Pengaruh Temperatur Terhadap Tegangan Lewat Denyar AC Pada Isolator Piring Terkontaminasi Polutan

(1)

LAMPIRAN A

TEGANGAN LEWAT DENYAR ISOLATOR PADA SEMUA

KONDISI

1. Isolator pada kondisi bersih

(2)

39±0.5

2. Isolator terpolusi CaCO3 pada kondisi ringan

(3)

36±0.5 36.0 36.06 747.8 747.86 44.8 43.9

3. Isolator terpolusi CaCO3 pada kondisi sedang

(4)

33.5 748.2 46.1

4. Isolator terpolusi CaCO3 pada kondisi berat

(5)

33±0.5

5. Isolator terpolusi HNO3 pada kondisi ringan

(6)

30.3 750.9 48.3

6. Isolator terpolusi HNO3 pada kondisi sedang

(7)

(8)

(9)

39.4 746.8 38.9

(10)

LAMPIRAN B

PERSEN PENURUNAN TEGANGAN LEWAT DENYAR

1. Persen penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap

isolator terpolusi CaCO3

No. Range θ (˚C) Terpolusi

2. Persen penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap

isolator terpolusi HNO3

(11)

LAMPIRAN C

PENGUKURAN NILAI KONDUKTIVITAS LARUTAN

Pengukuran nilai konduktivitas dan suhu larutan

No. Larutan yang diukur Nilai Konduktivitas (μS/m) Suhu larutan (˚C)

1 Air 112 27

2 CaCO3 ringan 192 27.1

3 CaCO3 sedang 270 27

4 CaCO3 berat 352 27.2

5 HNO3 ringan 217 27.2

6 HNO3 sedang 285 27.2

7 HNO3 berat 372 27

 Nilai D1 ( Salinitas Air Bersih)

σ= 112 μS/m σ = 112 x 10-4 S/m

σ(20˚C) = σ x ( 1 – b( t – 20 )

= 112 x 10-4 ( 1 – 0.020166 ( 27 – 20 ) = 0.0096189856 S/m

D1 = ( 5.7 x 0.0096189856)1.03

= 0.05025 mg/cm3

 Perhitungan Konduktivitas dan salinitas air polutan 100 gram CaCO3

σ= 192 μS/m σ = 192 x 10-4 S/m

σ(20˚C) = σ x ( 1 – b( t – 20 )

= 192 x 10-4 ( 1 – 0.0201288 ( 27.1 – 20 ) = 0.016456 S/m

(12)

Maka nilai ��= 1000 � 0.08737−0.05025

1100

= 0.033 mg/cm2

Dari perhitungan diatas, maka terbukti bahwa isolator terpolusi ringan.

σ= 270 μS/m

Dari perhitungan diatas, maka terbukti bahwa isolator terpolusi sedang.

σ= 352 μS/m

Dari perhitungan diatas, maka terbukti bahwa isolator terpolusi berat.

(13)

σ= 217 μS/m

Dari perhitungan diatas, maka terbukti bahwa isolator terpolusi ringan.

 Perhitungan Konduktivitas dan salinitas air polutan HNO3 sedang

σ= 285 μS/m

Dari perhitungan diatas, maka terbukti bahwa isolator terpolusi sedang.

 Perhitungan Konduktivitas dan salinitas air polutan HNO3 berat

σ= 372 μS/m σ = 372 x 10-4 S/m

σ(20˚C) = σ x ( 1 – b( t – 20 )

(14)

D2 = ( 5.7 x 0.031948)1.03

= 0.17303 mg/cm3

Maka nilai ��= 1000 � 0.17303−0.05025

1100

= 0.11 mg/cm2

(15)

LAMPIRAN D

NILAI ESDD DARI LARUTAN

1. Nilai ESDD untuk isolator terpolusi CaCO3

No. Larutan σ20 (1)

2. Nilai ESDD untuk isolator terpolusi HNO3

(16)

DAFTAR PUSTAKA

1. Kuffel, E., Zaengl, W dan Kuffel, J, High Voltage Engineering Fundamentals, second edition, Butterworth-Heinemann, 2000.

2. Tobing, B.L, Peralatan Tegangan Tinggi. Jakarta. Erlangga. 2012

3. Tobing, B.L, Dasar-Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi, Edisi Kedua, Jakarta: Erlangga, 2012.

4. Arismunandar, Artono, ”Teknik Tegangan Tinggi”, PT. Pradnya Paramita, Edisi Cet. 4, Jakarta.1978

5. Gopal S, M.E , and Y.N.Rao , “Flashover Phenomena of Polluted Insulators”, IEE PROCEEDINGS, Vol 131, Pt.C, 1984

6. Tobing, Bonggas L, “Hubungan Intensitas Polusi Isolator Jaringan Distribusi di Sumatera Utara dengan Jarak Lokasi Isolator dari Pantai”,

Indonesia : Jurnal Teknik Elektro, Vol.8 , 2008

7. SPLN 10-3B, “Tingkat Intensitas Polusi Sehubungan dengan Pedoman Pemilihan Isolator”, Perusahaan Listrik Negara, 1993.

8. Wilvian, “Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Flasover AC Isolator Piring”. Skripsi. Universitas Sumatera Utara. 2012

9. Anhar, Ashari, “ Analisa Pengaruh Kontaminan Pantai Terhadap Unjuk Kerja Sampel Isolator Bahan Keramik Sebelum dan Sesudah Dilapisi

Minyak Silikon”, Indonesia : Jurnal Teknik Elektro , Universitas

Dipenogoro, 2012.

10.Heri, Johanadib, “ Studi Arus Bocor Permukaan Bahan Isolasi Resin Epoksi Silane Dengan Variasi Pengisi Pasir Silika Dengan Polutan

Pantai”. Indonesia : Jurnal Teknik Elektro, Universitas Dipenogoro, 2012.

11.Daniel, Christian Simanjuntak, “ Pengaruh Kenaikan Temperatur Terhadap Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Terpolusi

Asam”, Indonesia : Jurnal Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara,

Vol.6, 2014.

(17)

BAB III

METODOLOGI PENGGUJIAN

Pada bab ini dijelaskan mengenai metode yang digunakan dalam Tugas Akhir ini. Untuk meneliti pengaruh temperatur terhadap tegangan lewat denyar AC pada isolator piring terkontaminasi polutan. Eksperimen ini dilakukan di laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Universitas Sumatera Utara.

3.1 PERALATAN PENGUJIAN

Untuk melakukan pengujian dibutuhkan peralatan peralatan yang meliputi:

• 1 Unit trafo uji

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

Gambar 3.1 Trafo uji

• 1 Unit autotrafo seperti

(18)

Gambar 3.2 Control Desk

• 1 Unit tahanan peredam

Spesifikasinya : 10 MΩ dan 60 W

Gambar 3.3 Tahanan peredam

• 1 Unit multimeter

Spesifikasi: Tipe CD800a merek SANWA; 0 ÷ 750 VAC; 0 ÷ 1000 VDC; 0 ÷ 20 AAC; 0 ÷ 20 ADC.

(19)

• 2 unit barometer/humiditymeter/thermometer digital

Spesifikasi: merek Lutron PHB 318; range tekanan 7,5-825,0 mmHg; range kelembaban 10-110 %RH; range suhu 0-50 °C.

Gambar 3.5 Barometer/humiditymeter digital

• 1 unit isolator piring standar clevis & tongue

Spesifikasi: berukuran 254 x 146 mm, Luas permukaan 1100 cm2 dan voltage ± 60 KV.

(20)

• 1 unit alat ukur Conductivitymeter

Gambar 3.7 Conductivitymeter

• 1 unit Neraca

• 1 unit wadah berupa ember 10 liter

• 1 unit gelas ukur ukuran 1000 mL

• Beberapa buah bola lampu

• 1 unit ruang berupa kotak kaca

Spesifikasi: berukuran 60 x 60 x 80 cm.

• 3 buah kain kasa berukuran 16 x 16 cm.

• Variasi jenis polutan terdiri dari : - CaCO3 + kaolin + air

(21)

3.2 BAHAN PENGUJIAN

Pada pengujian isolator yang berpolutan menggunakan beberapa bahan kimia. Bahan kimia yang digunakan termasuk dalam kategori kelas Technical Analist. Kelas Technical Analist memiliki kemurnian yang rendah serta harga

yang relatif murah. Bahan kategori ini digunakan karena penguji membutuhkan bahan kimia dalam jumlah yang banyak, sehingga harga yang relatif murah menjadi pilihan.

Variasi jenis polutan terdiri dari : - CaCO3 + kaolin + air

- HNO3

Massa dari CaCO3, dan HNO3 ditentukan sesuai karakteristik

tingkat pengotoran dengan standar IEC 60050-815 : 2000 edisi 01. 3.3 VARIASI PENGUJIAN

Variasi percobaan ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana perubahan distribusi tegangan pada isolator rantai pada keadaan :

• Kondisi sebelum diberi polutan

• Kondisi saat diberi polutan CaCO3, dan HNO3 dengan klasifikasi

tingkat pengotoran ringan, sedang, dan berat.

3.4 PROSEDUR PERCOBAAN

1. Pengujian tegangan lewat denyar isolator bersih.

2. Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi CaCO3 dengan

tingkat pengotoran ringan.

tingkat pengotoran sedang.

(22)

5. Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi HNO3 dengan

tingkat pengotoran ringan.

tingkat pengotoran sedang.

tingkat pengotoran berat. 3.5 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.8 Diagram Alir Penelitian Mulai

Jenis Isolator yang digunakan

Penentuan Temperatur pada permukaan isolator Cuci isolator dengan bersih dan keringkan

selama 24 Jam

Hasil Pengujian Hasil Pengujian

Analisis Hasil Pengujian Rangkaian Percobaaan

(23)

3.5.1 Pengujian tegangan lewat denyar isolator bersih

1. Isolator dicuci dengan air hingga bersih.

2. Isolator dikeringkan secara alami di dalam ruang pengeringan sekitar 24 jam.

Gambar 3.9 Rangkaian Percobaan

Ket: AT = Autotrafo

TU = Trafo uji

S1 = Saklar utama

S2 = Saklar sekunder

Rp = Tahanan Peredam

Vin = Tegangan masukan

V = Tegangan Yang Terbaca di multimeter

3. Mengukur suhu, kelembapan dan tekanan dalam ruang uji. 4. Saklar utama S1 ditutup dan AT diatur hingga tegangan

keluarannya nol.

(24)

6. Tegangan keluaran AT dinaikkan secara bertahap sampai terjadi lewat denyar pada isolator.

7. Pada saat yang bersamaan, tegangan V dicatat dan saklar S1 dan S2 dibuka.

8. Suhu, kelembaban dan tekanan diukur kembali. Jika suhu dalam keadaan masih sama, maka langkah 5-8 diulang. Jika suhu berubah, misalnya diatas rentang yang diinginkan maka ditunggu suhu sampai turun dengan yang diinginkan, ulangi langkah 5-8. Jika suhu dibawah yang diinginkan maka lampu dihidupkan sampai suhu awal yang diinginkan, ulangi langkah 5-8.

9. Diulang langkah 9 sampai 5 kali hingga diperoleh lima data tegangan lewat denyar dengan suhu 27℃.

10.Dihidupkan lampu hingga suhu naik mencapai 30℃. Kemudian langkah 4-10 diulang kembali hingga diperoleh 5 data tegangan lewat denyar pada kondisi suhu 30℃.

11.Langkah 11 diulang kembali dengan suhu 33℃, 36℃ dan 39℃ 12.Isolator di keluarkan dari ruang uji.

3.5.2 Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi CaCO3 dengan

tingkat pengotoran ringan

1. Membuat larutan pengotor isolator sesuai literatur yang telah ada, yaitu dengan cara mencampurkan 6 liter air, 40 gr kaolin dan 100 gr CaCO3.

(25)

Gambar 3.10 Isolator dicelupkan dalam larutan

3. Selanjutnya diulangi langkah 2-12 pada Subbab 3.4.1 diatas hinggga diperoleh 5 data tegangan lewat denyar untuk masing-masing suhu (27℃, 30℃, 33℃, 36℃ dan 39℃) pada kondisi terpolusi ringan.

4. Untuk mengukur tingkat pengotoran sesuai standar IEC 60050-815 maka dilakukan pengukuran bobot polusi. Untuk mengukur bobot dari polutan yang menempel pada permukaan isolator, dibutuhkan suatu pengukuran bobot polusi dengan menggunakan metode ESDD ( Equivalent Salt Deposit Density ). Langkah – langkah untuk menentukan nilai ESDD polutan pada suatu isolator adalah sebagai berikut :

• Dimulai dengan pembuatan larutan pencuci yang terdiri dari air ledeng dan 4 lembar kain kasa ( ukuran 4 cm x 4 cm ) dimasukkan dalam suatu wadah.

• Diukur konduktivitas dari larutan pencuci dan dihitung nilai konduktivitas larutan pencuci isolator pada suhu 20 ˚C dengan menggunakan Persamaan 3.1.

(26)

Dalam hal ini :

θ = Suhu larutan ( ˚C )

σ20 = Konduktivitas larutan pada suhu 20 ˚C ( S/m )

σθ = Konduktivitas larutan pada suhu θ ˚C ( S/m )

b = Faktor koreksi suhu pada suhu θ ˚C Nilai dari b dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut :

Tabel 3.1 Faktor Koreksi Suhu [8]

θ (˚C) B

5 0.03156

10 0.02817

20 0.02277

30 0.01905

• Dihitung salinitas dari larutan dengan menggunakan Persamaan 3.2

D = (5.7 x σ20 ) 1.03 (3.2)

Dalam hal ini :

D = salinitas ( mg/cm3 ) Dimisalkan hasil yang diperoleh adalah D1.

(27)

• Diukur konduktivitas larutan pencuci yang telah bercampur dengan polutan. Kemudian dihitung salinitasnya dengan cara seperti diatas. Misalkan hasilnya adalah D2.

• Dihitung nilai dari ESDD dengan menggunakan Persamaan 3.3

ESDD = � .( �2 – �1 )

� (3.3)

Dalam hal ini :

ESDD = Equivalent Salt Deposit Density ( mg/cm2 ) V = Volume air pencuci ( L )

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

D2 = Salinitas larutan pencuci yang terpolusi ( mg/cm3 )

S = Luas Permukaan isolator ( cm2 )

IEC 60050-815 :2000 edisi 01 menggolongkan pengotoran menjadi tiga tingkatan seperti Table 3.2 dibawah ini :

Tabel 3.2 Penggolongan Tingkat Pengotoran [8]

Tingkat Pengotoran ESDD

Ringan 0.03-0.06

Sedang 0.06-0.1

Berat >0.1

(28)

ringan dapat diulangi kembali dengan mengurangi takaran polutan semula.

tingkat pengotoran sedang

2. Isolator dicelupkan kedalam larutan polutan dan dibiarkan selama 5 menit. Setelah itu isolator diangkat dan dikeringkan selama selama ± 24 jam dalam suatu ruangan yang tertutup plastik

3. Selanjutnya diulangi langkah 2-12 pada Subbab 3.4.1 diatas hinggga diperoleh 5 data tegangan lewat denyar untuk masing-masing suhu (27℃, 30℃, 33℃, 36℃ dan 39℃) pada kondisi terpolusi sedang.

4. Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi sedang, misalnya termasuk dalam tingkat bobot ringan atau berat, maka eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran CaCO3

semula.

tingkat pengotoran berat

2. Isolator dicelupkan kedalam larutan polutan dan dibiarkan selama 5 menit. Setelah itu isolator diangkat dan dikeringkan selama selama ± 24 jam dalam suatu ruangan yang tertutup plastik

(29)

4. Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi berat, misalnya termasuk dalam tingkat bobot ringan atau sedang, maka eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran CaCO3

semula.

3.5.5 Pengujian tegangan lewat denyar isolator terpolusi HNO3 dengan

tingkat pengotoran ringan

1. Menyemprotkan asam nitrat (HNO3) secara merata pada seluruh

permukaan isolator menggunakan spray dengan perbandingan volume asam nitrat dan aquades 1:19

2. Selanjutnya diulangi langkah 2-12 pada Subbab 3.4.1 diatas hinggga diperoleh 5 data tegangan lewat denyar untuk masing-masing suhu (27℃, 30℃, 33℃, 36℃ dan 39℃) pada kondisi terpolusi ringan. 3. Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi ringan, misalnya termasuk dalam tingkat bobot sedang atau berat, maka eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran HNO3

semula.

tingkat pengotoran sedang

1. Menyemprotkan asan nitrat (HNO3) secara merata pada seluruh

permukaan isolator menggunakan spray dengan perbandingan volume asam nitrat dan aquades 1:4

2. Selanjutnya diulangi langkah 2-12 pada Subbab 3.4.1 diatas hinggga diperoleh 5 data tegangan lewat denyar untuk masing-masing suhu (27℃, 30℃, 33℃, 36℃ dan 39℃) pada kondisi terpolusi sedang. 3. Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi sedang, misalnya termasuk dalam tingkat bobot ringan atau berat, maka eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran HNO3

(30)

tingkat pengotoran berat

1. Menyemprotkan asan nitrat (HNO3) dengan PH 2 secara merata

pada seluruh permukaan isolator menggunakan spray.

2. Selanjutnya diulangi langkah 2-12 pada Subbab 3.4.1 diatas hinggga diperoleh 5 data tegangan lewat denyar untuk masing-masing suhu (27℃, 30℃, 33℃, 36℃ dan 39℃) pada kondisi terpolusi berat.

3. Jika nilai ESDD yang diperoleh di luar batas bobot polusi berat, misalnya termasuk dalam tingkat bobot ringan atau sedang, maka eksperimen diulang kembali dengan mengurangi takaran HNO3

(31)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam bab ini akan dijelaskan tentang perhitungan ESDD untuk menentukan bobot polusi isolator, pengolahan data hasil pengukuran nilai tegangan lewat denyar, dan perhitungan persentase tegangan lewat denyar untuk isolator yang diuji dengan tingkat polusi yamg diberikan.

4.1 Hasil Pengujian Tegangan Lewat Denyar AC Isolator pada Saat

Isolator Bersih

Pada saat isolator dalam keadaan bersih (tanpa polutan), tegangan flashover atau yang biasa disebut sebagai tegangan lewat denyar dapat dilihat

pada Tabel 4.1 dibawah ini:

Tabel 4.1 Data tegangan lewat denyar pada isolator bersih

No. Suhu (˚C) V flash rata-rata (KV)

1 27 61.66

2 30 59.64

3 33 57.84

4 36 55.36

(32)

Gambar 4.1 Grafik Penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap temperatur

Dari Tabel 4.1 dan Gambar 4.1 diatas diperoleh data berupa suhu dan tegangan lewat denyar dari isolator dalam keadaan tidak diberi polutan atau dalam keadaan bersih. Dari tabel dan grafik terlihat bahwa penurunan tegangan lewat denyar pada isolator yang tidak signifikan terlihat pada saat temperatur 27 ˚C - 30 ˚C dan yang paling signifikan terlihat pada temperatur 36 ˚C - 39 ˚C.

4.2 Hasil Pengujian Tegangan Lewat Denyar Isolator Pada Polutan

Tingkat Ringan

Pada penelitian kondisi isolator terpolusi rendah ini diberikan 2 jenis polutan, yaitu CaCO3, dan HNO3. Untuk nilai tegangan lewat denyarnya dapat

dilihat pada tabel sebagai berikut:

a. Pengujian Isolator Terpolusi CaCO3

Pada saat isolator dalam keadaan terpolusi polutan dan nilai tegangan flashover atau yang biasa disebut sebagai tegangan lewat denyar dapat dilihat pada Tabel 4.2 dibawah ini:

(33)

Tabel 4.2 Data tegangan lewat denyar pada isolator terpolusi CaCO3

Gambar 4.2 Grafik Penurunan tegangan lewat denyar isolator terpolusi CaCO3 ringan terhadap temperatur

Dari Tabel 4.2 dan Gambar 4.2 diatas diperoleh data berupa suhu dan tegangan lewat denyar dari isolator dalam keadaan diberi polutan CaCO3 ringan. Dari tabel dan grafik terlihat bahwa penurunan tegangan

lewat denyar pada isolator yang tidak signifikan terlihat pada saat temperatur 36 ˚C - 39 ˚C dan yang paling signifikan terlihat pada

(34)

b. Pengujian Isolator Terpolusi HNO3

Tabel 4.3 Data tegangan lewat denyar pada isolator terpolusi HNO3

ringan

Gambar 4.3 Grafik Penurunan tegangan lewat denyar isolator terpolusi HNO3 ringan terhadap temperatur

38

(35)

Dari Tabel 4.3 dan Gambar 4.3 diatas diperoleh data berupa suhu dan tegangan lewat denyar dari isolator dalam keadaan diberi polutan HNO3 ringan. Dari tabel dan grafik terlihat bahwa penurunan tegangan

lewat denyar pada isolator yang tidak signifikan terlihat pada saat temperatur 36 ˚C - 39 ˚C dan yang paling signifikan terlihat pada temperatur 33 ˚C - 36 ˚C.

4.3 Hasil Pengujian Tegangan Lewat Denyar Isolator Pada Polutan

Tingkat Sedang

Pada penelitian kondisi isolator terpolusi rendah ini diberikan 2 jenis polutan, yaitu CaCO3, dan HNO3. Untuk nilai tegangan lewat

denyarnya dapat dilihat pada tabel sebagai berikut: a. Pengujian Isolator Terpolusi CaCO3

Tabel 4.4 Data tegangan lewat denyar pada isolator terpolusi CaCO3

sedang

1 27 47.34

2 30 46.34

3 33 45.58

4 36 42.78

(36)

Gambar 4.4 Grafik Penurunan tegangan lewat denyar isolator terpolusi CaCO3 sedang terhadap temperatur

Dari Tabel 4.4 dan Gambar 4.4 diatas diperoleh data berupa suhu dan tegangan lewat denyar dari isolator dalam keadaan diberi polutan CaCO3 sedang. Dari tabel dan grafik terlihat bahwa penurunan tegangan

(37)

sedang

Gambar 4.5 Grafik Penurunan tegangan lewat denyar isolator terpolusi HNO3 sedang terhadap temperatur

Dari Tabel 4.5 dan Gambar 4.5 diatas diperoleh data berupa suhu dan tegangan lewat denyar dari isolator dalam keadaan diberi polutan

40

(38)

4.4 Hasil Pengujian Tegangan Lewat Denyar Isolator Pada Polutan

Tingkat berat

Pada penelitian kondisi isolator terpolusi rendah ini diberikan 2 jenis polutan, yaitu CaCO3, dan HNO3. Untuk nilai tegangan lewat

denyarnya dapat dilihat pada tabel sebagai berikut: a. Pengujian Isolator Terpolusi CaCO3

Tabel 4.6 Data tegangan lewat denyar pada isolator terpolusi CaCO3

berat

1 27 46.6

2 30 45.86

3 33 44.36

4 36 42.36

(39)

Gambar 4.6 Grafik Penurunan tegangan lewat denyar isolator terpolusi CaCO3 berat terhadap temperatur

Dari Tabel 4.6 dan Gambar 4.6 diatas diperoleh data berupa suhu dan tegangan lewat denyar dari isolator dalam keadaan diberi polutan CaCO3 berat. Dari tabel dan grafik terlihat bahwa penurunan tegangan

(40)

berat

Gambar 4.7 Grafik Penurunan tegangan lewat denyar isolator terpolusi HNO3 berat terhadap temperatur

38

(41)

Dari Tabel 4.7 dan Gambar 4.7 diatas diperoleh data berupa suhu dan tegangan lewat denyar dari isolator dalam keadaan diberi polutan HNO3 berat. Dari tabel dan grafik terlihat bahwa penurunan tegangan

4.5 Hasil Persentase Penurunan Tegangan Lewat Denyar Isolator Bersih

Pada Isolator Terpolusi Polutan

a. Persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap

isolator terpolusi CaCO3 ringan

Gambar 4.8 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi CaCO3 ringan

Dari grafik di atas terlihat bahwa persen penurunan tegangan lewat denyar isolator terpolusi terhadap tegangan lewat denyar isolator bersih tertinggi adalah pada temperatur udara sekitar 36 ˚C, di mana untuk kondisi isolator terpolusi ringan adalah 20.7 %.

18,5

(42)

b. Persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap

isolator terpolusi CaCO3 sedang

Gambar 4.9 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi CaCO3 sedang

c. Persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap

isolator terpolusi CaCO3 berat

Gambar 4.10 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi CaCO3 berat

Dari grafik di atas terlihat bahwa persen penurunan tegangan lewat denyar isolator terpolusi terhadap tegangan lewat denyar isolator bersih

20

Persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap isolator terpolusi CaCO₃sedang

20

(43)

tertinggi adalah pada temperatur udara sekitar 27 ˚C, di mana untuk kondisi isolator terpolusi ringan adalah 24.42 %.

d. Persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap

isolator terpolusi HNO3 ringan

Gambar 4.11 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi HNO3 ringan

e. Persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap

isolator terpolusi HNO3 sedang

Gambar 4.12 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator

Persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap isolator terpolusi HNO₃ringan

20,5

(44)

f. Persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap

isolator terpolusi HNO3 berat

Gambar 4.13 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi HNO3 berat

21

(45)

4.6 Hasil Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Lewat Denyar

Isolator Bersih dan Pada Isolator Terpolusi Polutan

a. Persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih

terhadap isolator terpolusi CaCO3

Gambar 4.14 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi CaCO3

b. Persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih

terhadap isolator terpolusi HNO3

Gambar 4.15 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi HNO3

Persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap isolator terpolusi CaCO₃

Terpolusi Ringan (%)

Persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap isolator terpolusi HNO₃

(46)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan bahwa:

1. Dari keseluruhan kondisi isolator pada temperatur sekitar 30˚C – 33˚C penurunan tegangan lewat denyar paling rendah yang terdapat pada kondisi isolator terpolusi HNO3 berat dan

penurunan tegangan lewat denyar tertinggi ada pada temperatur sekitar 36˚C – 39˚C yang terkena polusi CaCO3 sedang.

2. Pada persen penurunan tegangan lewat denyar keseluruhan antara kondisi isolator bersih terhadap isolator terpolusi yang paling rendah adalah pada kondisi temperatur 39˚C isolator terpolusi HNO3 ringan sebesar 18.84 % dan yang paling tertinggi pada

kondisi temperatur 27˚C isolator terpolusi HNO3 berat sebesar

25.72 %.

5.2 Saran

Saran yang dapat saya berikan untuk dapat melengkapi penelitian saya ini yaitu:

1. Penelitian dapat dilakukan dengan menggunakan polutan yang berbeda.

(47)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Isolator

2.1.1 Umum

Penggunaan isolator banyak dijumpai pada transmisi hantaran udara. Pada jaringan distribusi hantaran udara, gardu induk, dan panel pembagi daya. Penggunaan isolator juga dipakai sebagai bahan isolasi antara yang bertegangan dengan yang tidak bertegangan. Pada gardu induk digunakan sebagai pendukung sakelar pemisah, pendukung konduktor penghubung dan penggantung rel daya. Pada panel pembagi daya, rel dengan rel dipisahkan oleh udara, sedangkan rel dengan kerangka pendukung dipisahkan oleh isolator. Bila isolator dibuat pada hantaran udara maka otomatis isolator akan terkena polutan dan juga terkena temperatur yang ada pada isolator tersebut dan suatu saat juga akan terjadi tegangan lewat denyar. Maka dari itu dilakukan penelitian dari pengaruh temperatur tersebut.

2.1.2 Isolator Piring

Isolator jaringan tenaga listrik merupakan alat tempat menopang kawat penghantar jaringan pada tiang-tiang listrik yang digunakan untuk memisahkan secara elektris dua buah kawat atau lebih agar tidak terjadi kebocoran arus (leakage current) atau lewat-denyar (flashover) sehingga mengakibatkan

terjadinya kerusakan pada sistem jaringan tenaga listrik. Adapun fungsi utama isolator adalah:

1. Untuk menyekat/mengisolasi penghantar dengan tanah dan antara penghantar dengan penghantar.

2. Untuk memikul beban mekanis yang disebabkan oleh berat penghantar atau gaya tarik penghantar.

(48)

2.1.3 Konstruksi Isolator Piring

Isolator pada umumya memiliki tiga bagian utama yaitu bahan dielektrik seperti terlihat pada Gambar 2.1. Selain itu juga terdapat semen yang berfungsi sebagai bahan perekat yang merekatkan ketiga bagian ini.

Gambar 2.1 Konstruksi Isolator Piring

Dilihat dari bentuknya, isolator piring dibagi menjadi 3 jenis seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2 (a), (b), dan (c).

(a) (b)

(c)

(49)

• Isolator dengan desain standar (Gambar 2.2a). Isolator ini digunakan pada daerah dengan bobot polusi rendah seperti di daerah yang kerapatan penduduknya sedang dan tidak ada industri.

• Isolator piring dengan desain anti-fog (Gambar 2.2b). Isolator ini dirancang memiliki lekukan yang lebih dalam untuk memperpanjang jarak rambat arus, digunakan pada daerah dengan bobot polusi tinggi seperti di daerah industry berat.

• Isolator piring dengan desain aerodinamis (Gambar 2.2c). Isolator ini dirancang memiliki permukaan yang licin sehingga polutan lebih sulit menempel pada permukaannya. Isolator ini biasa digunakan pada daerah gurun.

Persyaratan umum yang harus dipenuhi dalam merancang isolator, antara lain adalah [2]:

• Pada bahan isolasi, harus memiliki sumbu yang sejajar dengan sumbu memanjang atau sumbu tegak isolator. Lubang dibuat pada temperatur penempaan isolator.

• Tidak memiliki lekukan yang runcing agar pada isolator tidak terjadi medan elektrik yang tinggi.

• Permukaan isolator harus licin dan bebas dari bagian-bagian runcing.

• Untuk menghindari terjadinya peluahan sebagian, maka isolator tidak boleh mengandung rongga udara.

• Tidak ada resiko meledak dan pecah.

• Dimensi sirip dan jarak rambat diatur sedemikian sehingga isolator mudah dibersihkan. Pembersihan dimaksud adalah pembersihan secara alami oleh hujan atau pembersihan rutin. Kedua pembersihan tersebut adalah dalam rangka membuang bahan polutan yang menempel pada permukaan isolator.

(50)

• Bahan perekat harus memiliki kekuatan adhesi yang tinggi.

2.1.4 Bahan Dielektrik Isolator

Suatu isolator yang baik mempunyai bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Walaupun ada yang sanggup menghantarkan arus listrik namun relatif kecil sehingga bisa diabaikan.

Bahan-bahan isolasi yang dipakai untuk isolator jaringan kebanyakan terbuat dari bahan padat, seperti bahan porselin, gelas, mika, ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan veld spaat. Persyaratan bahan isolator adalah [2] :

a. Bahan isolasi yang ekonomis, tanpa mengurangi kemampuannya sebagai isolator. Sebab makin berat dan besar ukuran isolator tersebut akan mempengaruhi beban penyangga pada sebuah tiang listrik.

b. Bahan yang terbuat dari bahan padat, seperti : porselin, gelas, mika, ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan veld spaat.

Ada dua jenis bahan isolator yang paling sering digunakan pada isolator yaitu berbahan porselin/keramik dan gelas/kaca seperti pada Gambar 2.3 [2].

1. Porselen

(51)

dielektrik bertambah maka kemampuan dielektrik bahan berkurang. Hal ini terjadi karena medan elektriknya tidak seragam. Bila tebal bertambah dari 10 mm menjadi 30 mm kekuatan dielektrik berkurang dari 80 kVrms/mm menjadi 55 kVrms/mm. Kekuatan dielektrik porselen pada tegangan impuls adalah 50- 70 % lebih tinggi daripada kekuatan dielektrik pada frekuensi daya.

Keuntungan dari penggunaan isolator berbahan porselin ini adalah : a. Terbuat dari dari bahan campuran tanah porselin, kwarts, dan veld

spaat,

b. Bagian luarnya dilapisi dengan bahan glazuur agar bahan isolator tersebut tidak berpori-pori. Dengan lapisan glazuur ini permukaan isolator menjadi licin dan berkilat, sehingga tidak dapat mengisap air. c. Dapat dipakai dalam ruangan yang lembab maupun di udara terbuka. d. Memiliki sifat tidak menghantar (non conducting) listrik yang tinggi,

dan memiliki kekuatan mekanis yang besar.

e. Dapat menahan beban yang menekan serta tahan akan perubahan-perubahan suhu.

f. Memiliki kualitas yang lebih tinggi dan tegangan tembusnya (voltage gradient) lebih besar, sehingga banyak disukai pemakaiannya untuk jaringan distribusi primer. Kadang-kadang kita jumpai isolator porselin ini pada jaringan distribusi sekunder, tetapi ukurannya lebih kecil.

Kelemahan dari penggunaan isolator berbahan porselin ini adalah : a. Tidak tahan akan kekuatan yang menumbuk atau memukul.

(52)

isolator porselin bertambah. Cara yang demikian ini akan menghemat bahan yang digunakan.

c. Harganya lebih mahal tetapi lebih memenuhi persyaratan yang diinginkan.

2. Gelas

Bahan penyusun dari isolator gelas terdiri dari bahan campuran antara pasir silikat, dolomit, dan phospat. Isolator gelas memiliki sifat mengkondensir (mengembun) kelembapan udara, sehingga debu lebih mudah melekat dipermukaan isolator. Kekuatan mekanik dan dielektrik dari isolator gelas bergantung pada kandungan alkali pada isolator tersebut. Kekuatan dielektrik gelas alkali tinggi adalah 17,9 kVrms/mm sedangkan kemampuan dielektrik gelas alkali rendah adalah 48kVrms/mm.

Keuntungan dari penggunaan isolator gelas ini adalah :

a. Terbuat dari bahan campuran antara pasir silikat, dolomit, dan phospat. Komposisi bahan tersebut dan cara pengolahannya dapat menentukan sifat dari isolator gelas ini.

b. Lebih banyak dijumpai pemakaiannya pada jaringan distribusi sekunder.

c. Isolator gelas ini harganya lebih murah bila dibandingkan dengan isolator porselin.

Kelemahan dari penggunaan isolator gelas ini adalah :

a. Memiliki sifat mengkondensir (mengembun) kelembaban udara, sehingga lebih mudah debu melekat dipermukaan isolator tersebut. b. Makin tinggi tegangan sistem makin mudah pula terjadi peristiwa

kebocoran arus listrik (leakage current) lewat isolator tersebut,yang berarti mengurangi fungsi isolasinya.

(53)

d. Saat terjadi kenaikan dan penurunan suhu secara tiba-tiba, maka isolator gelas ini akan mudah retak pada permukaannya. Berarti isolator gelas ini bersifat mudah dipengaruhi oleh perubahan suhu disekelilingnya. Tetapi bila isolator gelas ini mengandung campuran dari bahan lain, maka suhunya akan turun.

Gambar 2.3 Isolator (a) Porselen (b) Kaca

Suatu isolator yang baik mempunyai bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Walaupun ada yang sanggup menghantarkan arus listrik namun relatif kecil sehingga bisa diabaikan.

Bahan-bahan isolasi yang dipakai untuk isolator jaringan kebanyakan terbuat dari bahan padat, seperti bahan porselin, gelas, mika, ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan veld spaat. Persyaratan bahan isolator adalah [2] :

a. Bahan isolasi yang ekonomis, tanpa mengurangi kemampuannya sebagai isolator. Sebab makin berat dan besar ukuran isolator tersebut akan mempengaruhi beban penyangga pada sebuah tiang listrik.

b. Bahan yang terbuat dari bahan padat, seperti : porselin, gelas, mika, ebonit, keramik, parafin, kuarts, dan veld spaat.

2.1.5 Isolator Terpolusi

(54)

menyebabkan kegagalan isolasi. Beberapa jenis polutan yang sangat berpengaruh terhadap tahanan permukaan isolator adalah [1]:

1. Limbah pabrik dalam bentuk gas seperti karbon dioksida, klorin dan sulfur oksida dari pabrik kimia dan sebagainya.

2. Kotoran burung. 3. Pasir di daerah gurun.

Kondisi cuaca akan mempengaruhi polusi pada permukaan isolator ini. Angin dapat membawa garam dan pasir sampai ke permukaan isolator. Hujan deras dapat membersihkan polutan terutama di bagian atas permukaan isolator sedangkan gerimis, kelembaban yang tinggi, dan kabut akan membuat lapisan polutan menjadi basah.

IEC menggolongkan bobot polusi isolator menjadi 3 tingkatan seperti Tabel 2.1. Metode yang digunakan adalah metode ESDD (equivalent salt deposit density). Metode ESDD dilakukan dengan mengukur konduktivitas polutan

kemudian disetarakan dengan bobot garam dalam larutan air yang konduktivitasnya sama dengan konduktivitas polutan tersebut.

Tabel 2.1 Penggolongan Bobot Polusi Berdasarkan IEC 60050-815: 2000 Edisi 01 [1]

Tingkat Pengotoran ESDD

Ringan 0.03-0.06

Sedang 0.06-0.1

Berat >0.1

(55)

Tabel 2.2 Tingkat Polusi [1] Tingkat

Polusi

Contoh Lingkungan ESDD

(mg/cm2) Ringan - Wilayah dengan sedikit industri dan rumah

penduduk dengan sarana pembakaran rendah. - Wilayah pertanian (penggunaan pupuk dapat

meningkatkan bobot polusi) dan pegunungan. - Wilayah dengan jarak 10km atau lebih dari laut

dan tidak ada angin laut yang berhembus. Cat : Semua kawasan terletak paling sedikit 10 – 20 km dari laut dan bukan kawasan terbuka bagi hembusan angin langsung dari laut.

0.03-0.06

Sedang - Wilayah dengan industri yang tidak menghasilkan polusi gas.

- Wilayah dengan kepadatan tinggi dan/atau kawasan industri kepadatan tinggi yang sering hujan dan/atau berangin.

- Wilayah yang tidak terlalu dekat dengan pantai kira kira beberapa kilometer.

0.06-0.1

Berat - Sangat dekat pantai

- Sangat dekat dengan kawasan Industri

- Wilayah padang pasir dengan tidak adanya hujan untuk jangka waktu yang lama.

(56)

2.1.6 Parameter Isolator

Isolator piring memiliki parameter sebagai berikut [9]: a. Kekuatan Tarik

Isolator piring digantungkan pada lengan menara transmisi ataupun pada tiang distribusi. Oleh karena itu isolator piring menerima gaya tarik yang diakibatkan oleh berat konduktor. Isolator piring harus mampu menahan gaya tarik tersebut. Kemampuan menahan gaya tarik suatu isolator disebut kekuatan mekanik. Kekuatan mekanik dari isolator piring dirancang mulai dari 70 kN sampai lebih dari 500 kN.

b. Jarak Rambat Spesifik atau Gradien Permukaan

Jarak rambat spesifik adalah pedoman untuk menentukan jarak rambat isolator yang akan digunakan tergantung dari tingkat bobot polusi daerah di mana isolator akan dipasang. Jarak rambat spesifik merupakan perbandingan dari jarak rambat dalam satuan mm dengan tegangan line to line sistem dalam satuan kV. Gradien permukaan yang direkomendasikan oleh IEC 815 pada setiap tingkat bobot polusi dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Gradien Permukaan pada Setiap Tingkat Polusi [6] Tingkat Polusi Ringan Sedang Berat Sangat berat

Gradien Permukaan

(mm/kV)

(57)

c. Jarak Rambat

Jarak rambat adalah jarak terpendek antara konduktor pada kap dan pin melalui permukaan isolator. Pada Gambar 2.4 terlihat bahwa jarak rambat Ls merupakan panjang dari titik A ke

titik B. Jarak rambat pada isolator piring berkisaran antara 295 sampai 600 mm. Jarak rambat isolator yang akan digunakan tergantung pada jarak rambat spesifik dan tegangan nominal sistem dimana isolator akan dipasang.

Perekat

Gambar 2.4 Jarak Rambat Ls pada Isolator Piring [1]

2.1.7 Pembentukan Polutan pada Isolator

Pembentukan polutan yang bersifat konduktif ataupun yang bersifat lembam sebagian besar dibawah oleh angin ke permukaan isolator. Arah dan kecepatan angin sangat mempengaruhi pola pembentukan endapan isolator yang bentuknya tak beraturan. Selain itu terdapat beberapa gaya yang mempengaruhi pengotoran pada permukaan isolator adalah :

1. Gaya gravitasi bumi

(58)

Dimana :

m = massa partikel (Kg)

g = Percepatan Grafitasi Bumi (m/s2) 2. Gaya angin

Gaya yang terjadi akibat tiupan angin dapat membawa partikel-partikel di udara bebas kearah isolator. Persamaan gaya angin ditunjukkan pada Persamaan 2.2 berikut:

F = 3 π η d . v (2.2)

dengan :

η = koefisien gesek antara partikel dengan udara

d = diameter partikel (m) v = kecepatan angina (m/s) 3. Gaya elektrostatis

Gaya elektrostatis terjadi akibat adanya medan listrik pada permukaan isolator. Gaya elektrostatis ditunjukkan oleh Persamaan 2.3 berikut:

F = E . Q (2.3)

Dimana :

E = kuat medan listrik (N/C) Q = muatan partikel (Coulumb) 2.2 Tegangan Lewat Denyar (Flashover)

2.2.1 Umum

(59)

loncatan api yang terjadi antar isolator atau komponen listrik tegangan tinggi. Rongga-rongga kecil pada isolator ditimbulkan karena isolator dibuat kurang sempurna pada saat pembuatan, dengan demikian karakteristik listrik dari isolator tersebut kurang baik. Rongga kecil pada isolator lama-kelamaan akan menyebabkan kerusakan mekanik pada isolator. Terjadinya flashover menyebabkan kerusakan pada isolator oleh karena panas yang dihasilkan busur di sepanjang permukaan isolator. Oleh sebab itu isolator harus dibuat sedemikian rupa sehingga tegangan pada rongga kecil lebih tinggi dari pada tegangan yang menyebabkan flashover.

Peristiwa flashover berawal dari terbentuknya pita kering (dry band). Terbentuknya lapisan konduktif di permukaan isolator diakibatkan oleh adanya polutan yang menempel. Lapisan yang terbentuk di permukaan isolator ini menyebabkan mengalirnya arus bocor (leakage current). Dengan mengalirnya arus bocor, terjadi pemanasan di lapisan tersebut. Lapisan ini dapat membentuk pita kering (dry band) akibat dialiri arus bocor secara terus menerus. Pada tegangan tertentu, kondisi ini dapat menyebabkan pelepasan muatan melintasi pita kering. Pelepasan muatan dapat memanjang sehingga terbentuk busur listrik (arc) dan terjadi flashover yang melalui seluruh permukaan isolator.

2.2.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Flashover

Karena peristiwa flashover disebabkan karena tembusnya udara disekitar

permukaan isolator, jadi faktor-faktor yang mempengaruhi flashover adalah

kondisi udara di sekitar permukaan isolator tersebut, yaitu [8]:

a. Temperatur udara. Temperatur udara yang tinggi akan meningkatkan

jumlah proses ionisasi termis dan emisi termis.

b. Tekanan udara. Bila tekanan udara besar, jumlah molekul di dalam udara

semakin banyak yang berarti proses ionisasi dapat terjadi lebih banyak.

Tetapi bila tekanan terlalu tinggi, gerakan muatan dari proses ionisasi akan

terhambat sehingga proses ionisasi berikutnya akan berkurang. Bila

(60)

menyebabkan proses ionisasi sangat sedikit. Persamaan faktor koreksi (δ) pada suhu (t °C) dan tekanan (p mmHg) dapat dilihat pada Persamaan 2.4

berikut:

Sedangkan persamaan tegangan flashover pada suhu 20 °C dan tekanan 760 mmHg dapat dilihat pada Persamaan 2.5 berikut:

�′

=

�

� (2.5)

Di mana:

v’ = tegangan flashover pada suhu 20 °C dan tekanan 760 mmHg (kV)

v = tegangan flashover pada suhu t °C dan tekanan p mmHg (kV)

δ = faktor koreksi

c. Kelembaban udara. Bila kelembaban tinggi, kandungan air dalam udara meningkat sehingga mudah 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. Semakin banyak kandungan air dalam udara menyebabkan udara semakin mudah terionisasi. Hal ini menyebabkan turunnya tegangan yang diperlukan untuk membuat udara tersebut tembus listrik.

(61)

e. Bahan isolator. Bahan isolator seperti kaca atau porselin memiliki kekuatan elektris yang berbeda. Kekuatan elektris bahan kaca bisa mencapai 2 kali kekuatan elektris porselin.

2.2.3 Mekanisme Flashover pada Isolator Terpolusi

Permukaan isolator hantaran udara yang terpasang akan dilapisi oleh

polutan. Ketika polutan dalam keadaan kering, polutan masih bersifat tidak konduktif. Tetapi bila polutan basah dikarenakan gerimis atau kabut, lapisan polutan akan larut dan membentuk larutan elektrolit yang konduktif. Akibatnya tahanan permukaan akan turun dan arus bocor naik dalam orde beberapa miliampere. Arus bocor ini akan memanaskan larutan elektrolit pada permukaan isolator sehingga terbentuk lapisan kering. Pada lapisan kering ini, medan listrik cukup besar sehingga udara di sekitarnya dapat mengalami ionisasi. Kemudian udara akan tembus dan arus mengalir melalui busur api pada lapisan kering akan mengeringkan larutan elektrolit selanjutnya dan memperpanjang lapisan kering. Proses ionisasi akan terjadi lagi dan menyebabkan perpanjangan busur api dan proses di atas terjadi terus sampai lapisan kering menjembatani anoda dan katoda dari isolator dan peristiwa flashover terjadi. Rangkaian ekivalen dari lapisan kering dan elektrolit pada

permukaan isolator dapat dilihat pada Gambar 2.5 berikut:

(62)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Kegunaan bahan isolasi adalah untuk memisahkan suatu bagian peralatan yang bertegangan dengan yang tidak bertegangan, salah satu bahan isolasi yang sering di pakai pada peralatan tegangan tinggi yaitu isolator.

Isolator banyak dipakai pada aplikasi ruang terbuka dan dapat terkena pencemaran lingkungan yang dapat menyebabkan isolator mengalami kegagalan isolasi akibat terkontaminasi dalam jangka panjang. Lapisan pada isolator yang terkontaminasi itu bila dalam keadaan kering tidak terlalu menyebabkan efek yang merugikan, tetapi bila dalam keadaan basah maka partikel-partikel kontaminan pada isolator akan larut dalam air dan dapat menyebabkan kerugian yang lebih pada peralatan listrik lain. Tegangan lewat denyar pada isolator itu dapat terjadi akibat pengaruh kelembaban, temperatur yang melampaui standar dan tekanan. 1.2 TUJUAN

Tujuan penelitian ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh temperatur terhadap tegangan lewat denyar isolator piring yang bersih.

2. Mengetahui pengaruh temperatur terhadap tegangan lewat denyar isolator piring yang terkontaminasi polutan.

1.3 BATASAN MASALAH

1. Isolator yang digunakan yaitu isolator piring.

2. Jumlah isolator yang akan saya uji adalah satu buah. Ada beberapa jenis material polutan yang menempel pada permukaan suatu isolator. Dalam penelitian ini, polutan yang digunakan adalah polutan buatan. 3. Tegangan yang digunakan yaitu tegangan AC.

(63)

1.4 METODE PENULISAN

Metode yang digunakan pada penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Studi literatur

Bagian ini mempelajari buku referensi, jurnal, artikel dari internet, dan bahan kuliah yang berkaitan dengan tugas akhir ini.

2. Diskusi

Bagian ini berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing, asisten Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro dan teman-teman mahasiswa mengenai masalah-masalah yang timbul selama penulisan tugas akhir ini berlangsung.

3. Studi lapangan

Melakukan pengujian di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Fakultas Teknik USU.

4. Melakukan analisis

Pada bagian ini dilakukan analisis pengaruh temperatur terhadap tegangan lewat denyar isolator.

1.5 SISTEMATIKA PENULISAN

Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menggunakan metodologi penelitian sebagai berikut:

BAB. I. PENDAHULUAN

(64)

BAB. II. LANDASAN TEORI

Bab ini berisikan tentang pengertian sistem isolasi, kegunaan isolator piring, konstruksi isolator piring, bahan dielektrik isolator, isolator terpolusi dan parameter isolator terpolusi.

BAB. III. METODOLOGI

Bab ini berisikan tentang prosedur-prosedur penelitian, bahan dan peralatan dalam melakukan penelitian.

BAB. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisikan tentang hasil dan analisa dalam penelitian. BAB. V. PENUTUP

(65)

ABSTRAK

Isolator banyak dipasang pada saluran listrik hantaran udara. Karena dipasang pada ruangan terbuka, permukaan isolator menjadi rawan polusi. Polutan berupa debu dan hujan asam yang akan menempel pada permukaan isolator. Menempelnya polutan tersebut akan mempengaruhi tahanan permukaan pada isolator sehingga permukaan isolator lebih konduktif. Semakin konduktif permukaan isolator maka tegangan lewat denyar pada isolator semakin menurun. Dalam meneliti pengaruh polutan tersebut, digunakan berbagai polutan seperti: CaCO3 dan HNO3 dengan tingkat konsentrasi polutan ringan, sedang, dan berat

pada isolator jenis piring yang berupa porselin. Hasil penelitian menunjukkan bahwa polutan yang menempel pada permukaan isolator memberi dampak besar terhadap penurunan tegangan lewat denyar. Dari hasil analisis penelitian tugas akhir ini menunjukkan bahwa semakin tinggi temperatur maka nilai dari tegangan lewat denyar semakin menurun dari semua kondisi isolator. Persen penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap isolator terpolusi yang terendah adalah 18.84 % yang terjadi pada kondisi isolator terpolusi HNO3 ringan dan

persen penurunan tegangan lewat denyar yang tertinggi adalah 25.72 % yang terjadi pada kondisi isolator terpolusi HNO3 berat

(66)

PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP TEGANGAN

LEWAT DENYAR AC PADA ISOLATOR PIRING

TERKONTAMINASI POLUTAN

( APLIKASI PADA LABORATORIUM TEKNIK TEGANGAN

TINGGI FT-USU)

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam

menyelesaikan Gelar Sarjana Teknik (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro

Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara

Oleh

DANIEL YUS TRIANDI PURBA 120402080

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(67)

(68)

ABSTRAK

Isolator banyak dipasang pada saluran listrik hantaran udara. Karena dipasang pada ruangan terbuka, permukaan isolator menjadi rawan polusi. Polutan berupa debu dan hujan asam yang akan menempel pada permukaan isolator. Menempelnya polutan tersebut akan mempengaruhi tahanan permukaan pada isolator sehingga permukaan isolator lebih konduktif. Semakin konduktif permukaan isolator maka tegangan lewat denyar pada isolator semakin menurun. Dalam meneliti pengaruh polutan tersebut, digunakan berbagai polutan seperti: CaCO3 dan HNO3 dengan tingkat konsentrasi polutan ringan, sedang, dan berat

pada isolator jenis piring yang berupa porselin. Hasil penelitian menunjukkan bahwa polutan yang menempel pada permukaan isolator memberi dampak besar terhadap penurunan tegangan lewat denyar. Dari hasil analisis penelitian tugas akhir ini menunjukkan bahwa semakin tinggi temperatur maka nilai dari tegangan lewat denyar semakin menurun dari semua kondisi isolator. Persen penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih terhadap isolator terpolusi yang terendah adalah 18.84 % yang terjadi pada kondisi isolator terpolusi HNO3 ringan dan

persen penurunan tegangan lewat denyar yang tertinggi adalah 25.72 % yang terjadi pada kondisi isolator terpolusi HNO3 berat

(69)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

DAFTAR ISI ... ii

DAFTAR GAMBAR ... iv

DAFTAR TABEL ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 1

1.3 Batasan Masalah... 1

1.4 Metode Penulisan ... 2

1.5 Sistematika Penulisan ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 3

2.1 Isolator ... 3

2.1.1_{Umum ... 3}

2.1.2_{Isolator Piring ... 3}

2.1.3 Konstruksi Isolator ... 5

2.1.4 Bahan Dielektrik Isolator ... 7

2.1.5_{Isolator Terpolusi ... 11}

2.1.6_{Parameter Isolator Terpolusi ... 13}

_{2.1.7 Pembentukan Polutan Pada Isolator ... 14}

2.2 Lewat Denyar Flashover ... 15

(70)

2.2.2_{Faktor - Faktor Yang Mempengaruhi Lewat denyar (Flashover) .... 16}

2.2.3_{Mekanisme Flashover Pada Isolator Terpolusi ... 18}

BAB III METODOLOGI PENGUJIAN ... 19

3.1 Peralatan Pengujian ... 19

3.2 Bahan pengujian ... 23

3.3 Variasi Pengujian ... 23

3.4 Prosedur Percobaan ... 23

_{3.5 Diagaram Alir Penelitian ... 24}

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 33

4.1 Hasil Pengujian Tegangan Lewat Denyar AC Isolator pada Saat Isolator Bersih ... 33

4.2 Hasil Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator pada Polutan dengan Tingkat Polusi Ringan ... 33

4.3 Hasil Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator pada Polutan dengan Tingkat Polusi Sedang ... 36

4.4 Hasil Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator pada Polutan dengan Tingkat Polusi Berat ... 39

4.5 Hasil Persentase Penurunan Tegangan Lewat Denyar Isolator Bersih Pada Isolator Terpolusi Polutan ... 42

4.6 Hasil Perbandingan Persenatase Penurunan Tegangan Lewat Denyar Isolator Bersih dan Pada Isolator Terpolusi Polutan ... 45

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 47

5.1 Kesimpulan ... 47

5.2 Saran ... 47

DAFTAR PUSTAKA ... 48

(71)

DAFTAR GAMBAR

2.1 Konstruksi Isolator Piring ... 5

2.2 Jenis Isolator Piring ... 5

2.3 Isolator tipe Porselen dan Isolator tipe Kaca... 10

2.4 Jarak Rambat ... 14

2.5 Rangkaian ekuivalen dari lapisan kering dan elektrolit pada permukaan isolator ... 18

3.1 Trafo uji ... 19

3.2 Control Desk ... 20

3.3 Tahanan peredam ... 20

3.4 Multimeter ... 20

3.5 Barometer/humiditymeter digital ... 21

3.6 Isolator piring ... 21

3.7 Conductimeter ... 22

3.8 Neraca ... 22

3.9 Diagram Alir Penelitian ... 24

3.10 Rangkaian Percobaan ... 25

3.11 Isolator dicelupkan ke dalam larutan ... 27

(72)

4.3 Grafik Penurunan tegangan flashover isolator terpolusi HNO3 ringan terhadap

temperatur ... 36 4.4 Grafik Penurunan tegangan flashover isolator terpolusi CaCO3 sedang

terhadap temperatur ... 37 4.5 Grafik Penurunan tegangan flashover isolator terpolusi HNO3 sedang terhadap

temperatur ... 38 4.6 Grafik Penurunan tegangan flashover isolator terpolusi CaCO3 berat terhadap

temperatur ... 40 4.7 Grafik Penurunan tegangan flashover isolator terpolusi HNO3 berat terhadap

temperatur ... 41 4.8 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi CaCO3 ringan... 42

4.9 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi CaCO3 sedang ... 42

4.10 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi CaCO3 berat ... 43

4.11 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi HNO3 ringan ... 43

4.12 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi HNO3 sedang ... 44

4.13 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi HNO3 berat ... 45

4.14 Grafik persentase penurunan tegangan lewat denyar isolator bersih vs isolator terpolusi CaCO3 ... 46

(73)

DAFTAR TABEL

2.1 Penggolongan bobot polusi berdasarkan IEC 60050-815:2000 edisi 01 .... 11

2.2 Tingkat polusi dilihat dari kondisi lingkungan ... 12

2.3 Gradien Permukaan pada Setiap Tingkat Polusi ... 13

3.1 Faktor koreksi suhu ... 28

3.2 Penggolongan tingkat pengotoran ... 29

4.1 Data tegangan flashover pada saat isolator bersih ... 33

4.2 Data tegangan lewat denyar pada isolator terpolusi CaCO3 ringan ... 34

4.3 Data tegangan lewat denyar pada isolator terpolusi HNO3 ringan ... 35

4.4 Data tegangan lewat denyar pada isolator terpolusi CaCO3 sedang ... 37

4.5 Data tegangan lewat denyar pada isolator terpolusi HNO3 sedang ... 38

4.6 Data tegangan lewat denyar pada isolator terpolusi CaCO3 berat ... 39

(74)

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 Temperatur Terhadap Tegangan Lewat Denyar AC Pada

Isolator Piring Terkontaminasi Polutan”.

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 saya dan seluruh keluarga saya dan 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. Terimakasih Kepada Orangtua Saya Drs. Ferdinand Purba dan Sinur Sitanggang yang telah mendukung saya dalam mengerjakan Tugas Akhir Saya ini dan kepada Keluarga saya yang lain yang telah mensupport saya.

2. Bapak Ir. Hendra Zulkarnain 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.

3. Bapak Ir. Syahrawardi dan Ir. Raja Harahap, MT, selaku dosen pembanding Tugas Akhir.

4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Dosen Wali penulis sekaligus Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU.

(75)

6. Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

7. Teman-teman asisten di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi: Andika Alfonsus Ambarita, Novayanti Simalango dan Gomgom Sihombing yang membantu penulis saat melakukan pengujian dan memberikan saran yang sangat baik dalam mengerjakan TA saya.

8. Teman-teman stambuk 2012: Ray Calvin Situngkir dan Begin Raja Sembiring yang telah menemani dan membantu selama proses penelitian dan teman-teman 2012 lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

9. Semua teman-teman Sepermainan Futsal dan teman-teman yang sering duduk dirumah makan.

10.Semua Anggota Keluarga saya yang telah mensuport saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

11.Semua abang-kakak senior dan adik-adik junior yang telah mau berbagi pengalaman dan motivasi kepada penulis.

12.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, Oktober 2016

Penulis