310 gram.
3. Barometer/ Humiditymeter Digital.
Barometer/ Humidity meter adalah suatu alat ukur yang dapat mengukur
beberapa parameter , di antaranya suhu, tekanan dan kelembaban udara. Dalam
percobaan ini yang digunakan adalah pengukur kelembaban ( humidity meter ).
Humidity meter digunakan untuk mengukur kelembaban udara di dalam wadah kaca.
Gambar 3.12 Barometer/ Humidity meter
Spesifikasi dari Barometer/ Humidity meter adalah sebagai berikut :
Merek Lutron PHB 318.
Range tekanan yang dapat diukur yaitu 10 – 1100 hPa ( hPa, mmHg dan
inHg ).
Range kelembaban yang dapat diukur yaitu 10% - 110% RH (%RH dan
dew).
4. Trafo uji.
[image:47.595.282.333.110.260.2](a) (b)
Gambar 3.13 (a) Trafo Uji (b) Autotrafo
Pada autotrafo terdapat alat ukur arus dan tegangan yang berfungsi untuk
membaca tegangan yang dikeluarkan oleh trafo uji. Pada autotrafo disediakan juga
terminal untuk alat ukur eksternal. Spesifikasi dari trafo uji :
Merek Keihin Densokki.
Tegangan primer dan tegangan sekunder 220 V/100 kV.
Kapasitas 10 KVA.
Frekuensi 50 Hz.
5. Voltmeter.
Telah dijelaskan bahwa pada autotrafo disediakan terminal untuk alat ukur
eksternal. Agar pengukuran lebih akurat, maka digunakan voltmeter eksternal. Selain
itu, voltmeter juga digunakan dalam pengukuran arus bocor. Voltmeter dihubungkan
pada tahanan yang dipasang pada kabel pembumian. Spesifikasi dari voltmeter adalah
sebagai berikut :
Range tegangan yang dapat diukur yaitu 0.2 V – 1000 V AC dan 0.2 V – 750 V
DC.
Kelas ketelitian adalah 0.5 untuk tegangan AC dan 0.8 untuk tegangan DC.
[image:49.595.280.353.224.351.2]Pada Gambar 3.14 ditunjukkan voltmeter.
Gambar 3.14 Voltmeter
III.8 Pengukuran Arus Bocor pada Isolator
Dalam eksperimen ini, akan diukur besar arus bocor yang mengalir melalui
permukaan isolator. Arus bocor yang akan diukur berada dalam kisaran A (
mikroampere ) sehingga pengukuran dengan menggunakan amperemeter praktis akan
menghasilkan pembacaan yang tidak akurat. Oleh karena itu, untuk mengukur arus
bocor, dalam eksperimen ini ditambahkan suatu rangkaian sederhana yang
memanfaatkan hukum Ohm. Pada kabel pembumian rangkaian percobaan dipasang
resistor dengan nilai yang telah diketahui, selanjutnya akan disebut sebagai resistor uji.
Resistor uji kemudian dihubungkan pada voltmeter sehingga pada saat tegangan 20 kV
diberikan, pada voltmeter akan terbaca nilai tegangan yang dialami oleh resistor. Dari
nilai tegangan tersebut dapat diperoleh besar arus bocor yang mengalir melalui resistor
I = V / R
3.6
Dalam hal ini :
I = Arus bocor yang mengalir melalui isolator dan resistor
(Ampere).
V = Tegangan yang terbaca pada voltmeter (Volt).
R = Resistor Uji ( Ohm ).
Rangkaian pengukuran arus bocor pada permukaan isolator ditunjukkan pada
Gambar 3.15.
S1 S2
AT
V1 TU
V2 R
Keterangan : TU = Trafo Uji, AT = Auto Trafo, S1 = Saklar Utama, S2 = Saklar Sekunder,
V1 = Voltmeter Internal, V2 = Voltmeter eksternal, R = Resistor Uji.
Untuk keadaan isolator bersih dan bobot polutan isolator rendah, digunakan
resistor uji yang bernilai 1 M. Untuk bobot polutan sedang dan berat, digunakan
resistor uji dengan nilai 100 K.
Prosedur yang dilakukan pada eksperimen ini adalah :
1. Isolator bersih dimasukkan ke dalam wadah kaca, kemudian masukkan uap air
ke dalam wadah kaca sampai mencapai tingkat kelembaban mencapai 80 %RH.
Keran yang berada pada pipa uap ditutup agar uap tidak terus mengalir ke dalam
wadah.
2. Dinaikkan tegangan sekunder trafo uji sampai 20 kV. Dibaca dan dicatat nilai
tegangan pada voltmeter eksternal.
3. Dengan prosedur yang sama, percobaan dilakukan sampai 10 kali.
4. Selanjutnya, tingkat kelembaban dalam wadah kaca dinaikkan menjadi 82 % RH
dengan membuka keran pada pipa uap. Eksperimen dilakukan seperti di atas
sampai tingkat kelembaban 100 %RH.
5. Prosedur di atas dilakukan terhadap masing-masing isolator yang terpolusi
dengan bobot rendah, sedang dan berat.
III.9 Hasil Pengujian
Hasil eksperimen terdiri dari :
Tentang pengukuran konduktivitas yang akan digunakan untuk
menentukan bobot polusi. Hasil pengukuran ini diberikan pada Lampiran
A.
1. Pengukuran arus bocor pada keadaan isolator bersih.
2. Pengukuran arus bocor pada bobot polusi ringan.
3. Pengukuran arus bocor pada bobot polusi sedang.
4. Pengukuran arus bocor pada bobot polusi berat.
BAB IV
ANALISIS DATA
Dalam bab ini akan dijelaskan tentang perhitungan ESDD untuk menentukan
bobot polusi isolator; pengolahan data hasil pengukuran arus bocor; dan perhitungan
rugi-rugi akibat arus bocor pada berbagai tingkat kelembaban udara.
IV.1 Perhitungan ESDD
Pada Lampiran A ditunjukkan hasil pengukuran konduktivitas larutan pencuci
dan larutan pencuci yang telah terpolusi pada suhu sembarang. Konduktivitas harus
dikonversikan ke konduktivitas pada suhu 20 C dengan menggunakan Persamaan 3.1.
Hasil yang diperoleh ditunjukkan pada Tabel 4.1, kolom 2 dan 3. Data ini digunakan
untuk menghitung salinitas dengan menggunakan Persamaan 3.2, hasil yang diperoleh
ditunjukkan pada Tabel 4.1, kolom 4 dan 5. Data salinitas ini kemudian digunakan
untuk menghitung nilai ESDD dari polutan yang menempel pada isolator dengan
menggunakan Persamaan 3.3. Hasil yang diperoleh ditunjukkan pada Tabel 4.1, kolom
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Konduktivitas, Salinitas dan ESDD
Larutan
pencuci ke-n
(1)
20 1(S/m)
(2)
20 2(S/m)
(3)
D1
(mg/cm3)
(4)
D2
(mg/cm3)
(5)
ESDD
(mg/cm2)
(6)
1 0 0 0 0 0
2 8.6 x 10-3 0.0154 0.045 0.082 0.0370
3 8.85 x 10-3 0.0221 0.046 0.118 0.0734
4 7.3 x 10-3 0.0462 0.038 0.253 0.2190
Dengan membandingkan hasil ESDD yang diperoleh pada Tabel 4.1 dengan
Tabel 3.2, diperoleh bahwa bobot dari polutan yang menempel pada isolator adalah
seperti ditunjukkan pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Kategori Bobot Polutan Isolator
Isolator Uji ke-n Bobot Polutan
1 Bersih
2 Ringan
3 Sedang
IV.2 Pengolahan Data Hasil Pengukuran Arus Bocor
Pada Lampiran B ditunjukkan hasil pengukuran arus bocor pada tingkat
kelembaban tertentu untuk 4 tingkat bobot polusi, yaitu bersih, ringan, sedang dan berat;
yaitu dengan mengambil harga rata-rata arus bocor dari 10 percobaan.
1. Keadaan Isolator Bersih
Pada Tabel 4.3 ditunjukkan nilai rata-rata arus bocor isolator bersih untuk
berbagai tingkat kelembaban.
Tabel 4.3 Arus Bocor Isolator Bersih untuk Berbagai Tingkat
Kelembaban
Tingkat
Kelembaban (
%RH )
Arus Bocor (
mA)
79.5 0.0703
80.0 0.07101
81.0 0.0720
81.2 0.0732
82.0 0.0738
82.9 0.0740
83.0 0.0744
83.5 0.0745
84.0 0.0749
84.3 0.0774
85.0 0.0817
85.7 0.0819
86.0 0.0823
86.5 0.0825
87.0 0.0833
87.4 0.0847
88.0 0.0852
Tingkat
Kelembaban (
%RH )
Arus Bocor (
mA)
88.7 0.0863
89.0 0.0867
89.9 0.0874
100.0 0.1016 100.8 0.1036
Berdasarkan data pada Tabel 4.3, dibuat kurva yang menyatakan hubungan
[image:56.595.91.523.255.505.2]antara arus bocor dengan tingkat kelembaban.
Gambar 4.1 Arus Bocor Isolator Bersih pada Berbagai Tingkat Kelembaban Udara
Pada Gambar 4.1 ditunjukkan kurva yang menyatakan hubungan arus bocor
dengan tingkat kelembaban udara untuk isolator yang bersih. Terlihat bahwa semakin
tinggi tingkat kelembaban, semakin besar arus bocornya. Untuk keadaan isolator bersih,
arus bocor terkecil yang diperoleh dalam percobaan adalah 0.07 mA pada tingkat
kelembaban 79.5 %RH. Tingkat kelembaban udara tertinggi untuk percobaan isolator
bersih adalah 100.8 %RH dan arus bocor yang melalui isolator adalah 0.103 mA.
0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12
78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102
Arus
B
o
co
r
(
m
A
)
2. Keadaan Isolator Terpolusi Ringan.
Pada Tabel 4.4 ditunjukkan nilai rata-rata arus bocor isolator terpolusi ringan
untuk berbagai tingkat kelembaban.
Tabel 4.4 Arus Bocor Isolator Terpolusi Ringan untuk Berbagai
Tingkat Kelembaban
Tingkat
Kelembaban (
%RH )
Arus Bocor (
mA)
79.8 0.0934
80.0 0.0975
81.0 0.0995
81.2 0.1031
82.0 0.1121
82.6 0.1186
83.2 0.1207
83.7 0.1251
84.0 0.1289
84.8 0.1300
85.0 0.1323
85.3 0.1328
86.0 0.1376
86.3 0.1615
87.0 0.1688
87.6 0.1805
88.0 0.1857
88.7 0.1920
89.0 0.1971
89.2 0.1985
Tingkat
Kelembaban (
%RH )
Arus Bocor (
mA)
Berdasarkan data pada Tabel 4.4, dibuat kurva yang menyatakan hubungan
[image:58.595.85.513.177.402.2]antara arus bocor dengan tingkat kelembaban.
Gambar 4.2 Arus Bocor Isolator Terpolusi Ringan pada Berbagai Tingkat Kelembaban
Udara
Pada Gambar 4.2 ditunjukkan kurva hubungan arus bocor dengan tingkat
kelembaban udara untuk isolator yang terpolusi ringan. Terlihat bahwa semakin tinggi
tingkat kelembaban, semakin besar arus bocornya. Untuk keadaan isolator terpolusi
ringan, arus bocor terkecil yang diperoleh dalam percobaan adalah 0.09 mA pada
tingkat kelembaban 79.8 %RH. Tingkat kelembaban udara tertinggi untuk percobaan
isolator bersih adalah 100.9 %RH dan arus bocor yang melalui isolator adalah 0.523
mA.
3. Keadaan Isolator Terpolusi Sedang.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102
Arus
B
o
co
r
(m
A
)
Pada Tabel 4.5 ditunjukkan nilai rata-rata arus bocor isolator terpolusi sedang
untuk berbagai tingkat kelembaban.
Tabel 4.5 Arus Bocor Isolator Terpolusi Sedang untuk Berbagai
Tingkat Kelembaban
Tingkat
Kelembaban (
%RH )
Arus Bocor (
mA)
79.5 0.0932
80.0 0.0983
80.2 0.0990
81.1 0.1038
82.0 0.1120
82.6 0.1256
83.0 0.1302
83.7 0.1344
84.0 0.1385
84.8 0.1402
85.0 0.1468
85.5 0.1522
86.0 0.1595
86.7 0.1712
87.0 0.1862
87.5 0.1920
88.0 0.2350
88.7 0.2422
89.0 0.2636
89.6 0.2750
Tingkat
Kelembaban (
%RH )
Arus Bocor (
mA)
90.0
0.3195 90.7
0.3298 91.0
0.3340 91.8
0.3411 92.0
0.3612
92.7 0.3846
93.0 0.3997
93.2 0.4181
94.0 0.4204
94.7 0.4354
95.7 0.4621
96.0 0.4708
96.9 0.5213
97.2 0.5633
98.0 0.5813
98.7 0.6322
99.5 0.7468
Berdasarkan data pada Tabel 4.5, dibuat kurva yang menyatakan hubungan
[image:60.595.111.484.165.404.2]antara arus bocor dengan tingkat kelembaban.
Gambar 4.3 Arus Bocor Isolator Terpolusi Sedang pada Berbagai Tingkat Kelembaban
Udara
Pada Gambar 4.3 ditunjukkan kurva hubungan arus bocor dengan tingkat
kelembaban udara untuk isolator yang terpolusi sedang. Terlihat bahwa semakin tinggi
tingkat kelembaban, semakin besar arus bocornya. Untuk keadaan isolator terpolusi
ringan, arus bocor terkecil yang diperoleh dalam percobaan adalah 0.093 mA pada
tingkat kelembaban 79.5 %RH. Tingkat kelembaban udara tertinggi untuk percobaan
isolator bersih adalah 100.9 %RH dan arus bocor yang melalui isolator adalah 1.127
mA.
4. Keadaan Isolator Terpolusi Berat.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102
Arus
B
o
co
r
(
m
A
)
Pada Tabel 4.6 ditunjukkan nilai rata-rata arus bocor isolator terpolusi berat
untuk berbagai tingkat kelembaban.
Tabel 4.6 Arus Bocor Isolator Terpolusi Berat untuk Berbagai Tingkat
Kelembaban
Tingkat
Kelembaban (
%RH )
Arus Bocor (
mA)
79.4 0.2494
80.0 0.3014
80.5 0.3403
81.0 0.3882
82.0 0.4082
82.5 0.4769
83.0 0.4935
83.4 0.5176
84.0 0.5360
84.6 0.5485
85.0 0.569
85.7 0.5847
86.0 0.6564
86.9 0.6883
87.0 0.6912
87.4 0.7378
88.0 0.7847
88.5 0.8853
89.0 0.9174
89.8 1.0500
Tingkat
Kelembaban (
%RH )
Arus Bocor (
mA)
Berdasarkan data pada Tabel 4.6, dibuat kurva yang menyatakan hubungan
[image:62.595.111.505.166.429.2]antara arus bocor dengan tingkat kelembaban.
Gambar 4.4 Arus Bocor Isolator Terpolusi Berat pada Berbagai Tingkat
Kelembaban Udara
Pada Gambar 4.4 ditunjukkan kurva hubungan arus bocor dengan tingkat
kelembaban udara untuk isolator yang terpolusi sedang. Terlihat bahwa semakin tinggi
tingkat kelembaban, semakin besar arus bocornya. Untuk keadaan isolator terpolusi
ringan, arus bocor terkecil yang diperoleh dalam percobaan adalah 0.25 mA pada
tingkat kelembaban 79.4 %RH. Tingkat kelembaban udara tertinggi untuk percobaan
isolator bersih adalah 100.9 %RH dan arus bocor yang melalui isolator adalah 4.91 mA.
Berdasarkan data pada Tabel 4.3, 4.4, 4.5 dan 4.6 dibentuk suatu kurva yang
menunjukkan perbandingan arus bocor isolator untuk berbagai tingkat kelembaban pada
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
keadaan bersih, terpolusi ringan, terpolusi sedang dan terpolusi berat seperti yang
[image:63.595.105.523.195.542.2]ditunjukkan pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Perbandingan Arus Bocor pada Berbagai Tingkat Kelembaban
Garis berwarna ungu pada kurva menunjukkan kurva arus bocor dari isolator
yang terpolusi berat. Garis berwarna hijau menunjukkan kurva arus bocor dari isolator
yang terpolusi sedang. Garis berwarna merah menunjukkan kurva arus bocor dari
isolator yang terpolusi ringan. Garis berwarna biru menunjukkan kurva arus bocor dari
isooator yang terpolusi bersih. Dari kurva terlihat bahwa nilai arus bocor berbanding
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102
Arus
B
o
co
r
(m
A
)
Tingkat Kelembaban (% RH)
Isolator Bersih
Isolator terpolusi ringan
isolator terpolusi sedang
lurus dengan tingkat kelembaban udara. Semakin tinggi tingkat kelembaban, semakin
tinggi arus bocor yang mengalir melalui permukaan isolator. Dari kurva juga terlihat
bahwa pada tingkat kelembaban udara yang sama, besar arus bocor untuk
masing-masing tingkat polusi memiliki nilai berbeda. Besar arus bocor pada keadaan isolator
bersih lebih kecil dibandingkan dengan isolator terpolusi ringan, sedang dan berat.
IV.3 Perhitungan Rugi-Rugi Daya
Pada subbab ini akan dijelaskan mengenai perhitungan rugi-rugi daya akibat
arus bocor yang mengalir melalui permukaan isolator. Nilai rugi-rugi diperoleh dengan
memasukkan nilai arus bocor yang diperoleh pada Tabel 4.3, 4.4, 4.5, dan 4.6 pada
Persamaan 2.7. Untuk menghitung nilai rugi-rugi total pada suatu saluran udara, maka
kuadrat nilai arus bocor yang diperoleh dikalikan dengan banyaknya isolator yang
terpasang pada saluran, sehingga Persamaan 2.7 menjadi :
P = n.I2 . ( Rek/2 + Rie)
4.1
Di mana :
P = Rugi-rugi daya saluran udara
n = Jumlah isolator dalam suatu saluran udara
I = Arus bocor yang melalui suatu isolator
Rek = Tahanan seluruhkawat per fasa
Dengan menganggap nilai Rek, Rie dan n adalah sama untuk seluruh keadaan,
maka diperoleh :
~
I24.2
Dari Persamaan 4.2 diperoleh akan nilai rugi-rugi daya akibat arus bocor isolator
pada berbagai tingkat kelembaban. Hasil perhitungan yang diperoleh adalah :
1. Keadaan Isolator Bersih.
Pada Tabel 4.7 ditunjukkan hasil perhitungan kenaikan rugi-rugi daya akibat
[image:65.595.278.499.448.746.2]arus bocor isolator pada keadaan bersih.
Tabel 4.7 Rugi-Rugi Daya Isolator Bersih untuk Berbagai Tingkat
Kelembaban
Tingkat Kelembaban
( %RH )
~ I2
( watt )
79.5 0.004942 80.0 0.005042 81.0 0.005184 81.2 0.005358 82.0 0.005446 82.9 0.005476 83.0 0.005535 83.5 0.005550 84.0 0.005610 84.3 0.005991 85.0 0.006675 85.7 0.006708 86.0 0.006773
Tingkat Kelembaban (
%RH )
~ I2
( watt )
90.0 0.007797
90.2 0.007957
91.0 0.008046
91.3 0.008100
92.0 0.008245
92.6 0.008354
93.0 0.008409
93.9 0.008482
94.0 0.008630
94.6 0.008649
95.0 0.008724
95.5 0.008761
86.5 0.006806 87.0 0.006939 87.4 0.007174 88.0 0.007259 88.7 0.007448 89.0 0.007517 89.9 0.007639
97.3 0.009293
98.0 0.009860
98.5 0.009980
99.0 0.010060
100.0 0.010323 100.8 0.010733
Berdasarkan data pada Tabel 4.7, dibuat kurva yang menyatakan hubungan
[image:66.595.100.495.332.554.2]antara rugi-rugi daya dengan tingkat kelembaban.
Gambar 4.6 Rugi-Rugi Daya Isolator Bersih pada Berbagai Tingkat Kelembaban
Pada Gambar 4.6 ditunjukkan kurva hubungan rugi-rugi daya dengan tingkat
kelembaban udara untuk isolator yang bersih. Terlihat bahwa semakin tinggi tingkat
kelembaban, semakin besar rugi-rugi yang ditimbulkan. Untuk keadaan isolator bersih,
rugi-rugi daya terkecil yang diperoleh dari perhitungan adalah 0.005 watt pada tingkat
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012
78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102
R
ugi
-R
ugi
D
aya
( w
at
t
)
kelembaban 79.5 %RH. Tingkat kelembaban udara tertinggi untuk percobaan isolator
bersih adalah 100.8 %RH dan rugi-rugi daya yang ditimbulkan adalah 0.0107 watt.
2. Keadaan Isolator Terpolusi Ringan.
Pada Tabel 4.8 ditunjukkan hasil perhitungan kenaikan rugi-rugi daya akibat
[image:67.595.99.498.355.757.2]arus bocor isolator pada keadaan terpolusi ringan.
Tabel 4.8 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Ringan untuk Berbagai Tingkat
Kelembaban
Tingkat Kelembaban
( %RH )
~ I2
( watt )
79.8 0.008724 80.0 0.009506 81.0 0.009900 81.2 0.010630 82.0 0.012566 82.6 0.014066 83.2 0.014568 83.7 0.015650 84.0 0.016615 84.8 0.016900 85.0 0.017503 85.3 0.017636 86.0 0.018934 86.3 0.026082 87.0 0.028493 87.6 0.032580 88.0 0.034484 88.7 0.036864
Tingkat Kelembaban
( %RH )
~ I2
( watt )
89.0 0.038848 89.2 0.039402
100.9 0.273529
Berdasarkan data pada Tabel 4.8, dibuat kurva yang menyatakan hubungan
[image:68.595.110.485.235.457.2]antara rugi-rugi daya dengan tingkat kelembaban.
Gambar 4.7 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Ringan pada Berbagai Tingkat
Kelembaban
Pada Gambar 4.7 ditunjukkan kurva hubungan rugi-rugi daya dengan tingkat
kelembaban udara untuk isolator yang terpolusi ringan. Terlihat bahwa semakin tinggi
tingkat kelembaban, semakin besar rugi yang ditimbulkan. Untuk keadaan ini,
rugi-rugi daya terkecil yang diperoleh dari perhitungan adalah 0.009 watt pada tingkat
kelembaban 79.8 %RH. Tingkat kelembaban udara tertinggi untuk percobaan isolator
terpolusi ringan adalah 100.9 %RH dan rugi-rugi daya yang ditimbulkan adalah 0.274
watt.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102
R
ugi
-R
ugi
D
aya
( w
at
t
)
3. Keadaan Isolator Terpolusi Sedang.
Pada Tabel 4.9 ditunjukkan hasil perhitungan kenaikan rugi-rugi daya akibat
[image:69.595.97.496.299.734.2]arus bocor isolator pada keadaan terpolusi sedang.
Tabel 4.9 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Sedang untuk Berbagai Tingkat
Kelembaban
Tingkat Kelembaban
( %RH )
~ I2
( watt )
79.5 0.008686 80.0 0.009663 80.2 0.009801 81.1 0.010774 82.0 0.012544 82.6 0.015775 83.0 0.016952 83.7 0.018063 84.0 0.019182 84.8 0.019656 85.0 0.021550 85.5 0.023165 86.0 0.025440 86.7 0.029309 87.0 0.034670 87.5 0.036864 88.0 0.055225 88.7 0.058661 89.0 0.069485 89.6 0.075625
Tingkat Kelembaban
( %RH )
~ I2
( watt )
Berdasarkan data pada Tabel 4.9, dibuat kurva yang menyatakan hubungan
[image:70.595.115.479.166.383.2]antara rugi-rugi daya dengan tingkat kelembaban.
Gambar 4.8 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Sedang pada Berbagai Tingkat
Kelembaban
Pada Gambar 4.8 ditunjukkan kurva hubungan rugi-rugi daya dengan tingkat
kelembaban udara untuk isolator yang terpolusi sedang. Terlihat bahwa semakin tinggi
tingkat kelembaban, semakin besar rugi yang ditimbulkan. Untuk keadaan ini,
rugi-rugi daya terkecil yang diperoleh dari perhitungan adalah 0.009 watt pada tingkat
kelembaban 79.5 %RH. Tingkat kelembaban udara tertinggi untuk percobaan isolator
terpolusi sedang adalah 100.9 %RH dan rugi-rugi daya yang ditimbulkan adalah 1.270
watt.
4. Keadaan Isolator Terpolusi Berat.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102
R
ugi
-R
ugi
D
aya
( w
at
t
)
Pada Tabel 4.10 ditunjukkan hasil perhitungan kenaikan rugi-rugi daya akibat
[image:71.595.111.384.276.706.2]arus bocor isolator pada keadaan terpolusi berat.
Tabel 4.10 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Berat untuk Berbagai Tingkat Kelembaban
Tingkat Kelembaban (
%RH )
~ I2
( watt )
79.4 0.062200 80.0 0.090842 80.5 0.115804 81.0 0.150699 82.0 0.166627 82.5 0.227434 83.0 0.243542 83.4 0.267910 84.0 0.287296 84.6 0.300852 85.0 0.323761 85.7 0.341874 86.0 0.430861 86.9 0.473757 87.0 0.477757 87.4 0.544349 88.0 0.615754 88.5 0.783756 89.0 0.841623 89.8 1.102500
Tingkat Kelembaban (
%RH )
~ I2
( watt )
90.0 1.142761
90.7 1.201216
91.0 1.397124
91.6 1.575025
92.0 1.734489
92.8 1.901641
93.0 2.036329
93.6 2.458624
94.0 2.856100
94.7 3.150625
95.6 3.740356
96.0 4.137156
96.4 4.596736
97.2 5.438224
98.0 9.272025
98.7 11.45823
99.8 15.21780
Berdasarkan data pada Tabel 4.10, dibuat kurva yang menyatakan hubungan
[image:72.595.115.480.166.385.2]antara rugi-rugi daya dengan tingkat kelembaban.
Gambar 4.9 Rugi-Rugi Daya Isolator Terpolusi Berat pada Berbagai Tingkat
Kelembaban
Pada Gambar 4.9 ditunjukkan kurva hubungan rugi-rugi daya dengan tingkat
kelembaban udara untuk isolator yang terpolusi berat. Terlihat bahwa semakin tinggi
tingkat kelembaban, semakin besar rugi yang ditimbulkan. Untuk keadaan ini,
rugi-rugi daya terkecil yang diperoleh dari perhitungan adalah 0.063 watt pada tingkat
kelembaban 79.4 %RH. Tingkat kelembaban udara tertinggi untuk percobaan isolator
terpolusi sedang adalah 100.9 %RH dan rugi-rugi daya yang ditimbulkan adalah 24.14
watt.
Berdasarkan data pada Tabel 4.7, 4.8, 4.9 dan 4.10 dibentuk suatu kurva
perbandingan rugi-rugi daya untuk berbagai tingkat kelembaban pada keadaan bersih,
0 5 10 15 20 25 30
78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102
R
ugi
-R
ugi
D
aya
( w
at
t
)
terpolusi ringan, terpolusi sedang dan terpolusi berat yang ditunjukkan pada Gambar
Gambar 4.10 Perbandingan Rugi-Rugi Daya pada Berbagai Tingkat Kelembaban
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5 25
78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102
